Generación de luz blanca mediante procesos de Upconversion en cristales de NaYF4 tridopados con iones de YB3+ / Ho3+ /Tm3+ excitados con radiación NIR de 980 nm

Abstract

El Upconversion es un fenómeno óptico no lineal por el cual en ciertos materiales se obtienen emisiones de radiación electromagnéticas en el rango de la luz visible al ser excitados con luz de longitud de onda en el infrarrojo. En particular este fenómeno se presenta en cristales dopados con iones de lantánidos al ser excitados con radiación NIR, obteniéndose emisiones en el rango visible. Como una aplicación de este fenómeno se buscó la generación de luz blanca. Se sintetizo, por método solvotermal, cristales de NaY F4 tri-dopados con iones de Y b3+, Ho3+ y Tm3+ con la idea que las bandas de emisión por Upconversion del Ho y el Tm provean los tres colores necesarios para generar luz blanca. Adicionalmente se investigó el efecto en la cromaticidad de las emisiones en la muestra por la variación de concentración del ión Y b3+ (10 %, 20% y 30 %) en el cristal. El material se caracterizó estructuralmente por difracción de rayos X, la caracterización óptica se realizó tomando espectros de absorción por reflectancia difusa de las muestras en el rango espectral de 400 a 1300 nm. Se tomaron espectros de emisión por Upconversion en el rango visible y espectros de Downconversion en el infrarrojo, ambos bajo excitación con láser de 980 nm y 0.8Wde potencia. La cromaticidad de las muestras se caracterizó haciendo uso del sistema colorimétrico patrón CIE 1931, las coordenadas de color y los diagramas de cromaticidad.

Upconversion is a non-linear optical phenomenon by which in certain materials we obtain emissions of electromagnetic radiation in the range of visible light when they are excited with light of wavelength in the infrared region. In particular, this phenomenon occurs in crystals doped with lanthanide ions when excited with NIR radiation so that we obtain emissions in the visible range. As an application of this phenomenon we look for the generation of white light and for this NaY F4 crystals tri-doped with Y b3+, Ho3+ and Tm3+ ions were synthesized by solvothermal method with the idea that the emission bands by Upconversion of the Ho and Tm provide the three basic colors necessary to generate white light. Additionally, we investigated the effect on the chromaticity of the emissions in the sample due to the variation in concentration of the Y b3+ ion (10 %, 20 % and 30 %) in the crystal. The material was structurally characterized by X-ray diffraction and the optical characterization was carried out by taking absorption spectra and diffuse reflectance of the samples in the spectral range of 400 to 1300 nm. We registered Upconversion emission spectra in the visible range and Downconversion emission spectra in the infrared, both under excitation with a 980 nm laser and 0.8 W of power. Chromaticity of the samples was characterized using the CIE 1931 standard colorimetric system, the color coordinates and chromaticity diagrams.