Abstract
High-quality $Er^{3+}$ doped Mg : $LiNbO_3$single crystal fibers were grown by a micro-pulling down ($\mu$-PD) method. Single crystal fibers were pulled down through the nozzle, at a pulling down rate of 0.5 mm/min and using a Pt crucible with a nozzle 1 mm in diameter in air atmosphere. Defects such as bubbles, cracks and inclusions were not detected in any of the grown crystals. The optical transmission of Er : Mg : $LiNbO_3$crystal was measured and the energy levels of $Er_2O_3$ ion could be calculated. The photoluminescence spectrum of crystal fibers showed an energy band emission with the strongest line corresponding to the $^4I_{3/2}{\to}^4I_{15/2}$transition. The concentration dependence of the entire wavelength region emission intensity upon excitation intensity measured emission intensity for the 3 mol% MgO doped fibers was larger than that for the 1, 5 mol% MgO doped fibers.
본 연구에서는 $\mu$-PD법으로 Er : Mg : $LiNbO_3$화이버 결정을 MgO의 첨가량을 달리하여 성장시켰으며, 첨가물 농도에 따른 성장조건과 PL 특성에 관해 조사하였다. 또한,성장한 결정의 투과 스펙트럼으로부터 Er : Mg : $LiNbO^3$에서 $Er^{3+}$ 의 에너지 준위구조를 계산하였다. Crack과 bubble등의 결함이 없는 결정은 after-beater를 조정하여 0.5 mm/min 이하의 성장속도에서 얻을 수 있었다. MgO의 농도에 따른 PL강도는 0.6 mol% $Er_2O_3$와 3 mol% MgO가 첨가된 Er : Mg : $LiNbO_3$결정에서 가장 강한 형광강도가 관측되었다. 또한, 에너지 준위 $^4S_{3/2}$에서 기저준위로 방출되는 빛이 가장 강했으며 1530 nm의 형광은 비방출천이 및 형광방출 등의 원인에 의한 $^4I_{13/2}$ 준위에서의 여기전자 감소가 형광강도 감소의 원인임을 알 수 있었다.
