Observation spectrale de la distribution inhomogène des ions

Observation spectrale de la distribution inhomogène des ions erbium dans des
verres de tellure dopés.
J. Cabaret1, L. M. Fortès2, B. Jacquier1, A. M. Jurdyc1, R. Peretti1et L. Tordella1
1Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents, UMR CNRS n˚5620, Université Lyon1, Domaine
Scientifique de La Doua, 10 rue André Marie Ampère, 69622 Villeurbanne
2Departamento de Engenharia de materiales, Instituto Superior Tecnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa,
Portugal
Les fibres optiques en verres de silice dopés par l’ion erbium sont bien connues pour leur propriété
d’amplification optique à 1,54 µm qui est largement utilisée aujourd’hui dans les liaisons de télécommu-
nications transocéaniques. L’élargissement spectral important de la transition électronique responsable de
l’émission de l’ion erbium dans les verres constitue un avantage pour le développement du multiplexage
en longueur d’onde. Récemment, L. Bigot et al ont proposé de décrire cet élargissement à l’aide trois pa-
ramètres : les éclatements Stark des niveaux initial et final de la transition, la distribution inhomogène des
environnements vitreux et la largeur homogène de la transition [1]. Cependant le fonctionnement des ampli-
ficateurs, principalement distribuésen cascade, laisse apparaître des effets de saturation spectrale de gain qui
nuit à la qualité des transmissions. Une des pistes pour analyser et réduire ces effets explore l’utilisation de
matériaux vitreux nanostructurés. Encore faut-il que ces matériaux satisfassent les bonnes caractéristiques
de transmission et d’amplification et que de plus ils soient compatibles aux conditions d’élargissement
spectral requis pour le multiplexage en longueur d’onde.
La problématique tourne autour de la nanostructuration des verres, de son identification, de son contrôle
et des propriétés qui en découlent. Dans ce travail, des verres de tellure ont été élaborés avec une compo-
sition incluant des halogénures afin de favoriser la germination de nanostructures par traitement thermique
ultérieur. Ces verres ont été fabriqués à l’Institut Supérieur Technique de Lisbonne et dopé par des concen-
trations variables d’erbium. Les techniques d’affinement de raies de fluorescence ont permis de déterminer
les éclatements Stark et la distribution inhomogène des ions erbium. La largeur homogène est mesurée à
température intermédiaire par affinement de raie de la fluorescence excitée en résonance. Enfin, aux très
basses températures, la spectroscopie de saturation spectrale (hole burning) [2] renseigne sur l’élargisse-
ment homogène et la diffusion spectrale entre les ions erbium principalement.
En premier résultat, il semble que la concentration en ions erbium ait un effet dominant sur la nano-
structuration du matériau.
[1] L. Bigot, A.M. Jurdyc, B. Jacquier, L. Gasca, D. Bayart, Phys. Rev. B 66, 214204 (2002)
[2] L. Bigot, S. Choblet, A.M. Jurdyc, B. Jacquier, J.L. Adam, J. Opt. Soc.Am, B 212, 307-312 (2004)