TeO2 esaslı bazı lazer camlarında Tm+3 iyonunun konsantrasyon sönümü ile cam matrisin kristallenme kinetiği
Concentration quenching of Tm+3 ions and crystallization kinetics in some TeO2 based laser glasses
Yazar: MEHMET REHA ÖZALP
Danışman: PROF.DR. GÖNÜL ÖZEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Tm+3 iyonları ile katkılanan camlar 800nm civarındaki optik pompalama ileuyarıldıklarında 1450nm ve 1800nm civarında iki ısıma yapmaktadırlar. Bunlardan ilkifiber optik haberlesmede Er+3'a alternatif olmayı vaat ederken, ikincisi de tıbbi vespektroskopik uygulamalar için bir potansiyele sahiptir.Bir konak malzeme içine katkılanan iyonların ısıma kuantum verimleri konak matrisleve katkılanma oranlarıyla degisim gösterirler. Yüksek kuantum verimi saglamanın yanısıra, optik fiber üretimi için cam malzemenin iyi mekanik özelliklere, yüksek ısıldayanım ve kimyasal dayanıklılıga sahip olması gerekmektedir. Üzerinde çalısılan pekçok alternatif arasında tellürit camları beklentileri karsılayan bir seçenektir.Fiber lazer ya da yükseltici elde etmek için cam matris bilesiminin yanı sıra katkıoranlarının da optimize edilmesi gereklidir. (1-x) TeO2-x CdCl2 bilesimindeki çesitlicamlar daha önce ısıma verimleri yönüyle incelenmislerdir. Bu tezde sözü geçen bucamlardan 0.75.TeO2-0.25.CdCl2 bilesiminde olanı seçilip, Tm katkı oranı degistirilerek,Tm+3 iyonlarının konsantrasyon sönümünün mekanizması ve ısıma kuantum verimineetkileri incelendi.Lazer camlarında ısıl etkilerle meydana gelebilecek çekirdeklenme ve kristallenmeolayları hakkında bilgi sahibi olmak hem camda çekirdeklenme ve kristallenmeninistenmedigi pratik uygulamalar için, hem de yeni bir arastırma konusu olan lazer camseramikleriüretimine yol göstermesi açısından önemlidir.Bu baglamda, tezin ikinci kısmında, (1-x) TeO2 ? x ZnO (x = 0.10, 0.20, 0.30) camlarınınısıl özellikleri ve kristallenme kinetigi diferansiyel termal analiz (DTA), X-ısınlarıkırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ile incelenmis,sonuçlar ortaya konmustur.Anahtar Kelimeler: Cam Lazerler, Tellürit Camları, Konsantrasyon Sönümü, Tulyum,Kristallenme Kinetigi

Abstract:
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.Keywords: Glass Lasers, Tellurite Glasses, Concentration Quenching, Thulium,Crystallization Kinetics