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Fluoreszenzdotierungen in Gläsern und Kristallen

Dotierungen beeinflussen die Eigenschaften von optischen Materialien in vielfältiger Weise. Sie verändern die Leitfähigkeit und das Absorptionsverhalten, induzieren photorefraktive Eigenschaften, variieren das Verhalten an Phasenübergängen und vieles mehr.
Einige Dotierungen - vor allem Übergangsmetalle wie Chrom oder seltene Erden wie Neodym - können darüber hinaus zu intensiver Fluoreszenz angeregt werden. Dadurch sind die so dotierten Materialien als Laserkristalle geeignet.
Allerdings können verschiedene Konkurrenzprozesse zu einer Reduktion der Effizienz führen. Diese konkurrierenden Mechanismen zu identifizieren und zu quantifizieren, ist eine aktuelle Fragestellung der Grundlagenforschung auf diesem Gebiet.
Spektren solcher Konkurrenzprozesse in mit Neodym dotiertem Bismutboratglas bei verschiedenen Anregungslichtstärken zeigt die nachstehende Graphik.

Energieniveauschema von Neodym (Nd3+). Eingezeichnet sind Konkurrenzprozesse zur konventionellen Fluoreszenz:
[1] Energy Transfer Upconversion (ETU)
[3] Excited State Absorption (ESA)
[2] und [4] sind die zu ETU und ESA gehörenden Lumineszenzübergänge, die in den Spektren gemessen wurden.
Der 1064-nm-Laserübergang des Neodym (nicht eingezeichnet) geht vom Zustand 4F3/2 nach 4I11/2.

 

Letzte Bearbeitung: 2010-12-13 - Klaus Betzler