Alkaline tantalum germanate glasses and Glass-ceramics for second Harmonic Generation

Abstract

Vidros alcalinos de germanato de tântalo de aspecto transparente e homogêneo e de composição molar (90-x) GeO2-10M2O-xTa2O5 com x = 15 e 20 e M = Na, K ou Rb foram preparados pela técnica de fusão-quenching. A cor final das amostras foi relacionada com contaminações do cadinho, mas o uso de cadinho de platina puro permitiu a preparação de vidros incolores. O comportamento de cristalização desses vidros foi investigado em detalhes nos vidros de tântalo germanato de sódio e um comportamento de cristalização de múltiplas etapas complexo foi identificado: tratamentos térmicos rápidos (1 h) no início da cristalização induzem precipitação de uma fase cristalina semelhante a bronze de perovskita Na2Ta8O21 de um mecanismo de cristalização de volume. Por outro lado, tratamentos térmicos mais longos (pelo menos 18h) na mesma temperatura promovem a formação e o crescimento progressivos de esferulitos superficiais de cerca de 50 um de diâmetro. Além disso, essas vitrocerâmicas esferulíticas exibem uma forte segunda geração de harmônicos (SHG). As análises elementares apontaram um conteúdo comparativo de tântalo mais alto e baixo de germânio dentro desses esferulitos, enquanto microscopias Raman e SHG correlacionadas foram úteis para determinar que os esferulitos são a fonte dos sinais de SHG e contêm α-GeO2 do tipo quartzo. Investigações macroscópicas de SHG também sugerem uma forte dependência da polarização incidente na intensidade de SHG, relacionada com a estrutura cristalina de α -GeO2 e orientação de cristalito dentro dos esferulitos.