Bragg Gratings, Photosensitivity, and Poling in Glass Fibers and Waveguides PDF Download

Author: Thierry Taunay
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Languages : fr
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Ce memoire traite de l'etude de la photosensibilite de verres ou de fibres silices ou fluores dopes par des ions de terre rare ou par de l'oxyde de germanium. On definit la photosensibilite d'un verre comme etant la variation permanente de son indice de refraction lorsque celui-ci est insole par un rayonnement ultraviolet de longueur d'onde convenablement choisie. Nous presentons dans ce memoire la premiere mise en evidence d'une photosensibilite dans des verres fluorozirconates. Le procede utilise pour rendre ces verres photosensible a consiste a les doper par des ions cerium. Ces premiers resultats ont ete utilises pour realiser une cavite laser photoinscrite dans une fibre fluorozirconate codopee a l'erbium emettant a 1.56 m. La methode de photosensibilisation des verres et fibres germanosilicates par un chargement en hydrogene moleculaire au prealable de l'insolation ultraviolette a ete etendue au cas des verres aluminosilicates dopes par des ions de terre rare. Nous montrons dans ce memoire que ce procede permet d'augmenter la photosensibilite de ces verres d'un ordre de grandeur au minimum. Dans ce memoire nous avons presente des experiences destinees a determiner les mecanismes a l'origine de la photosensibilite de type iia dans les fibres germanosilicates fortement dopees a l'oxyde de germanium. Cette etude nous a permis de montrer que l'etat de contraintes dans lequel se trouve la fibre constitue un parametre essentiel dans l'apparition d'une photosensibilite de type iia. Dans ce memoire, nous avons cherche a preciser les mecanismes microscopiques a l'origine de la photosensibilite de verres dopes par des ions de terre rare. Nous avons etudie les contributions respectives du modele des centres colores et du modele de densification photoelastique. Nous presentons dans le memoire les resultats d'une serie d'experiences de mise a l'epreuve du modele des centres colores. Nous avons ainsi pu etablir que le photochromisme observe ne constitue qu'un phenomene precurseur de la photosensibilite dans ces verres.

Author: Thierry Taunay
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Languages : fr
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Category : Diffraction gratings
Languages : en
Pages : 376

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Author: Bruno Leconte
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Languages : fr
Pages : 315

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Ce memoire traite de la photosensibilite de fibres optiques en silice sous l'effet d'insolations realisees a l'aide d'un laser a arf. La realisation de l'etude a necessite la mise en place d'un nouveau dispositif d'inscription de reseaux de bragg. Les variations d'indice de refraction photoinduites dans les fibres optiques sont estimees en mesurant les caracteristiques spectrales de reseaux de bragg photoinscrits. Nous presentons une etude detaillee des conditions d'utilisation de ce dispositif. Nous discutons des hypotheses usuellement formulees lors de l'exploitation de la mesure des caracteristiques spectrales des reseaux de bragg. La seconde partie du memoire porte sur la photosensibilite de fibres dont le cur est dope par de l'oxyde de germanium. Nous montrons que les inscriptions de reseaux de bragg sont plus rapides lorsque #p = 193 nm que lorsque #p 244 nm. Cependant, lors de l'utilisation du laser a arf, l'insolation conduit frequemment a des cinetiques de croissances de reseaux de type iia. L'etude des mecanismes microscopiques mis en jeux lors des insolations uv nous a amene a proposer une methode originale d'utilisation du modele de kramers-kronig. L'insolation d'une fibre en silice par un rayonnement ultraviolet peut se traduire par differents effets indesirables. L'etude de la photosensibilite de fibres aluminosilicates dopees par des ions erbium a permis de mettre en evidence le caractere penalisant pour la realisation de lasers a fibres, des insolations realisees sur des fibres prealablement hydrogenees. Par ailleurs, nous avons etudie la photosensibilite d'un type de fibres en silice a cur dope par de l'azote. Il a ete possible d'induire des variations d'indice de refraction superieures a 110##3. Ces variations d'indice de refraction photoinduites sont extremement resistantes a l'elevation de temperature et aux radiations gamma.

Author: Guillaume Alombert-Goget
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Languages : fr
Pages : 120

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Cette étude porte sur le rôle d'un co-dopage sur l'environnement des ions de terre rare dans un verre de silice et ses conséquences sur la spectroscopie de l'élément luminescent. Deux codopages différents ont été étudiés : un co-dopage par des ions aluminium et un par des ions hafnium. Les échantillons de verre dopé et co-dopé ont été obtenus par procédé sol-gel et étudiés par différentes méthodes d'investigations expérimentales : spectroscopie de luminescence, spectroscopie FLN, spectroscopie Raman, spectroscopie EXAFS. En parallèle des observations expérimentales, des simulations numériques par dynamique moléculaire ont été réalisées pour détailler différents environnements hypothétiques. Ce travail a mis en évidence des modifications dans l'environnement proche de la terre rare par l'incorporation de co-dopant dans le matériau qui ont été interprétées comme : une augmentation du nombre d'oxygène non-pontant améliorant la solubilité des ions de terre rare dans le verre ; une augmentation de la distance et une modification de la covalence des premiers voisins par rapport à la terre rare induisant une augmentation du champ cristallin subi par l'ion luminescent et une diminution de l'énergie de phonon réduisant les transferts d'énergie. Les simulations par dynamique moléculaire n'ont pas révélé un effet dispersant de l'aluminium sur les agrégats d'ions de terre rare. Par contre l'effet a pu être clairement observé sur les simulations numériques de verre contenant de l'hafnium.

Author: LAURENT.. GRISCOM
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Languages : fr
Pages : 150

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DES SOURCES LUMINEUSES SONT, A CE JOUR ACTIVEMENT RECHERCHEES A 1,3 M POUR AUGMENTER LA CAPACITE DES RESEAUX DE TELECOMMUNICATIONS PAR FIBRES OPTIQUES. POUR CELA, DES COMPOSITIONS DE VERRES DOPES AUX TERRES RARES ET OPTIMISES DU POINT DE LEURS PROPRIETES OPTIQUES SONT NECESSAIRES. LES VERRES DE CHALCOGENURES AYANT DES INDICES DE REFRACTION ELEVES ET UNE TRANSPARENCE DANS L'INFRAROUGE QUI S'ETEND AU-DELA DE 10 M POSSEDENT LES QUALITES NECESSAIRES POUR OPERER A CETTE LONGUEUR D'ONDE. LES VERRES DE CHALCO-HALOGENURES, AVEC LES ELEMENTS GE-GA-S-CSX OU X = C1, BR, I ONT ETE SYNTHETISE AU LABORATOIRE. L'AJOUT D'UN HALOGENURE AU VERRE DE CHALCOGENURE SE TRADUIT PAR UNE AMELIORATION DE LA STABILITE THERMIQUE ET UN ELARGISSEMENT DU DOMAINE DE LA TRANSPARENCE DANS LE VISIBLE SANS CHANGER LES CARACTERISTIQUES DANS L'INFRAROUGE. CES VERRES POSSEDENT, PAR AILLEURS, UNE BONNE SOLUBILITE DES IONS DE TERRE RARE. ILS ONT ETE DOPES PAR LES IONS ND 3 + ET PR 3 +. LES PROPRIETES PHYSIQUES ET OPTIQUES (TEMPERATURES CARACTERISTIQUES, DENSITE, INDICES DE REFRACTION, TRANSMISSION UV ET IR) DE CES VERRES ONT ETE MESUREES ET COMPAREES AVEC CELLES DE VERRES DE SULFURE CLASSIQUES. LA THEORIE DE JUDD-OFELT A ETE EMPLOYEE POUR LA COMPREHENSION DES MECANISMES DES TRANSITIONS 4F-4F DANS CES VERRES. CEPENDANT, LES VERRES DE CHALCOGENURES POSENT DES PROBLEMES POUR L'APPLICATION DE CETTE THEORIE DU FAIT DU BANDGAP QUI OCCULTE LES BANDES D'ABSORPTION DE HAUTE ENERGIE DES IONS DE TERRE RARE. QUELQUES METHODES NOUVELLES ONT ETE TESTEES POUR APPLIQUER LA THEORIE DE JUDD-OFELT DANS LES VERRES DE CHALCOGENURES. LES EMISSIONS DES IONS ND 3 + ET PR 3 + ONT ETE ETUDIEES DANS LES VERRES GA-GE-CSX, EN FONCTION DE HALOGENE X ET EN FONCTION DE LA CONCENTRATION EN IONS DE TERRE RARE. CONCERNANT LA NEODYME, LES SPECTRES D'EMISSION IR DU NIVEAU 4F 3 / 2 ET LES EMISSIONS VISIBLES DE ( 4G 7 / 2, 2K 1 3 / 2, 4G 9 / 2) ONT ETE ENREGISTRES ET LES DUREES DE VIE MESUREES. LES PROCESSUS D'ESA A PARTIR DE 4F 3 / 2 QUI CONTRIBUENT A REDUIRE L'EMISSION A 1,3 M DE ND 3 + ONT ETE EGALEMENT ENREGISTRE. CONCERNANT LE PRASEODYME, LES SPECTRES D'EMISSIONS AINSI QUE LES DUREES DE VIE DES NIVEAUX 1G 4 (TRANSITION A 1,3 M), 1D 2 ET 3P J ONT ETE MESURES UNE PART IMPORTANT DE CE TRAVAIL A ETE CONSACRE A LA MISE EN EVIDENCE ET A LA CARACTERISATION DES PROCESSUS D'ADDITION DE PHOTONS VERS LES NIVEAUX ( 4G 7 / 2, 2K 1 3 / 2, 4G 9 / 2) DE ND 3 + ET VERS LES NIVEAUX 1D 2 ET 3P J DE PR 3 +.

Author: ERIC.. MAURICE
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Languages : fr
Pages : 175

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L'OBJECTIF POURSUIVI AU COURS DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A LA COMPREHENSION DES DEUX PRINCIPAUX PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES OBSERVABLES DANS LES FIBRES OPTIQUES DOPEES AUX IONS TERRES RARES. CETTE ETUDE EST AXEE AUTOUR DE L'ION ERBIUM QUI, PAR SA STRUCTURE ENERGETIQUE, APPORTE UN SUPPORT AUX MECANISMES D'UP-CONVERSION, TANDIS QUE LE FORT CONFINEMENT DES SIGNAUX LUMINEUX PERMET D'ATTEINDRE LES DENSITES DE PUISSANCES NECESSAIRES A L'OBSERVATION DE CES PHENOMENES. DANS UNE PREMIERE ETAPE, NOUS DECRIVONS LE PROCEDE D'ELABORATION DES FIBRES OPTIQUES, EN INSISTANT TOUT PARTICULIEREMENT SUR LA REALISATION DE FIBRES FORTEMENT DOPEES PERMETTANT L'ETUDE DES MECANISMES D'UP-CONVERSION METTANT EN JEU PLUSIEURS ESPECES IONIQUES. UNE PART IMPORTANTE DE CE MEMOIRE EST ENSUITE CONSACREE A L'ANALYSE DE DEUX PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES GENERANT UNE EMISSION VERTE DE L'ION ERBIUM LORS D'UNE EXCITATION INFRAROUGE: LE MECANISME D'ABSORPTION A PARTIR DE L'ETAT METASTABLE EXCITE, OBSERVE LORS D'UNE EXCITATION AUTOUR DE 800 NM DE FIBRES DOPEES ERBIUM, EST ANALYSE EN METTANT L'ACCENT SUR LA GENERATION D'UNE EMISSION VERTE, ET NON PAS SUR LE ROLE NEFASTE QUE CET EFFET PRODUIT SUR LE GAIN A 1530 NM. NOUS MONTRONS QU'IL EST POSSIBLE D'OBSERVER LES MEMES RAIES D'EMISSION EN EXCITANT A 980 NM UNE FIBRE CODOPEE YTTERBIUM-ERBIUM CONSECUTIVEMENT A UN MECANISME DE DOUBLE TRANSFERT D'ENERGIE PRENANT PLACE ENTRE CES DEUX IONS. L'ANALYSE DYNAMIQUE ET EN TRANSMISSION REVELE LA PRESENCE D'UN FORT TAUX DE CLUSTERS, QUI SONT A L'ORIGINE DE L'EFFICACITE OBSERVEE DE CE MECANISME. CE TRAVAIL S'ACHEVE PAR LA MISE EN EVIDENCE DU COUPLAGE THERMIQUE LIANT LES DEUX NIVEAUX IMPLIQUES DANS L'EMISSION VERTE, MISE EN EVIDENCE RENDUE POSSIBLE PAR LA FORTE DISPROPORTION DES SECTIONS EFFICACES D'EMISSION DE CES NIVEAUX. CETTE ETUDE REVELE UNE DYNAMIQUE THERMIQUE IMPORTANTE DU SPECTRE EMIS, CE QUI NOUS PERMET D'APPLIQUER L'ENSEMBLE DES CONNAISSANCES PRECEDEMMENT ACQUISES A L'ETUDE D'UN CAPTEUR DE TEMPERATURE DONT LES PERFORMANCES S'AVERENT PROMETTEUSES

Author: Émilie Steveler
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Languages : fr
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Ce travail de thèse est dédié à l'étude des transitions radiatives dans les matériaux de nitrure et d'oxyde de silicium dopés aux ions de terres rares (Er3+, Nd3+). La caractérisation optique des films minces élaborés par évaporation thermique est basée sur la spectroscopie de photoluminescence. Les études menées s'inscrivent dans la recherche de processus d'excitation indirecte des ions Er3+ et Nd3+ dans des matrices à base de silicium. Dans les nitrures et oxynitrures de silicium, un processus de transfert d'énergie permettant l'excitation indirecte des ions Er3+ est mis en évidence. Pour les couches minces amorphes, le couplage est attribué à des états électroniques localisés dans la bande interdite de la matrice. Pour les films recuits à haute température, les nanocristaux de silicium (nc-Si) jouent un rôle majeur dans l'excitation indirecte de l'erbium. Dans les matrices d'oxyde de silicium, l'existence de processus d'excitations directe et indirecte des ions Nd3+ est démontrée. Pour les films amorphes, l'excitation indirecte du Nd se fait via des états électroniques localisés dans la bande interdite de la matrice. Pour les films recuits au-delà de 1000 °C, les nc-Si jouent le rôle de sensibilisateurs pour les ions Nd3+. Les résultats suggèrent que l'excitation indirecte des ions Nd3+ grâce aux états localisés dans la bande interdite de la matrice pourrait être plus efficace que l'excitation via les nc-Si.

Author: BERNARD.. DUSSARDIER
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LES DISPOSITIFS A FIBRES OPTIQUES DOPEES AUX TERRES RARES (FODTR) VONT REVOLUTIONNER DE NOMBREUX DOMAINES TECHNIQUES TELS QUE TELECOMMUNICATIONS, METROLOGIE ET STOCKAGE DE DONNEES. LA CONCEPTION DE NOUVEAUX DISPOSITIFS NECESSITE LA COMPREHENSION DES PHENOMENES FONDAMENTAUX DANS LES FODTR ET LA MAITRISE DE LEUR FABRICATION. DANS CE BUT, CE MEMOIRE PRESENTE SUCCESSIVEMENT: 1) LA MISE EN UVRE DU DOPAGE AUX TERRES RARES DE PREFORMES POUR FIBRES OPTIQUES UNIMODALES, FABRIQUEES EN SILICE PAR MCVD (MODIFIED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION), PAR DIFFUSION IONIQUE EN PHASE LIQUIDE, ET LA CARACTERISATION DES ETAPES DE FABRICATION; 2) L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA SPECTROSCOPIE ET DE L'AMPLIFICATION VERS 1,06 M DANS UNE FIBRE DOPEE AU NEODYME (FODND), PAR EXCITATION SELECTIVE DE PAQUETS SPECTRAUX D'IONS DOPANTS; 3) L'ETUDE DE L'AMPLIFICATION DE L'EMISSION SPONTANEE (OU SUPERFLUORESCENCE) VERS 1,06 M EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DE LA LONGUEUR D'ONDE EXCITATRICE. CES ETUDES CONJOINTES PERMETTENT L'AMELIORATION DE NOS FODTR ET LA COMPREHENSION DES PHENOMENES DE SELECTION DE SITES DU NEODYME ET D'AMPLIFICATION SELECTIVE. EN CARACTERISANT SPECTROSCOPIQUEMENT UNE FODND PARTICULIERE, NOUS INTERPRETONS L'EVOLUTION SPECTRALE DE SA FLUORESCENCE EN ETUDIANT SON AFFINEMENT PAR EXCITATION SELECTIVE A BASSE TEMPERATURE, ET SOULIGNONS L'INFLUENCE DE LA FORTE INHOMOGENEITE DE LA DISTRIBUTION DES IONS DANS LA SILICE VITREUSE. CETTE INHOMOGENEITE PROVOQUE L'ALTERATION DU GAIN LORSQU'ON MODIFIE LES CONDITIONS D'EXCITATION, PARTICULIEREMENT LA LONGUEUR D'ONDE EXCITATRICE. NOUS ETABLISSONS L'INTERDEPENDANCE DES CARACTERISTIQUES SPECTRALES ET D'EFFICACITE D'UNE FIBRE SUPERFLUORESCENTE. EN MODELISANT LEUR COMPORTEMENT, NOUS MONTRONS QUE LA PREVISION DES CARACTERISTIQUES DE LA SUPERFLUORESCENCE EST PERMISE LORSQUE LE SPECTRE DU GAIN EST HOMOGENE, ET QUE SON EFFICACITE PEUT ETRE FORTEMENT DIMINUEE PAR L'EXISTENCE D'UNE AUTRE TRANSITION AMPLIFIEE, VERS 0,9 M. LES RESULTATS ET TECHNIQUES EXPERIMENTALES PRESENTES PERMETTENT LA CONCEPTION DE SOURCES LUMINEUSES OU D'AMPLIFICATEURS A FODTR EN TENANT COMPTE SIMULTANEMENT DES CARACTERISTIQUES DU MILIEU AMPLIFICATEUR ET DES CONDITIONS D'UTILISATION