Overview of ultraviolet and infrared spectroscopic properties of Yb3+ doped borate and oxyborates compounds
De l'ultraviolet à l'infrarouge : caractérisation spectroscopique de matériaux type borate et oxyborate dopés à l'ytterbium trivalent
Résumé
The trivalent ytterbium ion can give rise to two emissions with different spectroscopic properties : the first one, with a short lifetime, in the ultraviolet (charge transfer emission) is used in detectors such as sintillators, and the other one, with a long lifetime, in the infrared (4f-4f emission) for laser applications.
The strong connexion between material structure and properties is illustrated by the mean of ytterbium luminescence study, in the ultraviolet and infrared, inserted in the borate Li6Y(BO3)3 and two oxyborates : LiY6O5(BO3)3 and Y17,33B8O38. For the first time an ytterbium charge transfer emission in oxyborates has been observed. The calculation of the single configurational coordinate diagram, as well as the thermal quenching, has been conducted under a fundamental approach on the ytterbium - oxygen bond. The study of the ybbertium infrared spectroscopy in these compounds has been realised and an energy level attribution is proposed in the particular case of the borate Li6Y(BO3)3 : Yb3+. An original approach is introduced with the study of the charge tranfer states for the three compounds by looking at the infrared emission. The first laser performances in three operating modes (continuous wave, Q-switch and mode locking) of a Li6Y(BO3)3 : Yb3+ crystal are reported.
The strong connexion between material structure and properties is illustrated by the mean of ytterbium luminescence study, in the ultraviolet and infrared, inserted in the borate Li6Y(BO3)3 and two oxyborates : LiY6O5(BO3)3 and Y17,33B8O38. For the first time an ytterbium charge transfer emission in oxyborates has been observed. The calculation of the single configurational coordinate diagram, as well as the thermal quenching, has been conducted under a fundamental approach on the ytterbium - oxygen bond. The study of the ybbertium infrared spectroscopy in these compounds has been realised and an energy level attribution is proposed in the particular case of the borate Li6Y(BO3)3 : Yb3+. An original approach is introduced with the study of the charge tranfer states for the three compounds by looking at the infrared emission. The first laser performances in three operating modes (continuous wave, Q-switch and mode locking) of a Li6Y(BO3)3 : Yb3+ crystal are reported.
L'ion ytterbium trivalent présente la particularité de pouvoir donner lieu à deux émissions aux propriétés spectroscopiques différentes : l'une, de durée de vie courte, dans l'ultraviolet (émission de transfert de charge) employée au sein de détecteurs tels que les scintillateurs, et l'autre, de durée de vie longue, dans l'infrarouge (émission de type 4f x 4f) pour des applications de type laser.La relation étroite qui existe entre structure et propriétés de la matière est illustrée au travers de l'étude de la luminescence de l'ytterbium, dans l'ultraviolet et l'infrarouge, inséré dans le borate Li6Y(BO3)3 ainsi que deux oxyborates : LiY6O5(BO3)3 et Y17,33B8O38. Pour la première fois dans des oxyborates une émission de transfert de charge de l'ytterbium a été observée. Une approche théorique a permis le calcul des courbes à une seule coordonnée de configuration des niveaux d'énergie de la liaison ytterbium - oxygène, ainsi que la simulation de l'extinction thermique de cette émission. L'étude de la spectroscopie infrarouge de l'ytterbium dans ces composés a été réalisée et une attribution des niveaux d'énergie est proposée dans le cas du borate Li6Y(BO3)3 : Yb3+. Une approche originale est également introduite avec l'étude des états de transfert de charge pour les trois composés via l'émission dans l¤infrarouge. Les premiers tests portant sur les performances lasers dans trois régimes de fonctionnement (continu, déclenché et blocage de modes) d¤un cristal de Li6Y(BO3)3 : Yb3+ (Yb-LYB) sont reportés.