Abstract

A measurement technique is described in which the radiative quantum efficiency of certain transitions in rare-earth–doped glasses can be determined based only on relative fluorescence measurements. We calibrate the emission from the level of interest by measuring emission into that level from a higher excited level. Application of the technique to Pr3+-doped sulfide glasses yields quantum efficiencies for the 1G43H5 transition as high as 60%, in good agreement with measurements using the integrating sphere technique. Calculated efficiency values based on the Judd–Ofelt technique are shown to be subject to inherent uncertainties.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.
  2. D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
    [Crossref]
  3. M. J. Weber, J. Chem. Phys. 48, 4774 (1968).
    [Crossref]
  4. J. N. Demas, G. A. Crosby, J. Phys. Chem. 75, 991 (1971).
    [Crossref]
  5. D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
    [Crossref]
  6. R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, J. Appl. Phys. 75, 613 (1994).
    [Crossref]
  7. R. S. Quimby, Appl. Opt. 30, 2546 (1991).
    [Crossref] [PubMed]
  8. K. Tanaka, J. Non-Cryst. Solids 35/36, 1073 (1980).
    [Crossref]
  9. A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.
  10. K. Wei, D. P. Machewirth, J. Wenzel, E. Snitzer, G. H. Sigel, Opt. Lett. 19, 904 (1994).
    [Crossref] [PubMed]
  11. D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
    [Crossref]

1994 (4)

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, J. Appl. Phys. 75, 613 (1994).
[Crossref]

K. Wei, D. P. Machewirth, J. Wenzel, E. Snitzer, G. H. Sigel, Opt. Lett. 19, 904 (1994).
[Crossref] [PubMed]

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

1993 (1)

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

1991 (1)

1980 (1)

K. Tanaka, J. Non-Cryst. Solids 35/36, 1073 (1980).
[Crossref]

1971 (1)

J. N. Demas, G. A. Crosby, J. Phys. Chem. 75, 991 (1971).
[Crossref]

1968 (1)

M. J. Weber, J. Chem. Phys. 48, 4774 (1968).
[Crossref]

Baro, M. D.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Becker, P. C.

P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.

Brocklesby, W. S.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Broer, M. M.

P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.

Brown, R. S.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

Bruce, A. J.

P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

Copeland, L. R.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

Crosby, G. A.

J. N. Demas, G. A. Crosby, J. Phys. Chem. 75, 991 (1971).
[Crossref]

Demas, J. N.

J. N. Demas, G. A. Crosby, J. Phys. Chem. 75, 991 (1971).
[Crossref]

Deol, R. S.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Hewak, D. W.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Jedrzejewski, K. P.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

Jha, A.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Lambrecht, V. G.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.

Laming, R. I.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Machewirth, D. P.

Medeiros Neto, J. A.

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

Mederios Neto, J. A.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Miniscalco, W. J.

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, J. Appl. Phys. 75, 613 (1994).
[Crossref]

Nykolak, G.

P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

Otero, S.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Payne, D. N.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Poulain, M.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Quimby, R. S.

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, J. Appl. Phys. 75, 613 (1994).
[Crossref]

R. S. Quimby, Appl. Opt. 30, 2546 (1991).
[Crossref] [PubMed]

Reed, W. A.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

Samson, B.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

Samson, B. N.

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Sigel, G. H.

Snitzer, E.

Surinach, S.

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Tanaka, K.

K. Tanaka, J. Non-Cryst. Solids 35/36, 1073 (1980).
[Crossref]

Taylor, E.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

Tran, D. C.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

Wang, J.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Weber, M. J.

M. J. Weber, J. Chem. Phys. 48, 4774 (1968).
[Crossref]

Wei, K.

Wenzel, J.

Wylangowski, G.

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

Appl. Opt. (1)

Electron. Lett. (2)

D. W. Hewak, R. S. Deol, J. Wang, G. Wylangowski, J. A. Mederios Neto, B. N. Samson, R. I. Laming, W. S. Brocklesby, D. N. Payne, A. Jha, M. Poulain, S. Otero, S. Surinach, M. D. Baro, Electron. Lett. 29, 237 (1993).
[Crossref]

D. W. Hewak, B. N. Samson, J. A. Medeiros Neto, R. I. Laming, D. N. Payne, Electron. Lett. 30, 968 (1994).
[Crossref]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

D. W. Hewak, J. A. Medeiros Neto, B. Samson, R. S. Brown, K. P. Jedrzejewski, J. Wang, E. Taylor, R. I. Laming, G. Wylangowski, D. N. Payne, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 609 (1994).
[Crossref]

J. Appl. Phys. (1)

R. S. Quimby, W. J. Miniscalco, J. Appl. Phys. 75, 613 (1994).
[Crossref]

J. Chem. Phys. (1)

M. J. Weber, J. Chem. Phys. 48, 4774 (1968).
[Crossref]

J. Non-Cryst. Solids (1)

K. Tanaka, J. Non-Cryst. Solids 35/36, 1073 (1980).
[Crossref]

J. Phys. Chem. (1)

J. N. Demas, G. A. Crosby, J. Phys. Chem. 75, 991 (1971).
[Crossref]

Opt. Lett. (1)

Other (2)

P. C. Becker, M. M. Broer, V. G. Lambrecht, A. J. Bruce, G. Nykolak, in Optical Amplifiers and Their Applications, Vol. 17 of 1992 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1992), paper PD5, pp. 20–23.

A. J. Bruce, V. G. Lambrecht, L. R. Copeland, W. A. Reed, G. Nykolak, D. C. Tran, presented at Fall Meeting of the Glass and Optical Materials Division of the American Ceramic Society, Columbus, Ohio, November 11, 1994.

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

Fluorescence spectra of Pr:BaGaGeS glass pumping the 1D2 level at 605 nm (total fluorescence) and the 1G4 level at 1064 nm (1G43H5 component). The inset shows the relevant Pr3+ levels.

Fig. 2
Fig. 2

Fluorescence ratio and 1D2 lifetime versus Pr concentration, illustrating the onset of cross relaxation above 0.03%.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Comparison of Measured and Calculated Oscillator Strengths in Pr:BaGaGeS Glass

Equations (5)

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

d N 3 d t = N 4 W 43 - N 3 τ 3 = 0 ,
N 3 = N 4 W 43 R τ 3 .
R A = C N 4 W 43 R ,
R B = C N 3 W 32 R ,
R B R A = W 32 R τ 3 QE ,

Metrics