Etude de matériaux dopés Yb3+ pour une émission laser large bande autour de 1um - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Ytterbium doped materials for broad band laser emission around 1um

Etude de matériaux dopés Yb3+ pour une émission laser large bande autour de 1um

Résumé

This thesis is dedicated to the study of Yb3+ doped material for laser applications around 1um. The first purpose of this work was to study bulk crystals doped with Yb3+ ions grown at the CIRIL laboratory to obtain CW as well as short pulses laser sources. In this way, we have decided to focus our attention on CaF2 host doped with Yb3+ which combines the properties of crystals (high thermal conductivity) and of glasses (broad absorption and emission bands). Despite the fact that this matrix had been deeply studied in the past, there was no comprehensive spectroscopic study on CaF2 doped with Yb3+. Consequently, before starting laser experiments, a detailed spectroscopic study at low as well as at high ytterbium doping level was achieved. Therefore, isolated sites and clusters appearing at high Yb concentration have been clearly identified. An experimental and theoretical laser study has then been carried out conducing to remarkable laser results in CW and femtosecond regime, making Yb3+:CaF2 a serious candidate for this kind of laser sources. The second objective of this thesis was the study of an optically integrated laser sources emitting at 980 nm for the realization of pumping sources useful for the telecommunications (to pump erbium amplifiers). In this goal, two studies have been conduced, the first onYb,Ti,Ge:SiO2 waveguides fabricated by Rf magnetron sputtering and the second on Yb3+:CaF2 waveguides fabricated by ionic implantation. Thus, first experimental results have been obtained and a theoretical laser model paves the way to optimize laser emission at 980 nm in such waveguides.
Cette thèse porte sur l'étude de sources lasers à base d'ions Yb3+ pour une émission autour de 1um. Le premier objectif de ce travail était d'étudier des cristaux massifs dopés Yb3+ fabriqués au CIRIL pour réaliser des sources lasers en régime continu et en régime à impulsions brèves. Pour cela, nous avons concentré notre attention sur la matrice de CaF2 dopée Yb3+ qui combine les propriétés des cristaux (bonne conductivité thermique) et des verres (larges bandes d'émission). Bien que largement étudié par le passé, le CaF2 dopé par de l'ytterbium trivalent n'avait pas encore fait l'objet d'une étude spectroscopique détaillée. L'examen du fonctionnement laser a donc été précédé d'une étude spectroscopique pour de faibles et de forts taux de dopage en ions Yb3+. Les sites dits isolés ainsi que les agrégats d'ions terres rares ont pu être caractérisés clairement. Une étude laser expérimentale et théorique a ensuite été menée qui a conduit à d'excellentes performances, en régime continu ou femtoseconde, plaçant le CaF2:Yb3+ comme un des plus sérieux candidats pour ce type de source. Le second objectif de cette thèse était l'étude d'une source laser en optique intégrée émettant à 980 nm, utile dans le domaine des télécommunications (pompage des amplificateurs dopés erbium). Deux voies d'exploration ont été examinées, l'une sur des guides de SiO2:Yb,Ti,Ge fabriqués par pulvérisation magnétron réactive et l'autre sur des guides de CaF2:Yb3+ élaborés par implantation ionique. De premiers résultats expérimentaux ont été obtenus, et un modèle laser théorique nous a permis de prédire l'émission laser à 980 nm dans ce type de structure.
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Dates et versions

tel-00718699 , version 1 (18-07-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00718699 , version 1

Citer

Vincent Petit. Etude de matériaux dopés Yb3+ pour une émission laser large bande autour de 1um. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université de Caen, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00718699⟩
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