en fr Silicon nanoparticles and erbium ions for optical amplification. NANOPARTICULES DE SILICIUM ET IONS ERBIUM POUR LAMPLIFICATION OPTIQUE. Report as inadecuate




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1 LPCML - Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents

Abstract : Trivalent erbium ions Er3+ have played an important role in the development of optical communication technology in the last years. The transition from the first excited state to the ground state in Er3+ at 1.53?m corresponds to an important telecommunication wavelength since standard silica based optical fibers have their maximum transparency at this wavelength. Unfortunately, the absorption cross section of Er3+ ions is rather small, typically on the order of 10-21cm2. For this reason there is a considerable interest in sensitizing the Er3+ ions by adding a strong absorbing species, Si-Np for example, that can transfer energy efficiently to Er3+ ions. Several studies were performed on silica thin films codoped with Si-Np and Er3+ ions, but many questions remain without answers, as for example, the excitation and desexcitation mechanisms of the Er3+ ions, the low percentage of excitable Er3+ and the local environment of Er3+ ions.We have used a fluorescence line narrowing technique to study the erbium local environment. We were able to quantify the inhomogeneous structure of the 4I13-2-> 4I15-2 of Er3+ ions in the case of silica thin films doped with Si-Np. We have also put in evidence the presence of one kind of site distribution within the limit of our technique. A study of the 4I13-2 temporal behaviour allowed us to propose the presence of energy migration between Er3+ ions. Furthermore we didn?t observe any efficient energy back transfer between Er3+ ions and Si- Np in our sample. Finally, we have observed a fast emission nanosecond in the near infrared. This emission was attributed to some defects related to Si-Np.

Résumé : Les ions erbium trivalents Er3+ ont joué un rôle important dans le développement de la technologie des télécommunications optiques dans les dernières années. L-émission des ions Er3+ à 1.53?m est cruciale pour lestélécommunications optiques car cette émission correspond au minimum d-atténuation des fibres de silice utilisée pour transporter l-information. Malheureusement, la section efficace d-absorption des ions Er3+ est faible, de l-ordre de 10-21cm2. Pour cette raison, la sensibilisation des ions Er3+ par des espèces dont la section efficace d-absorption est élevée, comme les nano particules de silicium Np-Si par exemple, présente un intérêt majeur.Plusieurs études ont été effectuées sur des couches minces de silice codopée par des Np-Si et des ions Er3+, mais plusieurs questions restent sans réponses. Par exemple, les mécanismes d-excitation et de désexcitation des ions Er3+, le faible pourcentage des ions Er3+ excités et l-environnement local des ions Er3+.Nous avons utilisé une technique d-affinement de raie de fluorescence pour étudier l-environnement local des ions Er3+. Nous avons quantifié la largeur inhomogène de la transition 4I13-2-> 4I15-2 des ions Er3+ dans des couches minces de silice dopées par des Np-Si. Nous avons mis en évidence la présence d-un seul type de site. Une étude de la dynamique du niveau 4I13-2 nous a permis de proposer l-existence du phénomène de migration d-énergie entre les ions Er3+. Nous n-avons pas observé l-existence d-un transfert retour entre les ions Er3+ et les Np-Si. De plus, nous avons remarqué la présence d-une émission rapide nanoseconde dans le domaine de l-infrarouge. Nous avons attribué cette émission aux défauts liés aux Np-Si.

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Keywords : Silicon nanoparticles fluorescence line narrowing energy transfer enrgy migration.

Mots-clés : migration d-énergie Nanoparticules de silicium erbium affinement de raie de fluorescence transfert d-énergie migration d-énergie.





Author: Antoine Al Choueiry -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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