Teo2 Esaslı Bazı Lazer Camlarında Tm+3 İyonunun Konsantrasyon Sönümü İle Cam Matrisin Kristallenme Kinetiği

Abstract

Tm+3 iyonları ile katkılanan camlar 800nm civarındaki optik pompalama ile uyarıldıklarında 1450nm ve 1800nm civarında iki ışıma yapmaktadırlar. Bunlardan ilki fiber optik haberleşmede Er+3’a alternatif olmayı vaat ederken, ikincisi de tıbbi ve spektroskopik uygulamalar için bir potansiyele sahiptir. Bir konak malzeme içine katkılanan iyonların ışıma kuantum verimleri konak matrisle ve katkılanma oranlarıyla değişim gösterirler. Yüksek kuantum verimi sağlamanın yanı sıra, optik fiber üretimi için cam malzemenin iyi mekanik özelliklere, yüksek ısıl dayanım ve kimyasal dayanıklılığa sahip olması gerekmektedir. Üzerinde çalışılan pek çok alternatif arasında tellürit camları beklentileri karşılayan bir seçenektir. Fiber lazer ya da yükseltici elde etmek için cam matris bileşiminin yanı sıra katkı oranlarının da optimize edilmesi gereklidir. (1-x) TeO2-x CdCl2 bileşimindeki çeşitli camlar daha önce ışıma verimleri yönüyle incelenmişlerdir. Bu tezde sözü geçen bu camlardan 0.75.TeO2-0.25.CdCl2 bileşiminde olanı seçilip, Tm katkı oranı değiştirilerek, Tm+3 iyonlarının konsantrasyon sönümünün mekanizması ve ışıma kuantum verimine etkileri incelendi. Lazer camlarında ısıl etkilerle meydana gelebilecek çekirdeklenme ve kristallenme olayları hakkında bilgi sahibi olmak hem camda çekirdeklenme ve kristallenmenin istenmediği pratik uygulamalar için, hem de yeni bir araştırma konusu olan lazer cam-seramikleri üretimine yol göstermesi açısından önemlidir. Bu bağlamda, tezin ikinci kısmında, (1-x) TeO2 – x ZnO (x = 0.10, 0.20, 0.30) camlarının ısıl özellikleri ve kristallenme kinetiği diferansiyel termal analiz (DTA), X-ışınları kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ile incelenmiş, sonuçlar ortaya konmuştur.

Using experimental methods, concentration quenching of Tm+3 ions and crystallization behaviour are investigated in some tellurite glasses, which have potential to be used as glass lasers. Glasses, doped with Tm+3 ions, emit fluorescence around 1450nm and 1800nm when pumped optically around 800nm. The first of these may replace erbium in fiber optic amplifiers, while the second has potential for medical and spectroscopic uses. In addition to providing high quantum efficiency, a glass host must have good mechanical properties and high thermal and chemical stability to be shaped into a fiber laser or amplifier. Tellurite glasses stand in a position which fulfils these requirements. Doping level of active ions in these glasses should also be optimized in order to achieve fiber lasers or amplifiers. Glasses with a composition of (1-x) TeO2-x CdCl2 have previously been studied with respect to their radiation quantum efficiencies. Among these glasses, the 0.75.TeO2-0.25.CdCl2 glass has been chosen as the basis material of the study in this thesis. By varying the Tm doping level, the effect of concentration quenching has been studied in this glass. Nucleation and crystallization induced by thermal effects are important fields of study for both the practical uses where they are unwanted in laser glasses and for guiding the studies on glass-ceramic lasers which are attracting attention. Within this frame, thermal properties and crystallization behaviour of (1-x) TeO2 – (x)ZnO (where x=0.2, 0.3 and 0.4 in molar ratio) glasses have been studied using differential thermal analyses, x-ray diffraction and scanning electron microscopy.