Nanocomposites avancés à base de verres inorganiques pour les dispositifs photoniques

Advanced nanocomposites based on inorganic glasses for photonics devices

• Auteur / Autrice : Jakub Volf
• Direction : Mathieu Allix, Pavla Nekvindova
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Science des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 12/12/2024
• Etablissement(s) : Orléans en cotutelle avec University of Chemistry and Technology, Prague
• Ecole(s) doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation

Mots clés

Mots clés libres

Luminescence

Fibre optique

Vitrocéramique

Luminescence

Optical fiber

Glass-ceramics

Résumé

La puissance croissante des sources de rayonnement infrarouge nécessite de nouveaux matériaux présentant une efficacité de luminescence et une stabilité thermique accrues. Les matériaux nanocristallins dopés aux terres rares représentent une alternative appropriée au verre conventionnel et aux monocristaux. Ce travail porte sur la préparation et la caractérisation de matériaux nanocristallins transparents sur le système Y2O3-Al2O3-SiO2 dopé avec des éléments de terres rares. Les effets de la composition et des conditions de préparation sur les mécanismes de réaction et de croissance des nanocristaux uniformément distribués dans une matrice amorphe seront étudiés. La composition du système étudié sera modifiée pour réduire l'énergie des phonons des nanocristaux et augmenter l'efficacité de la luminescence dans la région infrarouge. Un modèle théorique de transfert d'énergie dans les ions de terres rares sera élaboré et les résultats seront comparés aux résultats expérimentaux des mesures de luminescence. Les matériaux sélectionnés seront utilisés pour la préparation de fibres optiques actives, qui seront testées dans des installations de laser à fibre.

The increasing power of infrared radiation sources requires new materials with increased luminescence efficiency and temperature stability. Rare earth-doped nanocrystalline materials represent a suitable alternative to conventional glass and single crystals. The work targets the preparation and characterization of transparent nanocrystalline materials on the system Y2O3-Al2O3-SiO2 doped with rare earth elements. The effects of the composition and conditions of preparation on the reaction and growth mechanisms of nanocrystals evenly distributed in an amorphous matrix will be studied. The studied system's composition will be modified to reduce the phonon energy of nanocrystals and increase the luminescence efficiency in the infrared region. A theoretical model of energy transfer in rare-earth ions will be elaborated, and the results will be compared with experimental results of luminescence measurements. Selected materials will be used for the preparation of active optical fibers, which will be tested in fiber laser set-ups.