Верификация и спектральное разделение ап-конверсионных процессов во фторфосфатном стекле, допированном ионами иттербия и тулия, на основе зависимости их эффективной нелинейности от длины волны
Исследованы спектры ап-конверсионной люминесценции (АКЛ) фторфосфатных стекол, допированных парой редкоземельных ионов (РЗИ) иттербия (4 %) и тулия (0.1 %), возбуждаемой излучением диодного лазера, работающего в стационарном режиме на длине волны 975 нм. Каждая из наблюдаемых полос АКЛ является результатом проявления нескольких ап-конверсионных процессов (АКП), соответствующих люминесценции ионов тулия из различных возбужденных состояний. Эти АКП характеризуются различной степенью эффективной нелинейности (ЭН). Исследовано влияние мощности накачки на спектры АКЛ, сформированные АКП с различной ЭН. Продемонстрирована возможность выделения спектров, соответствующих отдельным АКП, из общего экспериментально измеренного спектра АКЛ фторфосфатного стекла, допированного парой РЗИ иттербия (4 %) и тулия (0.1 %). Разделение основано на вычислении ЭН по зависимостям АКЛ от мощности возбуждения.
1. F. Auzel. Chem. Rev., 104 (2004) 139—173
2. F. Auzel. J. Lumin., 223 (2020) 116900
3. J. Wright. Radiationless Processes in Molecules and Condensed Phases, Ed. F. K. Fong, series Topics in Applied Physics, Springer, New York, 15 (1976) 239—295
4. A. Nadort, J. Zhao, E. M. Goldys. Nanoscale, 8, N 27 (2016) 13099—13130
5. J. C. Goldchmidt, S. Fischer. Adv. Opt. Mater., 3 (2015) 510—535
6. V. Nazabal, J.-L. Adam. Opt. Mater., X15 (2022) 100168
7. S. Zanella, M. A. Hernández-Rodríguez, L. Fu, R. Shi, L. D. Carlos, R. A. S. Ferreira, C. D. S. Brites. Adv. Opt. Mater., 11 (2023) 2301058
8. X. Li, F. Zhang, D. Zhao. Chem. Soc. Rev., 44 (2015) 1346—1378
9. L. Qiu, Y. Yang, G. Dong, D. Xia, M. Li, X. Fan, R. Fan. Appl. Surface Sci., 448 (2018) 145—153
10. J. Zhou, Q. Liu, W. Feng, Y. Sun, F. Li. Chem. Rev., 115 (2015) 395—465
11. T. F. Schulze, T. W. Schmidt. Energy Environ. Sci., 8 (2015) 103—125
12. A. Shalav, B. S. Richards, M. A. Green. Solar Energy Mater. and Solar Cells, 91, N 9 (2007) 829—842
13. J. Daniel, V. Fiorenzo. Nanoscale, 4, N 15 (2012) 4301—4326
14. A. Nexha, J. J. Carvajal, M. C. Pujol, F. Diaz, M. Aguilo. Nanoscale, 13 (2021) 7913—7987
15. X. Gao, D. Ju, X. Sang, J. Yang, Y. Zhang, F. Song. J. Lumin., 257 (2023) 119711
16. W. Yao, Q. Tian, W. Wu. Adv. Opt. Mater., 7 (2019) 1801171
17. M. You, J. Zhong, Y. Hong, Z. Duan, M. Lin, F. Xu. Nanoscale, 7 (2015) 4423—4431
18. T. O. Sales, C. Jacinto, W. F. Silva, R. Antunes, D. T. Dias, A. Gonçalves, R. El-Mallawany, N. G. C. Astrath, A. Novatski. J. Alloy. Compd., 899 (2022) 163305
19. F. You, S. Zheng, T. Pang, L. Zeng, L. Lei, S. Lin, J. Zhang, T. Shen, F. Huang, D. Chen. Laser Photon. Rev. (2024) 2400838
20. X. Cheng, J. Luo, F. Rosei. Nano Mater. Sci. (2024), doi: org/10.1016/j.nanoms.2024.04.003
21. R. Scheps. Prog. Quant. Electron., 20 (1996) 271—358
22. M. F. Joubert. Opt. Mater., 11 (1999) 181—203
23. H. Scheife, G. Huber, E. Heumann, S. Bär. Opt. Materials, 26, N 4 (2004) 365—374
24. X. Zhu, N. Peyghambarian. Adv. Optoelectron. (2010) 501956
25. W. P. Risk, T. R. Gosnell, A. V. Nurmikko. In: Compact Blue-Green Lasers, Cambridge University Press (2003) 385—467, doi: org/10.1017/CBO9780511606502
26. A. Fernandez-Bravo, K. Yao, E. S. Barnard, N. J. Borys, E. S. Levy, B. Tian, C. A. Tajon, L. Moretti, M. V. Altoe, S. Aloni, K. Beketayev, F. Scotognella, B. E. Cohen, E. M. Chan, P. J. Schuck. Nature Nanotechnology, 13 (2018) 572—577
27. C. Duan, L. Liang, L. Li, R. Zhang, Z. P. Xu. J. Mater. Chem. B, 6 (2018) 192—209
28. X. Zhu, Q. Su, W. Feng, F. Li. Chem. Soc. Rev., 46 (2017) 1025—1039
29. S. Chen, A. Z. Weitemier, X. Zeng, L. He, X. Wang, Y. Tao, A. J. Y. Huang, Y. Hashimotodani, M. Kano, H. Iwasaki, L. K. Parajuli, S. Okabe, D. B. Loong Teh, A. H. All, I. Tsutsui-Kimura, K. F. Tanaka, X. Liu, T. J. McHugh. Science, 359 (2018) 679—684
30. Y. Liu, Y. Lu, X. Yang, X. Zheng, S. Wen, F. Wang, X. Vidal, J. Zhao, D. Liu, Z. Zhou, C. Ma, J. Zhou, J. A. Piper, P. Xi, D. Jin. Nature, 543 (2017) 229—233
31. D. Jin, P. Xi, B. Wang, L. Zhang, J. Enderlein, A. M. van Oijen. Nature Methods, 15 (2018) 415—423
32. C. Lee, E. Z. Xu, Y. Liu, A. Teitelboim, K. Yao, A. Fernandez-Bravo, A. M. Kotulska, S. H. Nam, Y. D. Suh, A. Bednarkiewicz, B. E. Cohen, E. M. Chan, P. J. Schuck. Nature, 589 (2021) 230—235
33. J. Li, J. Zhang, Z. Hao, X. Zhang, J. Zhao, Y. Luo. J. Appl. Phys., 113 (2013) 223507
34. H. Zhang, Y. Li, Y. Lin, Y. Huang, X. Duan. Nanoscale, 3 (2011) 963—966
35. D. A. Simpson, W. E. K Gibbs, S. F. Collins1, W. Blanc, B. Dussardier, G. Monnom, P. Peterka, G. W. Baxter. Opt. Express, 16 (2008) 13781—13799
36. A. Pal, A. Dhar, S. Das, K. Annapurna, A. Schwuchow, T. Sun, K. T. V. Grattan, R. Sen. J. Opt. Soc. Am., B27, N 4 (2010) 2714—2720
37. M. Quintanilla, N. O. Núñez, E. Cantelar, M. Ocaña, F. Cussó. Nanoscale, 3 (2011) 1046—1052
38. F. Guëll, R. Solé, J. Gavaldà, M. Aguiló, M. Galán, F. Díaz, J. Massons. Opt. Mater., 30, N 2 (2007) 222—226
39. С. А. Буриков, E. A. Филиппова, A. А. Федянина, C. B. Кузнецов, В. Ю. Пройдакова, В. В. Воронов, Т. А. Доленко. Опт. и спектр., 130, N 6 (2022) 817—823
40. E. Kolobkova, A. Grabtchikov, I. Khodasevich. J. Non-Crystalline Solids X, 11-12 (2021) 100065
41. A. Strzęp, M. Głowacki, M. Szatko, K. Potrząsaj, R. Lisiecki, W. Ryba-Romanowski. J. Lumin., 220 (2020) 116962
42. M. A. Noginov, M. Curley, P. Venkateswarlu, A. Williams. J. Opt. Soc. Am., B14, N 8 (1997) 2126—2136
43. X. Chen, Z. Song. J. Opt. Soc. Am., B24, N 4 (2007) 965—971
44. L. Guillemot, P. Loiko, J.-L. Doualan, A. Braud, P. Camy. Opt. Express, 30, N 18 (2022) 31669—31684
45. М. В. Корольков, И. А. Ходасевич, А. С. Пиотух, А. С. Грабчиков, Е. В. Колобкова, Туй Ван Нгуен, Д. С. Могилевцев. Журн. прикл. спектр., 90, № 5 (2023) 689—695 [M. V. Korolkov, I. A. Khodasevich, A. S. Piotukh, A. S. Grabtchikov, E. V. Kolobkova, T. V. Nguyen, D. S. Mogilevtsev. J. Appl. Spectr., 90, N 5 (2023) 982—987]
46. M. V. Korolkov, I. A. Khodasevich, A. S. Grabtchikov, V. A. Orlovich, D. S. Mogilevtsev. Appl. Sci. (2024) (в печати)
47. K. N. Boldyrev, N. M. Abishev, I. E. Mumdzi, S. I. Nikitin, B. Z. Malkin, R. V. Yusupov, M. N. Popovа. Opt. Mater., X 14 (2022) 100155
48. W.-P. Qin, Z.-Y. Liu, C.-N. Sin, C.-F. Wu, G.-S. Qin, Z. Chen, K.-Z. Zheng. Light: Sci. Appl., 3 (2014) e193, doi: org/10.1038/lsa.2014.74
49. X. Domingo-Almenara, J. Brezmes, M. Vinaixa, S. Samino, N. Ramirez, M. Ramon-Kraue, C. Lerin, M. Díaz, L. Ibáñez, X. Correig, A. Perera-Lluna, O. Yanes. Anal. Chem., 88, N 19 (2016) 9821—9829
50. M. Riener, J. Kainulainen, J. D. Henshaw, J. H. Orkisz, C. E. Murray, H. Beuther. Astronomy & Astrophysics, 628, A78 (2019)
51. G. Talsky. Derivative Spectrophotometry: Low and High Order, VCH (1994) ISBN 9783527282944
52. J. K. Kauppinen, D. J. Moffatt, H. H. Mantsch, D. G. Cameron. Appl. Spectrosc., 35, N 3 (1981) 271—276
53. B. Ruddick, A. Anis, K. Thompson. J. Atm. Ocean. Technol., 17, N 11 (2000) 1541—1555
54. N. Dobigeon, S. Moussaoui, J.-Y. Tourneret, C. Carteret. Signal Proc., 89, N 12 (2009) 2657—2669
55. A. Mikhalychev, S. Vlasenko, T. R. Payne, D. A. Reinhard, A. Ulyanenkov. Ultramicroscopy, 215 (2020) 113014
56. R. Helin, U. G. Indahl, O. Tomic, K. H. Liland. J. Chemometrics, 36, N 2 (2022) e3374
57. B. P. Kore, A. Kumar, R. E. Kroon, J. J. Terblans, H. C. Swart. Opt. Mater., 99 (2020) 109511
58. A. V. Mikheev, B. N. Kazakov. J. Lumin., 205 (2019) 167—178
59. E. Yu. Perlin, A. M. Tkachuk, M.-F. Joubert, R. Moncorge. Opt. and Spectrosc., 90, N 5 (2001) 772—781
60. O. Silvestre, M. C. Pujol, M. Rico, F. Güell, M. Aguiló, F. Díaz. Appl. Phys. B, 87 (2007) 707—716
61. G. Androz, M. Bernier, D. Faucher, R. Vallée. Opt. Express, 16, N 20 (2008) 16019—16031
62. S. L. Maurizio, G. Tessitore, G. A. Mandl, J. A. Capobianco. Nanoscale Adv., 11 (2019) 4492
63. T. Sun, X. Su, Y. Zhang, H. Zhang, Y. Zheng. Appl. Sci., 11 (2021) 10386
64. B. M. Walsh, N. P. Barnes, D. J. Reichle, S. Jiang. J. Non-Crystalline Solids, 352 (2006) 5344—5352
65. P. Peterka, B. Faure, W. Blanc, M. Karásek, B. Dussardier. Opt. Quantum Electron., 36 (2004) 201—212
66. S. Kaniyarakkal, K. C. Rajasekharaudayar, R. Dagupati, Y. Li, S. Drewniak, Z. Chen, V. S. Nair, S. Edappadikkunnummal. Inorg. Chem. Commun., 158, Pt. 1 (2023) 111395
67. Y. Zheng, L. Deng, J. Li, T. Jia, J. Qiu, Z. Sun, S. Zhang. Photon. Res., 7, N 4 (2019) 486—492
68. L. E. Batay, A. A. Demidovich, A. N. Kuzmin, A. N. Titov, M. Mond, S. Kück. Appl. Phys., B75 (2002) 457—461
69. M. F. Joubert, S. Guy, B. Jacquie. Phys. Rev. B, 48 (1993) 10031—10037
70. M. V. Korolkov, I. A. Khodasevich, A. S. Grabtchikov, D. Mogilevtsev, E. V. Kolobkova. Opt. Lett., 44, N 23 (2019) 5880—5883
71. M. V. Korolkov. J. Opt. Soc. Am., B37, N 11 (2020) 3239—3242
72. M. Pollnau, D. R. Gamelin, S. R. Lüthi, H. U. Güdel. Phys. Rev. B, 61 (2000) 3337—3346
73. J. F. Suyver, A. Aebischer, S. García-Revilla, P. Gerner, H. U. Güdel. Phys. Rev. B, 71 (2005) 125123
74. И. А. Ходасевич, А. А. Корниенко, П. П. Першукевич, В. А. Асеев, М. А. Ходасевич, А. С. Грабчиков. Журн. прикл. спектр., 84, № 6 (2017) 905—914
75. P. Goldner, B. Schaude, M. Prassas. Phys. Rev. B, 65 (2002) 054103
76. Y. Cho, S. W. Song, S. Y. Lim, J. H. Kim, C. R. Park, H. M. Kim. Phys. Chem. Chem. Phys., 19 (2017) 7326—7332
77. F. Guëll, X. Mateos, Jna. Gavalda, R. Sole, M. Aguilo, F. Diaz, M. Galan, J. Massons. Opt. Mater., 25, N 1 (2004) 71—77