Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 112-117. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 112-117. Таблица 2 Соотношение полос в спектре возбуждения с характеристическими переходами иона Pr3+ Длина волны (нм) 446 464 492 502 Электронный переход 3Н4 ^ зр2 3H4 ^ 'L, 3H4 ^ 3Рі 3H4 ^ 3Р0 На рис. 2 представлены спектры фотолюминесценции при возбуждении 464 нм, соответствующем переходу в область возбужденного состояния %, демонстрирует ярко выраженные полосы эмиссии в красной области спектра. Полосы излучения в диапазоне 600-650 нм обусловлены 'D 2 ^ 3Ш переходом [2], а также широкая полоса при 715 нм — 'D 2 ^ 3H 5 переходом [2] иона Pr3+. Данная картина соответствует типичному спектру эмиссии Pr3+ в оксидных кристаллах при оптическом возбуждении, как это подробно рассмотрено в работе [2]. Из рис. 2 видно, что интенсивность испускания 'D 2 ^ 3Ш перехода сильно зависит от концентрации легирующей примеси. Рис. 2. Спектры фотолюминесценции кристаллов LiNbO3:Pr (0,008-0,4 мол. %) при возбуждении Хвозб= 464 нм На рис. 3 представлена зависимость интенсивности люминесценции полосы при 617 нм (характерный 'D 2 ^ 3Ш переход иона Pr3+) от концентрации Pr3+ в кристалле при возбуждении излучением с длиной волны 464 нм. Рассматриваемые концентрации составляют 0,008, 0,055, 0,16, 0,26 и 0,4 мол. %. Видно, что с увеличением концентрации активного центра наблюдается сначала рост интенсивности люминесценции: максимальная интенсивность достигается при 0,16 мол. %, что может быть связано с увеличением числа центров поглощения ионов Pr3+, участвующих в процессе люминесценции. Однако при дальнейшем увеличении концентрации до 0,26 мол. % наблюдается снижение интенсивности, что связано с началом процессов концентрационного тушения, а при Pr = 0,4 мол. % наблюдается относительно небольшое увеличение интенсивности люминесценции. Такая зависимость может быть обусловлена усилением межионных взаимодействий между ионами Pr3+при их высоком содержании. Одним из основных механизмов является кросс-релаксация, при которой возбужденный ион Pr3+ передает часть своей энергии соседнему иону без излучения фотона, что снижает квантовый выход люминесценции. Также вклад вносят диполь-дипольные взаимодействия и, при высоких концентрациях, образование безызлучательных центров. Оптимальной концентрацией Pr3+, обеспечивающей максимальную эффективность люминесценции для данных кристаллов, является 0,16 мол. %. Превышение этой концентрации приводит к снижению © Петрова С. В., Токко О. В., Смирнов М. В., Кадетова А. В., Палатников М. Н., 2025 115