Spectroscopie dans l'etat excite des ions terres-rares nd3+ et tm3+ et fonctionnement laser multilongueur d'onde du yag : nd3+

par Nicolas Garnier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de ETIENNE DESCROIX.

Soutenue en 1997

à SAINT ETIENNE .

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  • Résumé

    L'ensemble des travaux presentes dans cette these a ete realise dans le cadre du groupement de recherche materiaux lasers (gdr cnrs n 1148, theme : critere de qualite). Il est issu d'une collaboration entre le laboratoire traitement du signal et instrumentation, le laboratoire physico-chimie des materiaux luminescents et les entreprises crismatec et bm industrie. Ces travaux ont conduit a la mise en oeuvre de differentes techniques experimentales permettant la comprehension de divers processus se manifestant par une limitation de l'effet laser dans les cristaux de yag : nd#3#+ (y#3al#5o#1#2 : nd#3#+) et ylf : nd#3#+ (ylif#4 : nd#3#+). Le premier aspect de ces processus est lie a l'ion dopant, ce sont des processus intrinseques tels que l'absorption dans l'etat excite et l'addition de photon par transfert d'energie conduisant a un depeuplement du niveau metastable emetteur dans l'infrarouge. Nous avons mis au point differentes experiences a deux faisceaux laser synchronises (pompe, sonde) permettant l'etude des transitions dans l'etat excite tant du point de vue spectral que des sections efficaces. Dans le cas du ylf : nd#3#+, ces techniques ont permis la mise en evidence d'un double processus d'addition de photons par transfert d'energie conduisant a des emissions visibles et ultraviolettes faisant suite a un pompage infrarouge ainsi qu'une double absorption dans l'etat excite autour de la longueur d'onde laser (1. 05 m). Nous avons par ailleurs applique ces techniques a l'etude de transitions d'absorption dans l'etat excite intervenant dans le processus d'avalanche de photons dans l'ion thulium pour differentes matrices (y#3al#5o#1#2, yalo#3 et y#2o#3). Le second aspect de ces travaux, applique au yag : nd#3#+, nous a conduit a envisager l'intervention d'un processus extrinseque a l'ion dopant lie a la formation de centres colores apres pompage optique. On observe ainsi, apres pompage, la diminution d'une bande d'absorption autour de 250 nm n'appartenant pas a l'ion nd#3#+, l'apparition d'une bande d'absorption s'etendant depuis le visible jusqu'a l'infrarouge conduisant ainsi a l'augmentation de l'absorption residuelle a la longueur d'onde laser (1. 064 m), cette absorption residuelle etant mesuree par une technique interferometrique specialement developpee a cet effet. Le processus envisage est le changement de valence d'une impurete (probablement du fer) par piegeage d'un electron libere dans la matrice yag sous l'effet du rayonnement ultraviolet des flashes de pompage, processus partiellement reversible, avec la creation de centres absorbants sous forte intensite de pompage (phenomene a deux photons) et annihilation (blanchiment) de ces centres sous faible intensite de pompage (phenomene a un photon). L'hypothese actuelle, quant a la nature de ces centres, serait liee au processus d'oxydo-reduction : fe#3#+ + e#- fe#2#+. Nous avons observe que ces centres colores avaient une influence sur l'energie extraite et sur la thermique des barreaux en fonctionnement laser.


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Informations

  • Détails : 228 P.
  • Annexes : 181 REF.

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  • Bibliothèque : Université Jean Monnet. Service commun de la documentation. Section Sciences.
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