| Titre : | Verres d'oxydes lourds a base de Sb2O3, exploration, caractérisation physico-chimiques et application a l'amplification optique |
| Auteurs : | Majda Hamzaoui, Auteur ; Mohamed Toufik Soltani , Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2013 |
| Format : | 1 vol. (189 p.) / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | verres d'oxydes d'antimoine,propriétés thermiques,densité,coefficient de dilatation thermique,module élastiques,viscosité,transmission,propriétés magnétiques,RPE,Er3+ dopage,théorie de Judd-Ofelt,photoluminescence. |
| Résumé : |
Cette étude s'inscrit dans la recherche de nouveaux verres stables dopés à l’erbium pour l’optique, visant essentiellement des applications dans les amplificateurs optiques. De nouveaux systèmes vitreux Sb2O3-M2O-ZnO, Sb2O3-M2O-MoO3 et Sb2O3-M2O-CdO (M: Li, Na et K) ont été mis à l’évidence. Plusieurs mesures physiques et optiques des verres (80-x)Sb2O3-20Na2O-xZnO et (80-x)Sb2O3-20Li2O-xMoO3 ont été déterminées. Il s’agit de la température de transition vitreuse, la densité, coefficient de dilatation thermique, les module élastiques, la microdureté, la viscosité ainsi que les spectres dans le domaine UV-Vis-PIR. Pour l’étude de l’amplification des ions erbium, des verres 70Sb2O3- 20Na2O-10ZnO dopés par des concentrations variables d’Er2O3 ont été étudiés en utilisant les méthodes spectroscopiques d’absorption dans l’UV-Vis- PIR, les spectres d'émission et le déclin de la fluorescence. La détermination de certaines propriétés spectroscopiques de base a été faite par l’application de la théorie Judd-Ofelt. Ces verres très stables, possèdent un indice de réfraction proche de 2. L'étude spectroscopique de l'ion Er3+ dans ce verre montre une bonne corrélation entre les propriétés radiatives théoriques déterminées par la méthode de judd-ofelt et les propriétés radiatives expérimentales. |
| Sommaire : |
Introduction générale.......................................................... ................................................... 01 Bibliographie........................................................................ ................................................... 04 Chapitre I: Les verres I-1-Introduction ................................................................................................................... .... 05 I-2-Le verre et son histoire ....................................................................................................... 06 I-2-1-Du verre naturel aux premiers verres fabriqués .............................................................. 06 I-2-2-Des siècles d'évolution.................................................................................................... 07 I-2-3-Le verre au Moyen Age et à la Renaissance ................................................................... 07 I-3-Qu’est-ce qu’un verre......................................................................................................... 09 I-4-Définition de l'état vitreux.................................................................................................. 10 I-5-Structure et vitrification ..................................................................................................... 13 I-5-1-Structure selon Zachariasen ............................................................................................ 13 I-5-2-Critère de Goldschmidt ................................................................................................... 16 I-5-3-Règles de Zachariasen..................................................................................................... 17 I-5-3-1-Selon le nombre de coordination ................................................................................ 17 I-5-3-2-Selon la différence d’électronégativité entre le cation et l’oxygène............................ 19 I-5-3-3-Selon la force de la liaison........................................................................................... 20 I-6-Les grandes familles de verres ........................................................................................... 22 I-6-1-Les verres de chalcogénures ........................................................................................... 22 I-6-2-Les verres d’halogénures ................................................................................................ 23 I-6-2-1-Les verres de chlorures ................................................................................................ 23 I-6-2-2-Les verres de fluorés.................................................................................................... 24 I-6-3-Les verres métalliques..................................................................................................... 26 I-6-4-Les verres d'oxydes ......................................................................................................... 27 I-7- Amplification optique ....................................................................................................... 30 I-7-1-Introduction..................................................................................................................... 30 I-7-2-Définition ........................................................................................................................ 30 I-7-3-Principes.......................................................................................................................... 31 Bibliographie............................................................................................................................ 32 Sommaire Chapitre II: Nouveaux systèmes vitreux à base d'oxyde d'antimoine Sb2O3 II-1-Introduction....................................................................................................................... 36 II-2-Généralités ........................................................................................................................ 37 II-2-1-Historique ...................................................................................................................... 37 II-2-2-Structure......................................................................................................................... 38 II-3-Procédure expérimentale................................................................................................... 40 II-3-1-Produits de départ .......................................................................................................... 40 II-3-2-Choix du creuset ........................................................................................................... 40 II-3-3-Synthèse......................................................................................................................... 41 II-4-Propriétés thermique ........................................................................................................ 42 II-4-1-Présentation ................................................................................................................... 42 II-4-2-Principe expérimental de mesure de Tg, Tx, Tp, Tf...................................................... 44 II-5-Domaines vitreux ............................................................................................................. 46 II-5-1-Exploration des domaines vitreux ................................................................................. 47 II-6-Propriété thermiques ......................................................................................................... 53 II-7-Conclusion ........................................................................................................................ 60 Bibliographie........................................................................................................................... 61 Chapitre III: Propriétés physique et optique des verres dans les deus système Sb2O3-Na2O- ZnOet Sb2O3-Li2O-MoO3 III-1-Introduction ..................................................................................................................... 63 III-2-Résultats........................................................................................................................... 64 III-3-Caractérisation ................................................................................................................. 65 III-3-1-Microanalyse chimique ................................................................................................ 65 III-3-2-Températures caractéristiques ...................................................................................... 66 a-Résultats expérimentaux ....................................................................................................... 66 III-3-3-Masse volumique.......................................................................................................... 71 a-présentation ........................................................................................................................... 71 b-Résultats expérimentaux ....................................................................................................... 72 III-3-4-Coefficient de dilatation thermique (TMA) ................................................................. 74 a-Présentation ........................................................................................................................... 74 Sommaire b-principe ................................................................................................................................. 75 c-Résultats expérimentaux ....................................................................................................... 76 III-3-5-Micro dureté Vickers.................................................................................................... 79 a-présentation ........................................................................................................................... 79 b-Principe ................................................................................................................................. 79 c-Résultats expérimentaux ....................................................................................................... 81 III-3-6-Modules élastiques ....................................................................................................... 83 a-Présentation ........................................................................................................................... 83 b-principe ................................................................................................................................. 84 c-Calculs des modules élastiques ............................................................................................. 86 d-Résultats expérimentaux ....................................................................................................... 87 III-3-7-Viscosité ....................................................................................................................... 90 a-Présentation ........................................................................................................................... 90 b-Principe ................................................................................................................................. 93 c-Résultats expérimentaux ....................................................................................................... 93 ? Détermination de l'énergie d'activation de viscosité Eh ............................................... 95 III-3-8-Propriétés optiques ....................................................................................................... 96 a-Présentation .......................................................................................................................... 96 b- Les transitions électroniques................................................................................................ 97 c-Bandgap optique (λ0)............................................................................................................. 98 d-Les vibrations moléculaires ................................................................................................ 101 e-Transmission UV- visible ................................................................................................... 101 f-Détermination de l’énergie du gap optique ......................................................................... 103 g-Transmission infrarouge ..................................................................................................... 108 III-4-Conclusion ..................................................................................................................... 110 Bibliographie.......................................................................................................................... 111 Chapitre IV: Propriétés magnétiques et résonance paramagnétique électronique IV-1-Les propriétés magnétiques ........................................................................................... 113 IV-1-1-Quelques définitions .................................................................................................. 113 Sommaire a-La susceptibilité magnétique............................................................................................... 113 b- Les différents comportements magnétiques....................................................................... 113 ? Le diamagnétisme ...................................................................................................... 113 ? Le paramagnétisme .................................................................................................... 114 ? Le Ferromagnétique ................................................................................................... 114 IV-2-Mesures de susceptibilités magnétiques........................................................................ 115 IV-3-Principe de mesure ........................................................................................................ 116 a-SQUID................................................................................................................................. 116 b- Le principe de fonctionnement de la mesure ..................................................................... 117 IV-4-Résultats ........................................................................................................................ 119 ? Discussion des résultats magnétiques obtenus ........................................................... 120 IV-5-La résonance paramagnétique électronique (RPE) ....................................................... 121 IV-5-1-Introduction................................................................................................................ 121 IV-5-2-Principe ...................................................................................................................... 122 IV-5-3-Les paramètres obtenus par la mesure RPE............................................................... 123 IV-6-Résultats ........................................................................................................................ 126 IV-6-1-Discussion des résultats RPE obtenus........................................................................ 128 Bibliographie.......................................................................................................................... 129 Chapitre V :Propriétés spectroscopiques des ions terres rares V-1-Introduction..................................................................................................................... 130 V-2-Paramètres fondamentaux des ions de terre rare ............................................................ 130 V-2-1-Configuration électronique.......................................................................................... 130 V-2-2-Les termes spectroscopiques ....................................................................................... 132 V-2-3-Niveaux d'énergie des ions TR+3 ................................................................................. 132 V-2-4-L’ion libre.................................................................................................................... 132 V-2-5-L’ion dans la matrice vitreuse ou cristalline: champ cristallin et éclatement Stark .... 133 V-3-Interaction des ions terres rares avec un rayonnement électromagnétique..................... 136 V-3-1-Transitions radiatives .................................................................................................. 136 Sommaire V-3-1-1-L’absorption – sections efficaces d’absorption ........................................................ 137 IV-3-1-2-Émission spontanée ................................................................................................ 139 V-3-1-3-Émission stimulée .................................................................................................... 140 V-3-2-Mécanismes de désexcitation non radiatives............................................................... 141 V-3-2-1-La relaxation multi-phonon...................................................................................... 142 V-3-2-2-Transferts d’énergie ................................................................................................. 143 V-3-2-2-1-Transferts d’énergie résonants .............................................................................. 144 V-3-2-2-2-Transfert d’énergie assisté de phonons................................................................. 145 V-3-2-2-3-Transfert par up conversion .................................................................................. 146 V-4-Analyse des transitions optiques..................................................................................... 149 V-4-1-Analyse de Judd-Ofelt ................................................................................................. 149 V-4-1-1-Forces d'oscillateur expérimentales ......................................................................... 149 V-4-1-2-Approche théorique de Judd-Ofelt ........................................................................... 150 V-4-1-3-Transitions dipolaires magnétiques.......................................................................... 150 V-4-1-4-Transitions dipolaires électriques............................................................................. 151 V-4-2-Méthode de Fuchtbauer-Ladenburg ............................................................................ 157 V-5-Conclusion ...................................................................................................................... 158 Bibliographie ......................................................................................................................... 159 Chapitre VI: Etude spectroscopie de l'ion Er+3 dans le verre 70Sb2O3-20Na2O-10ZnO VI-1-Introduction ................................................................................................................... 161 VI-2- Verres étudiés ............................................................................................................... 163 VI-3-Spectroscopie d'absorption à température ambiante ..................................................... 163 VI-4-Analyse de judd-ofelt .................................................................................................... 165 VI-5-Paramètres radiative ...................................................................................................... 170 VI-6-Photoluminescence à 1,5 mm......................................................................................... 174 VI-7-Déclin de fluorescence .................................................................................................. 178 VI-8-Conclusion..................................................................................................................... 181 Bibliographie.......................................................................................................................... 182 Conclusion générale ............................................................................................................. 184 Annexes ................................................................................................................................. 187 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/2630/1/Th%C3%A8se_phy_2013.pdf |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TPHY/31 | Théses de doctorat | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
