Structure homogène et inhomogène de la transition 4I 13/2 ↔ 4I 15/2 de l'amplificateur à fibre dopée erbium dans des verres d'oxydes, de fluorures et de sulfures

• Auteur / Autrice : Laurent Bigot
• Direction : Bernard Jacquier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Physique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Jacquier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Verres de fluorures

Amplificateurs optiques

Erbium

Spectroscopie à haute résolution

Verres de sulfures

Résumé

La fin des années 90 a été marquée par le développement des transmissions par fibres optiques. Pour les transmissions longues distances, l'amplificateur à fibre dopée erbium (EDFA) s'est imposé pour régénérer les signaux à 1. 55 æm. Bien que son utilisation se soit généralisée, un grand nombre d'aspects restent à approfondir, comme, par exemple, le lien existant entre la forme de la bande de gain de l'erbium et la structure du verre. Nous avons donc analysé cet aspect du problème en utilisant la spectroscopie de haute résolution. Ainsi, des études par spectroscopie de sélection de sites, affinement de raie résonante (RFLN) et spectroscopie de saturation (SHB) ont été menées sur cinq matrices vitreuses très différentes. Les expériences de RFLN nous ont permis d'analyser la position des niveaux d'énergie ou encore l'élargissement des transitions optiques en fonction de la composition du matériau. Nous avons mis en évidence de grosses différences de distribution de sites ou de champ cristallin entre les matériaux. L'étude de la largeur homogène nous a permis d'isoler les mécanismes responsables de l'élargissement des transitions optiques dans nos verres. Les résultats obtenus ont été reliés au fonctionnement de l'amplificateur et à des problèmes encore mal compris tels que la saturation locale du gain en régime d'amplification. Une étude plus fondamentale basée sur la spectroscopie de saturation a également été menée. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'existence du phénomène de hole burning spectral pour l'ion erbium dans le cas d'un verre de fluorures. La dépendance en température de la largeur homogène aux très basses températures a été analysée et reliée à la théorie des systèmes à deux niveaux (TLS). Une étude de la dynamique de formation du trou caractéristique du hole burning nous a permis de proposer une hypothèse quant au mécanisme à l'origine de la saturation