PROPRIÉTÉS SPECTROSCOPIQUES DE L’ÉMISSION OPTIQUE À 1470 nm D’UN VERRE PHOSPHATÉ DOPÉ AUX IONS Tm3+

Abstract

L’émission laser dans la bande-S (1400-1520 nm) est susceptible de nombreuses applications tant dans le domaine des télécommunications par fibres optiques que dans le domaine militaire « utilisable pour les systèmes Lidars ». Elle est aussi cruciale pour les applications biophotoniques telles que l’O.C.T. (optical coherence tomography) et médicales « chirurgie orthopédique par laser ». Cette émission a déjà été obtenue pour différentes fibres optiques à verre dopé aux ions Tm3+, en utilisant des excitations en upconversion. Nous avons cherché à étudier l’émission optique du Tm3+ à 1477 nm dans un verre phosphaté, en utilisant une excitation directe dans la bande d’absorption 3H6 → 3H4 à 790 nm. Les verres phosphatés offrent les avantages d'une grande section efficace d'émission stimulée et d'une maîtrise de leur technique d'élaboration à l'échelle industrielle. La composition optimale du verre étudié est la suivante (en % molaire): P2O5 = 50 ; K2O = 30 ; CaO = 15 ; Al2O3 = 4.25 ; Tm2O3 = 0.75 Les propriétés spectroscopiques d’absorption ont été étudiées en utilisant la technique U.V./Vis. et la théorie de Judd-Ofelt. L’étude statique et dynamique de la fluorescence correspondant à la transition 3H4 → 3F4 à 1470 nm, faite avec une excitation directe, montre que le niveau émetteur 3H4 a une durée de vie plus longue que celle du niveau récepteur 3F4. Ceci semble être principalement dû à la présence de groupements OH dans le verre étudié. Les ions OH constituent dans ce cas une source efficace de dépeuplement du niveau 3F4 ; ceci devrait permettre d’obtenir une inversion de population et donc un effet laser. Nous avons enfin déterminé la section efficace d’émission stimulée de la transition étudiée, qui est un des paramètres les plus importants de l’effet laser. L’ensemble des résultats obtenus montre que ce verre, synthétisé dans les mêmes conditions expérimentales, pourrait être un bon oscillateur ou amplificateur laser.