Propriétés spectroscopiques de matériaux laser solides dopés aux ions de terre rares

Abstract

Ce mémoire présente les propriétés optiques des monocristaux SrF2 dopés au Tm3+. Ces cristaux sont obtenus avec une bonne qualité optique en utilisant la technique standard de Bridgman. Les spectres d'absorption, d'excitation de photoluminescence et d'émission de Stokes ont été enregistrés à température ambiante. Puisque nous avons des spectres d'absorption de bonne qualité, nous avons utilisé l'analyse Judd-Ofelt (JO) pour déterminer les propriétés spectroscopiques de ces cristaux. En appliquant un ajustement des moindres carrés entre les forces de transition mesurées et calculées, nous déterminons les trois paramètres JO pour les transitions 4f-4f des ions Tm3+. Le meilleur ajustement donne les valeurs suivantes : Ω2 = 0,225, Ω4 = 1,667, Ω6 = 0,593 en unités de 10-20 cm2. Comme le paramètre Ω2 est sensible à l'environnement local, la valeur faible de Ω2 indique une liaison plus ionique en raison de la compensation de charge avec les anions F- interstitiels dans la structure de fluorite lorsqu'ils sont dopés avec des terres rares. Les trois valeurs obtenues des paramètres JO ont été utilisés pour déterminer les probabilités de transition qui sont à leur tour utilisées pour calculer les durées de vie radiatives des principaux niveaux d'émission et les rapports de branchement des transitions correspondantes. La transition infrarouge 3F4 → 3H6 a un rapport de branchement maximal et une durée de vie radioactive métastable supérieure à 10 ms comme prévu dans la littérature et a une plus grande valeur de gain optique.