Les oxoborates de calcium et de lanthanide, Ca4LnO(BO3) (Ln=Gd, Y, La) : synthèse et recherche d'angles d'accord de phase non critique pour la conversion de fréquence de longueurs d'onde laser spécifiques - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2002

Les oxoborates de calcium et de lanthanide, Ca4LnO(BO3) (Ln=Gd, Y, La) : synthèse et recherche d'angles d'accord de phase non critique pour la conversion de fréquence de longueurs d'onde laser spécifiques

Elisabeth Reino
  • Function : Author

Abstract

Visible and UV lasers are currently investigated for many applications as data storage, medicine, etc. Intracavity frequency doubling appears as a good solution. Thus, the non-linear family Ca4REO(BO3)3 (RE = rare earth, RECOB) has shown a considerable interest to produce compact visible laser. In addition, it is possible to tune the compositions of RECOB by partial substitutions in order to achieve non-critical phase matching (NCPM). In the present work, various cationic substitutions have been studied in solid solutions as Gd1-xYxCOB, Gd1-xLaxCOB, Gd1-xScxCOB (for the first time), Re1-xBixCOB (REe = Gd or Y) and (Ca1-xSrx)4GdO(BO3)3 in order to investigate their crystal growth and adjust the NCPM wavelength by composition. The wavelength range is related to neodymium doped laser materials emitting on the 4F3/2-4I9/2 transition, for example Nd:YAP (YAlO3) at 930 nm, Nd:YAG (Y3Al5O12) at 946 nm or Nd:ASL (Sr1-xNdyLax-yMgxAl11-xO19) at 900 nm. We have also demonstrated that the compositions for NCPM can be determinated from the refractive index of both lattices M1-xM'xCOB (M, M' = RE) with x = 0 or 1, using the Clausius-Mosotti relation. Two new blue laser systems, constituted of a laser crystal and a non-linear crystal optimized for type-I NCPM second harmonic generation, were achieved: a 946 nm Nd:YAG laser with Gd0.87Y0.13COB and a 900 nm Nd:ASL laser with Gd0.56Y0.44COB. Moreover, we have performed for the first time a CW laser action at 900 nm with Nd:ASL.
Actuellement, les lasers visibles et UV sont étudiés dans de nombreux domaines d'application (médecine, militaire, communication, etc.). Le doublage de fréquence intracavité à l'aide de cristaux non-linéaires apparaît comme une bonne solution pour générer de telles sources de lumière cohérente à partir de lasers solides usuels émettant dans l'IR. Dans ce cadre, la famille non linéaire Ca4LnO(BO3)3 (Ln = lanthanide, LnCOB) présente un intérêt grandissant pour la conception de systèmes lasers visibles compacts. De plus, ces offrent une grande flexibilité en terme de composition permettant d'envisager des substitutions partielles susceptibles de conduire à l'accord de phase non critique (APNC). Ainsi, nous nous sommes intéressés dans ce travail à diverses substitutions cationiques à travers les solutions solides telles que Gd1-xYxCOB, Gd1-xLaxCOB, Gd1-xScxCOB (élaborée pour la première fois), Ln1-xBixCOB (Ln = Gd ou Y) et (Ca1-xSrx)4GdO(BO3)3 dans le but d'étudier leur cristallogenèse et d'ajuster la longueur d'onde en APNC en composition. La plage spectrale visée est directement reliée à l'émission laser issue de la transition 4F3/2-4I9/2 des matrices lasers dopées au néodyme, par exemple YAP:Nd (YAlO3) à 930 nm, YAG:Nd (Y3Al5O12) à 946 nm ou ASL:Nd (Sr1-xNdyLax-yMgxAl11-xO19) à 900 nm. Nous avons également démontré que la composition destinée à l'APNC peut être déterminée en connaissant les indices de réfraction des matrices "mères" M1-xM'xCOB (M, M' = Ln) avec x = 0 ou 1, en utilisant la loi de Clausius-Mosotti. Deux systèmes lasers bleus ont alors été choisis pour générer le second harmonique de type I en APNC: un cristal laser YAG:Nd associé au non-linéaire Gd0.87Y0.13COB à 946 nm, ou à 900 nm en utilisant l'ASL:Nd associé à un cristal Gd0.56Y0.44COB. Par ailleurs, nous avons obtenu pour la première fois l'effet laser à 900 nm du cristal ASL:Nd.
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Dates and versions

pastel-00001067 , version 1 (22-02-2005)

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  • HAL Id : pastel-00001067 , version 1

Cite

Elisabeth Reino. Les oxoborates de calcium et de lanthanide, Ca4LnO(BO3) (Ln=Gd, Y, La) : synthèse et recherche d'angles d'accord de phase non critique pour la conversion de fréquence de longueurs d'onde laser spécifiques. Chemical Sciences. Chimie ParisTech, 2002. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001067⟩

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