Recherche Avancée

Thèse soutenue

Phénomènes multiphotoniques dans les fibres optiques de silice dopée terres rares : application à un capteur de température

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Auteur / Autrice : Éric Maurice
Direction : Gérard Monnom
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Nice
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nice-Sophia Antipolis. Faculté des sciences
Jury : Président / Présidente : Dan B. Ostrowsky
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Ferdinand, David C. Hanna
Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Pierre Goure, Bernard Jacquier

Résumé

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L'objectif poursuivi au cours de ce travail est de contribuer à la compréhension des deux principaux processus multiphotoniques observables dans les fibres optiques dopées aux ions terres rares. Cette étude est axée autour de l'ion erbium qui, par sa structure énergétique, apporte un support aux mécanismes d'up-conversion, tandis que le fort confinement des signaux lumineux permet d'atteindre les densités de puissances nécessaires à l'observation de ces phénomènes. Dans une première étape, nous décrivons le procédé d'élaboration des fibres optiques, en insistant tout particulièrement sur la réalisation de fibres fortement dopées permettant l'étude des mécanismes d'up-conversion mettant en jeu plusieurs espèces ioniques. Une part importante de ce mémoire est ensuite consacrée à l'analyse de deux processus multiphotoniques générant une émission verte de l'ion erbium lors d'une excitation infrarouge : le mécanisme d'absorption à partir de l'état métastable excite, observe lors d'une excitation autour de 800 nm de fibres dopées erbium, est analyse en mettant l'accent sur la génération d'une émission verte, et non pas sur le rôle néfaste que cet effet produit sur le gain à 1530 nm. Nous montrons qu'il est possible d'observer les mêmes raies d'émission en excitant à 980 nm une fibre codopée ytterbium-erbium consécutivement a un mécanisme de double transfert d’énergie prenant place entre ces deux ions. L'analyse dynamique et en transmission révèle la présence d'un fort taux de clusters, qui sont à l'origine de l'efficacité observée de ce mécanisme. Ce travail s'achève par la mise en évidence du couplage thermique liant les deux niveaux impliques dans l'émission verte, mise en évidence rendue possible par la forte disproportion des sections efficaces d'émission de ces niveaux. Cette étude révèle une dynamique thermique importante du spectre émis, ce qui nous permet d'appliquer l'ensemble des connaissances précédemment acquises à l'étude d'un capteur de température dont les performances s'avèrent prometteuses