Literatura científica selecionada sobre o tema "Ions de thulium et d'holmium"

Cet article dresse un état des lieux des dernières avancées dans le domaine des lasers dopés aux ions thulium émettant dans le proche infrarouge autour de 2.3 μm. Il présente les verrous liés à l’oscillation laser de l’ion thulium sur la transition 3H4 → 3H5 et les solutions prometteuses envisagees pour les contourner en s’appuyant notamment sur un mécanisme de pompage par upconversion particulièrement efficace dans certains matériaux.

The article presents the possible mechanisms of interaction between emission of Eu3+ ions and surface plasmon resonance (SPR) from Ag0 nanoparticles. The antimony-germanate glasses were synthetized by standard melt-quenching method. The influence of high-phonon glass forming compounds on excitation and luminescence spectra was analysed. Also, we showed that Sb2O3 is a mild reducing agent of noble metal ions. This mild reduction property enables thermochemical reduction of Ag+ to Ag0 in a single-step during the melting process. The energy transfer mechanisms between Eu3+ ions and Ag0 nanoparticles were also discussed in terms of local field effect of Ag0 nanoparticles. Full Text: PDF ReferencesS. Chatterjee, S. K. Saha, and D. Chakravorty, "Glass-Based Nanocomposites" in Glass Nanocomposites, B. Karmakar, K. Rademann and A. L. Stepanov, (Eds.: William Andrew Publishing, Boston, 2016) DirectLink D. Dorosz, et al., "Structural and optical study on antimony-silicate glasses doped with thulium ions", Spectrochim. Acta A 134, 608 (2015). CrossRef J. Zmojda, et al., "Effect of GeO2 content on structural and spectroscopic properties of antimony glasses doped with Sm3+ ions", J Mol. Struct. 1126, 207 (2016) CrossRef J. Zmojda, D. Dorosz, M. Kochanowicz, J. Dorosz, "Spectroscopic properties of Yb3+/Er3+ - doped antimony-phosphate glasses for fiber amplifiers", Phot. Lett. Poland 2, 76 (2010) CrossRef M. Eichelbaum and K. Rademann, "Plasmonic Enhancement or Energy Transfer? On the Luminescence of Gold-, Silver-, and Lanthanide-Doped Silicate Glasses and Its Potential for Light-Emitting Devices", Adv. Funct. Mater. 19, 2045 (2009) CrossRef Binnemans, K. Coord. "Interpretation of europium(III) spectra", Chem. Rev. 295, 1 (2015) CrossRef S. Selvi, K. Marimuthu, N. S. Murthy, G. Muralidharan, "Red light generation through the lead boro?telluro?phosphate glasses activated by Eu3+ ions", J Mol. Struct. 1119, 276 (2016) CrossRef J. Zmojda, et al., "Optical Characterization of Nano- and Microcrystals of EuPO4 Created by One-Step Synthesis of Antimony-Germanate-Silicate Glass Modified by P2O5", Materials 10, 1059 (2017) CrossRef N. Shasmal, B. Karmakar, "Enhancement and tuning of photoluminescence properties in Pr3+/Au co-doped antimony oxide glass nanocomposites by thermal treatment", J Alloy. Compd. 688, 313 (2016) CrossRef

Compounds of the Tl4LnTe3 (Ln-Nd, Sm, Tb, Er, Tm) composition were synthesized by the direct interaction of stoichiometric amounts of thallium telluride Tl2Te elementary rare earth elements (REE) and tellurium in evacuated (10-2 Pa) quartz ampoules. The samples obtained were identified by differential thermal and X-ray phase analyses. Based on the data from the heating thermograms, it was shown that these compounds melt with decomposition by peritectic reactions. Analysis of powder diffraction patterns showed that they were completely indexed in a tetragonal lattice of the Tl5Te3 type (space group I4/mcm). Using the Le Bail refinement, the crystal lattice parameters of the synthesized compounds were calculated.It was found that when the thallium atoms located in the centres of the octahedra were substituted by REE atoms, there occurred a sharp decrease in the а parameter and an increase in the с parameter. This was due to the fact that the substitution of thallium atoms with REE cations led to the strengthening of chemical bonds with tellurium atoms. This was accompanied by some distortion of octahedra and an increase in the с parameter. A correlation between the parameters of the crystal lattices and the atomic number of the lanthanide was revealed: during the transition from neodymium to thulium, therewas an almost linear decrease in both parameters of the crystal lattice, which was apparently associated with lanthanide contraction. The obtained new compounds complement the extensive class of ternary compounds - structural analogues of Tl5Te3 and are of interest as potential thermoelectric and magnetic materials. References1. Berger L. I., Prochukhan V. D. Troinye almazopodobnyepoluprovodniki [Ternary diamond-like semiconductors].Moscow: Metallurgiya; 1968. 151 p. (In Russ.)2. Villars P, Prince A. Okamoto H. Handbook ofternary alloy phase diagrams (10 volume set). 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AbstractTrivalent thulium is a 4-level laser system which operates in the 1.47μm spectral region. A tunable amplifier at this wavelength is of great interest since it falls in one of the telecommunication windows. For lasing action to occur the relatively long lived 3F4 lower laser level must be quenched to eliminate the self-terminating behavior of thulium. Rosenblatt et al. co-doped Tm and Th into a ZBLAN host to quench the 3F4 lower laser level.[1] Co-doping with Ho offers the possibility of more efficient laser operation, but it must be established whether Ho can effectively quench the lower level of Tm. This preliminary study indicated appreciable energy transfer occurred from the 3F4 level of Tm to the 5I7 level of Ho which decreased the lower laser level lifetime by as much as two orders of magnitude. The subsequent decay of the Ho ions is an issue requiring further investigation.

De nouveaux matériaux inorganiques actifs au laser, dopés avec des ions de thulium et d'holmium, ont été étudiés pour leur potentiel dans les lasers à accord large et ultrarapides fonctionnant dans la gamme spectrale infrarouge à ondes courtes de 2 à 3 μm. Les lasers émettant dans cette gamme spectrale trouvent de nombreuses applications, notamment dans les systèmes de télédétection par laser, la détection de gaz et la médecine. Ils sont utilisés comme systèmes amplificateurs pour la génération d’harmoniques d’ordre élevé, la génération de térahertz, et la conversion ultérieure de fréquence dans la région infrarouge moyen.La présente thèse de doctorat établit des relations entre les propriétés structurelles des matériaux cristallins d'oxydes et de fluorures, sous forme de monocristaux et de céramiques transparentes, et les propriétés spectroscopiques des ions dopants de thulium et d'holmium, ainsi que leurs caractéristiques laser, qui sont essentielles pour le développement des lasers. De plus, les processus physiques sous-jacents à un comportement laser inattendu sont révélés. Cette étude systématique des matériaux laser permet d'identifier les compositions les plus prometteuses pour le développement de lasers à large accordabilité et à impulsions ultracourtes.Cette étude se concentre principalement sur des matériaux présentant un élargissement spectral inhomogène significatif, se traduisant par des spectres d'absorption et d'émission larges et sans structure des ions dopants. Afin de promouvoir cet effet, plusieurs stratégies ont été envisagées, notamment l'agrégation d'ions de terres rares, le désordre de la structure locale, le désordre de composition dans les composés à solution solide et les bandes latérales de phonons résultant des interactions électron-phonon.La formation d'agrégats de thulium et d'holmium dans des cristaux de fluorure de calcium permet une opération laser efficace et à accord large autour de 2,1 μm. Une étude spectroscopique polarisée des propriétés d'émission des ions d'holmium dans des cristaux désordonnés d'aluminate de terres rares met en lumière ses propriétés spectrales à large bande et le rôle de l'émission assistée par multiphonons, qui se produit au-delà des transitions électroniques, dans les émissions laser inattendues observées dans les lasers à verrouillage de modes. Dans les céramiques à solution solide sesquioxyde du système ternaire yttria-lutécia-scandia dopées avec des ions de thulium, il existe une variation forte et presque linéaire de la force du champ cristallin avec la taille moyenne du cation formant l'hôte. Cette relation permet de personnaliser à la fois la position et la largeur de la bande d'émission au-delà de 2 μm en ajustant de manière appropriée la composition de l'hôte. Des opérations laser très efficaces des sesquioxydes dopés au thulium et à l'holmium autour de 2,1 μm et 2,3 μm ont été démontrées
Novel laser-active inorganic materials doped with thulium and holmium ions have been investigated for their potential in broadly tunable and ultrafast lasers operating in the short-wave infrared spectral range of 2 to 3 μm. Lasers emitting within this spectral range find numerous applications, including light detection and ranging systems, gas sensing, medicine. They are used as amplifying systems for high harmonic generation and terahertz generation, and further frequency conversion into the mid-infrared region.The present PhD thesis establishes relationships between the structural properties of oxide and fluoride crystalline materials, in the form of single crystals and transparent ceramics, and the spectroscopic properties of thulium and holmium dopant ions, along with their laser characteristics, which are essential for laser development. Moreover, the physical processes underlying unexpected laser behaviour are revealed. This systematic study of laser materials allows for the identification of the most promising compositions for the development of broadly tunable and ultrashort pulse lasers.This study mainly focuses on materials that exhibit significant inhomogeneous spectral line broadening, resulting in broad and structureless absorption and emission spectra of the dopant ions. In order to promote this effect, several strategies have been considered, including rare-earth ion clustering, local structure disorder, compositional disorder in solid-solution compounds, and phonon-sidebands arising from electron-phonon interactions.The formation of thulium and holmium clusters in calcium fluoride crystals enables efficient and broadly tunable laser operation around 2.1 μm. A polarized spectroscopic study of the emission properties of holmium ions in disordered calcium rare-earth aluminate crystals sheds light on its broadband spectral properties and on the role of multiphonon assisted emission, which occurs beyond electronic transitions, in unexpected laser emissions observed in mode-locked lasers. In solid-solution sesquioxide ceramics of the yttria-lutetia-scandia ternary system doped with thulium ions, there is a strong and nearly linear variation of the crystal-field strength with the mean size of the host-forming cation. This relationship allows for the customization of both the position and width of the emission band above 2 μm by appropriately adjusting the host composition. Highly efficient laser operations of thulium- and holmium-doped sesquioxides around 2.1 μm and 2.3 μm have been demonstrated

Etude de trois verres: 1) 30 baf::(2)-30 inf::(3)-20 znf::(2)-10 yf::(3)-10 thf::(4), 2) 57 zrf::(4)-34 baf::(2)-5 laf::(3)-4 alf::(3), 3) 20 buf::(2)-28,75 alf::(3)-22,5 thf::(4)-28,75 yf::(3). Verification de la theorie de judd-ofelt pour les probabilites d'emission radiative des ions trivalents de ho et tm dans les trois verres. Analyse des transferts d'energie a partir des mesures de duree de vie de fluorescence: mise en evidence de deux types de sites d'impurete et de transferts d'energie par relaxation avisee a partir du niveau **(1)g::(4); absence de variation thermique des transferts entre 10 et 295 k. Etude des emissions ir de ho**(3+), en particulier a 2pm (**(5)i::(7)-**(5)i::(8)) et de l'absorption optique (deux sous-niveaux de l'etat fondamental **(5)i::(8)). Analyse de transfert d'energie entre ions ho**(3+) en fonction de leur concentration, et entre ions ho**(3+) et er afin d'intensifier l'emission a 2mu m. Amelioration de la preparation des verres en travaillant le melange de fluorures en atmosphere seche

La conversion de lumière vers les hautes fréquences s'effectue selon trois types de mécanismes d'excitation: absorptions successives de plusieurs photons, transfert d'énergie entre les ions dans un état excité et l'avalanche de photons. Ce dernier processus est un effet collectif basé sur un transfert d'énergie à partir d'un ion à l'état excité vers un ion à l'état fondamental. Sous certaines conditions, ces transferts peuvent conduire à une réaction en chaîne entraînant une importante augmentation de l'intensité de la fluorescence anti-Stokes. L'objet de ce travail est l'étude systématique de la fluorescence anti-Stokes des ions de terres rares trivalents dans les cristaux du type fluorite. Les études que nous présentons ont été effectuées en utilisant une excitation monochromatique autour de 650 nm fournie par un laser à colorant. Nous avons étudié plus particulièrement les ions erbium et thulium dilués dans les monocristaux de KY3F10. Cette étude nous a permis de déterminer les sous niveaux Stark des différents multiplets 2S+1LJ des ions Er3+ et Tm3+ à la température de l'azote liquide avec une très bonne précision. Nous avons aussi exposé les résultats relatifs à la dynamique de la fluorescence anti-Stokes en analysant la variation de l'intensité de la fluorescence en fonction de la puissance d'excitation et en effectuant des mesures de durées de vie. Nous rapportons aussi les résultats d'une étude spectroscopique et dynamique des émissions anti-Stokes du même cristal de KY3F10 dopé par des ions Tm3+ démontrant l'effet de sensibilisation des ions Er3+, présents à l'état de traces, sur les raies d'absorption dans l'état excité du Tm3+
The conversion of light towards high frequencies is carried out according to three excitation mechanism types: successive absorptions of several photons, the excited-state energy transfer between ions and the photons avalanche. This last process is a collective effect based on an energy transfer between an excited ion and an unexcited ion. Under certain conditions, these transfers can lead to a chain reaction inducing an important increase of anti-Stokes fluorescent intensity. The object of this work is the systematic study of the anti-Stokes fluorescence of the trivalent rare earth ions in the fluorite crystals. The studies, which we present, are recorded by using a monochromatic excitation around 650 nm provided by a tunable dye laser. I have studied more particularly the erbium and thulium diluted ions in the KY3F10 single crystals. This study permits to determine Starks sub-levels of the various 2S+LJ multiplets of Er3+ and Tm3+ ions at liquid nitrogen temperature with a very good precision. We expose also the results relating to the dynamics of anti-Stokes fluorescence, by analyzing the variation of the fluorescence intensity as a function of the excitation power and by taking measurements of lifetimes. We also report the results of a spectroscopic study of anti-Stokes emissions from a Tm3+-doped KY3F10 crystal demonstrating the sensitized effect of Er3+ ions, present as trace impurities, on the excited-state absorption lines of Tm3. In addition to Er3+ ion, the Ho3+ ion does not increase the possibilities of resonant transfer with the Tm3+ ion

L'ensemble des travaux présentés dans cette thèse a été réalisé dans le cadre du Groupement de recherche matériaux lasers (GDR CNRS n°1148, thème : critère de qualité). Il est issu d'une collaboration entre le Laboratoire Traitement du signal et instrumentation, le Laboratoire Physico-chimie des matériaux luminescents et les entreprises CRISMATEC et BM industrie. Ces travaux ont conduit à la mise en oeuvre de différentes techniques expérimentales permettant la compréhension de divers processus se manifestant par une limitation de l'effet laser dans les cristaux de YAG : Nd3+ (Y3al 5o 1 2 : Nd3+) et YLF : Nd3+ (YLIF4 : Nd3+). Le premier aspect de ces processus est lié à l'ion dopant, ce sont des processus intrinsèques tels que l'absorption dans l'état excité et l'addition de photon par transfert d'énergie conduisant à un dépeuplement du niveau métastable émetteur dans l'infrarouge. Nous avons mis au point différentes expériences à deux faisceaux laser synchronisés (pompe, sonde) permettant l'étude des transitions dans l'état excité tant du point de vue spectral que des sections efficaces. Dans le cas du YLF : Nd3+, ces techniques ont permis la mise en évidence d'un double processus d'addition de photons par transfert d'énergie conduisant à des émissions visibles et ultraviolettes faisant suite à un pompage infrarouge ainsi qu'une double absorption dans l'état excité autour de la longueur d'onde laser (1. 05 m). Nous avons par ailleurs appliqué ces techniques à l'étude de transitions d'absorption dans l'état excité intervenant dans le processus d'avalanche de photons dans l'ion thulium pour différentes matrices (Y3al 5o 1 2, YALO3 et Y2O3). Le second aspect de ces travaux, appliqué au YAG : Nd3+, nous a conduit à envisager l'intervention d'un processus extrinsèque à l'ion dopant lié à la formation de centres colorés après pompage optique. On observe ainsi, après pompage, la diminution d'une bande d'absorption autour de 250 nm n'appartenant pas à l'ion Nd3+, l'apparition d'une bande d'absorption s'étendant depuis le visible jusqu'à l'infrarouge conduisant ainsi à l'augmentation de l'absorption résiduelle à la longueur d'onde laser (1. 064 m), cette absorption résiduelle étant mesurée par une technique interférométrique spécialement développée à cet effet. Le processus envisagé est le changement de Valence d'une impureté (probablement du fer) par piégeage d'un électron libéré dans la matrice YAG sous l'effet du rayonnement ultraviolet des flashes de pompage, processus partiellement réversible, avec la création de centres absorbants sous forte intensité de pompage (phénomène à deux photons) et annihilation (blanchiment) de ces centres sous faible intensité de pompage (phénomène à un photon). L'hypothèse actuelle, quant à la nature de ces centres, serait liée au processus d'oxydo-réduction : Fe3+ + e- Fe2+. Nous avons observé que ces centres colorés avaient une influence sur l'énergie extraite et sur la thermique des barreaux en fonctionnement laser

Etude par une methode d'excitation selective sur cdcsbr::(3) dope par nd**(3+) et liyf::(4) dope par nd**(3+), pr**(3+) et ho**(3+), er**(3+), tm**(3+); etude de la redistribution de l'excitation optique entre deux ions constituant une paire, chemins de desexcitation. Mise en evidence du role dominant de l'interaction de superechange dans les processus de transfert