Wpływ domieszki jonów erbu Er3+ na własności magnetooptyczne szkieł tellurowych 70TeO2-5X-10P2O5-10ZnO-5PbF2 (X = MgO, Bi2O3)

• Autorzy: Pach K. , Golis E. , Filipecki J. , Kotynia K.

Warianty tytułu

EN

The effect of Er3+ admixture on the magneto-optical properties of the 70TeO2-5X-10P2O5-10ZnO-5PbF2 (X = MgO, Bi2O3) telluric glasses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań własności magnetooptycznych szkieł tellurowych 70TeO2-5X-10P2O5-10ZnO-5PbF2 (X = MgO, Bi2O3). Badania przeprowadzono dla czystych matryc szkieł syntezowanych z użyciem różnych modyfikatorów oraz szkieł dodatkowo domieszkowanych jonami erbu Er3+. Celem domieszkowania jonami paramagnetycznego pierwiastka z grupy lantanowców była próba uzyskania w badanych materiałach większych wartości stałej Verdeta. W oparciu o pomiary stałopolowej podatności magnetycznej z użyciem magnetometru wibracyjnego oceniono własności magnetyczne szkieł, określając dominujący rodzaj uporządkowania magnetycznego. Otrzymane wyniki badań wskazują na paramagnetyczny charakter uporządkowania magnetycznego w badanych szkłach. Domieszkowanie szkła paramagnetycznymi jonami Er3+ powodowało zwiększenie wartości ich podatności magnetycznej, co sugeruje możliwość obserwacji lepszych własności magnetooptycznych. Własności magnetooptyczne szkieł tellurowych określono w oparciu o pomiary efektu Faradaya i obliczenia wartości stałej Verdeta dla różnych długości fali spolaryzowanego światła. Uzyskane wyniki potwierdzają polepszenie się własności magnetooptycznych badanych szkieł pod wpływem domieszkowania jonami erbu. Dla wielu długości fal zaobserwowano wyższe wartości kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła pod wpływem wzdłużnego pola magnetycznego. Obliczone na tej podstawie wartości stałej Verdeta wykazują istotny wzrost wywołany domieszkowaniem i uzyskane wartości są porównywalne do parametrów obserwowanych w szkłach tellurowych modyfikowanych lantanem. Prezentowane wyniki mogą być istotne dla opracowania nowych materiałów na bazie szkieł tellurowych do zastosowań w urządzeniach optoelektronicznych wykorzystujących efekt Faradaya.

EN

The paper presents the results of investigations of the magnetooptic properties of 70TeO2-5X-10P2O5-10ZnO-5PbF2 (X = MgO, Bi2O3) telluric glasses. Tests were conducted for clean matrices of glasses synthesized using various modifiers and glasses additionally doped with Er3+ erbium ions. The purpose of doping with paramagnetic ions from the lanthanide group was an attempt to obtain higher Verdet constant values in the materials studied. Based on measurements of permanent magnetic susceptibility with a vibration magnetometer, the magnetic properties of the glasses were determined, defining the dominant type of magnetic arrangement. The obtained results indicate the paramagnetic character of the magnetic order in the examined glass. The uptake of Er3+ ions into paramagnetic glass increased the value of their magnetic susceptibility, suggesting the possibility of observing improved magnetooptic properties. The magneto-optical properties of telluric glasses were determined based on Faraday effect measurements and the calculation of the Verdet constant values for different wavelengths of polarized light. The results confirm the improvement of magnetooptical properties of the examined glasses under the effect of doping with erbium ions. For many wavelengths, the values of the polarization angle of the light were observed as a result of the longitudinal magnetic field. The Verdet constant values calculated on this basis show significant increase due to doping and the resulting values are comparable to the parameters observed in lanthanum-type tellurium glasses. The presented results may be important for the development of new materials based on telluric glasses for optoelectronic devices using the Faraday effect.

Słowa kluczowe

PL

szkła tellurowe; jon erbu; efekt Faradaya; podatność magnetyczna; właściwości magnetooptyczne

EN

telluric glass; erbium ion; Faraday effect; magnetic susceptibility; magneto-optical properties

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 2
• Strony: 97--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Pach K.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Instytut Fizyki, Zakład Badań Strukturalnych i Fizyki Medycznej, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Golis E.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Instytut Fizyki, Zakład Badań Strukturalnych i Fizyki Medycznej, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Filipecki J.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Instytut Fizyki, Zakład Badań Strukturalnych i Fizyki Medycznej, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Kotynia K.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Fizyki, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Borrelli, N. F.:Faraday Rotation in Glasses, J. Chem. Phys., 41, (1964), 3289.
• [2] Pye, L. D., Cherukuri, S. C., Mansfield, J., Lorentz, T.: The Faraday effect in some non-crystalline fluorides, J. Non-Cryst. Solids, 56, (1983), 99.
• [3] Golis, E. P., Reben, M., Wasylak, J., Filipecki, J.: Investigations of tellurite glasses for optoelectronics devices, Optica Appl., 38, (2008), 163–169.
• [4] El-Mallawany, R. A. H.: The optical properties of tellurite glasses, J. Appl. Phys., 72, (1992), 1774-1777.
• [5] El-Mallawany, R. A. H.: Tellurite Glasses Handbook: Physical Properties and Data, CRC Press, Boca Raton, CA, (2002).
• [6] Wasylak, J.: New glassy materials for optics, optoelectronics and light fiber technique, Opt. Appl., 29, (1999), 5–14.
• [7] Mito, T., Fujino, S., Takebe, H., Moringa, K., Todoroki, S., Sakaguchi, S.: Refractive index and material dispersions of multi-component oxide glasses, J. Non-Cryst. Solids, 210, (1997),155-162.
• [8] El-Mallawany, R. A. H.:Tellurite Glasses Handbook: Physical Properties and Data, CRC Press, Boca Raton, CA, (2014).
• [9] Jha, A., Shen, M. Naftaly, S.: Structural origin of spectra broadening of 1.5-µm emission in Er3+ - doped tellurite glasses, Phys. Rev. B, 62, (2000), 6215-6227.
• [10] Balda, R., Lacha, L. M, Fernandez, J., Arriandiaga, M. A., Fernandez-Navarro, J. M., Munoz-Martin, D.: Spectroscopic properties of the 1.4 µm emission of Tm3+ ions in TeO2-WO3-PbO glasses, Optics Express, 16, (2008),11836-11846.
• [11] Animesh, J., Billy, R., Gin, J., Toney, T. F., Purushottam, J., Jiang, X., Joris, L.: Rare-earth ion doped TeO2 and GeO2 glasses as laser materials, Mater. Sci., 57, (2012), 1426-1491.
• [12] Golis, E. P., Filipecki, J.: Badania efektu Faraday’a w szkłach tlenkowych dla zastosowań w optoelektronice, X Konferencja „Światłowody i ich zastosowania” - materiały, Krasnobród, (2006), 120-123.
• [13] Golis, E.: Badania wpływu defektów strukturalnych na własności magnetooptyczne w szkłach tlenkowych, Materiały Ceramiczne, 67, 4, (2015), 388-392.
• [14] Golis, E., Reben, M., Burtan-Gwizdala, B., Filipecki, J., Cisowski, J., Pawlik, P.: Influence of lanthanum on structural and magneto-optic properties of diamagnetic glasses of the TeO2-WO3-PbO system, RSC Advances, 5, (2015),102530-102534.
• [15] Golis, E.: The effect of Nd3+ impurities on the magnetooptical properties of TeO2-P2O5-ZnO-LiNbO3 tellurite glass, RSC Advances, 6, (2016), 22370-22373.
• [16] Golis, E. P., Filipecki, J.: Investigations of Faraday effect in oxide glasses for optoelectronics devices, Proc. of SPIE, (2007), Vol. 6608.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).