Spectroscopic study of calcium aluminate-based glasses with Nd3+

Quimica nova

Sampaio, Jurací A.¹  Gama, Sérgio¹  Baesso, Mauro L.²  Nunes, Luiz Antonio de Oliveira³  Pecoraro, Édison³ 

[1] Universidade Estadual de Campinas, Campinas;Universidade Estadual de Maringá, Maringá;Universidade de São Paulo, São Carlos

关键词: lasers;    calcium-aluminate glasses;    neodymium.  ;     ;    INTRODUÇÃO Os vidros a base de aluminato de cálcio são estudados desde a década de 401 devido às suas excelentes características mecânicas e ópticas. O sistema binário CaO - Al2O3 apresenta transmissão na região do infravermelho até 6mm1 . Todavia este sistema possui a tendência de devitrificar-se facilmente. Tal problema é geralmente contornado adicionando-se à composição do vidro;    óxidos que aumentam sua estabilidade frente à cristalização (geralmente óxidos de metais alcalinos ou alcalino terrosos). A adição destes óxidos pode causar redução da transmissão na região do infravermelho. Essa redução é devido ao fato de que;    geralmente são usados óxidos de metais leves. Na tentativa de obter-se um equilíbrio entre a transmissão e a estabilidade;    são também adicionadas pequenas quantidades de SiO2 e outros óxidos;    obtendo-se assim;    vidros a partir de formadores de rede não convencionais. Como na maioria dos vidros óxidos;    pode-se observar no sistema aluminato de cálcio o aparecimento de uma banda de absorção muito pronunciada causada pela presença do grupo hidroxila (OH-)2. Esta banda ocorre entre 2;    7 e 3;    8mm;    dependendo da composição da matriz e reduz significativamente a transmissão nesta região espectral. Ela pode ser evitada preparando-se a amostra sob vácuo. Com este procedimento Davy2 obteve transmissão no infravermelho próxima à da safira (Al2O3) (5mm) que;    quando dopada com Cr3+;    é usada como meio ativo de laseres (laser de rubi). Os vidros a base de aluminato podem ser utilizados no desenvolvimento de componentes ópticos que necessitam operar em ambientes hostis;    como atmosferas corrosivas;    altas temperaturas;    etc. Eles são concorrentes diretos dos vidros fluoretos que;    apesar de possuírem energia de fônons mais baixas (500cm-1)3;    apresentam baixa resistência à tração e ao choque térmico;    além de sofrerem corrosão pela água4. Como exemplo;    os vidros aluminatos estudados nesse trabalho apresentam dureza de Vickers de @800MPa (@250MPa para vidros fluoretos) e temperatura de transição vítrea (TG) de 750oC5 (@250oC para vidros fluoretos). Uma outra aplicação possível para os vidros aluminato é a de meio ativo na obtenção de laseres na região do infravermelho. Para isso;    geralmente são inseridos nas matrizes íons terras raras 3+ (TR);    como no caso deste trabalho o Nd3+. Este íon possui absorção na região de 800nm (4I9/2® 4F 5/2);    o que possibilita a construção de um laser bombeado por laser de diodo. Um exemplo disto é a utilização em telecomunicações de laseres de Nd-YAG (yttrium alluminum garnet ou granada de ítrio e alumínio) ou Nd-YLF (yttrium lithium fluoride ou fluoreto de lítio e ítrio);    bombeados por laser de diodo (InGaAsP com emissão em 800-820nm)6 O Nd3+ possui uma emissão em @1300nm;    que pode ser empregada como fonte de sinal para fibras de sílica;    as quais possuem uma janela de transmissão neste comprimento de onda. Laseres pulsados de alta potência também podem ser construídos empregando os vidros a base de aluminato de cálcio;    pois devido às suas propriedades mecânicas7;    ele suportaria a alta densidade de energia de bombeio necessária nestes tipos de laseres. Neste artigo são mostrados os resultados da investigação de sistemas vítreos quaternários a base de aluminato de cálcio com baixa quantidade de SiO2;    contendo íons Nd3+ em diversas concentrações. O objetivo é avaliar a possível utilização destes vidros como meio ativo para laseres no IV.  ;    PARTE EXPERIMENTAL;   

DOI  :  10.1590/S0100-40422000000200004

学科分类：化学（综合）

来源: Sociedade Brasileira de Quimica

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