ESTUDO DA TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA EM VIDROS TELURITOS DOPADOS COM Ho³⁺, Tm³⁺ e Tm³⁺-Ho³ SENSIBILIZADOS POR Yb³⁺

Fabia Castro Cassanjes¹ (PG), Lilia C. Courrol² (PG), Laércio Gomes² (PQ),Younès Messaddeq (PQ) e Sidney José Lima Ribeiro¹(PQ).

¹Instituto de Química, UNESP - Araraquara,

Departamento de Química Inorgânica - Grupo de Materiais Fotônicos

²Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IPEN/ CNEN- São Paulo

“palavras-chave”: vidros teluritos, lantanídios, transferência de energia

Vidros à base de óxido de telúrio (TeO₂) são candidatos em potencial para o uso em aplicações ópticas [1]. Estes vidros geralmente apresentam um alto índice de refração (n=1,8 -2,3), uma alta densidade (r= 5 - 7 g/cm³) e uma baixa energia de fônons ou modos vibracionais. Apresentam além disso baixa temperatura de fusão e são facilmente obtidos à atmosfera ambiente.

Foi mostrado recentemente que vidros teluritos dopados com Yb³⁺ apresentam vantagens sobre os demais vidros para laser, sendo comparáveis à cristais como Yb:YAG and Yb:YAP, apresentando uma alta seção de choque de emissão e um longo tempo de vida de luminescência [2].

Neste trabalho foram preparados e caracterizados vidros à base de TeO₂ e estudado a eficiência do processo de transferência de energia dos íons YbàTm, YbàHo and TmàHo.

Os vidros foram preparados através da fusão dos reagentes de partida em cadinho de Au seguido de choque térmico e recozimento. Amostras de composição molar 80TeO₂-10Nb₂O₅-10(0,5K₂O-0,5Li₂O), estáveis frente à cristalização foram dopadas com íons lantanídeos. Os íons, assim como suas respectivas concentrações encontram-se na tabela 1.

Tabela 1- Concentrações de lantanídio na amostra de composição molar 80TeO₂-10Nb₂O₅-10(0,5K₂O-0,5Li₂O).

O espectro de emissão do Yb³⁺ foi obtido por excitação à 975 nm. A seção de choque de emissão estimulada no pico da transição ²F_5/2à²F_7/2 foi calculada a partir dos espectros de absorção e emissão apresentando valor de 1 x 10^-20 cm^-2 que é um valor superior aquele observado para vidros silicatos, boratos e fosfatos. A seção de choque de emissão assim obtida é mostrada na figura abaixo.

Figure. Seção de choque de emissão do vidro telurito com Yb³⁺.

Obteve-se um tempo de vida de 0,6 ms para o estado excitado ²F_5/2 do Yb³⁺ e estes resultados são bastante promissores para a utilização destes materiais para lasers de alta potência emitindo na região de 1 mícron.

Amostras co-dopadas com Yb³⁺ Tm^{3+ e} Ho³⁺ foram estudadas quanto a possível transferência de energia Yb®Tm,Ho e sua influência nos processos de emissão no infravermelho (down-conversion) e no visível (up-conversion). Os procesos de transferência direta e retrotransferência foram estimados pela medida dos espectros de absorção e emissão e a dependência com o tempo da emissão do Yb³⁺ em amostras mono-dopadas e co-dopadas.

A transferência de energia Yb³⁺®Tm³⁺ é bastante eficiente (96%) e observa-se a emissão tanto no infravermelho quanto no visível do Tm³⁺ com excitação no Yb³⁺ em 980nm. Por outro lado a transferência Yb³⁺®Ho³⁺ e a retro-transferência Tm,Ho®Yb são processos pouco eficientes e a emissão do Ho³⁺ no azul sob excitação no infravermelho não é observada.

[1] Komatsu, T.; Phys. Chem. Glasses, 38, (4), 188-92 (1997).

[2] C. Jiang, F. Gan, J. Zhang, P. Deng, G. Huang, Mater. Lett, 41: (4) 209-214, (1999).

CNPq, FAPESP, PRONEX