Abstract

With a 980 nm laser diode pumping, the 2.7 µm emission and energy transfer processes of Er3+/Pr3+ codoped germanium-gallium-bismuthate glasses have been investigated. For Er3+ (1 mol. %) and Pr3+ (1 mol. %) molar concentrations, an intense 2.7 µm emission was obtained based on the high excited-state absorption of Er3+ ions and energy transfer (ET) between Er3+ and Pr3+ ions codopant (ET). The intrinsic lifetime of Er3+:I13/24 level is quenched effectively (from 6.85 ms down to 0.24 ms) and the population inversions between Er3+:I11/24 and I13/24 levels are enhanced to achieve a four-level energy system at 2.7 µm.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
    [CrossRef]
  2. G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
    [CrossRef]
  3. Y. Tian, R. Xu, L. Zhang, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 36, 109 (2011).
    [CrossRef]
  4. D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
    [CrossRef]
  5. H. Lin, D. Chen, Y. Yu, A. Yang, and Y. Wang, Opt. Lett. 36, 1815 (2011).
    [CrossRef]
  6. B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
    [CrossRef]
  7. S. Tokita, M. Hirokane, M. Murakami, S. Shimizu, M. Hashida, and S. Sakabe, Opt. Lett. 35, 3943 (2010).
    [CrossRef]
  8. Y. Guo, M. Li, Y. Tian, R. Xu, L. Hu, and J. Zhang, J. Appl. Phys. 110, 013512 (2011).
    [CrossRef]
  9. R. Xu, Y. Tian, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 36, 1173 (2011).
    [CrossRef]
  10. Y. Guo, M. Li, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 37, 268 (2012).
    [CrossRef]
  11. C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
    [CrossRef]
  12. N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
    [CrossRef]
  13. H. Fan, G. Wang, and L. Hu, Solid State Sci. 11, 2065 (2009).
    [CrossRef]
  14. H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
    [CrossRef]
  15. A. Ghosh and R. Debnath, Opt. Mater. (Amsterdam) 31, 604 (2009).
    [CrossRef]
  16. W. T. Rhodes, Solid-State Laser Engineering, 6th revised and updated ed. (Springer, 2006), Chap. 1.4.
  17. H. Lin, D. Chen, Y. Yu, A. Yang, and Y. Wang, Opt. Lett. 36, 1815 (2011).
    [CrossRef]

2012 (1)

2011 (5)

2010 (2)

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

S. Tokita, M. Hirokane, M. Murakami, S. Shimizu, M. Hashida, and S. Sakabe, Opt. Lett. 35, 3943 (2010).
[CrossRef]

2009 (4)

H. Fan, G. Wang, and L. Hu, Solid State Sci. 11, 2065 (2009).
[CrossRef]

A. Ghosh and R. Debnath, Opt. Mater. (Amsterdam) 31, 604 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
[CrossRef]

2000 (1)

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

1997 (1)

B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
[CrossRef]

Baesso, M. L.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Bell, M. J. V.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Bento, A. C.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Bhandari, D.

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

Chen, D.

Chen, H.

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

de Sousa, D. F.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Debnath, R.

A. Ghosh and R. Debnath, Opt. Mater. (Amsterdam) 31, 604 (2009).
[CrossRef]

Fan, H.

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

H. Fan, G. Wang, and L. Hu, Solid State Sci. 11, 2065 (2009).
[CrossRef]

Fan, S.

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Feng, S.

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Gao, G.

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Ghosh, A.

A. Ghosh and R. Debnath, Opt. Mater. (Amsterdam) 31, 604 (2009).
[CrossRef]

Guo, Y.

Y. Guo, M. Li, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 37, 268 (2012).
[CrossRef]

Y. Guo, M. Li, Y. Tian, R. Xu, L. Hu, and J. Zhang, J. Appl. Phys. 110, 013512 (2011).
[CrossRef]

Hashida, M.

Hirokane, M.

Hu, J.

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

Hu, L.

Y. Guo, M. Li, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 37, 268 (2012).
[CrossRef]

Y. Tian, R. Xu, L. Zhang, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 36, 109 (2011).
[CrossRef]

Y. Guo, M. Li, Y. Tian, R. Xu, L. Hu, and J. Zhang, J. Appl. Phys. 110, 013512 (2011).
[CrossRef]

R. Xu, Y. Tian, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 36, 1173 (2011).
[CrossRef]

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

H. Fan, G. Wang, and L. Hu, Solid State Sci. 11, 2065 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Imran, M. M.

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

Jiang, Z.

C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
[CrossRef]

Lejus, A. M.

B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
[CrossRef]

Li, K.

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Li, M.

Y. Guo, M. Li, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 37, 268 (2012).
[CrossRef]

Y. Guo, M. Li, Y. Tian, R. Xu, L. Hu, and J. Zhang, J. Appl. Phys. 110, 013512 (2011).
[CrossRef]

Lin, H.

Maharajan, N. B.

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

Miranda, L. C. M.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Murakami, M.

Nunes, L. A. O.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Pan, J.

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Paudyal, D. D.

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

Rhodes, W. T.

W. T. Rhodes, Solid-State Laser Engineering, 6th revised and updated ed. (Springer, 2006), Chap. 1.4.

Sakabe, S.

Sampaio, J. A.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Saxena, N. S.

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

Shimizu, S.

Simondi-Teisseire, B.

B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
[CrossRef]

Tian, Y.

Tokita, S.

Viana, B.

B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
[CrossRef]

Vivien, D.

B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
[CrossRef]

Wang, G.

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

H. Fan, G. Wang, and L. Hu, Solid State Sci. 11, 2065 (2009).
[CrossRef]

C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
[CrossRef]

Wang, Y.

Xu, R.

Yang, A.

Yu, C.

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
[CrossRef]

Yu, Y.

Zhang, J.

Y. Guo, M. Li, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 37, 268 (2012).
[CrossRef]

Y. Tian, R. Xu, L. Zhang, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 36, 109 (2011).
[CrossRef]

Y. Guo, M. Li, Y. Tian, R. Xu, L. Hu, and J. Zhang, J. Appl. Phys. 110, 013512 (2011).
[CrossRef]

R. Xu, Y. Tian, L. Hu, and J. Zhang, Opt. Lett. 36, 1173 (2011).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
[CrossRef]

Zhang, L.

Zonetti, L. F. C.

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

D. F. de Sousa, L. F. C. Zonetti, M. J. V. Bell, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Appl. Phys. Lett. 74, 908 (1999).
[CrossRef]

Bull. Mater. Sci. (1)

N. B. Maharajan, N. S. Saxena, D. Bhandari, M. M. Imran, and D. D. Paudyal, Bull. Mater. Sci. 23, 369 (2000).
[CrossRef]

J. Alloys Compd. (1)

C. Yu, J. Zhang, G. Wang, and Z. Jiang, J. Alloys Compd. 461, 378 (2008).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

Y. Guo, M. Li, Y. Tian, R. Xu, L. Hu, and J. Zhang, J. Appl. Phys. 110, 013512 (2011).
[CrossRef]

J. Lumin. (2)

B. Simondi-Teisseire, B. Viana, A. M. Lejus, and D. Vivien, J. Lumin. 72–74, 971 (1997).
[CrossRef]

G. Gao, G. Wang, C. Yu, J. Zhang, and L. Hu, J. Lumin. 129, 1042 (2009).
[CrossRef]

Opt. Lett. (6)

Opt. Mater. (Amsterdam) (3)

H. Fan, G. Gao, G. Wang, J. Hu, and L. Hu, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 627 (2010).
[CrossRef]

A. Ghosh and R. Debnath, Opt. Mater. (Amsterdam) 31, 604 (2009).
[CrossRef]

G. Gao, L. Hu, H. Fan, G. Wang, K. Li, S. Feng, S. Fan, H. Chen, J. Pan, and J. Zhang, Opt. Mater. (Amsterdam) 32, 402 (2009).
[CrossRef]

Solid State Sci. (1)

H. Fan, G. Wang, and L. Hu, Solid State Sci. 11, 2065 (2009).
[CrossRef]

Other (1)

W. T. Rhodes, Solid-State Laser Engineering, 6th revised and updated ed. (Springer, 2006), Chap. 1.4.

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 (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

(Left) IR transmittance and (right) visible-near-IR absorption spectra of Er3+-doped and Er3+- and Pr3+-codoped BGG glasses with thickness of 1 mm.

Fig. 2.
Fig. 2.

(Left) Near-infrared emission and (right) measured lifetime decay curve of 1.5 µm emission spectra of Er3+-doped and Er3+- and Pr3+-doped BGG glasses with thickness of 1 mm.

Fig. 3.
Fig. 3.

Visible emission spectra of Er3+-doped and Er3+- and Pr3+-codoped bismuthate glass; the energy transfer process between Er3+ and Pr3+ ions (inset).

Fig. 4.
Fig. 4.

(Left) 2.7 μm emissions of Er3+-doped and Er3+- and Pr3+-codoped BGG glasses with thickness of 1 mm, (middle) the calculated emission and absorption cross-section spectra of 2.7 μm emission in Er3+- and Pr3+-codoped BGG glass, and (right) the calculated gain cross-section spectra corresponding to the Er3+:I11/24I13/24 transition in Er3+- and Pr3+-codoped BGG glass.

Equations (4)

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

αOH=ln(T/T0)/l,
ηET=1τEr/Pr/τEr,
σabs(λ)=σem×(ZL/ZU)exp[(EZLhcλ1)/kBT],
G(λ)=P×σem(λ)(1P)×σabs(λ),

Metrics