Propriétés optiques des films minces à base de Si dopé Nd: Vers un amplificateur optique

• Main Author: Liang, Chuan-Hui
• Language: ENG
• Published: Université de Caen 2013
• Subjects: [PHYS:COND:CM_MS] Physics/Condensed Matter/Materials Science; [PHYS:COND:CM_MS] Physique/Matière Condensée/Science des matériaux; Pulvérisation; Recuit thermique rapide; Nanoparticules; Couches minces; Photoluminescence; Silicium; Néodyme; Guide d'ondes
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00926053; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/92/60/53/PDF/These_Chuan-hui_LIANG_2013-12-16.pdf

Cette thèse décrit le développement et l'étude de matériaux à base silicium (Si) dédiés à des applications en photonique comme l'amplification optique ou le laser. Des matrices de SiO2 et de Si3N4 enrichies en Si contenant des ions de terre rare Nd3+ ont été étudiées. Dans ces matrices, les ions Nd3+ bénéficient d'un transfert d'énergie de défauts ou/et de nanoparticules de Si présents dans la matrice hôte. Cela permet une excitation indirecte et efficace des ions Nd3+ sur une large bande spectral UV-VIS. Ainsi, une émission remarquable des ions Nd3+ à 920, 1064, and 1300 nm a été obtenue. Dans le but de développer la couche guidante active d'un guide d'ondes à partir des deux matrices et en choisissant comme figure de mérite l'émission des ions Nd3+, l'optimisation de couches dopées Nd a été menée. La composition a été modifiée en termes d'excès de Si et de taux de Nd par la technique de pulvérisation magnétron. Les deux matrices ont été recuites par un traitement thermique classique ou rapide afin de modifier la microstructure de celles-ci. L'étude des facteurs influençant les mécanismes d'émission et de sensibilisation des ions Nd3+ a été réalisées. Dans la matrice de SiO2 enrichie en Si, plusieurs sensibilisateurs des ions Nd3+, à base de Si, ont été identifiés. Pour la matrice de Si3N4 enrichie en Si, un mécanisme d'excitation des ions Nd3+ dépendant de l'excès de Si a été mis en évidence. Finalement, un guide d'onde à base de SiO2 enrichie en Si dopé Nd3+ a montré un gain net significatif de 0,68 cm-1 (2,95dB.cm-1) à 1064 nm.