Carbon Nanotubes : Systems for Optical Limiting
Nanotubes de Carbone : Systèmes pour la limitation optique
Résumé
This work is devoted to the preparation and study of optical limiting systems with carbon nanotubes suspensions. Various nanotubes samples, in the shape of powder or suspensions, were meticuly characterized by differents spectroscopics techniques. In particular, a complete Raman study was performed. A systematic
up-shift of RBM peaks was observed when setting in suspension. This upshift is assigned to a modification of nanotubes-surroundings interactions. The study of nanotubes suspensions optical limiting property is the man work of this thesis.
We studied the influence of nano-object structure onto optical limiting performances, thus demonstrating the importance of nano-object diameter. We also studied the nanotube electronic structure effect. We improved suspensions
performances with a new concept: combination of two nonlinear materials, nanotubes and two photon absorbers in the same cell. This system presents spectral and temporal broadband optical limiting efficiency, strongly enhanced in nanosecond regime, thus approaching performances levels required for operational application.
Ce travail de thèse s'intéresse à la préparation et à l'étude de systèmes limiteurs optiques avec des suspensions de nanotubes de carbone. Divers échantillons de nanotubes, sous forme de poudres et de suspensions, ont été caractérisés avec soin par différentes techniques spectroscopiques. Une étude Raman complète a en particulier été menée. Un décalage systématique des pics RBM
vers les hautes fréquences est mis en évidence lors de la mise en suspension. Ce décalage est attribué à une modification des interactions nanotubes-environnement.
L'étude des propriétés de limitation optique des suspensions de nanotubes constitue le coeur de ce travail de thèse. Nous avons étudié l'influence de la structure des nano-objets sur les performances de limitation optique, démontrant l'importance du diamètre des nano-objets, ainsi que l'effet de la structure
électronique des nanotubes. Nous avons amélioré les performances des suspensions en proposant et validant un nouveau concept : la combinaison de deux matériaux non-linéaires, nanotubes et absorbeurs à deux photons au sein de la même cellule. Le système ainsi conçu présente des propriétés de limitation optique
large bande, spectrale et temporelle, fortement améliorées dans le régime nanoseconde, se rapprochant des performances requises pour une application opérationnelle.
Domaines
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