Магнітооптичні особливості радіаційних переходів некрамерського іону Tm3+ в кристалах ітрієво-алюмінієвого гранату

  • Фуркат К. Туротов Національний університет Узбекистану імені Мірзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0001-9008-4815
  • Марія Є. Малишева Національний університет Узбекистану імені Мірзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0002-4626-7398
  • Раміль Р. Вільданов Національний університет Узбекистану імені Мірзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0001-5334-9909
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-39
Ключові слова: тулій-ітрієвий гранат, рідкоземельні іони, магнітооптичні властивості, люмінесценція, рівні енергії, магнітна кругова поляризація

Анотація

Досліджено спектри люмінесценції та магнітної кругової поляризації монокристалу тулій-ітрієвого гранат-алюмінату Tm3+:YAG у видимій області спектру за температури 90 та 300 К у магнітному полі 10 кЕ. На основі аналізу оптичних та магнітооптичних даних встановлено наявність «квазівироджених» станів збуджених мультиплетів 1D2, 3F4,3G4 та основного мультиплета 3H6 іона Tm3+ RE в гранат-алюмінатному YAG на випромінювальних переходах 1G4→3H6, 1D2→3F4 та 1D2→3F3. Ефект квантово-механічного “перемішування” відіграє значну роль у виникненні магнітооптичних ефектів на смугах люмінесценції, зумовлених “забороненими” переходами 4f→4f в некрамерсовському іоні Tm3+, що має “квазідублетну” структуру енергії спектри.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

J-X. Zhang, G. Wang, Y-F. Li, Y. Yu, Y. Wang, and Z. Lv, “Research status of rare-earth-ion-doped infrared laser,” Front. Phys. 12, 1388567 (2024). https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1388567

Ch. Zhang, Ch. Yun, Ch. Zhang, X. Zhang, and Sh. Lai, “Broadband 2.9 μm mid-infrared fluorescence behavior of Dy3+/Tm3+ co-doped zirconium fluoride glasses,” Infrared Phys. Technol. 126, 104330 (2022). https://doi.org/10.1016/j.infrared.2022.104330

G. Liu, Z. Bai, F. Yuan, Y. Huang, L. Zhang, and Z. Lin, Growth and spectroscopic characterization of Tm3+:Ca10Li(VO4)7 crystal-a potential crystalline medium for 2 µm lasers,” J. Cryst. Growth. 520, 62-67 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2019.05.025

A.K. Zvezdin, V.M. Matveev, A.A. Mukhin, and A.I. Popov, Rare-earth ions in magnetically ordered crystals, (Mir, Moscow, 1985) 294 p. (in Russian)

J. Kratochvíl, P. Boháček, J. Šulc, M. Němec, H. Jelínková, M. Fibrich, B. Trunda, et al., “Tm:GGAG disordered garnet crystal for 2 µm diode-pumped solid-state laser,” Laser Phys. Lett. 18(11), 115802 (2021). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1612-202X/ac2519

Z. Pan, Y. Wang, Y. Zhao, H. Yuan, X. Dai, H. Cai, J. Bae, et al., “Generation of 84-fs pulses from a mode-locked Tm:CNNGG disordered garnet crystal laser,” Photon. Res. 6, 800-804 (2018). https://doi.org/10.1364/PRJ.6.000800

L. Sun, Q. Xu, J. Lu, Sh. Su, Y. Zou, R. Liu, Z. Lei, et al., “Preparation and spectroscopic characteristics of Tm:YPO4 crystal,” J. Lumin. 257, 119763 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.119763

P. Li, F. Zhang, K. Li, Ch. Cao, Y. Li, J. Zhang, B. Yan, et al., “Research progress of high-frequency and high-energy solid-state lasers at 1.6 µm,” Infrared and Laser Eng. 52(8), 20230403 (2023). https://www.researching.cn/articles/OJ51f7d0919c541a12

J.M. Cano-Torres, M. Rico, X. Han, M.D. Serrano, C. Cascales, C. Zaldo, V. Petrov, et al., “Comparative study of crystallographic, spectroscopic, and laser properties of Tm3+ in NaT(WO4)2 (T=La, Gd, Y, and Lu) disordered single crystals,” Phys. Rev. B, 84, 174207 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.174207

R.M. El-Agmy, W. Luthy, T. Graf, and H.I. Weber, “Excitation of Tm+3 at a wavelength of 1064 nm,” Appl. Phys. B, 76, 23 26 (2003). https://doi.org/10.1007/s00340-002-1066-6

U.V. Valiev, J.B. Gruber, D. Fu, V.O. Pelenovich, G.W. Burdick, and M.E. Malysheva, “Specific features of Eu3+ and Tb3+ magnetooptics in gadolinium - gallium garnet (Gd3Ga5O12),” J. Rare Earths. 29(8), 776-782 (2011). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(10)60541-8

R.R. Rakhimov, U.V. Valiev, G.W. Burdick, R.R. Vildanov, and D. Fu, “Investigation of j – j “mixing” mechanism influence on the optical and magnetooptical properties of praseodymium yttrium-aluminum garnet PrYAG,” Jour. of Lumin. 207, 339-345 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.10.099

C. Görller-Walrand, and L. Fluyt, Handbook on the Physics and Chemistry of Rare-Earths (North-Holland, Amsterdam, 2010). 40(244), p.107.

U.V. Valiev, Sh.A. Rakhimov, N.I. Juraeva, RA. Rupp, L. Zhao, Zh. Wang, Zh. Zhai, et al., “Optical and magnetooptical properties of Ho3+:YGG,” Phys. Stat. Sol. B, 247(1), 163-169 (2010). https://doi.org/10.1002/pssb.200945318

U.V. Valiev, D.N. Karimov, M.G. Brik, C.G. Ma, R.R. Vildanov, F.K. Turotov, and V.O. Pelenovich, “Zeeman splitting features of electronic states of rare earth ions in TbF3 crystal,” Opt. Mater. 117(7), 111141 (2021). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111141

T.Sh. Alimov, U.V. Valiev, M.E. Malysheva, T.N. Khasanov, and V.O. Pelenovich, “The features of Pr3+ rare-earth ion magneto-optics in the disordered crystalline surroundings,” Opt. Mater. 104, 109848 (2020). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109848

J.B. Gruber, M.E. Hills, R.M. Macfarlane, G.A. Turner, C.A. Morrison, G.A. Quarles, G. Kintz, and L. Esterowitz, “Spectra and energy levels of Tm3+:Y3Al5O12,” Phys. Rev. B, 40(14), 9464 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.40.9464

J.P. Riehl, and F.S. Richardson, “General theory of circularly polarized emission and magnetic circularly polarized emission from molecular systems,” J. Chem. Phys. 65, 1011–1021 (1976). https://doi.org/10.1063/1.433177

D. Vojna, O. Slezak, A. Lucianetti, and T. Mocek, “Verdet Constant of Magneto-Active Materials Developed for High-Power Faraday Devices,” Appl. Sci. 9, 3160 (2019). https://doi.org/10.3390/app9153160

Опубліковано
2024-12-08
Цитовано
Як цитувати
Туротов, Ф. К., Малишева, М. Є., & Вільданов, Р. Р. (2024). Магнітооптичні особливості радіаційних переходів некрамерського іону Tm3+ в кристалах ітрієво-алюмінієвого гранату. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 341-348. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-39
Номер
№ 4 (2024): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2024 Ramil Vildanov, Furkat Turotov, Mariya Malysheva

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).