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| Tellurium based optical glasses and fibers for infrared applications (Fibres optiques et verres de tellure pour des applications en optique infrarouge) Mahlovanyi, Bohdan - (2023-12-12) / Université de Rennes, Uniwersytet rzeszowski (Pologne) Tellurium based optical glasses and fibers for infrared applications
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Bureau, Bruno; Cebulski, Józef Discipline : Sciences des matériaux Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : S3M Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Verres de Chalcogénures, fibres optiques, capteurs infrarouges, changement de phases
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Résumé : Les verres de chalcogénure jouent un rôle central en optique infrarouge et leur importance industrielle ne fait que croître en raison de leurs propriétés optiques uniques dans l’infrarouge et de leur capacité à être mis en forme pour fabriquer de nombreux systèmes opérationnels, notamment des fibres optiques. Ainsi, les verres de chalcogénure servent déjà à fabriquer des capteurs en spectroscopie infrarouge, par exemple pour le diagnostic médical, des systèmes de thermométrie optique, ou encore systèmes à base de matériaux à changement de phase. Dans ce travail de thèse, de nouvelles fibres optiques basées sur la composition (Ge21Te79)85-AgI15 ont été développées strictement à base de tellure. Elles ont été caractérisées et utilisées en tant que capteur pour mettre en œuvre des mesures par spectroscopie par ondes évanescentes sur un modèle d'urine de patient affecté par la maladie de Fabry. De plus des fibres optiques double-indice de composition (Ge21Te79-xSex)85-AgI15 (x = 0, 3, 5 et 8) ont été conçues par « rotational casting ». Les tests de propagation optique ont montré que la lumière est bien transmise en leur cœur, loin dans l’infrarouge. De plus la fibre au plus fort contraste d’indice (x=8) permet de filtrer 2 modes de propagation, nous approchant d’une transmission monomode. Par ailleurs, des verres dits « équichalcogénure », riches en Sb, de composition Ge15Sb40S15Se15Te15 ont été synthétisés pour étudier leurs propriétés de changement de phase. Des films minces de ces verres déposés par évaporation thermique ont montré des propriétés de changement de phase exceptionnelles. L'étude de résistivité montre trois points de commutation autour de ~140 ℃, ~ 200 ℃ et 300 ℃. Ces propriétés pourront être exploitées dans des systèmes intégrées photoniques/électroniques entièrement à base de chalcogène et pour des applications de mémoire numérique non volatile. Abstract : Chalcogenide glasses play a significant role in photonic applications and their importance for the industry only grows every year, which is caused by outstanding optical properties in the infra-red spectral region and the ability to form various geometric structures, especially fibers. Therefore, chalcogenide glasses already serve as sensors in spectroscopy, medical diagnostics, optical thermometry devices and modern means of phase-change memory. Optical fibers based on (Ge21Te79)85-AgI15 composition were studied in this work as sensor for Fiber Evanescent Wave spectroscopy of human urine effected by Fabry disease. Double-index fibers of (Ge21Te79-xSex)85-AgI15 (x=0, 3, 5 and 8) composition were obtained using rotational casting method. The optical propagation test showed that the laser light well propagates in the core of the fibers. Moreover, the fiber with the highest index contrast (x=8) presents only two modes of propagation very close to a single-mode fiber. Sb-rich equichalcogenide glasses of Ge15Sb40S15Se15Te15 composition were synthesized to study phase-change properties. Thin films of equichalcogenide samples deposited by the thermal evaporation method demonstrated outstanding phase-change properties. The resistivity study shows three switching points around ~140 ℃, ~ 200 ℃ and 300 ℃. The observed phase-change memory effect can be explored in the all-chalcogenide photonic/electronic integrated platforms based on the same equichalcogenide family materials and, of course, in non-volatile digital memory applications. | |||