Luminescent glasses, optical fibers, and composites for optical sensing and photonic applications

Verres, fibres optiques et composites luminescents pour la détection optique et les applications photoniques Ce travail explore la conception, la synthèse et l'application de matériaux vitreux luminescents et de composites pour la détection optique et les technologies photoniques. La recherche se concentre sur le développement de nouveaux matériaux optiquement actifs utilisant des matrices de verre oxydé adaptées à la fabrication de fibres optiques, telles que les verres tellurites et phosphates, qui sont modifiés pour améliorer leurs propriétés optiques et thermiques. L'introduction de modificateurs de réseau, en particulier des fluorures, aboutit à des systèmes vitreux avec une transparence accrue et une stabilité chimique appropriée. Ces matrices ont été dopées avec des ions de terres rares (TR3+) et des nanoparticules, et elles ont également servi de substrats pour la croissance de polymères de coordination (PC) luminescents, permettant la production de nouveaux composites verre@PC avec un potentiel significatif pour la détection chimique. Une approche systématique a été employée pour caractériser ces matrices de verre à l'aide de techniques telles que la diffraction des rayons X, la spectroscopie Raman, la résonance magnétique nucléaire à l'état solide et la spectroscopie UV-Visible, fournissant des informations sur leurs propriétés structurelles, optiques et thermiques. La synthèse de verres de phosphate optiquement actifs co-dopés avec des ions TR3+ a démontré leur capacité à promouvoir la luminescence par conversion ascendante (upconversion), mettant en évidence leur potentiel pour les applications photoniques. La recherche met également en avant le développement de composites verre@PC, synthétisés par croissance in situ sur des substrats en verre et des fibres optiques. Ces composites montrent de réponses luminescentes aux composés carbonylés comme l'acétone et le 2-pentanone, démontrant leur potentiel pour la détection chimique. De plus, les fibres optiques revêtues permettent la transmission de signaux luminescents sur de longues distances, facilitant la détection en temps réel et à distance des analytes. Ainsi, cette thèse contribue au développement de nouveaux matériaux luminescents et de capteurs à base de fibres optiques, offrant une plateforme polyvalente pour des capteurs optiques innovants et des dispositifs photoniques.