203_AlChoueiry_present

Nanoparticules de silicium pour
l’amplification dans les fibres
dopées erbium
A. A. Choueiry1, A.-M. Jurdyc1, B. Jacquier1, C.-C. Kao2, B. Gallas2, L. Bigot1
1Laboratoire de Physico Chimie des Matériaux Luminescents (LPCML),
CNRS-UMR 5620, Université Lyon1, Domaine Scientifique de La Doua, bât A. Kastler, 10 Rue André Marie Ampère 69622
Villeurbanne cedex, France.
2Laboratoire d’Optique des Solides (LOS),
CNRS-UMR 7601, Université P. et M. Curie, case 80, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France.

Introduction:
fenêtres de télécommunication et ions de terre rare
ErbiumThulium
Praséodyme
L’atténuation d’une fibre optique de silice, même faible, impose
l’utilisation d’amplificateurs. Dans ce domaine, ce sont les
solutions à base d’ions de terres rares qui sont privilégiées.

Introduction
Pompage à l’aide d’une diode laser;
Section efficace d’absorption des ions Er3+ de l’ordre de 10-21cm2.
4I15/2
4I13/2
4I11/2
lémission=1540nm
lpompe=980nm
lsignal=1540nm
lpompe=1480nm
Er3+
Principe de fonctionnement d’un amplificateur optique (EDFA)
LNG ap

Nc-Si Sensibilisateur pour l’erbium
1L. Dal Negro et al., Optical gain in PECVD grown silicon nanocrystals, Proceedings SPIE vol. 4808 (2002), 13-17
2M. Fuji et al., Photoluminescence from SiO2containing Si nanocrystals and Er: Effects of nanocrystalline size on the photoluminescence efficiency of Er3+,J.
Appl. Phys., (1998), 4525-4531
3J. Lee et al., Optical gain at 1.5
m min nanocrystal Si sensitized, Er-doped silica waveguide using top-pumping 470nm LED, PD, OFC (2004)
Mise en évidence de l’efficacité du transfert d’énergie entre les nc-Si et les ions Er3+
en 1998 2 . Augmentation de la eff des ions Er3+ due au transfert.
Gain de 3dB/cm obtenu en excitant un guide d’onde de silice contenant des nc-Si et
dopé par des ions Er3+ à l’aide d’une DEL à 470nm en 2004 3.
Comparaison de la position des bandes d’émission et d’absorption des nc-Si 1
200 400 600 800 1000 1200
0
1
2
3
4
5
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Si TA°C
1A 46% 1250
3A 42% 1250
5A 39% 1250
5B 39% 1200
IPL (arb. units)
Wavelength (nm)
Absorbance (arb. units)
Section efficace d’absorption des Nc-Si
est très intense;
Dépendance de la largueur de la bande
interdite des Nc-Si;
4I15/2
4I13/2
4I11/2
4I9/2
Énergie (eV)
1.54mm
0.98mm
0.80mm
Nc Si Er3+
1.54mm
0.8eV
1.27eV
1.55eV

Échantillons
Couche minces SiOx : Er
x < 2 excès de Si formation d’agrégats de Si
Échantillon X (SiOx) [Er] % Épaisseur (mm)
SiOEr07 1.034 1 0.502
SiOEr10 1.117 0.06 0.378
SiOEr08 1.211 0.25 0.46
SiOEr02 1.281 0.11 0.58
SiOEr11 1.344 0.02 0.504
SiOEr06 1.647 0.04 0.17
SiOEr09 1.777 0.03 0.62
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
0,01
0,1
1
SiOEr09
SiOEr12
SiOEr06
SiOEr11
SiOEr02
SiOEr08
SiOEr10
SiOEr07
[Er] %
x (SiOx)
Concentration des ions Er3+ en fonction de la stoechiométrie x
Deux types de traitement thermique:
8500C (1h sous vide) + 9000C (1h sous vide) +10000C (1h sous N2)
8000C (2h sous vide) +10000C (1h sous N2)
Échantillons élaborés au Laboratoire d’Optique des Solides (LOS) Paris VI