Published March 1, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Characterization of oxyfluoride glasses doped with rare-earth ions through structural, thermal, and optical application thereof

Creators

  • 1. King Khalid University
  • 2. University of Sfax
  • 3. University of Leicester
  • 4. AGH University of Krakow
  • 5. Ain Shams University

Description

Novel transparent glasses and glass-ceramics were fabricated by using melt-quenching technique with the following composition: TeO2–WO3–Nb2O5–KF–La2O3 doped with Tm2O3. Different properties and physical parameters of these glasses were investigated. As the concentration of Tm3+ ions increases, the linear refractive index increases while the optical energy gap decreases. With high Tm3+ ion concentration creates nucleation in the glass matrix this was investigated by x-ray diffraction. The Judd-Ofelt parameters used to calculate the electric and magnetic dipole transition probabilities, branching ratios, and radiative lifetimes of various excited states of Tm3+-doped parent glass. The emission cross section values for the 3F4→3H6 transition computed by using the McCumber hypothesis. The stimulated emission cross section σeFL(λ) and gain values of fabricated glass increase with Tm3+ ions. The spectroscopic quality and figure of merit (FOM) gain (σeFL(λ)×τR) factors were evaluated for the prepared transparent glass. Furthermore, the produced glasses were demonstrated to have low OH content and they have high fluoride ion content. These important properties of the glasses and glass-ceramics make them suitable for use in photonic applications.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تصنيع النظارات الشفافة الجديدة والسيراميك الزجاجي باستخدام تقنية تبريد الذوبان بالتركيب التالي: TeO2 - WO3 - Nb2O5 - KF - La2O3 مخدر بـ Tm2O3. تم التحقيق في الخصائص المختلفة والمعلمات الفيزيائية لهذه النظارات. مع زيادة تركيز أيوناتTm3 +، يزداد معامل الانكسار الخطي بينما تنخفض فجوة الطاقة الضوئية. مع ارتفاع تركيز أيون Tm3 + يخلق نواة في المصفوفة الزجاجية، تم فحص ذلك عن طريق حيود الأشعة السينية. معلمات جود- أوفيلت المستخدمة لحساب احتمالات الانتقال الكهربائي والمغناطيسي ثنائي القطب، ونسب التفرع، والعمر الإشعاعي لمختلف الحالات المستثارة للزجاج الأصلي المشبع بـ Tm3 +. قيم المقطع العرضي للانبعاثات للانتقال→ 3F4 3H6 المحسوبة باستخدام فرضية ماكومبر. يزداد المقطع العرضي للانبعاثات المحفزةσeFL (λ) ويكتسب قيم الزجاج المصنع مع أيوناتTm3 +. تم تقييم عوامل الجودة الطيفية وشكل الجدارة (FOM)(σeFL (λ)× τR) للزجاج الشفاف المحضر. علاوة على ذلك، ثبت أن النظارات المنتجة تحتوي على محتوى منخفض من الهيدروكسيد وأنها تحتوي على نسبة عالية من أيون الفلورايد. هذه الخصائص الهامة للنظارات والسيراميك الزجاجي تجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات الضوئية.

Translated Description (French)

De nouveaux verres transparents et vitrocéramiques ont été fabriqués en utilisant une technique de trempe à l'état fondu avec la composition suivante : TeO2-WO3-Nb2O5-KF-La2O3 dopé avec Tm2O3. Différentes propriétés et paramètres physiques de ces verres ont été étudiés. Lorsque la concentration d'ions Tm3+ augmente, l'indice de réfraction linéaire augmente tandis que l'écart d'énergie optique diminue. Avec une concentration élevée en ions Tm3+, cela crée une nucléation dans la matrice de verre, ce qui a été étudié par diffraction des rayons X. Les paramètres de Judd-Ofelt utilisés pour calculer les probabilités de transition dipolaire électrique et magnétique, les rapports de branchement et les durées de vie radiatives de divers états excités du verre parent dopé au Tm3+. Les valeurs de la section efficace d'émission pour la transition 3F4→3H6 calculées en utilisant l'hypothèse McCumber. La section efficace d'émission stimulée σeFL(λ) et les valeurs de gain du verre fabriqué augmentent avec les ions Tm3+. La qualité spectroscopique et le gain du facteur de mérite (FOM) (σeFL (λ)×τR) ont été évalués pour le verre transparent préparé. En outre, il a été démontré que les verres produits ont une faible teneur en OH et une teneur élevée en ions fluorure. Ces propriétés importantes des verres et de la vitrocéramique les rendent adaptés à une utilisation dans des applications photoniques.

Translated Description (Spanish)

Se fabricaron nuevos vidrios transparentes y vitrocerámicas mediante el uso de la técnica de enfriamiento por fusión con la siguiente composición: TeO2-WO3-Nb2O5-KF-La2O3 dopado con Tm2O3. Se investigaron diferentes propiedades y parámetros físicos de estos vidrios. A medida que aumenta la concentración de iones Tm3+, el índice de refracción lineal aumenta mientras que la brecha de energía óptica disminuye. Con una alta concentración de iones Tm3+ se crea nucleación en la matriz de vidrio, esto se investigó mediante difracción de rayos X. Los parámetros de Judd-Ofelt utilizados para calcular las probabilidades de transición de dipolos eléctricos y magnéticos, las relaciones de ramificación y la vida útil radiativa de varios estados excitados de vidrio madre dopado con Tm3+. Los valores de la sección transversal de emisión para la transición 3F4→3H6 se calculan utilizando la hipótesis de McCumber. La sección transversal de emisión estimulada σeFL(λ) y los valores de ganancia del vidrio fabricado aumentan con los iones Tm3+. Se evaluaron los factores de calidad espectroscópica y ganancia de la figura de mérito(FOM) (σeFL (λ) ×τR) para el vidrio transparente preparado. Además, se demostró que los vidrios producidos tienen un bajo contenido de OH y un alto contenido de iones fluoruro. Estas importantes propiedades de los vidrios y vitrocerámicas los hacen adecuados para su uso en aplicaciones fotónicas.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توصيف نظارات أوكسي فلوريد مخدرة بالأيونات الأرضية النادرة من خلال تطبيقها الهيكلي والحراري والبصري
Translated title (French)
Caractérisation des verres d'oxyfluorure dopés avec des ions de terres rares par leur application structurelle, thermique et optique
Translated title (Spanish)
Caracterización de vidrios de oxifluoruro dopados con iones de tierras raras a través de la aplicación estructural, térmica y óptica de los mismos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4207052876
DOI
10.1016/j.rinp.2022.105255

Is supplement to
https://openalex.org/W4229335874 (Other)
https://openalex.org/W3014887789 (Other)
https://openalex.org/W2740421154 (Other)
https://openalex.org/W2494161373 (Other)
https://openalex.org/W2463866346 (Other)
https://openalex.org/W2068137917 (Other)
https://openalex.org/W2055545425 (Other)
https://openalex.org/W2022789454 (Other)
https://openalex.org/W2022229688 (Other)
https://openalex.org/W2011757437 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1489123392
  • https://openalex.org/W1971097400
  • https://openalex.org/W1975037502
  • https://openalex.org/W1980996237
  • https://openalex.org/W1998131449
  • https://openalex.org/W2012051505
  • https://openalex.org/W2016613982
  • https://openalex.org/W2018801134
  • https://openalex.org/W2026942351
  • https://openalex.org/W2040875144
  • https://openalex.org/W2054940131
  • https://openalex.org/W2059423194
  • https://openalex.org/W2061244145
  • https://openalex.org/W2076092111
  • https://openalex.org/W2077477907
  • https://openalex.org/W2087474053
  • https://openalex.org/W2094686032
  • https://openalex.org/W2094902975
  • https://openalex.org/W2104129265
  • https://openalex.org/W2554291439
  • https://openalex.org/W2933417446
  • https://openalex.org/W3001843578