Abstract

We report the first measurements, to our knowledge, of the modification of spontaneous emission rates of Eu3+ ions in the visible region owing to an absorbing medium. Precise levels of the absorption coefficient are introduced by codoping with different amounts of Nd3+. We use a binary glass system PbOB2O3 as the host, the compositional variation of which leads to a change in the real part of the refractive index. Measured lifetimes are found to follow the real cavity model, and the data are analyzed by the model proposed by Scheel et al. [Phys. Rev. A 60, 4094 (1999) ]. We give estimates of the parameter that is related to the radius of the cavity around Eu3+.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 12, 1475 (1975).
    [CrossRef]
  2. D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. D. J. Heinzen and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 59, 2623 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
    [CrossRef]
  7. A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. G. L. J. A. Rikken and Y. A. R. R. Kessener, Phys. Rev. Lett. 74, 880 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
    [CrossRef]
  10. R. Friedberg, S. R. Hartmann, and J. T. Manassah, Phys. Rep., Phys. Lett. 7C, 101 (1973).
    [CrossRef]
  11. R. J. Glauber and M. Lewenstein, Phys. Rev. A 43, 467 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. P. W. Milonni, J. Mod. Opt. 42, 1991 (1995).
    [CrossRef]
  13. C. J. F. Bottcher, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).
  14. G. M. Kumar, D. N. Rao, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 91, 203903 (2003).
    [CrossRef]
  15. S. Scheel, L. Knoll, and D. G. Welsch, Phys. Rev. A 60, 4094 (1999).
    [CrossRef]
  16. S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).
  17. L. C. Hwang, S. C. Lee, and T. C. Wen, Opt. Commun. 228, 373 (2003).
    [CrossRef]
  18. R. Reisfeld and L. Boehm, J. Solid State Chem. 4, 417 (1972).
    [CrossRef]

2003

G. M. Kumar, D. N. Rao, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 91, 203903 (2003).
[CrossRef]

L. C. Hwang, S. C. Lee, and T. C. Wen, Opt. Commun. 228, 373 (2003).
[CrossRef]

1999

S. Scheel, L. Knoll, and D. G. Welsch, Phys. Rev. A 60, 4094 (1999).
[CrossRef]

1998

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

1996

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

1995

G. L. J. A. Rikken and Y. A. R. R. Kessener, Phys. Rev. Lett. 74, 880 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

P. W. Milonni, J. Mod. Opt. 42, 1991 (1995).
[CrossRef]

1993

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

1991

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

R. J. Glauber and M. Lewenstein, Phys. Rev. A 43, 467 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1987

D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Heinzen and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 59, 2623 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

1975

G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 12, 1475 (1975).
[CrossRef]

1973

R. Friedberg, S. R. Hartmann, and J. T. Manassah, Phys. Rep., Phys. Lett. 7C, 101 (1973).
[CrossRef]

1972

R. Reisfeld and L. Boehm, J. Solid State Chem. 4, 417 (1972).
[CrossRef]

Agarwal, G. S.

G. M. Kumar, D. N. Rao, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 91, 203903 (2003).
[CrossRef]

G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 12, 1475 (1975).
[CrossRef]

Björk, G.

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

Boehm, L.

R. Reisfeld and L. Boehm, J. Solid State Chem. 4, 417 (1972).
[CrossRef]

Bottcher, C. J. F.

C. J. F. Bottcher, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).

Childs, J. J.

D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Crescentini, L.

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

de Lang, D. T. N.

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

De Martini, F.

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Feld, M. S.

D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Heinzen and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 59, 2623 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Friedberg, R.

R. Friedberg, S. R. Hartmann, and J. T. Manassah, Phys. Rep., Phys. Lett. 7C, 101 (1973).
[CrossRef]

Glauber, R. J.

R. J. Glauber and M. Lewenstein, Phys. Rev. A 43, 467 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hartmann, S. R.

R. Friedberg, S. R. Hartmann, and J. T. Manassah, Phys. Rep., Phys. Lett. 7C, 101 (1973).
[CrossRef]

Heinzen, D. J.

D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Heinzen and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 59, 2623 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Herren, M.

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

Horikoshi, Y.

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

Hunt, N. E. J.

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Hwang, L. C.

L. C. Hwang, S. C. Lee, and T. C. Wen, Opt. Commun. 228, 373 (2003).
[CrossRef]

Igeta, K.

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

Innocenti, G.

F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Jacobovitz, G. R.

F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Jacobson, D. C.

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Kessener, Y. A. R. R.

G. L. J. A. Rikken and Y. A. R. R. Kessener, Phys. Rev. Lett. 74, 880 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Knoll, L.

S. Scheel, L. Knoll, and D. G. Welsch, Phys. Rev. A 60, 4094 (1999).
[CrossRef]

Kumar, G. M.

G. M. Kumar, D. N. Rao, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 91, 203903 (2003).
[CrossRef]

Lagendijk, A.

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

Lee, S. C.

L. C. Hwang, S. C. Lee, and T. C. Wen, Opt. Commun. 228, 373 (2003).
[CrossRef]

Lewenstein, M.

R. J. Glauber and M. Lewenstein, Phys. Rev. A 43, 467 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Loudon, R.

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Machida, S.

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

Manassah, J. T.

R. Friedberg, S. R. Hartmann, and J. T. Manassah, Phys. Rep., Phys. Lett. 7C, 101 (1973).
[CrossRef]

Marrocco, M.

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Mataloni, P.

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Milonni, P. W.

P. W. Milonni, J. Mod. Opt. 42, 1991 (1995).
[CrossRef]

Morita, M.

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

Murakami, S.

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

Ohkubo, S.

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

Poate, J. M.

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Rao, D. N.

G. M. Kumar, D. N. Rao, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 91, 203903 (2003).
[CrossRef]

Reisfeld, R.

R. Reisfeld and L. Boehm, J. Solid State Chem. 4, 417 (1972).
[CrossRef]

Rikken, G. L. J. A.

G. L. J. A. Rikken and Y. A. R. R. Kessener, Phys. Rev. Lett. 74, 880 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Scheel, S.

S. Scheel, L. Knoll, and D. G. Welsch, Phys. Rev. A 60, 4094 (1999).
[CrossRef]

Schubert, E. F.

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Schuurmans, F. J. P.

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

Sprik, R.

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

Suzuki, T.

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

Thomas, J. E.

D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Vredenberg, A. M.

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Wegdam, G. H.

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

Welsch, D. G.

S. Scheel, L. Knoll, and D. G. Welsch, Phys. Rev. A 60, 4094 (1999).
[CrossRef]

Wen, T. C.

L. C. Hwang, S. C. Lee, and T. C. Wen, Opt. Commun. 228, 373 (2003).
[CrossRef]

Yamamoto, Y.

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

Zydzik, G. J.

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

J. Lumin.

S. Murakami, M. Herren, M. Morita, S. Ohkubo, and T. Suzuki, J. Lumin. 66&67, 294 (1996).

J. Mod. Opt.

P. W. Milonni, J. Mod. Opt. 42, 1991 (1995).
[CrossRef]

J. Solid State Chem.

R. Reisfeld and L. Boehm, J. Solid State Chem. 4, 417 (1972).
[CrossRef]

Opt. Commun.

L. C. Hwang, S. C. Lee, and T. C. Wen, Opt. Commun. 228, 373 (2003).
[CrossRef]

Y. Yamamoto, S. Machida, Y. Horikoshi, K. Igeta, and G. Björk, Opt. Commun. 80, 337 (1991).
[CrossRef]

Phys. Rep., Phys. Lett.

R. Friedberg, S. R. Hartmann, and J. T. Manassah, Phys. Rep., Phys. Lett. 7C, 101 (1973).
[CrossRef]

Phys. Rev. A

R. J. Glauber and M. Lewenstein, Phys. Rev. A 43, 467 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, and R. Loudon, Phys. Rev. A 43, 2480 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 12, 1475 (1975).
[CrossRef]

S. Scheel, L. Knoll, and D. G. Welsch, Phys. Rev. A 60, 4094 (1999).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

D. J. Heinzen, J. J. Childs, J. E. Thomas, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 58, 1320 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Heinzen and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 59, 2623 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

F. De Martini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

A. M. Vredenberg, N. E. J. Hunt, E. F. Schubert, D. C. Jacobson, J. M. Poate, and G. J. Zydzik, Phys. Rev. Lett. 71, 517 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

G. L. J. A. Rikken and Y. A. R. R. Kessener, Phys. Rev. Lett. 74, 880 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. P. Schuurmans, D. T. N. de Lang, G. H. Wegdam, R. Sprik, and A. Lagendijk, Phys. Rev. Lett. 80, 5077 (1998).
[CrossRef]

G. M. Kumar, D. N. Rao, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 91, 203903 (2003).
[CrossRef]

Other

C. J. F. Bottcher, Theory of Electric Polarization (Elsevier, Amsterdam, 1973).

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

a, Fluorescence spectrum of Eu 3 + and b, absorption spectrum of Nd 3 + magnified 5 × for clarity.

Fig. 2
Fig. 2

Fluorescence spectrum of Eu 3 + in the presence of varying amounts of Nd 3 + . Number on each curve denotes the Nd 3 + concentration.

Fig. 3
Fig. 3

Experimentally measured lifetimes, τ (filled squares) as a function of absorption, κ ( = λ α 4 π ) for different real parts of the refractive index, indicated in each curve. The values of R (in nanometers) obtained by theoretical fit (solid curves) using Eq. (3) are a, 1.05; b, 1.01; c, 0.97; d, 0.97; e, 0.97; f, 1.04

Equations (3)

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

Γ 0 = μ 2 ω 3 3 π ε 0 c 3 ,
τ ( n ) = l ( n ) τ 0 n .
Γ Γ 0 = 9 ε I ( ω A ) 2 ε ( ω A ) + 1 2 ( c ω A R ) 3 + 9 ε I ( ω A ) [ 28 ε ( ω A ) 2 + 12 ε R ( ω A ) + 1 ] 2 ε ( ω A ) + 1 4 ( c ω A R ) + 9 η ( ω A ) 2 ε ( ω A + 1 ) 4 [ 4 ε ( ω A ) 4 + 4 ε R ε ( ω A ) 2 + ε R 2 ( ω A ) ε I 2 ( ω A ) ] 9 κ ( ω A ) 2 ε ( ω A + 1 ) 4 [ 4 ε ( ω A ) 2 + 2 ε R ( ω A ) ] + O ( R ) , ε R = η 2 κ 2 , ε I = 2 η κ ,

Metrics