Growth, Spectral and Luminescence Study of Cubic Bi4Ge3O12:Pr3+ Crystals

Abstract

Absorption and luminescence of a concentration series of (Bi1−x Prx)4Ge3O12 single crystals are investigated. The intensity analysis of Pr3+ spectral lines in Bi4Ge3O12 crystals shows that the Judd-Ofelt approach is inadequate. Therefore experimental methods are applied to obtain the main spectroscopic characteristics. The study of probabilities of non-radiative transitions from different states of activator ions allowed to estimate the luminescence quantum yield from the metastable 3P0 state of Pr3+ ions in Bi4Ge3O12 crystals. 4Ge3O12Pr3+ crystals are promising active media for cryogenic and room temperature lasers in the visible spectral region. An einer Konzentrationsreihe von (Bi1−x Prx)4Ge3O12-Einkristallen werden Absorption und Lumi-neszenz untersucht. Die Analyse der Intensitäten der Pr3+-Spektrallinien in Bi4Ge3O12 zeigt, daß der Judd-Ofelt-Ansatz unzureichend ist. Deshalb werden die wesentlichen spektroskopischen Cha-rakteristika mit experimentellen Methoden ermittelt. Aus den Wahrscheinlichkeiten der strahlungs-losen übergänge von unterschiedlichen Zuständen der Aktivator-Ionen wird die Lumineszenz-quantenausbeute des metastabilen 3P0-Zustands von Pr3+-Ionen in Bi4Ge3O12Kristallen abge-schätzt. Bi4Ge3O12-Pr3+-Kristalle sind potentielle Materialien für Laser, die bei tiefer Temperatur oder Raumtemperatur im sichtbaren Spektralbereich arbeiten.