Radiation effects on erbium doped optical fibers - on the influence of the fiber composition
Effets des radiations sur des fibres optiques dopées erbium : influence de la composition
Résumé
We have studied the erbium-doped fibers (EDF) sensitivity under irradiation and the induced defects. The first chapter presents the state of the art for the EDF under irradiation as well as some radiation generated silica defects. The second chapter details the radiations used in this thesis and the experimental set-ups implemented for the characterization of the fiber responses under irradiation and the radiation induced defects. In the third chapter, we present the response of several erbium-doped fibers irradiated with γ-rays, protons and pulsed X-rays. The erbium doped fibers have higher radiation induced sensitivity than the Telecom fibers (SMF28) or than erbium-doped fibers containing little aluminum. The aluminum presence in the EDF core composition is mainly responsible for the fiber performance degradation. Whatever the irradiation types, the radiation generated defects are related to the host matrix. Our studies also display that the erbium ions are only affected by the interaction with the created defects. The fourth chapter deals with the EDF under UV exposure and shows that the UV rays lead to the same effects than the gamma rays. The last chapter of this thesis presents the study of optical fiber amplifiers under γ irradiation.
Nous avons étudié la sensibilité des fibres dopées erbium (EDF) sous irradiation et les défauts induits par celle-ci. Le premier chapitre présente l'état de l'art sur les EDF sous irradiations ainsi que des défauts générés dans la silice par les radiations. Le deuxième chapitre précise les types de radiations utilisés et les moyens expérimentaux mis en oeuvre pour caractériser les réponses des fibres sous irradiation ainsi que les défauts à l'origine des pertes. Dans le troisième chapitre, nous présentons la réponse de plusieurs fibres dopées erbium irradiées aux rayons γ, protons et rayons X pulsés. Les fibres dopées erbium et aluminium présentent des pertes induites par radiation plus élevées que les fibres classiques de transmission des télécommunications (SMF28) ou celles dopées erbium avec peu d'aluminium. La présence de l'aluminium dans la composition du coeur des fibres dopées erbium est en grande partie responsable des pertes induites. Quelque soit le type d'irradiation, les défauts créés par l'irradiation sont liés à la matrice hôte. Nos études montrent aussi que l'erbium n'est affecté qu'à travers son interaction avec les défauts créés. Le quatrième chapitre traite des EDF sous insolation UV et montre que les UV conduisent aux mêmes effets que les rayons γ. Le dernier chapitre présente, quant à lui, l'étude des amplificateurs optiques sous irradiation γ.
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