열구배법을 사용하여 10% Tb, x% Y∶CaF₂ (x = 0, 3, 5, 10) 계열 결정들을 성장시켰다. X선 회절을 통해 결정 구조를 분석한 결과, 고농도 희토류 이온 도핑으로 결정격자 파라미터가 증가했으나 CaF₂의 플루오라이트 큐빅 구조는 유지되는 것으로 나타났다. 흡수 스펙트럼, 발광 스펙트럼 및 형광 감쇠 곡선 등의 측정 데이터를 통해 발광 성능을 연구하였다. J-O 이론 계산을 통해 Y³⁺ 이온 도핑 후 스펙트럼 품질 인자 Ω₄/Ω₆가 0.75에서 0.80으로 증가하였다. F-L 공식 계산 결과 10% Tb∶CaF₂에서 녹색광 545 nm와 황색광 583 nm에서 방출 단면적은 각각 0.89×10^-21 cm²와 0.082×10^-21 cm²이며, 10% Tb, 10% Y∶CaF₂에서는 각각 0.89×10^-21 cm²와 0.077×10^-21 cm²였다. 또한 Tb³⁺ 이온의 ⁵D₄ 에너지 준위의 형광 수명은 5 ms 이상으로 고농도 도핑에 따른 형광 수명 저하 현상이 없으며, 긴 형광 수명은 Tb³⁺ 이온의 우수한 에너지 저장 능력을 의미한다. 실험 결과 Tb∶CaF₂ 및 Tb, Y∶CaF₂ 결정은 가시광 레이저 출력을 실현할 수 있는 레이저 증폭 매질로서 큰 잠재력을 가짐을 보여주었다.

Tb∶CaF₂;가시광 레이저;스펙트럼 특성;J-O 이론