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1. Dy3+ doped GaGeSbSe fiber long-wave infrared emission

Author

Julien Ari, Florent Starecki, Geoffrey Louvet, Radwan Chahal, Virginie Nazabal, Catherine Boussard-Plédel, Patrice Camy, Alain Braud, I. Hafienne, J.L. Doualan, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Université Laval [Québec] (ULaval), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Agence Nationale de la Recherche, ANR ANR-15-CE39-0007, ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
optical fiber, Materials science, Optical fiber, Chalcogenide glasses, Chalcogenide, Infrared, rare earth, Biophysics, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, law.invention, Optical pumping, chemistry.chemical_compound, law, [CHIM]Chemical Sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Diode, business.industry, Doping, General Chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 0104 chemical sciences, chemistry, infrared, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Luminescence
Abstract

International audience; We report on the mid-wave infrared (MWIR) and long-wave infrared (LWIR) emissions of a 1000 ppm Dy 3+ doped Ga 5 Ge 20 Sb 10 Se 65 chalcogenide fiber. Following a shortwave infrared (SWIR) optical pumping at 0.92, 1.12 and 1.32 µm using commercial laser diodes, LWIR luminescence around 7.3 µm (6 H 7/2 → 6 H 9/2 transition) was recorded for the first time to the best of our knowledge along with MWIR emissions around 4.3 µm and 5.4 µm with a Dy 3+ doped Ga 5 Ge 20 Sb 10 Se 65 fiber. Frequency dependent spectroscopic investigation clearly shows that this LWIR luminescence originates from the 6 H 7/2 manifold. Spectroscopic properties of this Dy 3+ doped material and the comparison with its equivalent sulfide Dy 3+ :Ga 5 Ge 20 Sb 10 S 65 glass are presented.

Published
2020
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2. The structure of near stoichiometric Ge-Ga-Sb-S glasses A reverse Monte Carlo study

Author

Ivan Kaban, Jozef Bednarcik, Radwan Chahal, Brigitte Beuneu, Ildikó Pethes, Virginie Nazabal, Pál Jóvári, Bruno Bureau, Wigner Research Centre for Physics [Budapest], Hungarian Academy of Sciences (MTA), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW Dresden), Leibniz Association, Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, LLB - Matière molle et biophysique (MMB), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie, ADEMENKFIHSNN 116198ANR-15-CE39-0007, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015)

Subjects
Diffraction, Materials science, Chalcogenide glasses, Coordination number, Neutron diffraction, Analytical chemistry, FOS: Physical sciences, 02 engineering and technology, Reverse Monte Carlo, 01 natural sciences, Ge-Ga-Sb-S, ddc:670, Physics - Chemical Physics, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, RMC, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Chemical Physics (physics.chem-ph), 010302 applied physics, Condensed Matter - Materials Science, Extended X-ray absorption fine structure, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), Structure, Disordered Systems and Neural Networks (cond-mat.dis-nn), Condensed Matter - Disordered Systems and Neural Networks, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, EXAFS, Covalent bond, Ceramics and Composites, Absorption (chemistry), 0210 nano-technology, Stoichiometry
Abstract

Journal of non-crystalline solids 505, 340 - 346 (2019). doi:10.1016/j.jnoncrysol.2018.11.009, The structure of Ge$_{22}$Ga$_3$Sb$_{10}$S$_{65}$ and Ge$_{15}$Ga$_{10}$Sb$_{10}$S$_{65}$ glasses was investigated by neutron diffraction (ND), X-ray diffraction (XRD), and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements at the Ge, Ga and Sb K-edges. Experimental data sets were fitted simultaneously in the framework of the reverse Monte Carlo (RMC) simulation technique. Short range order parameters were determined from the obtained large-scale configurations. It was found that the coordination numbers of Ge, Sb and S are around the values predicted by the Mott-rule (4, 3 and 2, respectively). The Ga atoms have on average 4 nearest neighbors. The structure of these stoichiometric glasses can be described by the chemically ordered network model: Ge-S, Ga-S and Sb-S bonds are the most important. Long Sb-S distances (0.3–0.4 Å higher than the usual covalent bond lengths) are observed, suggesting that Sb atoms can be found in various local environments., Published by Elsevier Science, Amsterdam [u.a.]

Published
2019
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3. 8 mu m luminescence from a Tb3+ GaGeSbSe fiber

Author

Jean-Louis Doualan, Bruno Bureau, Virginie Nazabal, Patrice Camy, Florent Starecki, Catherine Boussard-Plédel, Alain Braud, Nora Abdellaoui, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Agence Nationale de la Recherche (ANR) [ANR-15-CE39-0007], ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, business.industry, Chalcogenide, Doping, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, 01 natural sciences, Fluorescence, Atomic and Molecular Physics, and Optics, law.invention, 010309 optics, Optical pumping, chemistry.chemical_compound, Optics, chemistry, law, Attenuation coefficient, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Fiber, 0210 nano-technology, business, Luminescence
Abstract

International audience; In this Letter, we report for the first time, to the best of our knowledge, on an emission at 8 μm from Tb-doped GaGeSbSe chalcogenide fibers with doping levels at 1000 ppm and 500 ppm. These fibers were drawn following conventional melt-quenching methods and pumped at 2.05 μm using a Tm: YAG laser. The spectroscopic properties of the emitting F7 manifold are investigated to rule out any parasitic signal mimicking the real Tb 8 μm emission. Time-resolved spectroscopic experiments are presented to build a comprehensive study of this 8 μm fluorescence recorded with a clear signal-to-noise ratio.

Published
2018
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4. Tb3+ doped Ga5Ge20Sb10Se65-xTex (x=0-37.5) chalcogenide glasses and fibers for MWIR and LWIR emissions

Author

Ya. Shpotyuk, Nora Abdellaoui, François Cheviré, J.L. Doualan, Florent Starecki, Petr Nemec, Emeline Baudet, Bruno Bureau, Alain Braud, Patrice Camy, Marc Dussauze, Catherine Boussard-Plédel, Virginie Nazabal, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), University of Pardubice, Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Optigas ANR project [ANR-15-CE39-0007], Czech Science Foundation [16-17921S], Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015)

Subjects
010302 applied physics, OCIS: 160.2750, 160.5690, 160.2290, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Materials science, Infrared, Chalcogenide, Doping, Analytical chemistry, Chalcogenide glass, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry.chemical_compound, chemistry, Telluride, Selenide, 0103 physical sciences, 0210 nano-technology, Luminescence, Tellurium
Abstract

International audience; Chalcogenide glasses with a nominal composition of Ga5Ge20Sb10Se65-xTex (x = 0, 10, 20, 25, 30, 32.5, 35, 37.5) were synthesized. Their physico-chemical properties, glass network structure and optical properties are clearly modified via the substitution of selenium by tellurium. Based on a detailed study of the Ga5Ge20Sb10Se65-xTexTex bulk glasses properties, the Ga5Ge20Sb10Se45Te20 seleno-telluride glass optimal composition has been selected for fiber drawing. The luminescence properties of Tb3+ (500 ppm) doped Ga5Ge20Sb10Se65 and Ga5Ge20Sb10Se45Te20 bulk glasses and fibers were studied. Radiative transitions parameters calculated from the Judd-Ofelt theory are compared to the experimental values. Mid-wavelength infrared emission in the range of 4.3-6.0 μm is attributed to the 7F5→7F6 transition of Tb3+ ions with a corresponding experimental lifetime of 8.9 and 7.8 ms for the selenide and seleno-telluride matrix, respectively. The 7F4→7F6emission was recorded at 3.1 μm with a good signal-to-noise ratio, evidencing a rather strong emission from the 7F4 manifold. Finally, although it was expected that the phonon energy will be lower for telluride glasses, selenide glasses are still more suitable for mid-wavelength infrared and long wavelength infrared emissions with well-defined emissions from 3.1 to 8 μm.

Published
2018
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5. Nd3+:Ga-Ge-Sb-S glasses and fibers for luminescence in mid-IR: Synthesis, structural characterization and rare earth spectroscopy

Author

Petr Němec, A. Trapananti, Jean-Louis Doualan, Florent Starecki, Karine Michel, Carmelo Prestipino, Catherine Boussard-Plédel, Radwan Chahal, Alain Braud, Virginie Nazabal, Bruno Bureau, J.L. Adam, Patrice Camy, Grégory Tricot, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), University of Pardubice, European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Centrale Lille Institut (CLIL)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille, Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), ADEME, French Environment and Energy management agency (COPTIK), Optigas ANR project [ANR-15-CE39-0007], Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015)

Subjects
IONS, Materials science, Absorption spectroscopy, MU-M, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 01 natural sciences, Neodymium, 010309 optics, WAVE-GUIDES, symbols.namesake, RAMAN, 0103 physical sciences, ABSORPTION, 2ND-HARMONIC GENERATION, Emission spectrum, Spectroscopy, Absorption (electromagnetic radiation), OPTICAL-FIBERS, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, [PHYS]Physics [physics], Extended X-ray absorption fine structure, 021001 nanoscience & nanotechnology, Electronic, Optical and Magnetic Materials, LANTHANUM SULFIDE GLASS, chemistry, Excited state, DOPED CHALCOGENIDE FIBERS, symbols, 0210 nano-technology, Raman spectroscopy, SYSTEM
Abstract

International audience; With high refractive indices, appropriate solubility of rare earth, low phonon energy and transparency from the visible to 10 mu m, a Ga-Ge-Sb-S system allows emission from Nd3+ ions in the near-and mid-IR spectral ranges. The glass transition temperature, density, expansion coefficient, and near and mid-IR refractive indexes were measured on bulk samples. Their glass network structures were analyzed by Raman scattering spectrometry, NMR of Ga-71 and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS, K-edge of Ga, Ge, Sb, S and Nd). The absorption and emission spectra of neodymium doped sulfide glasses were recorded from the visible to the mid-IR. Excited state lifetimes were measured for several transitions. The lifetimes decrease with the concentration of Nd3+, especially for the I-4(13/2) and I-4(11/2) levels. The spectroscopic parameters were determined by the Judd-Ofelt method, allowing the calculation of cross-section emissions and the evaluation of quantum yields. Optical attenuation and emission measurements of fiber were also performed with a broad 4.7-5.7 mu m emission band in the mid-IR. (C) 2018 Optical Society of America under the terms of the OSA Open Access Publishing Agreement

Published
2018
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6. 7 to 8 µm emission from Sm3+ doped selenide fibers

Author

Patrice Camy, Jean-Louis Doualan, Catherine Boussard-Plédel, Virginie Nazabal, Alain Braud, Florent Starecki, Bruno Bureau, Nora Abdellaoui, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), French Agence Nationale de la Recherche (ANR) [ANR-15-CE39-0007], ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)

Subjects
Materials science, Absorption spectroscopy, business.industry, Infrared, Chalcogenide, Doping, Luminescence spectra, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, Optics, chemistry, Excited state, Selenide, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Chemical composition
Abstract

International audience; We report on the observation of the long wave-infrared (LWIR) emission centered at 7.3 µm of Sm doped chalcogenide fibers. The chemical composition of the selenide glass host matrix (GaGeSbSe) enables the drawing of 500 ppm and 1000 ppm Sm doped fibers. By means of conventional glass elaboration methods, these Sm doped fibered materials exhibit a significant emission band from 6.5 to 8.5 µm with a maximum emission around 7.3 µm whether they are excited at 1.45 µm or at 2.05 µm. Absorption spectra, Judd-Ofelt analysis, NIR, MWIR and LWIR luminescence spectra are presented and discussed.

Published
2018
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7. Co-doped Dy3+ and Pr3+ Ga5Ge20Sb10S65 fibers for mid-infrared broad emission

Author

Jean-Louis Doualan, Florent Starecki, Younes Messaddeq, Bruno Bureau, Virginie Nazabal, Alain Braud, Yannick Ledemi, Julien Ari, Catherine Boussard-Plédel, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université Laval [Québec] (ULaval), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Agence de l'Environnement et de la Maitrise de l'Energie (ADEME) (COPTIK), Agence Nationale de la Recherche (ANR) [ANR-15-CE39-0007], ANR-15-CE39-0007,OPTIGAS,Capteur tout optique infrarouge pour gaz dangereux(2015), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010302 applied physics, chemistry.chemical_classification, Materials science, Sulfide, Infrared, business.industry, Doping, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Ion, Matrix (chemical analysis), Optics, chemistry, 0103 physical sciences, Dysprosium, [CHIM]Chemical Sciences, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Luminescence, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Co doped
Abstract

Rare earth ion doped materials are means to obtain cost-effective infrared light sources, with enough brilliance for applications such as gas sensing. Within a sulfide matrix, the simultaneous luminescence of both Pr3+ and Dy3+ in the Ga5Ge20Sb10S65 glass is reported. The use of these two rare earths is giving rise to a broad continuous luminescence in the 2.2–5.5 µm wavelength range, which could be used as a mid-infrared light source for gas-sensing applications. The demonstration of CO2 and CH4 detection using a fiber drawn from these materials is reported.

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2018
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