Caracteristiques spectroscopiques et emission laser de l'ion tm 3 + a 1. 5 microns dans les fluorures

• Auteur / Autrice : Alain Braud
• Direction : Jean-Louis Doualan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Caen

Résumé

Ce travail est consacre a l'etude detaillee des proprietes spectroscopiques de l'ion tm 3 + en tant que dopant actif dans des cristaux de fluorures (ky 3f 1 0, liyf 4, liluf 4 et bay 2f 8) utilises pour une emission laser a 1. 5 microns. Apres une breve description des techniques de synthese des monocristaux de fluorures, le premier chapitre presente l'effet du champ cristallin sur l'ion dopant tm 3 + dans le cadre du modele des charges ponctuelles pour les matrices cristallines considerees. Une presentation succincte du formalisme de judd-ofelt et de son application au cas de l'ion tm 3 + est ensuite exposee. Enfin, une etude comparative est menee entre les resultats des differentes methodes de calibrage en section efficace (methodes de fuchtbauer-ladenburg et de reciprocite) des spectres d'emission de l'ion tm 3 +. Le second chapitre rappelle les principaux modeles utilises pour decrire les transferts d'energie entre les ions dans les solides. Il debute par une description des transferts d'energie a l'echelle microscopique, puis a l'echelle macroscopique, en negligeant d'abord la migration de l'energie entre les ions, puis en l'incluant. Les chapitres iii et iv sont consacres a l'etude des codopages (tm 3 +, tb 3 +) et (tm 3 +, eu 3 +) puis (tm 3 +, yb 3 +) pour optimiser l'effet laser autour de 1. 5 microns. Les transferts d'energie les plus importants, notamment par upconversion, sont dans chaque cas identifies et quantifies experimentalement. L'evolution du seuil de l'emission laser ou du gain associe a la transition consideree est modelisee en fonction de la concentration en ions dopants a partir des modeles de transferts d'energie presentes au chapitre ii. Enfin, le chapitre v presente les differentes experiences laser realisees sur des monocristaux de liyf 4 codopes (tm 3 +, tb 3 +) et (tm 3 +, yb 3 +). Un accord tres satisfaisant est obtenu entre les performances laser (seuil et rendement differentiel) mesurees experimentalement et les valeurs theoriques determinees a l'aide de modelisations reposant sur les resultats des chapitres iii et iv.