Optimisation de matériaux dopés par les ions ytterbium pour applications laser de fortes puissances

par Pierre-Olivier Petit

Thèse de doctorat en Chimie inorganique

Sous la direction de Bruno Viana.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

mots clés

• Lasers solides
• Ytterbium
• Spectroscopie
• Défauts diffusants
• Assemblage sol-gel
• Comportements thermiques

Résumé

Les lasers solides à base de monocristaux dopés par les ions ytterbium offrent un grand nombre d’avantages pour les applications laser de forte puissance ou en régime d’impulsions ultra-brèves. Les monocristaux d’aluminates, en particuliers Yb :CaGdAlO4 et Yb :YAlO3 sont des candidats très intéressants pour ces applications autour d’un micron. Nous avons cherché, dans le cadre de ce travail de thèse, à améliorer les qualités cristallines de ces matériaux en éliminant deux grandes familles de défauts présents : les centres colorés et les centres diffusants. Les monocristaux obtenus après traitement spécifique sont exempts de défauts et présentent des performances laser nettement supérieures. De plus, afin de tirer le meilleur partie des matériaux laser existants, une technique d’assemblage de matériaux par voie sol-gel a été développée. Des effets laser dans plusieurs matériaux hétéro-composites originaux ont été obtenus et des améliorations significatives de la thermique de ces systèmes ont été démontrés dans le cadre de ce travail

Titre traduit

Ytterbium doped material optmization for high power solid-state laser

Résumé

Solid state lasers based on ytterbium-doped single crystals present several assets for high power laser sources and ultra short pulse generation. Aluminate single crystals, and in particular, Yb :CaGdAlO4 and Yb :YAlO3, are very promising materials for such uses around one micrometer. In the present work, we have tried to improve the crystalline quality of these materials by eliminating two kinds of defects: colour centres and diffusing centres. Crystals obtained after specific treatment show significantly improved properties. Moreover, in order to extract more power of existing materials, a sol-gel bopnding technic has been developed. Laser actions have been obtained in several original hetero-composite materials for the first time. Significant benefits on the thermal behaviour of the active medium have also been demonstrated in the present work