Análisis espectral y térmico del ion Sm+3 en una matriz vítrea a base de TeO2

Thermal and Spectral Analysis of Sm+3 Ion in a Glass Matrix With TeO2

En este trabajo se prepararon vidrios teluriuros dopados con el ion Sm⁺³ con la siguiente composición: 68TeO₂− 10GeO₂ −10K₂O−10LiO−10Nb₂0₅−2Sm₂O₃. Se obtuvieron espectros de absorción y se realizaron medidas de barrido calorimétrico diferencial (DSC) del material vítreo. A todos las muestras se les midieron los siguientes parámetros físicos: densidad, índice de refracción, camino óptico y concentración en mol/l. A partir de la f_exp, utilizando la teoría de Judd-Ofelt y el método de mínimos cuadrados Δsrms, se obtuvieron los parámetros de intensidad fenomenológicos Ω_λ(λ = 2,4, 6). Se determinaron las siguientes características espectroscópicas del material: tiempo de vida media radiativa τ_R, probabilidad de transición entre multilpletes A_{J J} , sección transversal para la emisión estimulada ρ_p y canales de relajación β_{J J}. Se analizaron parámetros de estabilidad térmicos a través de medidas de barrido calorimétrico diferencial. También se evaluaron las potenciales aplicaciones de estos vidrios en dispositivos optoelectrónicos.

1 INTRODUCCIÓN

En las últimas décadas una diversidad de materiales vítreos dopados con iones tierras raras (RE) trivalentes ha venido emergiendo para la elaboración de dispositivos optoelectrónicas tales como amplificadores ópticos, guías de onda y fibra óptica, entre otros [1, 2].

Los vidrios a base de TeO₂ son posibles candidatos para la fabricación de dispositivos ópticos, esto debido a sus propiedades especiales, como lo son la banda ancha de transmisión en el infrarrojo, de 0,33 a 6,5μm, el alto índice de refracción [3] y las constantes elásticas que se traducen en un sonido de corte de muy baja velocidad, además, los vidrios teluriuros presentan una energía fonónica de alrededor de 750 cm⁻¹[4].

Estas matrices vítreas también son adecuadas para la fabricación de láseres de estado sólido debido a sus buenas propiedades físicas, tales como baja temperatura de fusión, alta constante dieléctrica y una magnitud de susceptibilidad de tercer orden no lineal [3, 4].

Una diversidad de trabajos de vidrios dopados con diferentes iones lantánidos trivalentes han sido reportados en la literatura donde se han modificado una diversidad de familias de matrices vítrea con la finalidad de optimizar sus diferentes propiedades para proyectarlos a la industria de la optoelectrónica [5-7].

El método más efectivo para analizar las transiciones radiativas de las RE es la teoría de Judd-Ofelt  [8,9].Esta teoría relaciona la fuerza del oscilador calculada f_cal y la fuerza de oscilador experimental f_exp. La fuerza del oscilador experimental f_exp es obtenida a través del espectro de absorción. Esta teoría permite obtener tres parámetros fenomenológicos; Ωλ(λ = 2,4,6).