في الآونة الأخيرة، اقترحت مجموعة البحث التابعة لـ Hu Lili من قسم الليزر المتقدم والمواد الوظيفية البصرية الإلكترونية، معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة، الأكاديمية الصينية للعلوم (SIPM، CAS)، مخططًا جديدًا يعتمد على استخدام زجاج الكوارتز المشوب بـ Dy3+ كمواد ليزر ذات ضوء أصفر. نُشرت دراسة بعنوان "التعتيم الناجم عن أشعة جاما في زجاج السيليكا المشوب بـ Dy عند الأطوال الموجية المرئية" في مجلة الجمعية الأمريكية للسيراميك.
حاليًا، يتمتع ضوء الليزر الأصفر من المواد المخدرة بـ Dy3+ بتطبيقات محتملة مهمة في مجالات تكاثف بوز-أينشتاين وعلاج التخثر الضوئي. تُستخدم مصفوفات الألياف الفلورية على نطاق واسع كمادة رئيسية لألياف الكسب المرئي نظرًا لتوزيع الفونون المنخفض لديها. ومع ذلك، فإن الألياف الضوئية الفلورية لها قيود مثل ضعف الاستقرار الكيميائي والخصائص الميكانيكية وظروف التحضير القاسية، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة وصعوبة التحضير. في المقابل، اكتسبت مصفوفة زجاج الكوارتز تطورًا سريعًا بسبب مزايا الخصائص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية الممتازة والأداء البصري الجيد، وقد حققت بنجاح ناتج الليزر الأصفر لأيونات Dy3+ . ومع ذلك، فإن ألياف الكوارتز المخدرة بـ Dy3+- تعاني من مشكلة تعتيم الفوتون تحت إثارة الضوء الأزرق، مما يحد من تحسين قوة الخرج بشكل أكبر. لذلك، أصبحت كيفية منع تعتيم الفوتون مشكلة علمية رئيسية في مجال ليزر الضوء المرئي.
يقترح فريق البحث حلاً جديدًا للزجاج الكوارتز المشوب بـ Dy3+- لمقاومة تعتيم الفوتون. من خلال زيادة نسبة P/Al، يمنع المخطط تكوين عيوب مثل تثمين أيونات Dy وAl-OHC من داخل مصفوفة الزجاج، وبالتالي تقليل فقدان الامتصاص الناجم عن الإشعاع بشكل كبير. في زجاج الكوارتز، يعد Al مشتتًا شائع الاستخدام لأيونات الأرض النادرة، مما يمكن أن يحسن تشتت وقابلية ذوبان أيونات الأرض النادرة. ومع ذلك، نظرًا لعدم التطابق بين الحالة التكافؤية لـ Al3+ في زجاج الكوارتز ومصفوفة Si، فإن العيوب مثل مركز التجويف Al-OHC تتولد بسهولة بعد امتصاص كمية معينة من الطاقة (الضوء الأزرق، الأشعة فوق البنفسجية). إن إدخال الفسفور قادر على تكوين مجموعات هيكلية متوازنة التكافؤ ومستقرة [PAlO4] مع Al، مما يمنع تكوين العيوب المرتبطة بـ Al وبالتالي يحسن مقاومة تعتيم الضوء لزجاج الكوارتز المشوب بـ Dy. يوفر هذا العمل المواد الأساسية والدعم المنهجي للألياف الليزرية المرئية.
تم دعم البحث من قبل مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية في الصين وبرامج أخرى.
الشكل 1: نسبة الفسفور إلى الألومنيوم المرتفعة تعمل على تثبيط العيوب الناجمة عن الإشعاع في زجاج الكوارتز
