Thạc Sĩ Nghiên cứu về thủy tinh laser pha tạp Tb3 - Yb3 TRONG NỀN NaGdF4 và LiYF4

Trang 8
Luận văn Thạc sĩ - khóa K17 Học viên: Tống Hoàng Tuấn
MỞ ĐẦU
Từ những năm 1960, lĩnh vực sợi quang học pha tạp ion đất hiếm hoạt tính,
sử dụng cho các hệ laser và hệ khuếch đại trong vùng hồng ngoại, đã trở thành niềm
đam mê của rất nhiều nhà khoa học. Ngày nay, việc sử dụng nguồn laser khả kiến,
đặc biệt trong vùng xanh lá cây, không ngừng mở ra các ứng dụng mới và phổ biến
như: hệ lưu trữ dữ liệu quang học, quang phổ y sinh và quá trình thao tác vật liệu
bằng laser. Vì vậy, những công trình nghiên cứu và báo cáo về quá trình chuyển đổi
bước sóng từ hồng ngoại sang khả kiến ngày càng tăng nhanh về số lượng cũng như
chất lượng.
Ở giai đoạn đầu tiên, sợi quang học pha tạp ion Er3+ được sử dụng chủ yếu
cho các hệ laser dựa trên hiện tượng kích thích và hồi phục của các ion Er3+. Cơ chế
chính được mô tả bởi quá trình hấp thụ photon từ các trạng thái kích thích của Er3+.
Kích thích ion Er3+ từ mức 4I9/2 hay 4I1/2 đến các mức năng lượng tương ứng bằng
bước sóng 800 hoặc 900 nm sẽ tạo ra bức xạ trong vùng xanh lá cây. Sau một thời
gian nghiên cứu, thủy tinh pha tạp Tb3+ được xem như ứng viên nổi bật tiếp theo
cho sự phát quang trong vùng xanh lá cây. Trái ngược với trường hợp ion Er3+, quá
trình hấp thụ từ các mức kích thích lại là nguyên nhân làm hạn chế hiệu suất phát
quang ở ion Tb3+. Để tăng cường độ bức xạ, người ta cần lựa chọn các bước sóng
phù hợp hơn nhằm tránh hiện tượng trên xảy ra.
Khi kiến thức và các phương tiện nghiên cứu phát triển hơn, các khảo sát cho
thấy sự tương tác trong hệ ion Yb3+ và Tb3+ có thể tạo ra bức xạ trong vùng xanh lá
cây bằng cơ chế chuyển đổi năng lượng kết hợp. Trong quá trình này, hai ion Yb3+
ở trạng thái kích thích sẽ đồng thời chuyển năng lượng cho một ion Tb3+, làm nó
chuyển từ trạng thái cơ bản đến trạng thái cao hơn 5D4. Sự hồi phục từ mức 5D4
mang lại những bức xạ rất đáng quan tâm. Tuy nhiên, để thu được hiệu suất khả
quang, cần sử dụng các vật liệu có năng lượng phonon thấp để hạn chế sự tồn tại
của quá trình hồi phục đa phonon.
Trang 9
Luận văn Thạc sĩ - khóa K17 Học viên: Tống Hoàng Tuấn
Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu chế tạo thủy tinh pha tạp ion Tb3+-
Yb3+ với các chất nền fluoride. Việc phát triển thành công cấu trúc tinh thể nano của
NaGdF4 và LiYF4 trên nền thủy tinh sẽ giúp tăng cường sự phân tán các ion đất
hiếm, tránh hiện tượng suy giảm thời gian sống theo nồng độ do quá trình kết tụ.
Mặt khác, thủy tinh nền fluoride có năng lượng phonon thấp hơn so với các vật liệu
khác, nhờ đó quá trình chuyển đổi năng lượng thu được hiệu suất cao hơn.


PHẦN 1: TỔNG QUAN
Chương 1:
Thủy tinh và các khái niệm cơ bản.
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM
Mục đích và tiến trình thực nghiệm
Dựa trên những kiến thức cơ bản đã tìm hiểu ở phần tổng quan, chúng tôi đặt
ra những nội dung chính cần thực hiện ở đề tài này như sau:
 Chế tạo các mẫu thủy tinh trong suốt pha tạp TbF3 và YbF3 với nồng
độ khác nhau, trong đó có chứa các thành phần để tạo nền NaGdF4 và
LiYF4
 Khảo sát sự kết tinh trong mẫu thông qua tính chất nhiệt và quá trình
ủ nhiệt
 Khảo sát tính chất quang của mẫu để kiểm tra sự tồn tại của quá trình
trao đổi năng lượng giữa các ion Tb3+ và Yb3+.
Tiến trình thực nghiệm bao gồm các bước: chế tạo mẫu, khảo sát tính chất
nhiệt, tính chất quang của mẫu, nhận xét kết quả, sẽ được trình bày cụ thể trong các
chương tiếp theo của luận văn.

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Chương 6:
Kết quả khảo sát thủy tinh nền NaGdF4 pha tạp Tb3+-Yb3+