Elaboration par croissance czochralski, caracterisation spectroscopique et proprietes laser de monocristaux dopes par l'ytterbium

par PAUL-HENRI HAUMESSER

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de DANIEL VIVIEN.

Soutenue en 2000

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Cette etude s'inscrit dans la recherche de nouveaux lasers solides pompes par diodes pour l'emission autour de 1 m. Dans ce cadre, les materiaux actives par l'ytterbium offrent des performances accrues par rapport aux lasers au neodyme. Le choix de nouveaux materiaux repose sur plusieurs criteres. Le premier est leur facilite d'elaboration. La methode de czochralski constitue une technique de choix pour obtenir de gros monocristaux d'excellente qualite optique. Pour cette raison, l'un des aspects de ce travail a ete la mise au point d'une machine d'elaboration de monocristaux. Une attention particuliere a ete portee a la regulation de la croissance. Sur le plan spectroscopique, l'eclatement du niveau fondamental de l'ytterbium par le champ cristallin doit etre suffisant pour obtenir un fonctionnement laser quasi-4-niveaux. De plus, un desordre structural est souhaitable pour elargir les raies de transitions et ameliorer l'efficacite du pompage par diodes. Les composes retenus dans cette etude combinent ces caracteristiques. Ce sont les borates m 3tr(bo 3) 3 (m = ba, sr tr = lu, y) et ca 3tr 2(bo 3) 4 (tr = y, gd), et les silicates y 2sio 5(yso), sry 4(sio 4) 3o (sys) et ca 2al 2si 2o 7 (cas). L'etude de l'influence des conditions de croissance a permis d'obtenir dans la plupart des cas des cristaux de grandes dimensions (plusieurs cm 3) et de bonne qualite optique. Dans tous ces materiaux, les niveaux d'energie de l'ytterbium sont fortement eclates. L'utilisation du modele pcem permet de confirmer les diagrammes de niveaux d'energie experimentaux, et il est montre que ce modele peut etre employe dans une demarche predictive. Cela permettrait d'accelerer la decouverte de nouveaux materiaux potentiellement interessants. Enfin, l'oscillation laser a ete observee pour la plupart de ces composes sous pompage par un laser saphir-titane, avec un seuil generalement faible et des rendements tres prometteurs. De plus, l'emission laser peut etre accordable sur une large gamme de longueur d'onde.


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  • Détails : 230 p.
  • Annexes : 125 ref.

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  • Cote : PMC RT P6 2000
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