Etude des propriétés de spectroscopie optique des matériaux lasers solides dopés aux ions trivalents de terres rares
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Date
2017
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Abstract
L’objectif du travail présenté dans le cadre de cette thèse est axé sur les propriétés
spectroscopiques des matrices cristallines fluorures de type MF2 (M = Cd, Sr) dopés par des
ions de terres rares. Les cristaux de fluorure de cadmium (CdF2) codopés par le fluorure
d’Erbium (ErF3) et par le fluorure d’Ytterbium (YbF3) ont été élaborés en utilisant la méthode
de Bridgman. Les monocristaux relatifs à la composition Cd0.7Sr0.3F2 du système pseudo binaire CdF2- SrF2 ont été obtenus en utilisant la même technique, après purification des
produits de départ. L’ensemble des échantillons sont d’une bonne qualité optique.
Nous avons enregistrés les spectres d’absorption et d’émission à température
ambiante. Ces spectres sont exploités par la théorie de Judd-ofelt (JO) afin d’obtenir les trois
paramètres phénoménologiques et les forces de transition par ajustement par la méthode des
moindres carrés. Pour la matrice CdF2 codopés aves des ions luminescents de terres rares
Er3+et Yb3+
, les valeurs de ces paramètres sont : Ω2=1.057.10-20
cm
2
, Ω4=0.524.10-20
cm
2
, Ω6=
1.10810-20cm
2
avec un bon écart quadratique moyen δ = 0.12.10-20cm
2
. Le calcul des
probabilités de transition est en accord avec les intensités des raies d’émissions. Nous avons
aussi exploré les émissions Stokes et anti-Stokes des ions Er3+codopant avec les ions Yb3+
dans cette même matrice. Ces émissions ont montré un transfert d’énergie efficace de
l’Ytterbium à l’Erbium. Nous avons mesuré pour les émissions verte et rouge des sections
efficaces appréciables et des durées de vie de fluorescence métastables avec des rapports de
branchement importants montrant la forte possibilité d’obtenir une émission laser à la
longueur de la raie d’émission.
Dans le cas de la matrice Cd0.7Sr0.3F2 : Er3+ (1%), Yb3+ (4%) les valeurs obtenues
donnent un écart quadratique moyen δ = 0.066.10-20cm
2
plus affiné que celui de la phase
CdF2. Le spectre d’émission anti-Stokes obtenu selon un mécanisme d’absorption à photons
multiples s’avère identique à celui obtenu par un autre mécanisme cité dans la littérature