Excited-state dynamics of the Tm3+ ions and Tm3+ → Ho3+ energy transfers in LiYF4

The excited-state dynamics of the Tm 3+ ions in a single doped crystal of LiYF 4 is analysed. The Stokes fluorescence processes are interpreted by taking into account the numerous coincidences between the fluorescences emitted by the Tm 3+ ions and by considering two kinds of sites. The anti-Stokes fluorescence dynamics which are more complicated are only briefly described. The Tm 3+ →Ho 3+ energy transfers are then analysed in codoped systems. Very efficient 3 F 4 → 5 I 7 energy transfers are reported at room temperature whereas the 5 I 7 → 3 F 4 back-transfer is completely quenched at low temperatures (T La dynamique des etats excites de LiYF 4 faiblement dope en ions Tm 3+ est tout d'abord analysee. Les processus de fluorescence Stokes sont interpretes en tenant compte des nombreuses coincidences entre les fluorescences emises par les ions Tm 3+ et en considerant deux types de sites. Plus compliquee, la dynamique de fluorescence anti-Stokes est decrite seulement tres brievement. Les transferts d'energie Tm 3+ ⇄Ho 3+ sont ensuite etudies dans des systemes codopes. Des transferts 3 F 4 → 5 I 7 tres efficaces a temperature ambiante sont rapportes alors que le transfert retour 5 I 7 → 3 F 4 disparait completement aux basses temperatures (T<200 K). Lorsque les ions Tm 3+ sont excites dans leur niveau 3 H 4 , on montre que trois voies de desexcitation sont possibles: une desexcitation a l'interieur d'un meme centre Tm 3+ , une relaxation croisee entre ions Tm 3+ adjacents du type 3 H 4 , 3 H 6 → 3 F 4 , 3 F 4 et un transfert direct Tm 3+ →Ho 3+ . Le premier mecanisme est tres faible et les deux autres sont en competition, le dernier dominant largement a haute concentration en ions Ho 3+