Peut-on graver une empreinte spectrale sur une transition optique d’un cristal dopé aux terres rares et la voir réapparaître sur une autre transition ? Cette question est longtemps restée sans réponse. Une équipe de l’Institut Langevin, en collaboration avec Thales Research and Technology et l’Institut de Recherche de Chimie Paris, vient d’y répondre expérimentalement dans une étude publiée dans Physical Review B.
Menée à 3,5 K dans un cristal d’Y₂SiO₅ dopé à l’erbium, l’étude compare pour la première fois en haute résolution la transition à 980 nm, jusque-là peu étudiée dans les cristaux, à la célèbre transition télécom à 1,5 μm. En gravant un trou spectral sur l’une des transitions pour sonder l’autre, les chercheuses et chercheurs montrent qu’un trou spectral induit apparaît bien sur la seconde : les deux transitions portent donc la trace d’un environnement local partagé. Mais cette corrélation n’est que partielle, et elle varie le long du profil spectral. Les ions situés en bord de raie, plus fortement perturbés par le champ cristallin, y sont moins sensibles.
Au-delà de la réponse apportée, ces résultats éclairent les mécanismes microscopiques du désordre dans ces matériaux, avec des perspectives pour le traitement de signaux radiofréquence et les mémoires quantiques.
Figure : Evolution du trou spectral induit à 980 nm en fonction de la fréquence du trou gravé à 1,5 μm (axe horizontal). La forme diagonale montre que le trou induit se déplace avec le trou initial, signe d’une corrélation entre les deux transitions sur toute la largeur de la raie. Les profils d’absorption des deux transitions sont représentés dans les inserts latéraux.
Référence :
Correlated inhomogeneous absorption profiles across distinct optical transitions in a rare-earth doped crystal
F. Segur, S. Welinski, A. Ferrier, P. Berger, and A. Louchet-Chauvet
Phys. Rev. B 114, 274102 (2026)
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Flora SEGUR |
