赤外励起・可視発光材料デバイスの波長変換機構の研究

• Project/Area Number: 04650023
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: Tokyo University of Technology
• Principal Investigator: 三田 陽 東京工科大学, 工学部, 教授 (20200040)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩谷 繁雄 東京工科大学, 工学部, 現名誉教授 (20013451) ; 山元 明 東京工科大学, 工学部, 教授 (00247298)
• Project Period (FY): 1992 – 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1994: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1993: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 1992: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: INFRARED UPCONVERSION / RARE EARTH IONS / LUMINESCENCE / ANTISTOKES EMISSION / ENERGY TRANSFER / UPCONVERSION LASER / UPCONVERSION / RARE EARTH ION / LIGHT SOURCE / BLUE EMITTER / FLUORIDE GLASS

Research Abstract

平成6年度においては,赤外可視変換材料における基本的過程,特にエネルギー逆伝達過程の詳細な検討と,かかる材料をコヒーレント光源…アップコンバージョンレーザ…に応用した場合の問題点について詳細に研究を行った。
もっとも有望と考えられているYb^<3+>とEr^<3+>含有材料の問題点がEr^<3+>からYb^<3+>イオンへのエネルギー逆伝達にある点から,各種母体材料(YF_3,BaY_2F_8,LiYF_4など結晶材料のほかフッ化物ガラス)におけるエネルギー伝達係数の実験的決定を行った。種々のEr^<3+>とYb^<3+>濃度の材料を多数製作し,パルスYAGSHG光励起後の緑色発光減衰特性を精密に測定した。結果は,Yb^<3+>濃度の増加につれて減衰特性は指数関数から外れ,母体に特有の関係を示すことが判明した。今回,エネルギー・アクセプタであるYb^<3+>が,母体内のY格子点に確率的に分布するものとして数値的な解析を行った。各結晶格子の動径分布関数を求め解析を行うことによって,単一の相互作用パラメタCによって説明可能であることを示した。結果は応物学会などにおいて報告を行ったほか,JAPで刊行を予定している。今後は,赤外可視変換材料の特性を支配しているYb^<3+>イオン間のエネルギー漂移(MIGRATION)の問題の定量的把握に向ける予定である。アップコンバージョンレーザ発振に到る問題点を明らかにするため,半導体レーザとTi:サファイヤレーザ共励起下における緑色発光の挙動について研究を進めた。Yb^<3+>,Er^<3+>赤外発光による損失が大きいので,光閉じ込め構造の採用によって閾値の低減が可能であることが示すなどの進展があった。最終年度を迎え,総合的な展望を含めたまとめを進めている。

Research Products

• [Publications] Y.MITA et al.,: "ENERGY TRANSFER PROCESSES IN Er ^<3+>-AND Yb^<3+>-DOPED MATERIALS" J.APPL.PHYS.(in press).
• [Publications] Y.MITA et al.,: "LUMINESCENCE PROCESSES IN Yb^<3+>-ION-SENSITIZED UPCONVERSION DEVICES" J.APPL.PHYS.74. 4703-4709 (1993)
• [Publications] Y.MITA et al.,: "HIGH BRIGHTNESS LIGHT SOURCES PUMPED WITH LASER DIODE" APPL.PHYS.LETT.62. 802-804 (1993)
• [Publications] 三田ほか: "赤外可視変換材料におけるエネルギー散逸過程" 応用物理学関係連合講演会平成7年春.
• [Publications] 三田ほか: "赤外可視変換材料の特性評価" 電気化学協会・蛍光体シンポジウム平成7年春.
• [Publications] 三田ほか: "赤外可視変換材料のエネルギー伝達過程(I)(II)" 応用物理学会平成6年秋19pX7,8.
• [Publications] Y.MITA: "INFRARED UPCONVERSION PHOSPHORS IN PHOSPHOR HANDBOOK S.SHIONOYA ed." CRC PRESS INC.(in press),
• [Publications] Y.MITA et al.: "LUMINESCENCE PROCESSES IN Tm^<3+>- AND Er^<3+>-ION-ACTIVATED,Yb^<3+>-ION-SENSITIZED INFRARED UPCONVBERSION DEVICES" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 74. 4703-4709 (1993)
• [Publications] Y.MITA et al.: "HIGH BRIGHTNESS BLUE AND GREEN LIGHT SOURCES PUMPED WITH 980nm EMITTING LASER DIODE" APPLIED PHYSICS LETTERS. 62. 802-804 (1993)
• [Publications] Y.MITA et al.: "LUMINESCENCE AND RELAXATION PROCESSES IN Er^<3+>-DOPED GLASS FIBERS" JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 71. 938-941 (1992)
• [Publications] 三田、山元、牛尾、片柳、塩谷: "GENERATION OF INTENSE GREEN AND BLUE EMISSION IN ENERGY UPCONVERSION DEVICES HAVING OPTICAL CONFINEMENT STRUCTURE" EXTENDED ABSTRACT OF ICSSDM'92. 369-371 (1992)
• [Publications] "赤外可視変換材料の特性評価" 平成6年春応用物理学会. (申込中). 28aT1 (1994)
• [Publications] 三田、山元、牛尾、片柳、塩谷: "赤外可視変換材料の特性評価" 蛍光体同学会平成6年2月例会. 1-7 (1994)
• [Publications] Y.Mita,Y.Wang and S.Shionoya: "High brightness blue and green light sources pumped with a 980nm emitting laser diode" Appl.Phys.Lett.62. 802-804 (1993)
• [Publications] Y.Mita,T.Yosida,T.Yagami and S.Shionoya: "Luminescence and relaxation processes in Er^<3+>‐doped glass fibers" J.Appl.Phys.71. 938- (1992)
• [Publications] 三田 陽・安藤 信明・塩谷 繁雄: "Generation of intenese green and blue emission in energy upconvoersion devices having optical confinement structure" ICSSDM193 国際固体素子. (1992)
• [Publications] Y.Mita,K.Yamamoto and S.Shionoya: "Luminescence in Tm^<3+>‐and Er^<3+>‐activated,Yb^<3+>‐sensitized infrared upconversion devices" US-Japan Joint electrochem.Soc.Meeting.
• [Publications] 三田 陽・平間 勝美 安藤 信明・山元 明 塩谷 繁雄: "赤外可視変換材料による高輝度青色・緑色光源" 電気化学協会 蛍光体とその応用シンポジウム.