Systèmes performants pour la limitation optique large bande dans le visible et le proche infrarouge

High efficiency systems for broadband optical limiting in the visible and near infrared region

• Auteur / Autrice : Bertrand Cao
• Direction : Jacques Delaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fullerènes

Optique non linéaire

Nanoparticules

Nanotubes

Mots clés libres

Absorbeurs à deux photons

Recombinaison Auger

Résumé

La protection des systèmes d'observations contre les lasers impulsionnels et accordables en longueurs d'onde passe par l'utilisation de matériaux non linéaires auto activés. Parmi ces matériaux, les absorbeurs à deux photons (ADP), qui suscitent un intérêt croissant de par les nombreuses applications, constituent une solution intéressante pour obtenir des limiteurs présentant une bonne transparence et une réponse rapide. Dans une première partie, nous étudions différentes familles de chromophores ADP pour la limitation optique (OL): systèmes branchés purement organiques à base de fluorène (molécules octupolaires et en < V », dendrimères) optimisés pour le visible, et complexes organométalliques pour le proche infrarouge. Dans une seconde partie, une nouvelle voie reposant sur la combinaison de nanotubes de carbones avec d'autres matériaux optiquement non linéaires est explorée afin d'induire des effets coopératifs susceptibles d'améliorer les performances de LO. Nous nous sommes d'abord intéressés à des nanotubes de carbone combinés avec des nano particules d'or, puis nous nous sommes focalisés sur l'étude d'un nouveau système hybride nanotube de carbone/fullerène C6o. Dans ce dernier système, les chromophores C6o absorbeurs saturables inverses (ASI) sont directement greffés à la surface des nanotubes. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence un effet coopératif résonnant entre les deux entités, pour lequel nous proposons une interprétation physique basée sur un mécanisme de recombinaison Auger.

Lasers are now widely used in varions fields of research and systems devices ranging front sensing, communication, switching, entertainment to military applications. The need for passive optical limiters to protect human eyes and sensors front intense laser beams has given rise to the development of optical limiting (OL) devices. OL has been investigated in a number of materials with distinct nonfnear mechanisms. Of these materials, two photons absorbers (TPA) have been proved to be good opticai limiters. In the first part, we study some organic fluorene based chromophores (octupolar and ''V'' shaped molecules and dendrimers) optimized in the visible and other ruthenium complexes of fluorene based for the infrured region. In the second part, we investigate the OL properties of some covalently fullerene functionalized single walled carbone nanotubes (CNTs) suspended in chloroform. Nonlinear transmittance measurements in the visible NIR region were carried out using a nanosecond optical parametric oscillator. The OL performance of functionalized CNTs was found better than that of their parent nanotubes alone, while the modifled fullerenes show poorer OL responses. We demonstrate that the functionalization of the CNTs significantly improve their OL properties of the CNTs due to an Auger recombination. The aim of these studies consisted in developing optimized configurations where the properties of existing materials are used to best advantage.