Niobate単結晶の蛍光特性に対するSM3+イオンの温度依存性および閾値挙動

Niobateリチウム（Linbo₃、LN）単結晶の蛍光特性に対するSm3+イオンの温度依存性および閾値挙動を体系的に調査しました。Czochralski技術を使用して、0.2から2.0 mol。％のドープsm3+イオンのさまざまな濃度のドープsm3+イオンを備えた一致するリンボ₃単結晶（SM：LN）の試験材料を成長させました。吸収スペクトルは室温で得られ、フォトルミネッセンススペクトルは、73 Kから423 Kまでの範囲のさまざまな温度で測定されました。蛍光of fluerection⁴g5/2レベルのτr。409 nmレーザー励起下では、SM3+の可視蛍光のフォトルミネッセンススペクトルには、主に568、610、および651 nmの発光スペクトルが含まれており、⁴H5/2、⁴G5/2→⁶H7/2、および⁴G5/2→2→2→2→2のエネルギーレベル遷移に対応しています。Sm3+イオンの濃度は、蛍光強度に大きな影響を与えます。SMの発光強度（1.0 mol。％）：LNは、SM（0.2 mol。％）に対する約10倍です。蛍光スペクトルの強度は、予測されるように、リンボー単結晶中のSM3+イオンの濃度と同様に温度に大きく依存していることがわかりました。ただし、寿命は温度ではほとんど変化しておらず、SM：LN単結晶では温度がほとんど影響しないことを示しています。SM：オレンジ色の排出スペクトルを備えたLN単結晶は、新しい光源、蛍光ディスプレイデバイス、UVセンサー、可視レーザーの活性材料として使用できます。

Temperature-dependent and threshold behavior of Sm3+ ions on fluorescence properties of lithium niobate (LiNbO₃, LN) single crystals were systematically investigated. The test materials, congruent LiNbO₃ single crystals (Sm:LN), with various concentrations of doped Sm3+ ions from 0.2 to 2.0 mol.%, were grown using the Czochralski technique. Absorption spectra were obtained at room temperature, and photoluminescence spectra were measured at various temperatures in the range from 73 K to 423 K. Judd⁻Ofelt theory was applied to calculate the intensity parameters Ωt (t = 2, 4, 6) for 1.0 mol.% Sm3+-doped LiNbO₃, as well as the radiative transition rate, Ar, branching ratio, β, and radiative lifetime, τr, of the fluorescent ⁴G5/2 level. Under 409 nm laser excitation, the photoluminescence spectra of the visible fluorescence of Sm3+ mainly contains 568, 610, and 651 nm emission spectra, corresponding to the energy level transitions of ⁴G5/2→⁶H5/2, ⁴G5/2→⁶H7/2, and ⁴G5/2→⁶H9/2, respectively. The concentration of Sm3+ ions has great impact on the fluorescence intensity. The luminescence intensity of Sm (1.0 mol.%):LN is about ten times as against Sm (0.2 mol.%):LN at 610 nm. The intensity of the fluorescence spectra were found to be highly depend on temperature, as well as the concentration of Sm3+ ions in LiNbO₃ single crystals, as predicted; however, the lifetime changed little with the temperature, indicating that the temperature has little effect on it, in Sm:LN single crystals. Sm:LN single crystals, with orange-red emission spectra, can be used as the active material in new light sources, fluorescent display devices, UV-sensors, and visible lasers.