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74 results on '"Florent Starecki"'

1. Photo-Writable Sulfide Glasses Used to Fabricate Core-Clad Fiber Doped with Pr3+ for Mid-IR Luminescence

Author: Julie Carcreff, Virginie Nazabal, Johann Troles, Catherine Boussard-Plédel, Pascal Masselin, Florent Starecki, Alain Braud, Patrice Camy, and David Le Coq
Subjects: step index sulfide fiber, Pr3+ doped chalcogenide glass, ∆n modification by femtosecond laser, Applied optics. Photonics, TA1501-1820
Abstract: With the ultimate goal of developing rare-earth doped chalcogenide fiber fabrication for sensing, amplification, and laser applications, a core/clad germanium-gallium sulfide fiber doped with Pr3+ has been fabricated. The compositions of the core and the clad were selected to ensure the positive ∆n by adding CdI2 and CsCl, respectively, in the GeS2-Ga2S3 matrix. The choice of these compositions was also justified from experimental parameters, including characteristic temperatures and viscosity. Moreover, the permanent photo writability of the sulfide glass family by a femtosecond laser is investigated from the perspective of Bragg grating photo-inscription. Structural investigations by Raman spectroscopy are presented and the effect of the Pr3+ rare-earth ion on the structure is underlined. Finally, the emission of the step-index fiber, made by the rod-in-tube technique between 3.1 µm and 5.5 µm (by pumping at 1.55 µm), is demonstrated.
Published: 2022
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2. Spectroscopy of Ho3+-doped fluoride glasses for green double-clad fiber lasers

Author: Esrom Kifle, Pavel A. Loiko, Thiphaine Rault, Thibaud Berthelot, Solenn Cozic, Franck Joulain, Thierry Georges, Dragan Stojcevski, Florent Starecki, Damien Deubel, Alain Braud, Jean-Louis Doualan, and Patrice Camy
Published: 2022
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3. In-band pumped Tm,Ho:LiYF

Author: Pavel, Loiko, Esrom, Kifle, Gurvan, Brasse, Romain, Thouroude, Florent, Starecki, Abdelmjid, Benayad, Alain, Braud, Mathieu, Laroche, Sylvain, Girard, Hervé, Gilles, and Patrice, Camy
Abstract: A 4.5 at.% Tm, 0.5 at.% Ho:LiYF
Published: 2022

4. Comparative study of Ho:Y2O3 and Ho:Y3Al5O12 transparent ceramics produced from laser-ablated nanoparticles

Author: Pavel Loiko, Patrice Camy, Liza Basyrova, Mikhail A. Baranov, Vladislav A. Shitov, Xavier Mateos, Roman N. Maksimov, Florent Starecki, Optique, Matériaux et Laser (OML), 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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), Física i Cristallografia de Materials i Nanomaterials (FiCMA-FiCNA), UniversitatRovira i Virgili (URV), 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 Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ural Federal University [Ekaterinburg] (UrFU), and ITMO University [Russia]
Subjects: Materials science, Biophysics, Analytical chemistry, Sintering, Nanoparticle, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Biochemistry, 010309 optics, Sesquioxide, 0103 physical sciences, Ceramic, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Transparent ceramics, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Microstructure, Atomic and Molecular Physics, and Optics, visual_art, visual_art.visual_art_medium, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Crystallite, 0210 nano-technology, Luminescence
Abstract: International audience; Ho:Y2O3 and Ho:Y3Al5O12 transparent ceramics are fabricated by vacuum sintering at 1780 °C for 20 h from laser-ablated nanopowders (Ho:Y2O3 and Ho:Y2O3 + Al2O3) using ZrO2 and TEOS as sintering aids, respectively. The sesquioxide ceramic exhibits smaller grain size (∼5.4 μm), smaller content of pores (down to 6 ppm) and higher optical transmission (up to 82.2% at ∼1 μm) than the garnet one. A detailed comparative spectroscopic study of the two ceramics is performed. For the 5I7 → 5I8 Ho3+ transition, the maximum stimulated-emission cross-sections and the luminescence lifetimes are σSE = 0.57 × 10−20 cm2 at 2087.1 nm and τlum = 10.92 ms (for the Ho:Y2O3 ceramic) and σSE = 1.70 × 10−20 cm2 at 2090.8 nm and τlum = 7.04 ms (for the Ho:Y3Al5O12 one) The rates of multiphonon relaxation are determined for both ceramics. For the Ho:Y2O3 ceramic, they do not exceed those for single-crystals. The crystal-field splitting of Ho3+ multiplets (5I7 and 5I8) is determined at 12 K and analyzed using the barycenter plot. Due to its broadband emission properties, the Ho:Y2O3 ceramic is suitable for mode-locked lasers emitting above 2 μm.
Published: 2021
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5. Passively Q-switched Diode-Pumped Thulium Laser at 2305 nm

Author: Esrom Kifle, Jean-Louis Doualan, Ammar Hideur, Pavel Loiko, Patrice Camy, Alain Braud, Florent Starecki, Lauren Guillemot, Optique, Matériaux et Laser (OML), 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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), 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 Caen Normandie (UNICAEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Materials science, business.industry, Infrared, Slope efficiency, chemistry.chemical_element, Laser, law.invention, Semiconductor laser theory, Thulium, Mode-locking, chemistry, law, Femtosecond, Optoelectronics, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Diode
Abstract: In recent years, there is a growing interest to thulium (Tm) lasers operating at ~2.3 µm according to the 3 H 4 → 3 H 5 transition [1] , [2] . Such short-wavelength infrared emission is of practical importance for sensing of atmospheric species (HF, CO, CH 4 and H 2 CO). Guillemot et al . reported on a continuous-wave (CW) Tm:KY 3 F 10 laser delivering 0.84 W at 2331-2346 nm with a slope efficiency of 53.8% [1] . Canbaz et al . developed a Kerr-lens mode-locked Tm:LiYF 4 laser emitting femtosecond (514 fs) pulses at 2303 nm [2] . However, so far, little attention was paid to passively Q-switched (PQS) Tm lasers at ~2.3 μm. In the present work, we report on a diode-pumped PQS Tm:LiYF 4 laser operating on the 3 H 4 → 3 H 5 transition and delivering stable pulsed output without any colasing at ~1.9 μm.
Published: 2021
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6. Efficient In-band Pumped Tm,Ho:LiYF4 Waveguide Laser

Author: Pavel Loiko, Esrom Kifle, Gurvan Brasse, Romain Thouroude, Florent Starecki, Abdelmjid Benayad, Alain Braud, Mathieu Laroche, Sylvain Girard, Hervé Gilles, and Patrice Camy
Abstract: A Tm,Ho:LiYF4 planar waveguide grown by Liquid Phase Epitaxy is in-band pumped by a Raman fiber laser at 1679 nm. The waveguide laser generates 540 mW at 2051 nm with a slope efficiency of 32.6%.
Published: 2021
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7. Highly efficient 2.3 µm thulium lasers based on a high-phonon-energy crystal: Evidence of vibronic-assisted emissions

Author: Pavel Loiko, Alain Braud, Florent Starecki, Jean-Louis Doualan, Xavier Mateos, Valentin Petrov, Francesc Díaz, Magdalena Aguiló, Patrice Camy, Lauren Guillemot, Esrom Kifle, 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), Optique, Matériaux et Laser (OML), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Física i Cristallografia de Materials i Nanomaterials (FiCMA-FiCNA), UniversitatRovira i Virgili (URV), Max-Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI), ANR-19-CE08-0028,SPLENDID2,Lasers solides et amplificateurs à impulsions courtes au-delà de 2 µm(2019), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Subjects: Materials science, Infrared, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, Crystal, 020210 optoelectronics & photonics, law, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Slope efficiency, Statistical and Nonlinear Physics, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Photon upconversion, Thulium, chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Quantum efficiency, business, Monoclinic crystal system
Abstract: We report on highly efficient and power-scalable laser operation in a thulium-doped high-phonon-energy crystal [monoclinic double tungstate, K L u ( W O 4 ) 2 ] on the 3 H 4 → 3 H 5 T m 3 + transition giving rise to the short-wave infrared emission at ∼ 2.3 µ m . A 3 at. % Tm-doped crystal generated a maximum continuous-wave output power of 1.12 W at ∼ 2.22 and 2.29 µm with a record-high slope efficiency of 69.2% (versus the absorbed pump power), a slightly multimode beam ( M x , y 2 = 2.2 and 2.6), and a linear laser polarization. The ∼ 2.3 µ m laser outperformed the one operating on the conventional 3 F 4 → 3 H 6 transition (at ∼ 1.95 µ m ). The effect of the Tm concentration on the ∼ 2.3 µ m laser performance indicates a gradually increasing pump quantum efficiency for the 3 H 4 upper laser level with the Tm doping. For the 3 at. % Tm-doped crystal, it reached 1.8 ± 0.1 (almost two-for-one pump process), which is attributed to efficient energy-transfer upconversion. We discuss the physical nature of the laser emissions occurring at intermediate wavelengths between the electronic 3 H 4 → 3 H 5 and 3 F 4 → 3 H 6 transitions and highlight the role of electron-phonon coupling (vibronic processes) in the appearance of such laser lines. This allowed us to better understand the near- and mid-infrared emission from thulium ions, which can be used in broadly tunable and fs mode-locked 2–2.3 µm lasers.
Published: 2021
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8. Watt-level visible laser in double-clad Pr

Author: Esrom, Kifle, Florent, Starecki, Pavel, Loiko, Solenn, Cozic, Franck, Joulain, Thibaud, Berthelot, Thierry, Georges, Dragan, Stojcevski, Damien, Deubel, and Patrice, Camy
Abstract: We report on a red praseodymium fiber laser delivering 1.07 W at 634.5 nm with a slope efficiency of 20.7% (versus the incident pump), a laser threshold of 0.55 W, and a single-mode output (
Published: 2020

9. Watt-Level Thulium Laser Operating on the 3H4 → 3 H5 Transition with ~70% Slope Efficiency

Author: Valentin Petrov, Pavel Loiko, Magdalena Aguiló, Francesc Díaz, Jean-Louis Doualan, Lauren Guillemot, Esrom Kifle, Florent Starecki, Alain Braud, Xavier Mateos, Patrice Camy, 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), Optique, Matériaux et Laser (OML), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Física i Cristallografia de Materials i Nanomaterials (FiCMA-FiCNA), UniversitatRovira i Virgili (URV), Max-Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI), 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), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Subjects: Watt, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Materials science, business.industry, Slope efficiency, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Thulium laser, Photon upconversion, 010309 optics, 020210 optoelectronics & photonics, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, business, Laser beams
Abstract: A Thulium laser operating on the 3H4→3H5 transition in high-phonon-energy KLu(WO4)2 generates 1.12 W at 2.22&2.29 μm with a record-high slope efficiency of 69.2% representing a two-for-one pump process through efficient energy-transfer upconversion.
Published: 2020
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10. Watt-level efficient 2.3 µm thulium fluoride fiber laser

Author: Florent Starecki, Franck Joulain, Thomas Godin, Pavel Loiko, Patrice Camy, Alain Braud, Solenn Cozic, Aleksey Tyazhev, Ammar Hideur, Mincheng Tang, Lauren Guillemot, Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Materials science, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, Optics, law, Fiber laser, 0103 physical sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Zirconium, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Slope efficiency, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Photon upconversion, Thulium, chemistry, Femtosecond, 0210 nano-technology, business, Fluoride
Abstract: We report on an efficient mid-infrared thulium (Tm) fiber laser operating on the 3 H 4 → 3 H 5 transition and featuring an upconversion pumping scheme. This laser comprises a heavily T m 3 + -doped (2.50 mol. %) zirconium fluoride glass fiber pumped by a tunable Yb fiber laser around 1.05 µm corresponding to the 3 F 4 → 3 F 2 , 3 excited-state absorption transition. The laser generates 1.24 W at 2269–2282 nm with a slope efficiency of 37% in the quasi-continuous-wave regime. The Tm-glass fiber exhibits a broadband 3 H 4 → 3 H 5 emission with a bandwidth of 173 nm, making it very promising for femtosecond fiber oscillators at ∼ 2.3 µ m .
Published: 2020
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11. Emission properties of Tm3+-doped CaF2, KY3F10, LiYF4, LiLuF 4 and BaY2F8 crystals at 1.5 μm and 2.3 μm

Author: Abdelmjid Benayad, Pavel Loiko, Jean-Louis Doualan, Elena Dunina, Alain Braud, Florent Starecki, Alexey Kornienko, Patrice Camy, Richard Moncorgé, Lauren Guillemot, Liudmila Fomicheva, 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), ANR-19-CE08-0028,SPLENDID2,Lasers solides et amplificateurs à impulsions courtes au-delà de 2 µm(2019), 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), and Normandie Université (NU)
Subjects: Materials science, Biophysics, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, Ion, law.invention, Tetragonal crystal system, law, Emission spectrum, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS]Physics [physics], Doping, General Chemistry, Configuration interaction, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 0104 chemical sciences, Thulium, chemistry, 0210 nano-technology, Monoclinic crystal system
Abstract: Thulium ions (Tm3+) are known for their emissions in the near- and mid-infrared spectral ranges suitable for efficient laser operation. We systematically study the stimulated-emission cross-sections σSE for the 3H4 → 3F4 (at ~1.5 μm) and 3H4 → 3H5 (at ~2.3 μm) Tm3+ transitions in five low-phonon energy fluoride single-crystals, namely, cubic Tm:CaF2 and Tm:KY3F10, tetragonal Tm:LiYF4 and Tm:LiLuF4 and monoclinic Tm:BaY2F8. A promising material is Tm:BaY2F8 which offers broad and intense polarized emission spectra in the mid-infrared (2251–2452 nm); the maximum σSE is 0.39 × 10−20 cm2 at 2289 nm (for E ||Z) and the emission bandwidth is exceeding 100 nm (for E ||X). We also revise the transition probabilities for Tm3+ ions in LiLuF4 and BaY2F8 crystals using the Judd-Ofelt formalism and accounting for an intermediate configuration interaction (ICI).
Published: 2020
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12. Comparative study of Er3+-doped Ga-Ge-Sb-S thin films fabricated by sputtering and pulsed laser deposition

Author: Virginie Nazabal, Florent Starecki, Simone Normani, Marek Bouška, Jean-Luc Adam, Petr Němec, Younes Messaddeq, Jean-Louis Doualan, Yannick Ledemi, Geoffrey Louvet, Jan Gutwirth, Emeline Baudet, Department of Graphic Arts and Photophysics [University of Pardubice], Faculty of Chemical Technology [University of Pardubice], University of Pardubice-University of Pardubice, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Pardubice, 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), Centre d'Optique, Photonique et Laser (COPL), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Photoluminescence, Materials science, Chalcogenide, lcsh:Medicine, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Pulsed laser deposition, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, Sputtering, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Thin film, lcsh:Science, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Multidisciplinary, business.industry, lcsh:R, Doping, Sputter deposition, 021001 nanoscience & nanotechnology, Amorphous solid, chemistry, Optoelectronics, lcsh:Q, 0210 nano-technology, business
Abstract: Despite the renewed interest in rare earth-doped chalcogenide glasses lying mainly in mid-infrared applications, a few comprehensive studies so far have presented the photoluminescence of amorphous chalcogenide films from visible to mid-infrared. This work reports the fabrication of luminescent quaternary sulfide thin films using radio-frequency sputtering and pulsed laser deposition, and the characterization of their chemical composition, morphology, structure, refractive index and Er3+ photoluminescence. The study of Er3+ 4I13/2 level lifetimes enables developing suitable deposition parameters; the dependency of composition, structural and spectroscopic properties on deposition parameters provides a way to tailor the RE-doped thin film properties. The surface roughness is very low for both deposition methods, ensuring reasonable propagation optical losses. The effects of annealing on the sulfide films spectroscopy and lifetimes were assessed. PLD appears consistent composition-wise, and largely independent of the deposition conditions, but radiofrequency magnetron sputtering seems to be more versatile, as one may tailor the film properties through deposition parameters manipulation. The luminescence via rare earth-doped chalcogenide waveguiding micro-structures might find easy-to-use applications concerning telecommunications or on-chip optical sensors for which luminescent sources or amplifiers operating at different wavelengths are required.
Published: 2020
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13. Design and modeling of a passively Q-switched diode-pumped Thulium laser at 2.3 μm

Author: Ammar Hideur, Jean-Louis Doualan, Pavel Loiko, Patrice Camy, Lauren Guillemot, Alain Braud, Florent Starecki, Esrom Kifle, 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), Optique, Matériaux et Laser (OML), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-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), 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 Caen Normandie (UNICAEN), and ANR-19-CE08-0028,SPLENDID2,Lasers solides et amplificateurs à impulsions courtes au-delà de 2 µm(2019)
Subjects: Diffraction, Active laser medium, Materials science, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, Optics, law, 0103 physical sciences, Laser power scaling, Electrical and Electronic Engineering, Physical and Theoretical Chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Diode, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Linear polarization, Saturable absorption, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Pulse (physics), [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract: We report on a diode-pumped Tm:LiYF4 laser operating on the 3H4 → 3H5 transition (at ∼ 2 . 3 μ m) passively Q-switched by a Cr2＋:ZnSe saturable absorber. This laser delivers a maximum average output power of 130 mW at 2304.6 nm with a nearly diffraction limited beam, a linear polarization ( π ) and no colasing at ∼ 1 . 9 μ m. The corresponding pulse characteristics (duration/energy) are 1.24 μ s/3.6 μ J at a repetition rate of 36 kHz. By power scaling under quasi-CW pumping, even shorter pulse durations of 870 ns and higher pulse energies of 6.1 μ J are achieved. The performance of the laser is simulated using a model of a quasi-four-level gain medium and a “slow” saturable absorber showing a good agreement with the experiment. The effect of the thermal lens of the saturable absorber on the pulse characteristics is discussed.
Published: 2021
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14. Comparative study of Er

Author: Simone, Normani, Geoffrey, Louvet, Emeline, Baudet, Marek, Bouška, Jan, Gutwirth, Florent, Starecki, Jean-Louis, Doualan, Yannick, Ledemi, Younes, Messaddeq, Jean-Luc, Adam, Petr, Němec, and Virginie, Nazabal
Subjects: Glasses, Optical materials, Lasers, LEDs and light sources, Article, Materials science, Materials for optics
Abstract: Despite the renewed interest in rare earth-doped chalcogenide glasses lying mainly in mid-infrared applications, a few comprehensive studies so far have presented the photoluminescence of amorphous chalcogenide films from visible to mid-infrared. This work reports the fabrication of luminescent quaternary sulfide thin films using radio-frequency sputtering and pulsed laser deposition, and the characterization of their chemical composition, morphology, structure, refractive index and Er3+ photoluminescence. The study of Er3+ 4I13/2 level lifetimes enables developing suitable deposition parameters; the dependency of composition, structural and spectroscopic properties on deposition parameters provides a way to tailor the RE-doped thin film properties. The surface roughness is very low for both deposition methods, ensuring reasonable propagation optical losses. The effects of annealing on the sulfide films spectroscopy and lifetimes were assessed. PLD appears consistent composition-wise, and largely independent of the deposition conditions, but radiofrequency magnetron sputtering seems to be more versatile, as one may tailor the film properties through deposition parameters manipulation. The luminescence via rare earth-doped chalcogenide waveguiding micro-structures might find easy-to-use applications concerning telecommunications or on-chip optical sensors for which luminescent sources or amplifiers operating at different wavelengths are required.
Published: 2020

15. 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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16. Excited-State Absorption Spectroscopy of Thulium-Doped Fluoride Crystals for Upconversion Pumping

Author: Jean-Louis Doualan, Florent Starecki, Patrice Camy, Alain Braud, Pavel Loiko, and Lauren Guillemot
Subjects: Materials science, Thulium, chemistry, Fluoride crystals, Doping, chemistry.chemical_element, Excited state absorption, Photochemistry, Spectroscopy, Photon upconversion
Abstract: We report on polarized excited-state absorption (ESA) spectroscopy of thulium-doped fluoride crystals (KY3F10, LiYF4, LiLuF4 and BaY2Y8). The 3F4 → 3F2,3 and 3F4→3H4 ESA channels suitable for upconversion pumping of ~2.3 μm thulium lasers were studied.
Published: 2020
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17. All-optical carbon dioxide remote sensing using rare earth doped chalcogenide fibers

Author: Julien Ari, Jean-Louis Doualan, Catherine Boussard-Plédel, Alain Braud, Florent Starecki, Karine Michel, Virginie Nazabal, Patrice Camy, 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), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie, 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: Wavelength conversion, Materials science, Infrared, Chalcogenide, Phonon, Physics::Optics, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, 01 natural sciences, MWIR sources, Ion, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, 0103 physical sciences, Rare earth, [CHIM]Chemical Sciences, Fiber, Electrical and Electronic Engineering, Absorption (electromagnetic radiation), Astrophysics::Galaxy Astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, CO2 detection, business.industry, Mechanical Engineering, Detector, Doping, 021001 nanoscience & nanotechnology, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, Optoelectronics, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, 0210 nano-technology, business, Chalcogenide fibers
Abstract: As many fundamental spectroscopic signatures associated to gases of interest are in the 2.5 – 15 µm spectral range (4000–350 cm−1), gases can be detected using efficient infrared (IR) emissions from rare earth (RE) ions embedded into chalcogenide glasses, which are well-known for having low phonon energies. An all-optical IR fiber sensor for in-situ carbon dioxide monitoring was developed. The 4.3 µm mid-IR source probing the gas absorption in this sensor is a Dy3+ doped GaGeSbS fluorescent chalcogenide fiber. Following the 4.3 µm partial absorption by CO2, a wavelength conversion from 4.3 µm to 808 nm is implemented using excited state absorption (ESA) mechanisms in Er3+ doped GaGeSbS bulk glasses or fibers. This wavelength conversion allows the use of silica fibers to transport the 808 nm converted signal. This all-optical sensor with a sensitivity of few hundreds of ppm can be typically deployed over the kilometer range, making this tool suitable for field operations. The photon conversion principle used in this gas sensor could be implemented as a general mean to detect infrared radiations using visible or near-IR detectors instead of mid-infrared detectors.
Published: 2019
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18. MWIR and LWIR Emissions of Rare Earth Doped Chalcogenide Glasses and Waveguides Devoted to Optical Sensors

Author: Geoffrey Louvet, Nora Abdellaoui, Julien Ari, Emeline Baudet, Florent Starecki, Catherine Boussard-Plédel, Joel CHARRIER, Loïc Bodiou, Alain Braud, Jean-Louis Doualan, Patrice Camy, Petr Němec, Karine Michel, Lionel Quétel, Bruno Bureau, Jean-Luc Adam, 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), University of Pardubice, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 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), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), IDIL Fibres Optiques, PME, 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 (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-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: [PHYS]Physics [physics], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

19. Er3+-doped Ga-Ge-Sb-S glass thin films by PVD deposition

Author: Geoffrey Louvet, Emeline Baudet, Simone Normani, Florent Starecki, Patrice Camy, Marek Bouska, Jan Gutwirth, Petr Němec, Christophe Cardinaud, Christophe Calers, Yannick Ledemi, Alexandre Douaud, Sandra Messaddeq, Loïc Bodiou, Joel CHARRIER, Jean-Luc Adam, Younès Messaddeq, Virginie Nazabal, 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), Centre d'Optique, Photonique et Laser (COPL), Université Laval [Québec] (ULaval), University of Pardubice, 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 Matériaux Jean Rouxel (IMN), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 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 de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS]Physics [physics]
Abstract: International audience; In the frame of the major issues related to global warming and pollution, the microsensor based on mid-infrared (MIR) spectroscopy is a useful tool to allow continuous measurement of different bio-chemicals species that disturb our environment. In the aim of developing a MIR source potentially integrated in a microsensor, we fabricated rare earth doped chalcogenide thin films by different phase vapor deposition (PVD) technics. The RF magnetron sputtering, pulsed laser deposition (PLD) and electron beam evaporation were investigated.The selected glass system is Ge-Ga-(Sb)-S with Er3+ ions doping. Er3+ ions show emissions in NIR and MIR at 1.55 µm (4I13/2→4I15/2)and at 2.8 µm (4I11/2→4I13/2) under excitation at 808 nm. Deposition parameters were optimized for the three PVD techniques based on a comparison to define the higher fluorescence efficiency. Sulphide thin films were characterized by means of transmission, AFM, XPS, SEM, EDS, ellipsometry and Raman spectroscopy to better control the deposition behavior.
Published: 2019

20. Long-Wave IR Luminescence of Tb3+ and Sm3+ doped Ga5Ge20Sb10Se65 Fibers

Author: Alain Braud, Virginie Nazabal, Jean-Louis Doualan, Nora Abdellaoui, Bruno Bureau, Catherine Boussard-Plédel, Florent Starecki, and Patrice Camy
Subjects: Materials science, Optical fiber, Infrared, Chalcogenide, Doping, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, Germanium, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, chemistry, law, Selenide, 0103 physical sciences, 0210 nano-technology, Luminescence, Absorption (electromagnetic radiation)
Abstract: Chalcogenide glasses transparency properties and their use for various applications in the Mid-Wave InfraRed (MWIR, 3–5 μm) and Long-Wave IR (LWIR, 8–12 μm) spectral domains are well-known. Specific chalcogenide glasses composition can be advantageously doped with rare-earth (RE) ions and because of their low phonon energy they are likely to provide infrared luminescence from the RE low lying manifolds. We present here for the first time to the best of our knowledge, the RE luminescence in the LWIR domain of Sm3+ and Tb3+ ions in a selenide-based glass (Ga 5 Ge 20 Sb 10 Se 65 ). 500 ppm and 1000 ppm Sm3+ and Tb3+ doped Ga 5 Ge 20 Sb 10 Se 65 optical fibers of high purity and optical quality were elaborated from conventional methods. Absorption and emission properties of the low-lying Sm3+ and Tb3+ manifolds in this low-phonon energy glass host were investigated in details (Fig. 1). In the case of Sm3+, the low-lying manifolds emissions in the LWIR domain could potentially result in a four-level laser operation in the 6–8 μm region. The Tb3+ ion lower manifolds (7F 0→6 ) also offer potential mid-IR transitions in this glass.
Published: 2019
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21. Design of a mid-infrared multispecies gas sensor based on Pr 3+-doped chalcogenides waveguides

Author: V. Nazaba, G. Palma, Loïc Bodiou, Emeline Baudet, Francesco Prudenzano, Florent Starecki, Simone Normani, Joël Charrier, Jonathan Lemaitre, Petr Nemec, Alain Braud, Patrice Camy, Isabelle Hardy, Geoffrey Louvet, Jean-Louis Doualan, Y. Dumeigel, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 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), University of Pardubice, 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), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Politecnico di Bari, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), and IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Materials science, Photoluminescence, business.industry, Infrared, Doping, 02 engineering and technology, Sputter deposition, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 7. Clean energy, 010309 optics, Optical pumping, Interferometry, 0103 physical sciences, Optoelectronics, Dry etching, Thin film, 0210 nano-technology, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Praseodymium-doped selenide thin films are deposited by radio frequency (RF) magnetron sputtering on thermally oxidized silicon wafers. Ridge waveguides are then processed using photolithography and dry etching techniques. Under optical pumping at $1.55 \mu \mathrm {m}$, broadband guided midinfrared photoluminescence is recorded between 3.5 and $5.5 \mu \mathrm {m}$. Optical design confirmed that these active waveguides allow single-mode optical propagation at different absorption wavelengths of important environmental gases (CO 2 , CO, NO). Mid-Wave Infrared (MWIR) multimode interferometer (MMI)based demultiplexer are designed for multispecies gas sensing.
Published: 2019

22. Watt-level visible laser in double-clad Pr3+-doped fluoride fiber pumped by a GaN diode

Author: Damien Deubel, Dragan Stojcevski, Pavel Loiko, Florent Starecki, Franck Joulain, Solenn Cozic, Thierry Georges, Thibaud Berthelot, Esrom Kifle, Patrice Camy, Optique, Matériaux et Laser (OML), 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)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Materials science, Praseodymium, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, Optics, law, ZBLAN, Fiber laser, 0103 physical sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Diode, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Multi-mode optical fiber, business.industry, Slope efficiency, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Cladding (fiber optics), Atomic and Molecular Physics, and Optics, chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology, business
Abstract: We report on a red praseodymium fiber laser delivering 1.07 W at 634.5 nm with a slope efficiency of 20.7% (versus the incident pump), a laser threshold of 0.55 W, and a single-mode output ( M x , y 2 < 1.1 ) in the quasi-continuous-wave regime. It is based on a 0.6 mol.% P r 3 + -doped ZBLAN double-clad fiber with a 5.5 µm core, a double D-shaped (diameters, 115/125 µm) inner cladding, and a length of 5.0 m. The fiber is pumped by a multimode 443 nm GaN diode. The laser design is optimized using a numerical model. The proposed concept is suitable for the development of diode-pumped high brightness watt-level visible praseodymium fiber lasers.
Published: 2020
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23. Watt-level diode-pumped thulium lasers around 2.3 µm

Author: Pavel Loiko, Florent Starecki, Patrice Camy, Jean-Louis Doualan, Lauren Guillemot, Thierry Georges, Julien Rouvillain, Alain Braud, Esrom Kifle, 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), OXXIUS, 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), and ANR-19-CE08-0028,SPLENDID2,Lasers solides et amplificateurs à impulsions courtes au-delà de 2 µm(2019)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Materials science, business.industry, Slope efficiency, chemistry.chemical_element, Laser, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, law.invention, Power (physics), 010309 optics, Wavelength, Optics, Thulium, chemistry, law, Fiber laser, 0103 physical sciences, Quantum efficiency, Electrical and Electronic Engineering, business, Engineering (miscellaneous), ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Diode
Abstract: We report on efficient diode-pumped mid-infrared lasers based on T m : L i Y F 4 , T m : Y 3 A l 5 O 12 , and T m : Y A l O 3 crystals. These lasers operate in the continuous-wave (CW) regime and deliver watt-level output power at the wavelengths of 2.2–2.3 µm (the 3 H 4 → 3 H 5 T m 3 + transition). In particular, a 1.8 at. % T m : Y A l O 3 laser pumped at 789 nm generates a maximum CW output power of 1.32 W at 2272–2277 nm with a slope efficiency of 33.1% (with respect to the absorbed pump power), a linear laser polarization ( E ∥ b ), and a fundamental transverse output mode (the measured M x 2 = 1.26 , M y 2 = 1.68 ). In the quasi-CW regime, the output peak power is scaled up to 2.69 W. The pump quantum efficiency and the fractional heat loading are estimated and discussed.
Published: 2020
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24. Rare Earth Doped Integrated Microcavities for Active Sensing Applications

Author: Dario Laneve, Mario Christian Falconi, Giuseppe Palma, Virginie Nazabal, Florent Starecki, Loïc Bodiou, Joel CHARRIER, Francesco Prudenzano, Politecnico di Bari, 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), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

25. 7 to 8 µm emission from Sm

Author: Florent, Starecki, Alain, Braud, Nora, Abdellaoui, Jean-Louis, Doualan, Catherine, Boussard-Plédel, Bruno, Bureau, Patrice, Camy, and Virginie, Nazabal
Abstract: We report on the observation of the long wave-infrared (LWIR) emission centered at 7.3 µm of Sm
Published: 2018

26. Infrared emissions around 8µm in rare-earth doped chalcogenide fibers

Author: Catherine Boussard-Plédel, Jean-Louis Doualan, Virginie Nazabal, Alain Braud, Patrice Camy, Florent Starecki, 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), 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: Solid state lasers, Materials science, Absorption spectroscopy, Infrared, Chalcogenide, Rare earth, 02 engineering and technology, Rare earth-doped fibers, Optical pumping, Emission band, chemistry.chemical_compound, 020210 optoelectronics & photonics, Rare earths, Longwave infrared, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [CHIM]Chemical Sciences, Optical fibers, Infrared radiation, business.industry, Infrared emissions, Doping, Emission bands, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry, Maximum emissions, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Rare earth doped, Chalcogenide fibers, Chalcogenides
Abstract: International audience; The long wave-infrared (LWIR) emission around 8µm of Sm3+ and Tb3+ doped chalcogenide fibers is reported. These rare-earth doped fibers exhibit a significant emission band from 6.5 to 8.5µm with a maximum emission around 7.3 µm with the Sm3+ doping while the Tb3+ emission is centered at 8µm. © OSA 2018.
Published: 2018
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27. MWIR emissions from 3.1 to 8 µm of Tb3+ doped seleno-telluride fibers (Conference Presentation)

Author: Jean-Louis Doualan, Catherine Boussard-Plédel, Florent Starecki, Patrice Camy, Bureau Bruno, Alain Braud, Nora Abdellaoui, Virginie Nazabal, and Petr Nemec
Subjects: Materials science, business.industry, Chalcogenide, Chalcogenide glass, chemistry.chemical_element, chemistry.chemical_compound, Far infrared, chemistry, Absorption band, Telluride, Selenide, Optoelectronics, Luminescence, business, Tellurium
Abstract: Chalcogenide glasses appear as good candidates to build all optical gas sensors due to their wide infrared transparency and the possibility of incorporate rare earth active in MWIR spectral range. To detect and quantify gases, one way is to develop chalcogenide glasses presenting transparency compatible with the molecules absorption band frequency. Two domains of interest can be distinguished: MWIR and LWIR corresponding respectively to the 3–5 μm and 8–12 μm spectral ranges. Selenide and sulfide based chalcogenide glasses are known for their excellent infrared transmission properties in the 1-15 µm region with good thermo-mechanical properties. Doped with Dy3+or Pr3+, sulfide glass fibers have been used as MWIR source for gas sensor for CO2 detection. To probe the far infrared beyond 12 µm, telluride chalcogenide glasses appear as a very interesting material due to it low phonon energy and a broad transparency (up to 25 µm). While these attractive optical properties of telluride glasses, particularly for LWIR, there is few study about rare earth incorporation for luminescence explained a challenging synthesis process avoiding crystallization. To get more stability in the glass state it is essential to add selenium. Thus for each system, it is required to determine the best compromise between the transparency domain and the glass state stability by playing on the ratio between selenium and tellurium atoms. Regarding the energy level of Tb3+, we can expect to have a radiative emission from 3.1 µm up to 8 µm. For gas sensor application, it is a range of interest regarding the LWIR absorption band of some hazardous gases. Thus, Tb3+ doped chalcogenide glasses with nominal composition of Ga5Ge20Sb10Se(65-x)Tex (x = 0, 10, 20, 25, 30, 32.5, 35, 37.5) were synthetized. Their physico-chemical properties (chemical composition, density, thermal characteristics) and optical properties (transmission and ellipsometry spectroscopies) are clearly modified by tellurium substitution to selenium. Based on a detailed study of the Ga5Ge20Sb10Se(65-x)Tex bulk glass and fiber properties, the optimal composition of seleno-telluride glass fiber was found to be Ga5Ge20Sb10Se45Te20. The luminescence properties of Tb3+ (500, 1000 and 1500 ppm) doped Ga5Ge20Sb10Se65 and Ga5Ge20Sb10Se45Te20 were studied in glass bulk and fiber samples. Radiative transitions calculated from Judd-Ofelt (J-O) theory were compared to the experimental values. Although an expected lower phonon energy for telluride glasses, selenide glasses stay more suitable for MWIR emission with a strong emission at 4.8 and 3.1 µm. The emission at 8 µm was successfully observed with careful luminescence investigations.
Published: 2018
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28. 3.4 mu m to 660 nm wavelength conversion using Er3+ doped materials

Author: I. Hafienne, Alain Braud, J.L. Doualan, Florent Starecki, Virginie Nazabal, G. Louvet, Patrice Camy, 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), Taccheo, S, Mackenzie, JI, Ferrari, M (eds), 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: optical fiber, Optical fiber, Materials science, Chalcogenide glasses, Chalcogenide, Phonon, Infrared spectroscopy, Physics::Optics, 02 engineering and technology, sensors, 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, law, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Spontaneous emission, Spectroscopy, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, business.industry, methane, rare-earth, carbon dioxide, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry, 13. Climate action, Optoelectronics, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, 0210 nano-technology, business, Luminescence, Visible spectrum
Abstract: International audience; The 2-15 mu m spectral range hosts many optical sensing applications from biology to environmental monitoring, and infrared spectroscopy is a simple and reliable way to provide fast and in-situ analysis method. Rare-earth ion emissions within chalcogenide glasses with low phonon energies proved to be efficient to address mid-IR luminescence based sensing applications. In particular, they give promising results for the development of all-optical gas sensors in the 3 to 5 mu m spectral range based on IR conversion into visible light using rare earth excited state absorption mechanisms. In this article, we report the wavelength conversion of 3.4 mu m radiation into 660 nm in Er3+ KPb2Cl5 bulk crystal, Er3+ Ga5Ge20Sb10S65 and Er3+ Ga5Ge20Sb5S70 glasses using an excited state absorption process. This wavelength conversion is the result of the excitation of Er3+ ions following the excited state absorption of IR photons and the Er3+ ions subsequent spontaneous emission in the visible domain. Using an 808 nm pumping, a 3.4 mu m photon excited state absorption gives rise to a 660 nm emission. This wavelength conversion device can be further implemented for methane all-optical sensing at 3.4 mu m, for the development of remote "all-optical" methane mid-IR sensors with only visible and near-IR input and output signals. This "all-optical concept" enables the use of silica fibers over large distances, thus considerably increasing the scope of possible applications.
Published: 2018
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29. 8 μm luminescence from a Tb

Author: Florent, Starecki, Nora, Abdellaoui, Alain, Braud, Jean-Louis, Doualan, Catherine, Boussard-Plédel, Bruno, Bureau, Patrice, Camy, and Virginie, Nazabal
Abstract: In this Letter, we report for the first time, to the best of our knowledge, on an emission at 8 μm from Tb
Published: 2018

30. Infrared sulfide fibers for all-optical gas detection

Author: Jean-Louis Doualan, R. Chahal, Florent Starecki, J. Ari, Karine Michel, Bruno Bureau, Catherine Boussard-Plédel, Patrice Camy, Virginie Nazabal, Alain Braud, A.L. Pelé, 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), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), Digonnet M.J.F.Jiang S., 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: Optical fiber, Materials science, Chalcogenide glasses, Infrared, Phonon, Chalcogenide, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Signal, law.invention, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, law, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Rare-earth, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, business.industry, Sensors, Doping, Detector, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry, Carbon dioxide, Optoelectronics, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, 0210 nano-technology, business, Methane, Visible spectrum
Abstract: International audience; A review of our work on all-optical gas sensors is presented with an emphasis on the development of both new infrared (IR) sources and IR to visible converters. Many radicals spectroscopic signatures associated to gases of interest are in the 2.5 -15 μm spectral range (4000-350 cm-1). This spectral domain matches rare-earth ions emissions when embedded into chalcogenide glasses which are well- known for having low phonon energies. We present here results concerning the development of IR sources and IR to visible converters based on rare earth doped chalcogenide fibers. The development of all-optical gas sensors in the 3 to 5 μm spectral range is described showing IR signal conversion into visible light using specific excited state absorption mechanisms in rare earth doped materials. This wavelength conversion enables the use of silica fibers to transport the "gas" signal over large distances considerably increasing the scope of possible applications. An example of all-optical sensor using this photon conversion is presented in the case of CO2 detection. The implementation of this type of sensor for different gases such as methane is finally discussed. This all-optical sensor can be typically used over a kilometer range, with sensitivity around hundreds of ppm with cost effective detection heads, making this tool suitable for field operations. Finally, the photon conversion at the heart of this all-optical sensor is discussed as a general mean to detect infrared radiations avoiding the use of infrared detectors for a large span of applications. © 2018 SPIE.
Published: 2018
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31. 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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32. 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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33. 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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34. Développement d'une source optique intégrée émettant dans le moyen infra-rouge à partir de verres de chalcogénure dopés par des ions de terres rares

Author: Walid El Ayed, Loïc Bodiou, Jonathan Lemaitre, Aldo Gutierrez, Yannick Dumeige, Isabelle Hardy, Florent Starecki, Emeline Baudet, Radwan Chahal, Virginie Nazabal, Jean-Louis Doualan, Braud Alain, Patrice Camy, Petr Němec, Giuseppe Palma, Francesco Prudenzano, Joel CHARRIER, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-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)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 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 Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Politecnico di Bari, 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 de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IMT Atlantique (IMT Atlantique), 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), 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: [PHYS]Physics [physics], moyen infrarouge, micro-résonateur, optique intégrée, photoluminescence
Abstract: International audience; Cet article présente des résultats de photoluminescence (PL) guidée dans le moyen-infrarouge (2-5 µm) obtenus à partir de guides d’onde intégrés en verres de chalcogénure dopés par des ions Pr 3+ . La fabrication de verres de chalcogénures, leur dépôt par pulvérisation cathodique radiofréquence magnétron ainsi que leur mise en forme de guides d’onde ruban par photolithographie et gravure sèche sont également décrits. Des spectres de PL guidée large bande dans le moyen-infrarouge sont enregistrés pour la première fois pour des longueurs d’onde supérieures à 4 µm pour des guides incorporant des ions de terre rare.
Published: 2017

35. Rare-earth doped selenides active waveguides for integrated mid-infrared sensing applications

Author: Loïc Bodiou, Jonathan Lemaitre, Aldo Gutierrez, Walid El Ayed, Yannick Dumeige, Isabelle Hardy, Joel CHARRIER, Florent Starecki, Emeline Baudet, Radwan Chahal, Virginie Nazabal, Jean-Louis Doualan, Braud Alain, Patrice Camy, Petr Němec, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-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)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 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, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IMT Atlantique (IMT Atlantique), 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 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 (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics]
Abstract: International audience; Mid-infrared (mid-IR) absorption spectroscopic techniques can provide inherent molecular selectivity and reach very low detection limits. They have therefore found applications in environmental, health or security domains. In parallel to the growing demand for the detection of traces molecules, the development of compact sensors is also urged to extend the operational range of these sensors to on-site measurements. Sophisticated on-chip mid-IR transducers have been implemented using different integrated optical platforms (Si, Ge, SiNx, arsenides, chalcogenides…). However, despite the versatility of light sources spanning the whole mid-IR (synchrotron, globar, optical parametric oscillator, quantum/interband cascade laser (QCL/ICL) or supercontinuum sources), on-chip integration of mid-IR broadband light sources still remains a challenge. In particular, integrated broadband light sources and amplifiers operating in the 3-5 µm window would be of great interest as this spectral range overlaps an Earth’s atmosphere transmission window and strong characteristic vibrational transitions displayed by chemical molecules such as hydrocarbons, carbon dioxide and carbon monoxide
Published: 2017

36. Design of praseodymium-doped chalcogenide micro-disk emitting at 4.7 μm

Author: Giuseppe Palma, Mario Christian Falconi, Yannick Dumeige, Loïc Bodiou, Emeline Baudet, Julien Ari, Francesco Prudenzano, Virginie Nazabal, Joël Charrier, Florent Starecki, Department of Electrical and Information Engineering, Politecnico di Bari, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-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)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Department of Graphic Arts and Photophysics [University of Pardubice], Faculty of Chemical Technology [University of Pardubice], University of Pardubice-University of Pardubice, MP1401, European Cooperation in Science and Technology, 3329762, Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, Institut des Sciences Chimiques de Rennes ( ISCR ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Bretagne Loire ( UBL ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Department of Graphic Arts and Photophysics, University of Pardubice, Faculty of Chemical Technology, 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 (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), 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), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and University Pardubice
Subjects: (140.3410) Laser resonators, Materials science, Chalcogenide, (130.2755) Glass waveguides, (140.3945) Microcavities, (140.4480) Optical amplifiers, (140.4780) Optical resonators, (160.5690) Rare-earth-doped materials, 02 engineering and technology, Coupled mode theory, Signal, [ CHIM ] Chemical Sciences, law.invention, chemistry.chemical_compound, 020210 optoelectronics & photonics, Optics, law, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, OCIS : 130.2755, 140.3410, 140.3945, 140.4480, 140.4780, 160.5690, Total internal reflection, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Amplifier, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Wavelength, chemistry, business, Refractive index
Abstract: International audience; A compact amplifier based on chalcogenide Pr3+-doped micro-disk coupled to two ridge waveguides is designed and refined by means of a home-made computer code. The gain G ≈ 7.9 dB is simulated for a Pr3+ concentration of 10 000 ppm, input signal power of -30 dBm at the wavelength 4.7 μm and input pump power of 50 mW at the wavelength 1.55 μm. In the laser behavior, i.e. without input signal, the maximum slope efficiency S = 8.1 × 10-4 is obtained for an input pump power of 2 mW. This value is about six times higher than that simulated for an optimized erbium-doped micro-disk. © 2017 Optical Society of America.
Published: 2017
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37. Comparative study of Ho:Y3Al5O12 and Ho:Y2O3 transparent ceramics synthesized from laser ablated nanopowders

Author: Mikhail A. Baranov, Roman N. Maksimov, Pavel Loiko, Alexander Khubetsov, Olga Dymshits, Vladislav A. Shitov, Patrice Camy, Florent Starecki, and Liza Basyrova
Subjects: Materials science, Transparent ceramics, law, Physics, QC1-999, Physical chemistry, Laser, law.invention
Published: 2020
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38. Rare earth doped LiYF4 single crystalline films grown by liquid phase epitaxy for the fabrication of planar waveguide lasers

Author: Jean-Louis Doualan, Alain Braud, Gurvan Brasse, Florent Starecki, Patrice Camy, Richard Moncorgé, Western Bolaños, Magali Morales, and Abdelmjid Benayad
Subjects: Waveguide lasers, Fabrication, Materials science, Dopant, business.industry, Praseodymium, Doping, chemistry.chemical_element, Condensed Matter Physics, Epitaxy, Inorganic Chemistry, Planar, Thulium, chemistry, Materials Chemistry, Optoelectronics, business
Abstract: This article reports the epitaxial growth process and the characterizations of thulium doped or praseodymium doped LiYF 4 layers grown on pure LiYF 4 substrates for the development of planar waveguide lasers. After having presented the key points of the growth process to achieve high quality crystalline layers, microstructural, chemical and optical characterizations of the epilayers are reported for various dopants compositions.
Published: 2014
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39. Dysprosium-doped chalcogenide Master Oscillator Power Amplifier (MOPA) for Mid-IR emission

Author: Jean-Luc Adam, Giuseppe Palma, Johann Troles, Francesco Prudenzano, Virginie Nazabal, Maurizio Ferrari, Stefano Taccheo, Mario Christian Falconi, Florent Starecki, Politecnico di Bari, 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), Caratterizzazione e Sviluppo di Materiali per la Fotonica e l'Optoelecttronica (CSMFO), CNR Istituto di Fotonica e Nanotecnologie [Trento] (IFN), Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR)-Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR), Ministero dell'Istruzione, dell'Universit e della Ricerca [PON01 01224, PONa3 00298, PON02 00576 3329762], EU COST Action [MP1401], Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-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), and National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)-National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Subjects: Materials science, Optical fiber, Chalcogenide, Chalcogenide glass, Physics::Optics, electromagnetic analysis, 02 engineering and technology, 7. Clean energy, law.invention, Optical pumping, chemistry.chemical_compound, 020210 optoelectronics & photonics, Electromagnetic analysis, dysprosium, laser, optical fiber amplifiers, chalcogenide glass, medium infrared, MOPA, photonic crystal fibers (PCFs), law, Fiber laser, dysprosium, laser, medium infrared, MOPA, optical fiber amplifiers, photonic crystal fibers (PCFs), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [CHIM]Chemical Sciences, Optical amplifier, business.industry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, chemistry, 13. Climate action, Optoelectronics, Atomic physics, 0210 nano-technology, business, Photonic-crystal fiber
Abstract: The paper describes the design of a medium infrared fiber laser based on a dysprosium-doped chalcogenide glass $\text{Dy}^{3+}: \text{Ga}_{5}\text{Ge}_{20}\text{Sb}_{10}\text{S}_{65}$ . To obtain a high efficiency, the fiber laser is followed by an optical amplifier. The optimized optical source exploits a master oscillator power amplifier (MOPA) configuration. The MOPA pump and signal wavelengths are 1709 and 4384 nm, respectively. Spectroscopic parameters measured on preliminary samples of chalcogenide glasses are taken into account to fulfill realistic simulations. The MOPA emission is maximized by applying a particle swarm optimization approach. For the dysprosium concentration ${\text{6}}\, \times\, {\text{10}}^{25}$ ions/ $\text{m}^{3}$ and the input pump power of 3 W, an output power of 637 mW can be obtained for optical fiber losses close to 1 dB $\text{m}^{-1}$ . The optimized MOPA configuration allows a laser efficiency larger than 21%. By considering the high beam quality provided by photonic crystal fibers, it is a good candidate for medium infrared light generation whose main applications include, but are not limited to, molecular spectroscopy and environmental monitoring.
Published: 2017
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40. Rare-earth doped chalcogenide glasses for mid-IR gas sensor applications

Author: Jean-Louis Doualan, Younes Messaddeq, Patrice Camy, Yannick Ledemi, Bruno Bureau, R. Chahal, Florent Starecki, Karine Michel, Virginie Nazabal, Catherine Boussard-Plédel, Lionel Quetel, J. Ari, Alain Braud, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), IDIL Fibres Optiques, PME, ADEME COPTIK project, ANR Optigaz, Britanny region, Canadian Excellence Research Chair (CERC) in Photonic Innovations, 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 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), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM), and Université Laval [Québec] (ULaval)
Subjects: optical fiber, Optical fiber, Materials science, Chalcogenide, Chalcogenide glass, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, chemistry.chemical_compound, chalcogenide glass, law, sensor, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Absorption (electromagnetic radiation), 010302 applied physics, business.industry, Doping, rare-earth, carbon dioxide, 021001 nanoscience & nanotechnology, Carbon dioxide sensor, chemistry, 13. Climate action, Dysprosium, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Luminescence
Abstract: International audience; Luminescence properties of Pr3+ and Dy3+ doped GaGeSbSe(S) vitreous systems have been studied. The synthesis process to obtain homogeneous glasses has been determined and fibers have been successfully drawn from the produced preforms and characterized. Fibers show a mid-IR luminescence matching with the CO2 absorption band at 4.3 mu m and can be used in an environmental monitoring sensor for the CO2 underground storage. The luminescence and glasses properties have been investigated on bulk samples and fibers in order to improve the efficiency of an optical CO2 sensor prototype operating from high to low concentration, down to the ppm level.
Published: 2017
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41. Luminescence at 2.8 μm: Er3+-doped chalcogenide micro-waveguide

Author: J.L. Doualan, Jean-Luc Adam, Virginie Nazabal, Loïc Bodiou, Petr Němec, Florent Starecki, Hervé Lhermite, Marie-Laure Anne, Joël Charrier, Patrice Camy, 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), 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), Department of Graphic Arts and Photophysics [University of Pardubice], Faculty of Chemical Technology [University of Pardubice], University of Pardubice-University of Pardubice, Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conseil National de la Recherche Scientifique, 16-17921S, Grantová Agentura České Republiky, 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 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), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Télécom Bretagne, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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), and Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: Materials science, Photoluminescence, Chalcogenide, Thin films, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 010309 optics, Inorganic Chemistry, Erbium, chemistry.chemical_compound, Amorphous materials, Optics, 0103 physical sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Electrical and Electronic Engineering, Physical and Theoretical Chemistry, Thin film, Spectroscopy, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Rare-earth doped materials, business.industry, Organic Chemistry, Doping, Sputter deposition, 021001 nanoscience & nanotechnology, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Amorphous solid, chemistry, integrated optics, 0210 nano-technology, Luminescence, business
Abstract: This paper reports the fabrication of luminescent optical rib/ridge waveguides made of erbium doped Ga-Ge-Sb-S films deposited by RF magnetron sputtering. Several fluorescence emissions of Er 3+ ions from the visible to the middle infrared spectral domain were clearly observed within the films. The study of the 4 I 13/2 level lifetime enabled development of a suitable annealing treatment of the films to reach the value of the bulk counterpart while the variation in surface roughness was limited, thus ensuring reasonable optical losses (0.7–0.9 dB/cm). Amplification experiments were carried out at 1.54 μm leading to complete characterization of the erbium-doped micro-waveguide with ∼3.4 dB/cm on/off gain. A demonstration of mid-IR photoluminescence from Er 3+ -doped chalcogenide micro-waveguide was recorded at ∼2.76 μm. The multi-luminescence from the visible to mid-IR generated using erbium doped chalcogenide waveguiding micro-structures might find easy-to-use applications concerning telecommunication technologies or on-chip optical sensors for which luminescent sources or amplifiers operating at different wavelengths are required.
Published: 2016
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42. Design of rare-earth doped chalcogenide microresonators for biosensing in Mid-IR

Author: Giuseppe Palma, Mario Christian Falconi, Joël Charrier, Francesco Prudenzano, Loïc Bodiou, Florent Starecki, Jonathan Lemaitre, Yannick Dumeige, Virginie Nazabal, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Politecnico di Bari, Institut des Sciences Chimiques de Rennes ( ISCR ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-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 (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Télécom Bretagne, 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, Computer Networks and Communications, Chalcogenide, Chalcogenide glass, Physics::Optics, 02 engineering and technology, Coupled mode theory, Condensed Matter::Disordered Systems and Neural Networks, [ CHIM ] Chemical Sciences, chemistry.chemical_compound, chalcogenide glass, 020210 optoelectronics & photonics, Optics, Electronic, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [CHIM]Chemical Sciences, Optical and Magnetic Materials, Electrical and Electronic Engineering, business.industry, Doping, Optical fiber sensors, rare-earth, mid-infrared, Rate equation, 021001 nanoscience & nanotechnology, microresonators, Microcavities, Optical waveguides, chemistry, 13. Climate action, Couplings, Light emission, Glass, Whispering-gallery wave, Electronic, Optical and Magnetic Materials, 0210 nano-technology, business, Lasing threshold
Abstract: International audience; In this paper some preliminary results pertaining to the design and fabrication of rare-earth doped chalcogenide microresonators for lasing in mid-infrared (Mid-IR) wavelength range are illustrated. The unique properties of chalcogenide glass and the Whispering Gallery Mode (WGM) resonances make possible to obtain light emission via rare-earth transitions at long wavelengths. As example, a light source based on chalcogenide glass doped with Er3+ is investigated via a home-made numerical model based on the coupled mode theory and solving the rare-earth rate equations. A number of promising applications in different areas such as biology, molecular spectroscopy and environmental monitoring are feasible. © 2016 IEEE.
Published: 2016
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43. Développement d’une plateforme en optique intégrée en verres de chalcogénures pour le moyen infrarouge

Author: Aldo Gutierrez, Loïc Bodiou, Jonathan Lemaitre, Isabelle Hardy, Joël Charrier, Florent Starecki, Catherine Boussard-Pledel, Bruno Bureau, Virginie Nazabal, Jean-Louis Doualan, Braud Alain, Patrice Camy, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Optique (OPT), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 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), 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), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB), 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 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), and CHARRIER, Joel
Subjects: [PHYS]Physics [physics], moyen infrarouge, terres rares, plateforme en optique intégrée, transducteurs optiques, verres de chalcogénures, [PHYS] Physics [physics]
Abstract: National audience; Cet article présente les résultats expérimentaux de caractérisations optiques dans le moyen infrarouge d’une plateforme intégrée en verres de chalcogénures dans la perspective d’une intégration monolithique d’une source de lumière réalisée à partir de ces verres dopés par des ions terres rares et du transducteur.
Published: 2016

44. Mid-infrared optical properties of integrated Pr3+-doped chalcogenides ridge waveguides

Author: Loïc Bodiou, Jonathan Lemaitre, Aldo Gutiérrez, Yannick Dumeige, Isabelle Hardy, Nathalie Lorrain, Luiz Poffo, Guendouz, M., Joel CHARRIER, Florent Starecki, Emeline Baudet, Virginie Nazabal, Jean-Louis Doualan, Braud Alain, Patrice Camy, Hervé Lhermitte, Olivier de Sagazan, Petr Nemec, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département Optique ( OPT ), Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris], Institut des Sciences Chimiques de Rennes ( ISCR ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), 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 ) -Ecole 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 d'Electronique et de Télécommunications de Rennes ( IETR ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -SUPELEC-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université de Nantes ( UN ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Graphic Arts and Photophysics, Faculty of Chemical Technology, University Pardubice, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Télécom Bretagne, Département Optique (OPT), Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 d'Electronique et de Télécommunications de Rennes (IETR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-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)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Graphic Arts and Photophysics [University of Pardubice], Faculty of Chemical Technology [University of Pardubice], University of Pardubice-University of Pardubice, Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-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), 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 National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Bretagne-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB), 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), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), and Bodiou, Loic
Subjects: [SPI.OPTI] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [ SPI.OPTI ] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic
Abstract: International audience; The mid-infrared (mid-IR) spectral region is of great interest to many areas of science and technology as it contains two important transparency windows (3–5 μm and 8–13 μm) of the Earth’s atmosphere and strong characteristic vibrational transitions displayed by a large number of molecules. Praseodymium ions (Pr3+) feature characteristic transitions in the mid-IR and transmission range of chalcogenides based materials spans a large part of the mid-IR. The combination of efficient waveguiding properties with mid-IR light emitters would therefore be a key enabler of the development of mid-IR sensors-on-a-chip for health, security and environmental applications.RF magnetron sputtering is used to deposit a Pr3+-doped chalcogenides guiding layer based on the quaternary system composed of Ga, Ge, Sb and Se atoms on different cladding layers. The optical design of integrated ridge waveguides for single-mode propagation at mid-IR wavelengths is presented. Then, the fabrication process of these structures using photolithography and RIE/ICP dry etching is described.Single-mode propagation of mid-IR laser light is observed in ridge structures by optical near field imaging. Furthermore, Pr3+ guided photoluminescence in the mid-IR around 2.5 µm and 4.5 µm is demonstrated at room temperature using co-propagating pumping around 1.55 µm and investigated as a function of films annealing.
Published: 2016

45. 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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46. 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.
Published: 2018
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47. Dy3+ doped GeGaSbS fluorescent fiber at 4.4 μm for optical gas sensing: Comparison of simulation and experiment

Author: Richard Moncorgé, Jean-Louis Doualan, Catherine Boussard-Plédel, Radwan Chahal, Virginie Nazabal, A.L. Pelé, Patrice Camy, Bruno Bureau, Alain Braud, Florent Starecki, 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), This work has been funded by the ADEME STOCKCO2 program within the COPTIK project (grant number 1494C0013)., 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 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 (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Optical fiber, Materials science, Luminescence, Infrared, Physics::Optics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, Inorganic Chemistry, Optics, law, 0103 physical sciences, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, Fiber, Rare-earth, Electrical and Electronic Engineering, Physical and Theoretical Chemistry, Absorption (electromagnetic radiation), Spectroscopy, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, business.industry, Organic Chemistry, Doping, Rate equation, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, infrared, Optoelectronics, chalcogenides, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, 0210 nano-technology, business
Abstract: The infrared (IR) fluorescence from Dy3+ doped Ga5Ge20Sb10S65 fibers is investigated in details in order to develop bright IR fiber sources emitting at 4.4 μm for CO2 sensing purposes. Optical sensing requires intense IR radiation to probe with accuracy gas concentrations by measuring the gas absorption. We developed a specific modeling describing the Dy3+ doped GeGaSbS fiber IR output power by simultaneously solving rate equations and propagation equations within the fibers. This modeling allows the determination of the IR fluorescence guided along the fiber as a function of the Dy3+ doping concentration, the propagation losses and the fiber geometry. The results of the simulation are successfully compared with experimental data and are further discussed in order to determine the optimal set of fiber characteristics maximizing the IR fiber output emission
Published: 2016
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48. Rare-Earth Doped Microdisks for Mid-Infrared Applications

Author: Guiseppe Palma, Mario Christian Falconi, Florent Starecki, Virginie Nazabal, Loïc Bodiou, Joel CHARRIER, Francesco Prudenzano, CHARRIER, Joel, Politecnico di Bari, 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), Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-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)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-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)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [PHYS] Physics [physics]
Abstract: International audience
Published: 2016

49. IR emitting Dy3+ doped chalcogenide fibers for in situ CO2 monitoring in high pressure microsystems

Author: Bruno Bureau, Yves Garrabos, Florent Starecki, Fabien Palencia, C. Lecoutre, Radwan Chahal, Catherine Boussard-Plédel, Samuel Marre, Virginie Nazabal, Sandy Morais, 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), Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université de Bordeaux (UB), ADEME, ANR-12-SEED-0001,CGSµLab,Micro-laboratoires géologiques sur puce pour l'étude des processus clés du transport réactif multiphasique appliqués au stockage géologique du CO2.(2012), 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), and Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Infrared, Chalcogenide, Microfluidics, Glass fiber, Analytical chemistry, 02 engineering and technology, Management, Monitoring, Policy and Law, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Industrial and Manufacturing Engineering, chemistry.chemical_compound, Microsystem, Absorption (electromagnetic radiation), Microchannel, business.industry, 010401 analytical chemistry, Doping, Rare earth infrared luminescence, Chalcogenide glass and fiber, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Microreactors, Pollution, Optical absorption spectroscopy, 0104 chemical sciences, General Energy, chemistry, Carbon dioxide, 13. Climate action, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Geological lab-on-chip
Abstract: International audience; This paper reports the carbon dioxide detection in silicon-Pyrex high pressure microfluidic devices mimicking geological conditions encountered in deep saline aquifers using an in situ infrared optical sensor. The middle infrared source inserted inside the microchannel is based on infrared emission from Dy3+ sulfide glass fibers. The broad emission of the Dy3+ doping in infrared fibers is used to directly probe the CO2 thanks to the perfect overlap between the rare earth emission centered at 4.4 μm and the CO2 absorption band located at 4.3 μm. CO2 and water were clearly distinguished when using segmented flow on chip at pressures ranging from 4.5 to 6 MPa. These results demonstrate the feasibility of the infrared optical detection of other gases displaying absorption bands in the middle infrared domain for further developments of gas sensors, which can find applications in geological media monitoring and microfluidics.
Published: 2016
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50. Design of an Efficient Pumping Scheme for Mid-IR Dy3+:Ga5Ge20Sb10S65 PCF Fiber Laser

Author: Stefano Taccheo, Giuseppe Palma, Mario Christian Falconi, Virginie Nazabal, Francesco Prudenzano, Florent Starecki, Johann Troles, Maurizio Ferrari, Politecnico di Bari, 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), PON01 01224, Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, MP1401, EU COST Action, 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 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 (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Nonlinear optics, Physics::Optics, Quantum cascade lasers, Reflection, Gallium, 02 engineering and technology, Pumping (laser), law.invention, Fiber lasers, Simulated results, 020210 optoelectronics & photonics, law, Atomic and Molecular Physics, Optical remote sensing, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Dysprosium, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Germanium, Spectroscopic parameters, Remote sensing, Light generation, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 3. Good health, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Wavelength, Photonic crystal fibers, Mirrors, Rare-earth doped glass, Chalcogenide glass, dysprosium, laser, medium infrared, Optical cavity, Laser beam quality, Photonic-crystal fiber, Materials science, Optical pumping, Optics, Fiber laser, Electronic, [CHIM]Chemical Sciences, Optical and Magnetic Materials, Electrical and Electronic Engineering, Mirror reflectivity, business.industry, Lasers, Laser, High beam quality, Glass, and Optics, business, Chalcogenides
Abstract: This letter illustrates the design of a novel medium infrared (Mid-IR) laser based on a photonic crystal fiber made of dysprosium-doped chalcogenide glass, Dy3+:Ga5Ge20Sb10S65. In order to perform a realistic investigation, the simulation is performed by taking into account the spectroscopic parameters measured on the rare earth-doped glass sample. The simulated results show that an optical beam emission close to 4400-nm wavelength can be obtained by employing two pump beams at 2850 nm (pump #1) and 4092 nm (pump #2) wavelengths. The pump beams can be provided by commercial quantum cascade lasers. As example, for the pump powers of 50 mW (pump #1) and 1 W (pump #2), the input mirror reflectivity of 99%, the output mirror reflectivity of 30%, and the optical cavity length of 50 cm, a signal power close to 350 mW at the wavelength of 4384 nm can be generated. This result indicates that the designed source configuration is feasible for high beam quality Mid-IR light generation and it is efficient enough to find applications in optical free propagation links, optical remote sensing, and medicine.
Published: 2016
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