L'émission laser à 2 µm de l'ion Ho3+ présente beaucoup d'intérêt : elle est située dans une fenêtre de transparence de l'atmosphère, elle est absorbée par l'eau et son danger pour l'œil est limité (absorbée par la cornée). De plus elle est légèrement accordable.
Des applications sont possibles en télémétrie,
communication, LIDAR, domaine médical. La difficulté pour l'obtenir
provient du fait que la transition radiative 5I7-->5I8 dont
elle est issue aboutit à un sous-niveau Stark non vide à température
ambiante, ce qui augmente le seuil laser. Le pompage le plus
efficace consiste à utiliser des ions sensibilisateurs captant l'excitation
visible des lampes flash ou des diodes lasers vers 800 nm et la
transférant à l'ion holmium.
J'ai étudié la conversion pompe-->2 µm dans les cristaux Gd3Ga5O12
(GGG), Y3Al5O12 (YAG), YAlO3 (YAP), LiNbO3, LiYF4 et un verre
fluoré : le BYZIT. Les ions sensibilisateurs de fluorescence
sont : Er3+, Tm3+, Yb3+, Cr3+, Fe3+. Une étude typique se trouve
par exemple dans :
A. Brenier, C. Pedrini, B. Moine, J.L.
Adam, C. Pledel
Fluorescence mechanisms in Tm3+ singly doped and Tm3+, Ho3+
doubly doped indium-based
fluoride glasses.
Phys.Rev.B 41 n°8 (1990) 5364-5371.
Une étude des transferts aller-retour Tm<---->Ho détaillée (impliquant les paramètres microscopiques des transferts et la diffusion), basée sur la méthode des fonctions de transferts, se trouve dans la publication:
A. Brenier, G. Boulon, C. Madej, C. Pédrini,
L. Lou
Kinetics of transfer and back transfer in thulium-holmium
doped Gd3Ga5O12 (Ca,Zr) garnet.
Journal of Luminescence 54 (1993) 271.
Les pertes d'énergie par up-conversion sont mises en évidence, bien que s'avérant faibles dans le système tridopé Yb-Tm-Ho :
A. Brenier, L. C. Courrol, C. Pédrini, C.
Madej, G.Boulon
Yb3+/Tm3+ ions as sensitizers for the Ho3+ infrared emission
in Gd3Ga5O12
and up conversion energy losses.
Physical Review B vol. 49 n°9 (1 january 1994) 881-887.
J'ai étudié les transferts Yb--> Er dans lesquels l'ion ytterbium sensibilise l'émission laser à 1.54 µm de l'ion erbium, située dans la zone de "sécurité oculaire":
A.-F. Obaton, C. Parent, G. Le Flem, P.
Thony, A. Brenier, G. Boulon
Yb3+ -Er3+ codoped LaLi4P4O12 glass: a new eye-safe laser at 1535
nm
Journal of Alloys and Compounds 300-301 (2000) 123.
Un laser à erbium pour la sécurité oculaire basé sur ces processus est décrit dans le site d'Eric tanguy.
Dans le système Cr-Tm, une étude à basse température a montré que le plus proche voisin Tm d'un ion Cr perturbe les caractéristiques spectrales et dynamiques de la transition 2E-->4A2 du chrome. En d'autres termes des paires d'ions Cr-Tm ont été mises en évidence :
A. Brenier, G. Boulon, C. Pédrini, C.
Madej
Cr3+-Tm3+ ion pairs in Gd3Ga5O12 garnet.
Optical Materials 1 (1992) 299.