Nedavno je istraživačka skupina Hu Lilija iz Odjela za napredne laserske i optoelektroničke funkcionalne materijale Šangajskog instituta za optiku i precizne strojeve Kineske akademije znanosti (SIPM, CAS) predložila novu shemu temeljenu na upotrebi Dy{{ 0}} dopirano kvarcno staklo kao laserski materijal žute svjetlosti. zatamnjenje izazvano zrakama u Dy-dopiranom silicijevom staklu na vidljivim valnim duljinama" objavljeno u Journal of the American Ceramic Society.
Trenutačno žuto lasersko svjetlo iz materijala dopiranih Dy3+ ima važne potencijalne primjene u poljima Bose-Einsteinove kondenzacije i fotokoagulacijske terapije. Matrice fluoridnih vlakana naširoko se koriste kao glavni materijali vlakana s vidljivim pojačanjem zbog svoje niske raspodjele fonona. Međutim, fluoridna optička vlakna imaju ograničenja kao što su loša kemijska stabilnost i mehanička svojstva te teški uvjeti pripreme, što znatno povećava cijenu i težinu pripreme. Nasuprot tome, matrica od kvarcnog stakla dobila je brz razvoj zbog prednosti izvrsnih fizičkih, kemijskih i mehaničkih svojstava i dobrih optičkih performansi, te je uspješno realizirala žuti laserski izlaz iona Dy3+. Međutim, Dy3+-dopirana kvarcna vlakna imaju problem tamnjenja fotona pod pobuđivanjem plave svjetlosti, što ograničava daljnje poboljšanje izlazne snage. Stoga je pitanje kako spriječiti tamnjenje fotona postalo ključni znanstveni problem u polju lasera vidljive svjetlosti.
Istraživački tim predlaže novo rješenje za kvarcno staklo dopirano Dy3+-da bi se oduprlo tamnjenju fotona. Povećanjem omjera P/Al, shema inhibira stvaranje defekata kao što su valorizacija iona Dy i Al-OHC unutar staklene matrice, čime se dramatično smanjuje gubitak apsorpcije izazvan zračenjem. U kvarcnom staklu, Al je uobičajeno sredstvo za raspršivanje iona rijetkih zemalja, koje može poboljšati disperziju i topljivost iona rijetkih zemalja. Međutim, zbog neusklađenosti između valentnog stanja Al3+ u kvarcnom staklu i matrici Si, defekti kao što je središte šupljine Al-OHC lako se generiraju nakon apsorpcije određene količine energije (plavo svjetlo, ultraljubičasto zračenje ). Uvođenje P može formirati valentno uravnotežene i stabilne [PAlO4] strukturne skupine s Al, što inhibira stvaranje defekata povezanih s Al i tako poboljšava otpornost na tamnjenje svjetla kvarcnog stakla dopiranog Dy-om. Ovaj rad pruža ključnu materijalnu i metodsku podršku za lasere s vidljivim vlaknima.
Istraživanje je podržano od strane Nacionalne zaklade za prirodne znanosti Kine i drugih programa.
Slika 1. Povišeni omjer P/Al potiskuje kvarove izazvane zračenjem u kvarcnom staklu
