Abstract

A novel Er3+/Pr3+ codoped germanate glass was fabricated and analyzed. Efficient emission at 2.7μm from the glass was observed upon excitation of a conventional 980nm laser diode. The 2.7μm emission characteristics and energy transfer (ET) were investigated. Population inversions between I13/24 and I11/24 levels have been achieved, and an enhanced emission from 2550 to 2800nm was obtained. Large ET efficiency of 95% indicates that the ET process from Er3+ to Pr3+ (I413/2,H34)(I415/2,F33) is efficient and that Pr3+ can enhance the emission of 2.7μm by quenching the lower laser level of Er3+ via ET.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. S. Eng, J. F. Butler, and K. J. Linden, Opt. Eng. 19, 945 (1980).
  2. R. Kaufmann, A. Hartmann, and R. Hibst, J. Dermatol. Surg. Oncol. 20, 112 (1994).
    [PubMed]
  3. S. D. Jackson and A. Lauto, Laser Surg. Med. 30, 184(2002).
  4. B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).
  5. T. Sandrock, A. Diening, and G. Huber, Opt. Lett. 24, 382 (1999).
  6. P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).
  7. H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).
  8. S. S. Bayya, G. D. Chin, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, Opt. Express 14, 11687 (2006).
    [PubMed]
  9. X. Zhu and R. Jain, Opt. Lett. 32, 26 (2007).
  10. B. M. Walsh, K. E. Murray, and N. P. Barnes, J. Appl. Phys. 91, 11 (2002).
  11. Y. H. Park, D. W. Lee, H. J. Kong, and Y. S. Kim, J. Opt. Soc. Am. B 25, 2123 (2008).
  12. R. Allen, L. Esterowitz, and R. J. Ginther, Appl. Phys. Lett. 56, 1635 (1990).
  13. S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).
  14. J. M. Jewell, P. L. Higby, and I. D. Aggarwal, J. Am. Ceram. Soc. 77, 697 (1994).
  15. S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).
  16. Y. Yan, A. J. Faber, and H. de Waal, J. Non-Cryst. Solids 181, 283 (1995).
  17. A. Hruby, Czech. J.Phys. B 22, 1187 (1972).
  18. D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).
  19. C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.
  20. Z. Y. Li, Z. X. Chen, and J. C. Zhang, Acta Opt. Sin. (in Chinese) 4, 562 (1984).
  21. M. Pollnan, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1982(1997).
  22. M. J. Weber, D. C. Ziegler, and C. A. Angell, J. Appl. Phys. 53, 4344 (1982).
  23. S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, J. Mod. Opt. 47, 1987 (2000).
  24. W. T. Carnall, P. R. Fields, and K. Rajnak, J. Chem. Phys. 49, 4412 (1968).

2009 (1)

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

2008 (1)

2007 (1)

2006 (1)

2002 (3)

B. M. Walsh, K. E. Murray, and N. P. Barnes, J. Appl. Phys. 91, 11 (2002).

S. D. Jackson and A. Lauto, Laser Surg. Med. 30, 184(2002).

S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).

2001 (1)

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

2000 (2)

S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, J. Mod. Opt. 47, 1987 (2000).

P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).

1999 (1)

1997 (3)

S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

M. Pollnan, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1982(1997).

1995 (1)

Y. Yan, A. J. Faber, and H. de Waal, J. Non-Cryst. Solids 181, 283 (1995).

1994 (2)

J. M. Jewell, P. L. Higby, and I. D. Aggarwal, J. Am. Ceram. Soc. 77, 697 (1994).

R. Kaufmann, A. Hartmann, and R. Hibst, J. Dermatol. Surg. Oncol. 20, 112 (1994).
[PubMed]

1990 (1)

R. Allen, L. Esterowitz, and R. J. Ginther, Appl. Phys. Lett. 56, 1635 (1990).

1984 (1)

Z. Y. Li, Z. X. Chen, and J. C. Zhang, Acta Opt. Sin. (in Chinese) 4, 562 (1984).

1982 (1)

M. J. Weber, D. C. Ziegler, and C. A. Angell, J. Appl. Phys. 53, 4344 (1982).

1980 (1)

R. S. Eng, J. F. Butler, and K. J. Linden, Opt. Eng. 19, 945 (1980).

1972 (1)

A. Hruby, Czech. J.Phys. B 22, 1187 (1972).

1968 (1)

W. T. Carnall, P. R. Fields, and K. Rajnak, J. Chem. Phys. 49, 4412 (1968).

Aggarwal, I. D.

S. S. Bayya, G. D. Chin, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, Opt. Express 14, 11687 (2006).
[PubMed]

S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).

J. M. Jewell, P. L. Higby, and I. D. Aggarwal, J. Am. Ceram. Soc. 77, 697 (1994).

Allen, R.

R. Allen, L. Esterowitz, and R. J. Ginther, Appl. Phys. Lett. 56, 1635 (1990).

Angell, C. A.

M. J. Weber, D. C. Ziegler, and C. A. Angell, J. Appl. Phys. 53, 4344 (1982).

Barnes, N. P.

B. M. Walsh, K. E. Murray, and N. P. Barnes, J. Appl. Phys. 91, 11 (2002).

Bayya, S. S.

S. S. Bayya, G. D. Chin, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, Opt. Express 14, 11687 (2006).
[PubMed]

S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).

Bogdanov, V.

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

Booth, D. J.

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

Butler, J. F.

R. S. Eng, J. F. Butler, and K. J. Linden, Opt. Eng. 19, 945 (1980).

Carnall, W. T.

W. T. Carnall, P. R. Fields, and K. Rajnak, J. Chem. Phys. 49, 4412 (1968).

Chen, B.

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

Chen, Z. X.

Z. Y. Li, Z. X. Chen, and J. C. Zhang, Acta Opt. Sin. (in Chinese) 4, 562 (1984).

Cheng, L.

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

Chin, G. D.

Dai, S.

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

de Waal, H.

Y. Yan, A. J. Faber, and H. de Waal, J. Non-Cryst. Solids 181, 283 (1995).

Dickinson, B. C.

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

Diening, A.

Eng, R. S.

R. S. Eng, J. F. Butler, and K. J. Linden, Opt. Eng. 19, 945 (1980).

Esterowitz, L.

R. Allen, L. Esterowitz, and R. J. Ginther, Appl. Phys. Lett. 56, 1635 (1990).

Faber, A. J.

Y. Yan, A. J. Faber, and H. de Waal, J. Non-Cryst. Solids 181, 283 (1995).

Fields, P. R.

W. T. Carnall, P. R. Fields, and K. Rajnak, J. Chem. Phys. 49, 4412 (1968).

Gibbs, W. E. K.

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

Ginther, R. J.

R. Allen, L. Esterowitz, and R. J. Ginther, Appl. Phys. Lett. 56, 1635 (1990).

Golding, P. S.

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).

Harbison, B. B.

S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).

Hartmann, A.

R. Kaufmann, A. Hartmann, and R. Hibst, J. Dermatol. Surg. Oncol. 20, 112 (1994).
[PubMed]

Heo, J.

S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).

Hibst, R.

R. Kaufmann, A. Hartmann, and R. Hibst, J. Dermatol. Surg. Oncol. 20, 112 (1994).
[PubMed]

Higby, P. L.

J. M. Jewell, P. L. Higby, and I. D. Aggarwal, J. Am. Ceram. Soc. 77, 697 (1994).

Hruby, A.

A. Hruby, Czech. J.Phys. B 22, 1187 (1972).

Hu, L.

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

Huber, G.

Jackson, S. D.

S. D. Jackson and A. Lauto, Laser Surg. Med. 30, 184(2002).

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).

S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, J. Mod. Opt. 47, 1987 (2000).

Jain, R.

Javorniczky, J.

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

Jewell, J. M.

J. M. Jewell, P. L. Higby, and I. D. Aggarwal, J. Am. Ceram. Soc. 77, 697 (1994).

Jiang, Z.

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

Kaufmann, R.

R. Kaufmann, A. Hartmann, and R. Hibst, J. Dermatol. Surg. Oncol. 20, 112 (1994).
[PubMed]

Kim, Y. S.

King, T. A.

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).

S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, J. Mod. Opt. 47, 1987 (2000).

Kong, H. J.

Lauto, A.

S. D. Jackson and A. Lauto, Laser Surg. Med. 30, 184(2002).

Lee, D. C.

S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).

Lee, D. W.

Li, Z. Y.

Z. Y. Li, Z. X. Chen, and J. C. Zhang, Acta Opt. Sin. (in Chinese) 4, 562 (1984).

Linden, K. J.

R. S. Eng, J. F. Butler, and K. J. Linden, Opt. Eng. 19, 945 (1980).

MacFarlane, D. R.

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

Murray, K. E.

B. M. Walsh, K. E. Murray, and N. P. Barnes, J. Appl. Phys. 91, 11 (2002).

Newman, P. J.

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

Park, S. H.

S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).

Park, Y. H.

Pollnan, M.

M. Pollnan, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1982(1997).

Pollnau, M.

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).

S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, J. Mod. Opt. 47, 1987 (2000).

Rajnak, K.

W. T. Carnall, P. R. Fields, and K. Rajnak, J. Chem. Phys. 49, 4412 (1968).

Ren, G.

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

Sandrock, T.

Sanghera, J. S.

S. S. Bayya, G. D. Chin, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, Opt. Express 14, 11687 (2006).
[PubMed]

S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).

Shin, D. W.

S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).

Sun, J.

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

Walsh, B. M.

B. M. Walsh, K. E. Murray, and N. P. Barnes, J. Appl. Phys. 91, 11 (2002).

Weber, M. J.

M. J. Weber, D. C. Ziegler, and C. A. Angell, J. Appl. Phys. 53, 4344 (1982).

Yan, Y.

Y. Yan, A. J. Faber, and H. de Waal, J. Non-Cryst. Solids 181, 283 (1995).

Yao, L.

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

Yu, C.

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

Zhang, J.

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

Zhang, J. C.

Z. Y. Li, Z. X. Chen, and J. C. Zhang, Acta Opt. Sin. (in Chinese) 4, 562 (1984).

Zhong, H.

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

Zhou, G.

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

Zhu, X.

Ziegler, D. C.

M. J. Weber, D. C. Ziegler, and C. A. Angell, J. Appl. Phys. 53, 4344 (1982).

Acta Opt. Sin. (1)

Z. Y. Li, Z. X. Chen, and J. C. Zhang, Acta Opt. Sin. (in Chinese) 4, 562 (1984).

Appl. Phys. Lett. (1)

R. Allen, L. Esterowitz, and R. J. Ginther, Appl. Phys. Lett. 56, 1635 (1990).

Czech. J.Phys. B (1)

A. Hruby, Czech. J.Phys. B 22, 1187 (1972).

IEEE J. Quantum Electron. (1)

M. Pollnan, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1982(1997).

J. Am. Ceram. Soc. (1)

J. M. Jewell, P. L. Higby, and I. D. Aggarwal, J. Am. Ceram. Soc. 77, 697 (1994).

J. Appl. Phys. (4)

S. H. Park, D. C. Lee, J. Heo, and D. W. Shin, J. Appl. Phys. 91, 9072 (2002).

M. J. Weber, D. C. Ziegler, and C. A. Angell, J. Appl. Phys. 53, 4344 (1982).

H. Zhong, B. Chen, G. Ren, L. Cheng, L. Yao, and J. Sun, J. Appl. Phys. 106, 083114 (2009).

B. M. Walsh, K. E. Murray, and N. P. Barnes, J. Appl. Phys. 91, 11 (2002).

J. Chem. Phys. (1)

W. T. Carnall, P. R. Fields, and K. Rajnak, J. Chem. Phys. 49, 4412 (1968).

J. Dermatol. Surg. Oncol. (1)

R. Kaufmann, A. Hartmann, and R. Hibst, J. Dermatol. Surg. Oncol. 20, 112 (1994).
[PubMed]

J. Mod. Opt. (1)

S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, J. Mod. Opt. 47, 1987 (2000).

J. Non-Cryst. Solids (3)

S. S. Bayya, B. B. Harbison, J. S. Sanghera, and I. D. Aggarwal, J. Non-Cryst. Solids 212, 198 (1997).

Y. Yan, A. J. Faber, and H. de Waal, J. Non-Cryst. Solids 181, 283 (1995).

D. R. MacFarlane, J. Javorniczky, P. J. Newman, V. Bogdanov, D. J. Booth, and W. E. K. Gibbs, J. Non-Cryst. Solids 213–214, 158 (1997).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Laser Surg. Med. (1)

S. D. Jackson and A. Lauto, Laser Surg. Med. 30, 184(2002).

Opt. Commun. (1)

B. C. Dickinson, P. S. Golding, M. Pollnau, T. A. King, and S. D. Jackson, Opt. Commun. 191, 315 (2001).

Opt. Eng. (1)

R. S. Eng, J. F. Butler, and K. J. Linden, Opt. Eng. 19, 945 (1980).

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (1)

P. S. Golding, S. D. Jackson, T. A. King, and M. Pollnau, Phys. Rev. B 62, 856 (2000).

Other (1)

C. Yu, S. Dai, G. Zhou, J. Zhang, L. Hu, and Z. Jiang, in Science in China Series E: Technological Sciences (2005), Vol. 48, p. 638.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Absorption spectra of Er 3 + / Pr 3 + -codoped germanate glass. Insets show (a) IR transmission spectrum and (b) absorption spectra of Pr 3 + -doped germanate glass.

Fig. 2
Fig. 2

(a)  2.7 μm and (b)  1.5 μm emission spectra of Er 3 + -doped and Er 3 + / Pr 3 + -codoped germanate glasses under 980 nm excitation.

Fig. 3
Fig. 3

Upconversion fluorescence spectra of Er 3 + -doped and Er 3 + / Pr 3 + -codoped germanate glass under 980 nm excitation. Insert shows partial energy level diagram of Er 3 + and Pr 3 + ions.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

α OH = ln ( T 0 / T ) / l ,
η t = 1 τ Er / Pr τ Er ,

Metrics