| 研究概要 |
フッ化物ガラス中の3価の希土類イオンの発光・吸収に関して以下の知見及び成果を得た。
(1)分子動力学法によるガラスの原子レベルの構造モデルを作成し、これから点電荷近似を用いて求められる結晶場パラメータから、4f電子のエネルギー準位の分裂と準位間の遷移速度から、吸収・蛍光スペクトルを算出した。代表的なフッ化物ガラスであるZBLAN(ZrF_4系フッ化物ガラス)・YABC(AlF_3系フッ化物ガラス)の両組成において、Pr^<3+>,Er^<3+>,Tm^<3+>の各希土類イオンの吸収スペクトルが十分に実測と対応づけられることがわかった。
(2)(1)におけるスペクトルの算出において、個々の準位の分裂を支配する結晶場パラメータ(例えば、2次・4次・6次の結晶場パラメータ)を調べることにより、第1配位に代表される希土類イオンの近接構造を反映する準位の分裂を特定することができた。さらに、この準位の分裂を実測するためには、他の準位との間の遷移速度を支配する結晶場パラメータを調べ、希土類イオンの近接構造を解析するための、測定の遷移を特定できることを見出した。これを実測し、先の計算から求められた構造モデルとスペクトルとの対応の検討を行った結果、YABC系フッ化物ガラス中のTm^<3+>は主にフッ素8配位であることがわかった。
(3)ZBLANガラス中Tm^<3+>では、このスペクトルの特性をもとに、1.4μm帯の光増幅特性を見積もり、新規な2波長励起条件が^3H_4準位と^3F_4準位との間の反転分布形成に効果的であることを見出した。
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