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Growth, structure, and polarized spectroscopy of monoclinic Er 3+ :MgWO 4 crystal

Authors :
Lizhen Zhang
Liza Basyrova
Pavel Loiko
Patrice Camy
Zhoubin Lin
Ge Zhang
Sami Slimi
Rosa Maria Solé
Xavier Mateos
Magdalena Aguiló
Francesc Díaz
Elena Dunina
Alexey Kornienko
Uwe Griebner
Valentin Petrov
Li Wang
Weidong Chen
Fuzhou University [Fuzhou]
École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)
Optique, Matériaux et Laser (OML)
Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universitat Rovira i Virgili
Vitebsk State Technological University
Max-Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI)
Source :
Optical Materials Express, Optical Materials Express, 2022, 12 (5), pp.2028. ⟨10.1364/OME.449649⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

We report on the growth, structure, and polarized spectroscopy of a novel promising laser crystal, erbium-doped magnesium monotungstate, Er3+:MgWO4. 1.01 t.% Er3+:MgWO4 was grown by the Top-Seeded Solution Growth method using Na2WO4 as a solvent. The crystal structure was refined by the Rietveld method. Er3+:MgWO4 belongs to the monoclinic class (sp. gr. P2/c, wolframite-type structure, lattice parameters: a = 4.6939(6) Å, b = 5.6747(4) Å, c = 4.9316(6) Å and β = 90.7858(4) Å. The transition intensities for Er3+ ions were determined using the Judd-Ofelt theory accounting for an intermediate configuration interaction (ICI). Er3+ ions in MgWO4 exhibit intense, strongly polarized and broad absorption and emission bands owing to their accommodation in distorted low-symmetry sites (C2). The stimulated-emission cross-section for the 4I13/2 → 4I15/2 transition is 0.31×10−20 cm2 at 1637 nm (light polarization: E || b ). The radiative lifetime of the 4I13/2 state is 4.85 ± 0.05 ms. The multiphonon non-radiative relaxation for Er3+ excited multiplets is quantified. Er3+ ions in MgWO4 feature large Stark splitting of the ground-state, ΔE(4I15/2) = 435 cm-1. Er3+:MgWO4 is attractive for low-threshold lasers at ∼1.64 µm.

Details

Language :
English
ISSN :
21593930
Database :
OpenAIRE
Journal :
Optical Materials Express, Optical Materials Express, 2022, 12 (5), pp.2028. ⟨10.1364/OME.449649⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....221d1b84d2f3706d3587be276d8648ab
Full Text :
https://doi.org/10.1364/OME.449649⟩