Rare-earth doped and undoped solid-state materials for photonic applications

Abstract

Název práce: Pevné látky dopované a nedopované vzácnými zeminami pro fotonické aplikace Autor: Jan Hrabovský Katedra: Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Vedoucí doktorské práce: RNDr. Martin Veis, PhD., Fyzikální ústav Univerzity Karlovy Abstrakt: Předkládaná doktorská práce se zabývá studiem strukturních, optických a magneto-optických vlastností nedopovaných a ionty vzácných zemin dopovaných pevných látek pro fotonické aplikace, se zaměřením na amorfní i krystalické systémy. Telurátová skla, jakožto zástupce amorfních látek, jsou zkoumána vzhledem k jejich potenciálnímu využití jako hostitelských materiálů pro dopování ionty vzácných zemin, zejména pak s ohledem na jejich multisložkové systémy na bázi TeO2-ZnO-BaO a TeO2-BaO-Bi2O3 skel. Tyto skelné systémy jsou studovány zejména kvůli jejich široké oblasti sklotvornosti, teplotní stabilitě, dobré optické propustnosti od ultrafialového po střední infračervenou oblast a zajímavým optickým a magneto-optický vlastnostem, které je činí vhodnými pro konstrukci optických vláken, laserů a zesilovačů. Možnost tažení skelných vláken byla demonstrována na dopovaných i nedopovaných složeních společně s novými metodami pro popis dlouhovlnné/fononové absorpční hrany u amorfních pevných látek. Získané výsledky jsou porovnány s čistým TeO2 sklem, jehož optické a...

Title: Rare-earth doped and undoped solid-state materials for photonic applica- tions Author: Jan Hrabovský Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor: RNDr. Martin Veis, PhD., Institute of Physics of Charles University Abstract: The present doctoral thesis investigates the structural, optical, and magneto-optical properties of undoped and rare-earth doped solid-state materials for photonic applications, focusing on both amorphous and crystalline systems. Tellurite glasses, as representatives of amorphous materials, are investigated as potential hosts for donation of rare-earth ions, particularly in multicomponent TeO2-ZnO-BaO and TeO2-BaO-Bi2O3 glass systems. These glasses are stud- ied for their wide glass-forming ability, thermal stability, optical transparency from ultraviolet to mid-infrared, and promising optical and magneto-optical properties, which makes them suitable for optical fibers, lasers, and amplifiers. Fiber-drawing and rare-earth doping are demonstrated, alongside new methods for long-wavelength/phonon edge evaluation in non-crystalline solids. Obtained results are then compared to pure TeO2 glass, which optical and magneto-optical spectral characteristics are presented in a wide spectral range from ultraviolet to far-infrared. Moreover, linear refractive index and...