Excitation de la fluorescence anti-stokes de l'ion holmium trivalent dans les fluorites et le fluorure de lanthane

Up-conversion mechanisms in holmium-doped fluorite and lanthanum fluoride crystals

• Auteur / Autrice : Xiao Zhang
• Direction : Jean-Pierre Jouart, Gérard Mary
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Reims

Résumé

Ce travail presente une etude de la conversion rouge-vert et rouge-bleu par l'ion holmium trivalent dans les fluorites et le fluorure de lanthane. Une telle conversion peut s'effectuer par differents mecanismes: le processus d'absorptions successives, le transfert d'energie et l'avalanche de photons. Une connaissance approfondie de ces mecanismes est necessaire car ils sont utilises depuis une dizaine d'annees, pour realiser des lasers emettant dans le vert et bleu lorsqu'on les excite dans le rouge ou le proche infrarouge. Dans les cristaux de structure fluorite, l'ion holmium trivalent se substitue au cation divalent et peut occuper differents sites cristallographiques a cause de la necessite d'une compensation de charge. Avec la technique de spectroscopie par selection de sites effectuee avec un laser a colorant accordable dans le rouge, ces differents sites peuvent etre etudies separement. Au contraire, dans le fluorure de lanthane, l'ion holmium n'occupe qu'un seul site. Dans tous les cas, les etudes spectroscopique et dynamique des fluorescences stokes et anti-stokes revelent que les principaux mecanismes d'excitation de l'ion holmium sont des absorptions successives a deux photons et des transferts d'energie. Le processus d'absorptions successives via un niveau dont la duree de vie est suffisamment longue pour favoriser l'absorption du second photon a ete identifie avec les sites isoles. Le processus de transfert d'energie a ete observe essentiellement pour les paires mais aussi entre des ions holmium plus eloignes. L'etude dynamique revele differents processus de transferts, impliquant deux ions holmium excites soit sur le meme niveau d'energie soit sur deux niveaux differents. Avec le fluorure de cadmium codope holmium et ytterbium, l'ion ytterbium joue le role de pont pour transferer l'energie d'excitation d'un ion holmium a l'autre et de barriere pour empecher les relaxations croisees entre les ions holmium