Guides d'ondes planaires en verre et vitrocéramique fluorés (élaboration par PVD et spectroscopie d'ions de terres rares)

Cette thèse financée par la Région Pays de la Loire s'insère dans le cadre d'un programme de recherche sur les matériaux à propriétés spécifiques (MAPS) et s'appuie sur une collaboration CNRS-CNR entre le Laboratoire des Oxydes et Fluorures et l'Institut de Photonique et Nanotechnologie de l'Université de Trente (Italie). L'étude réalisée se situe à l'interface de la chimie et de la physique des matériaux et a pour but la fabrication et la caractérisation de guides d'ondes en vitrocéramique, matériau composite alliant la transparence d'un verre et les propriétés spectroscopiques d'un cristal, afin de réaliser un amplificateur optique planaire. Le manuscrit s'articule autour de deux lignes directrices : - la synthèse et la vitrocéramisation de verres fluorés massifs ZELAG (ZrF4-ErF3-LaF3-AlF3-GaF3) codopés avec des ions Ce3+ ou Yb3+, qui présentent une faible énergie de phonons et une grande solubilité de ions de terre rare en comparaison de la silice. L'insertion des terres rares actives dans les cristallites a pu être obtenue, rendant le matériau efficace d'un point de vue spectroscopique tout en gardant une bonne transparence. - la fabrication par co-évaporation sous vide (PVD) de guides d'ondes planaires dans les systèmes vitreux ZLE et YLEYb (ZrF4-LaF3-ErF3-YbF3) stabilisés par AIF3, de composition proche de celle des vitrocéramiques massives. La technique PVD mise en place au laboratoire consiste en l'évaporation simultanée d'un mélange binaire ou ternaire de fluorures de terre rare (ErF3/LaF3 ou ErF3/LaF3/YbF3) et d'un verre fluoré ZBNA à bas point de fusion dont les seuls composés volatils sont ZrF4 et AlF3. Les propriétés spectroscopiques des terres rares dans les matériaux massifs et dans les guides d'ondes ont été comparées. Les problèmes liés à la forte sensibi1ité vis à vis de l 'hydrolyse des guides d'onde à base de ZrF4 ont été résolus, leur conférant ainsi des propriétés spectroscopiques et optiques intéressantes : une durée de vie du niveau 4I13/2 de l'erbium proche de 9ms, des pertes optiques inférieures à 1,2dB/cm à 1.3um qui augmentent peu après vitrocéramisation (1,6dB/cm). Ces résultats présagent des perspectives intéressantes pour l'utilisation de ces structures guidantes dans les réseaux optiques locaux.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF