Photo-noircissement dans les fibres optiques dopées au thulium pompées à 1,07 μm

Photo-darkening of doped thulium optical fiber pumped at 1.07 μm

• Auteur / Autrice : Jean-François Lupi
• Direction : Bernard Dussardier, Wilfried Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 18/11/2016
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de la matière condensée (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Marie Jurdyc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Dussardier, Wilfried Blanc, Anne-Marie Jurdyc, Sylvain Girard, Laurent Bigot, Benoît Cadier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvain Girard, Laurent Bigot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres optiques

Mots clés libres

Photo-noircissement

Dopage en solution

Up-conversion

Photo-darkening

Solution doping

Up-conversion

Résumé

Ce travail de thèse, réalisé au Laboratoire de Physique de la MatièreCondensée (LPMC), s'inscrit dans le contexte des nouveaux lasers etamplificateurs à fibre optique opérant dans le visible. Cependant, ledéveloppement de telles fibres est limité par des phénomènes tels que le photonoircissement.Cette thèse a été consacrée à l'étude et à la résolution desproblèmes de photo-noircissement des fibres optique de silice dopées àl’aluminium et au thulium, sous pompage optique à 1,07 μm. Au cours de cettethèse, une nouvelle méthode de fabrication spécifique à nos besoins a étédéveloppée et mise en oeuvre au LPMC. Une étude systématique du rôle de laconcentration en thulium dans les mécanismes de photo-noircissement a étémenée. Le rôle du co-dopage avec de l'aluminium, du cérium ou du lanthane aaussi été analysé par des études systématiques. Le photo-noircissement estimputé à la génération de centres colorés par le pompage. Une fois créés, cescentres colorés peuvent être blanchis par la pompe. Un modèlephénoménologique sur la dynamique du photo-noircissement permet dediscuter séparément de la génération et du blanchiment. Au cours de cetravail, il a été montré que l'augmentation de la concentration en thulium et/oula puissance de pompe a pour effet d'améliorer le phénomène de génération. Àl'opposé, l'augmentation de la concentration en aluminium ou en cérium ou enlanthane a pour effet d'améliorer les mécanismes de blanchiment. La mise enévidence et la compréhension de ces mécanismes ouvrent la voie vers desnouveaux lasers et amplificateurs à fibre optique dans le domaine du visible

This thesis, conducted at the Laboratoire de Physique de la Matière Condensée(LPMC), is in the context of new lasers and optical fiber amplifiers operating inthe visible. This wavelength range is currently booming for many applications.However, the development of such fibers are limited by the photo-darkeningphenomenon. This phenomenon consists of the loss of transparency in thematerial during its use under optical pumping. This thesis is devoted to thestudy and the resolution of issues caused by photo-darkening in aluminum- andthulium-doped silica optical fibers when optically pumped at 1.07 μm. In thisthesis, a new method of fiber manufacture that is specific to our needs hasbeen developed and implemented at LPMC. A systematic study of the role ofthulium concentration in the photo-darkening mechanism was conducted. Therole of the co-doping with aluminum, cerium or lanthanum was also analyzedby systematic studies. The photo-darkening is attributed to the generation ofcolor centers by pumping. Once created, these color centers can be bleachedby the pump. A phenomenological model of the dynamics of photo-darkeningallows a separate discussion between the generation and the bleachingphenomena. In this work, it is shown that the increasing of the concentration ofthulium and/or the pump power has the effect of increasing the generationphenomenon. In opposite, increasing of the concentration of aluminum orcerium or lanthanum has the effect to intensify the bleaching mechanism. Theidentification and understanding of these mechanisms open the path to newlasers and optical fiber amplifiers in the visible range