Fibres optiques dopees aux terres rares : fabrication, caracterisation et amplification selective

par Bernard Dussardier

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Dan B. Ostrowsky.

Soutenue en 1992

à Nice .

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Résumé

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

Titre traduit

Rare earth doped optical fibres: fabrication, characterization and selective amplification

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