Селективное излучение и люминесценция Er2O3 при интенсивном лазерном возбуждении

Исследована микроструктура синтезированных лазерно-термическим методом поликристаллов Er₂O₃. Обнаружен синтез слоев силиката эрбия Er₂SiO₅ при взаимодействии расплавов Er₂O₃ и SiO₂. Проведены спектроскопические исследования зависимости селективного излучения (СИ) и люминесценции поликристаллов Er₂O₃ в области 200 – 1700 нм от интенсивности лазерно-термического (на длине волны λ = 10.6 мкм) и резонансного лазерного (λ ≈ 975 нм) возбуждений. Излучение нагретых поликристаллов Er₂O₃ возникает в результате многофононной релаксации поглощенной энергии и представляется суперпозицией СИ на электронно-колебательных переходах ионов Er³⁺ и теплового излучения кристаллической решетки. Форма спектров СИ в области 400 – 1700 нм при лазернотермическом нагреве от 300 до 1500 К и последующем охлаждении поликристаллов Er₂O₃ практически не изменяется и соответствует спектрам поглощения ионов Er³⁺. С увеличением температуры интенсивность теплового излучения растет быстрее, чем СИ, и форма спектра Er₂O₃ приближается к расчетному спектру абсолютно черного тела. Спектры антистоксовой люминесценции ионов Er³⁺ при интенсивном лазерном возбуждении уровня ⁴I_11/2 объясняются появлением дополнительного СИ вследствие нагрева кристаллической матрицы из-за стоксовых потерь. Различие спектров СИ и люминесценции наблюдается при малой интенсивности резонансного лазерного возбуждения и низких температурах, когда происходит только стоксова люминесценция. Температурные зависимости спектров СИ и люминесценции поликристаллов Er₂O₃ от интенсивности лазерного возбуждения свидетельствуют о фундаментальной роли взаимодействия электронной f-оболочки ионов Er³⁺ с собственными колебаниями кристаллической решетки в процессах многофононной излучательной и безызлучательной релаксации. Лазерно-термический синтез перспективен для оперативного варьирования химического состава редкоземельных образцов.