Varona, Cyrille (2006) Recherche, croissance cristalline et caractérisation de nouveaux matériaux pour microlasers bleu et infrarouge. PhD thesis, ENSCP.
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Abstract
Lanthanides activated solid-state lasers show many advantages: compactness, high monochromaticity, low divergence. Two spectral bands are studied: around 1.55μm and the blue one. Yb3+-Er3+ codoping of hosts like CAS (Ca2Al2SiO7), LnCOB (LnCa4O(BO3)3 -
Ln=Y,Gd), GdVO4 or CLAPO (Ca8La2(PO4)6O2) leads to an emission around 1.55μm. After crystal growth and spectroscopic studies, laser effect is obtained around 1.55μm in CAS and LnCOB. Thanks to Nd3+-doped materials, we look for a short laser wavelength (~900nm) to get a blue laser after frequency conversion. Hosts for Nd3+ ions are aluminates, ABAlO4
(A=Ca,Sr - B=Y,Gd) or ASL (Sr1-xLaxMgxAl12-xO19), gallates ABGa3O7 (A=Ca,Sr - B=La,Gd) or scheelites AMO4 (A=Ca,Sr,Ba - M=Mo,W). After crystal growth and spectroscopic studies, laser effect around 900nm is obtained in CaWO4, SrLaGa3O7 and ASL.
This latter leads to a blue laser at 450nm by intracavity frequency doubling with LBO, BiBO, GdCOB, YCOB or Gd0,58Y0,42COB.
| Item Type: | PhD Thesis (PhD) |
|---|---|
| Thesis Supervisor: | Aka, G. |
| Date: | December 2006 |
| Board of examiners: | Bonhomme, C. and Brenier, A. and Doualan, J-l and Ritz, D. and Salin, F. and Loiseau, P. and Ferrand, B. |
| Ecole Doctorale: | ED 397 PHYSIQUE ET CHIMIE DES MATERIAUX |
| Collection (Fonds): | ENSCP ENSCP |
| Institution: | ENSCP |
| Subjects: | 4. Materials Science, Mechanics and Mechanical Engineering |
| Uncontrolled Keywords: | Crystal growth, Blue solid-state laser, Neodymium, Erbium, Frequency conversion, Eye-safe laser, Cristallogenèse, Laser solide bleu, Néodyme, Erbium, Conversion de fréquence, Sécurité oculaire |
Table of content
Introduction générale - 1
Chapitre I: Quelques notions utiles d'optique - 7
1 L'effet laser - 10
1.1 Emission stimulée et effet laser - 10
1.2 Différents milieux laser - 13
1.3 Les applications des lasers - 15
1.4 Les ions lanthanides et l'effet laser - 16
1.5 Paramètres laser - 21
1.6 Configuration de la cavité résonante - 26
2 Optique non linéaire - 31
2.1 Optique cristalline - 32
2.2 Polarisation et susceptibilité non linéaires - 34
2.3 Accord de phase - 37
2.4 Les paramètres caractéristiques d'un cristal non linéaire - 39
2.5 Autres types d'accord de phase - 42
2.6 Propriétés de cristaux non linéaires remarquables - 46
3 Conclusion - 47
4 Bibliographie - 48
Chapitre II: Réalisation d'un laser à sécurité oculaire - 50
1 Problématique d'un laser émettant vers 1,55 μm - 54
1.1 Pourquoi une longueur d'onde autour de 1,55 μm - 54
1.2 Réalisation d'un laser émettant vers 1,55 μm - 56
1.3 Critères de choix des matériaux - 61
1.4 Les solutions existantes - 67
2 Les matrices étudiées - 69
2.1 La matrice CAS (Ca2Al2SiO7) - 69
2.2 Les matrices oxoborates LnCOB (LnCa4O(BO3)3) - 76
2.3 La matrice vanadate GdVO4 - 81
2.4 Les oxyapatites Ca8Ln2(PO4)6O2 - 94
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2.5 Conclusion sur l'étude des différentes matrices - 104
3 Performances laser - 105
3.1 Matériaux étudiés - 105
3.2 Effet d'un radiateur en saphir - 110
3.3 Résumé des performances laser - 112
4 Conclusion - 112
5 Bibliographie - 114
Chapitre III: Réalisation d'un laser bleu - 120
1 Réaliser un laser bleu - 124
1.1 Applications envisageables - 124
1.2 Solutions proposées - 126
1.3 Laser à l'état solide avec conversion de fréquence - 126
2 Critères de choix des cristaux dopés néodyme - 128
2.1 Propriétés spectroscopiques - 129
2.2 Propriétés thermiques - 131
2.3 Bilan sur le choix des matériaux - 132
3 Matrices aluminates ABAlO4 et gallates ABGa3O7 - 133
3.1 Croissance cristalline - 134
3.2 Propriétés optiques - 139
4 Tungstates et molybdates de structure scheelite AMO4 - 145
4.1 Description structurale - 145
4.2 Propriétés thermiques - 148
4.3 Croissance cristalline - 150
4.4 Etude de l'environnement local des ions néodyme - 154
4.5 Propriétés optiques - 160
5 L'ASL, hexa-aluminate de strontium et de lanthane - 169
5.1 La composition - 170
5.2 Croissance cristalline - 171
5.3 Propriétés optiques - 172
6 Bilan sur les matériaux étudiés - 176
7 Performances laser - 177
7.1 Tests laser en cavité plan-concave - 178
7.2 Tests laser en cavité dépliée à trois miroirs - 185
7.3 Doublage de fréquence intracavité - 188
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8 Conclusion - 197
9 Bibliographie - 199
Conclusion & perspectives - 204
Annexes - I
1 Méthodes de cristallogenèse - III
2 Diffraction des rayons X sur poudre (DRX) - XI
3 Résonance paramagnétique électronique (RPE) - XIV
4 Absorption des rayons X (EXAFS) - XVIII
5 Caractérisations spectroscopiques - XXIII
6 Données sur les monocristaux dopés néodyme - XXIX
7 Données sur les cristaux non linéaires - XXXV
8 Données sur les monocristaux erbium et/ou ytterbium - XXXVI
9 Bibliographie - XXXIX
| ID Code: | 2155 |
|---|---|
| Deposited By: | Stéphanie Savina |
| Deposited On: | 09 February 2007 |
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