ASAXS - Helmholtz-Zentrum Berlin

3 Nanoteilchen in anorganischen Gläsern/Glaskeramiken
emittiert Photonen mit einer Wellenlänge von 660 nm (rotes Licht) und der Übergang vom
Zustand 4 I 9/2 in den Grundzustand emittiert ein Photon im infraroten Wellenlängenbereich
(810 nm). Diese Strahlungsübergänge emittieren Photonen mit einer kleineren Wellenlänge
(höhere Frequenz) als die anregenden Photonen (980 nm).
Sollte nach der ersten Anregung des Er 3+ -Ions in den Zustand 4 I 11/2 keine weitere Anregung
innerhalb der Lebensdauer dieses Zustandes erfolgen, so wird dieser Zustand in einem
strahlungsfreien Zerfall in den Zustand 4 I 13/2 zerfallen. Dieser Zustand 4 I 13/2 wird wiederum
durch einen Strahlungsübergang in den Grundzustand relaxieren. Hierbei wird ein Photon
mit einer Wellenlänge von 1.53 µm emittiert (niedrigere Frequenz). Dieser Prozess entspricht
der FDC.
Energie (10 3 cm -1 )
20
10
0
2 F5/2
2 F7/2
Yb 3+
ET 2
ET 1
FUC FDC
Er 3+
4
F7/2
2
H11/2
Abbildung 3.3: Schematische Darstellung der niederen Energieniveaus von Yb und Er. Dargestellt
sind die verschiedenen Zerfallskanäle der Frequenzerhöhung (FUC) bzw.
der Frequenzerniedrigung (FDC). ET 1 bzw. ET 2 bezeichnen den ersten bzw.
zweiten Energietransfer vom Yb 3+ -Ion zum Er 3+ -Ion. Die blau gestrichelten
Linien sind strahlungsfreie Übergänge durch Mehrfach-Phononenrelaxation.
Für die Fotolumineszenz gibt es vier verschiedene Kanäle für den Fall von
FUC (zwei im Grünen, einer im Roten und einer im infraroten Wellenlängenbereich).
Die FDC hat ein Zerfallskanal der Lumineszenz mit einer Wellenlänge
von 1.53 µm. Quelle: [79, 80]
3.2.2 Quanteneffizienz der Frequenzerhöhung
Die Quanteneffizienz der Fotolumineszenz hängt von vielen Parametern ab, der Wahrscheinlichkeit
für eine Mehrfachanregung, der Wahrscheinlichkeit für einen Energietransfer zwischen
benachbarten Ionen sowie der Effizienz des emittierenden Energieniveaus. Die Wahrscheinlichkeit
für die Mehrfachanregung eines Ions ist proportional zur Lebensdauer τa des angeregten
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4 S3/2
4 F9/2
4 I9/2
4 I11/2
4 I13/2
4 I15/2