Resumo: Como objetivo principal deste trabalho estudamos a teoria de Judd Ofelt para utilizá-la como mais uma ferramenta de caracterização espectroscópica dos vidros produzidos por nosso grupo, analisamos os principais aspectos das aproximações feitas nesse modelo, que tem o propósito de explicar as transições que ocorrem na camada 4f dos íons Terra Rara sob a ação do campo cristalino da matriz vítrea que, pelas regras de seleção da mecânica quântica, não poderiam ocorrer. Neste trabalho nos concentramos em aplicar a teoria de Judd Ofelt na análise das propriedades luminescentes dos vidros aluminosilicatos de cálcio com a dopagem do íon Érbio (Er3+) em 0,5% em massa variando a concentração de sílica no intervalo de 7 a 55% em massa. Nosso estudo se concentrou na transição do íon Er3+ na região de 1535 nm, muito utilizada na produção de lasers e cabos de fibra óptica, região essa chamada de "terceira janela" de transmissão óptica. Usando o cálculo do número de íons por centímetro cúbico, índice de refração, espectro de absorção e a aplicação da teoria de Judd Ofelt obtivemos cerca de 94% para a eficiência quântica do estado 4I13/2 (E ~ 6667cm-1 → λ= 1,5 μm) desses vidros. Resultado que é coerente com as propriedades do dopante utilizado, como a estabilidade na sua forma iônica Er3+ não apresentando outros estados de valência, e também pela perda mínima de energia em seu meta estado 4I13/2.
Abstract: In this work, we have studied the Judd Ofelt theory in order to use it as a tool for spectroscopic characterization for glasses produced by our group. We have analyzed the main aspects of model approximations, which has as purpose to explain the transitions in the 4f layer of the Rare Earth ions under the action of the glassy matrix crystal field, which by the selection rules of quantum mechanics are forbidden. We studied the application of the Judd Ofelt theory in the luminescent properties analysis of the calcium aluminosilicate glasses doped with 0,5wt% of Erbium (Er3+), varying its silica concentration from 7wt% to 55wt%. We have focused on the ion Er3+ transition region at 1535 nm, widely used in the production of laser and optic fiber. This region is called "third window" of optical transmission. Using ions by cubic centimeters measures, index of refraction, absorption spectrum and application of Judd Ofelt theory we achieved 94% for the quantum efficiency of the state 4I13/2 (E ~ 6667cm-1 → λ= 1,5 μm) of this glasses. The result is in agreement with the properties of the dopant, as the stability in ionic form Er3+ not showing other valencia state, and also by the minimal energy lose in its meta state 4I13/2. |
