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Crystal growth, optical characterisation and laser operation of yb3+ in monoclinic double tungstates

by Mateos Ferré, Xavier

Abstract (Summary)
TESIS DOCTORAL Crystal growth, optical characterisation and laser operation of Yb3+ in monoclinic double tungstates El interés y la originalidad del trabajo científico de esta tesis se centra en el crecimiento cristalino, el análisis composicional, estructural, morfológico y óptico de la fase monoclínica de los tungstatos dobles que responden a la fórmula K(RE3+)(WO4)2, donde RE3+ denota iones como Y3+, Gd3+, Yb3+, Er3+ y Lu3+. Estos materiales cristalinos se han estudiado sin dopar y dopados con iones Yb3+ y Er3+ para la generación de radiación láser. La obtención de la fase monoclínica de estos tungstatos dobles se ha realizado mediante el método de crecimiento a partir de solución a alta temperatura Top-Seeded Solution Growth (TSSG) utilizando como solvente el pirotungstato de potasio, K2W2O7, debido a las ventajas que ofrece respecto otros solventes. Se han obtenido monocristales con una muy buena calidad óptica y de tamaño adecuado para su posterior caracterización tanto química como física. La caracterización óptica de estos materiales ha sido la parte más extendida en el trabajo y se ha centrado, por una parte, en la matriz (tungstatos dobles sin dopar) y por otra parte en los iones activos generadores de radiación láser. En cuanto a la matriz se ha llevado a cabo la determinación del rango espectral de transparencia óptica (el cual se extiende entre 0.32 y 5.4 micrómetros), la orientación de los ejes principales ópticos respecto a los ejes cristalográficos y en la medida de los índices de refracción a lo largo de las tres direcciones principales ópticas y para un rango de longitudes de onda que se extiende desde los 450 nm hasta los 1500 nm (índice de refracción alrededor de 2). Por otra parte la caracterización óptica de los iones activos se ha centrado en la espectroscopia del yterbio y del erbio y en los experimentos de laseado realizados sobre los iones yterbio. La espectroscopia concierne, en primer lugar, a la absorción óptica polarizada de los dos iones a temperatura ambiente y a temperaturas criogénicas, 6 K (es destacable el valor del coeficiente de absorción del yterbio, que deriva en una longitud de absorción de tansolo 13.3 micrómetros para el caso del KYb(WO4)2 y en una elevada sección eficaz de emisión del orden de 14x10-20 cm2 a una longitud de onda de 980 nm para la polarización etiquetada como Nm). Dicha longitud de absorción permite pensar en la posibilidad de láseres de disco fino (Thin disk lasers) y guías de onda, y debido a la elevada sección eficaz de absorción, se ha utilizado este ión como sensibilizador de las emisiones del erbio. Además, el rango de longitudes de onda de absorción del yterbio permite la posibilidad de excitación mediante diodo con las ventajas que ello supone. En segundo lugar, la espectroscopia concierne a la luminiscencia de dichos iones desde el punto de vista de la emisión óptica también a temperatura ambiente y bajas temperaturas y a la medida de vidas medias. La emisión del yterbio también destaca por su anchura de las líneas de emisión, muy interesantes para la generación de láser pulsados en régimen de pico- y femtosegundos. Las emisiones del erbio que se han estudiado con mayor profundidad han sido las emisiones con máximo de intensidad a 1530 nm y a 550 nm. La generación de radiación láser a partir de iones yterbio se ha realizado en modo continuo para el caso de KLu(WO4)2 dopado con yterbio y en modo pulsado (Quasi-CW) para el caso en que el ión activo no está presente en cantidades dopantes en la estructura sino substituyendo totalmente a la tierra rara (RE), el KYb(WO4)2. La excitación del yterbio se ha realizado mediante un láser de titanio-zafiro y mediante diodo.
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Bibliographical Information:

Advisor:Massons Bosch, Jaume; Díaz González, Francesc

School:Universitat Rovira i Virgili

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:departament de química física i inorgànica

ISBN:

Date of Publication:07/21/2004

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