Spectroscopic properties and Judd–Ofelt analysis of BaY_2F_8:Sm^3+

Abstract

Optical spectroscopy and Judd-Ofelt analysis were performed on a BaY 2 F 8 :Sm 3 crystal and used to guide the potential application of BaY 2 F 8 :Sm 3 as a laser material. Crystals were characterized by polarized absorption spectroscopy, fluorescence emission, and fluorescence lifetime measurements. The 6 H 9∕2 and 6 H 7∕2 manifolds are of most interest for visible lasers. This investigation seeks to capture the behavior of the samarium ion in a bariumyttrium-fluoride host from the UV-vis into the near-infrared wavelength regions.

Research Progress of Rare-earth Doped Laser Crystals in Visible Region

“…11 Polarized absorption spectra of Tb : YAP crystal [74] 图 12 Tb : YAP 晶体的偏振荧光光谱 [74] Fig. 12 Polarized fluorescence spectra of Tb : YAP crystal [74] 表 5 Tb : YAP 晶体与 Tb 3+ 掺杂其他材料的光谱参数 [84] 。在 可见光区域, 三种偏振下 Sm 3+ 的最强吸收峰均位于 409 nm 处, a、b 和 c 偏振对应的吸收截面分别为 0.25×10 -20 、0.67×10 -20 和 0.86×10 -20 cm 2 , 半高宽 FWHM 分别为 8.4、10.2 和 9.4 nm。Sm : YAP 晶体的 吸收截面与 Sm : BYF 的吸收截面(0.55×10 -20 cm 2 ) [85] [21] , 可以看到发射光谱呈现 出很强的偏振依赖性, 对于 a、b 和 c 偏振, 各谱峰 发射强度差距较大。 其中, 4 G 5/2 → 6 H 7/2 跃迁的 b 偏振发射截面最大, 为 1.01×10 -21 cm 2 。 能级辐射寿命与发射截面的乘积 作为表征激光运转阈值相关的重要参数, 与激光阈 值成反比例关系。 Sm : YAP 晶体在 b 偏振方向, 4 G 5/2 能级的辐射寿命与 4 G 5/2 → 6 H 7/2 跃迁对应发射截面的 乘积为 2.38×10 -21 cm 2 •ms, 低于 Sm : LiYF 4 晶体 [86] 和 Sm : LiLuF 4 晶体 [87] , 但是大于 Sm : LiNbO 3 晶体 [84] 。 表 6 掺 Tb 3+ 激光晶体室温下的可见波段连续激光输出 [81] Tb : CaF 2 541…”