Les oxoborates de calcium et de terres rares (TR) Ca4TRO(BO3)3. Une nouvelle famille de matériaux à fonctions multiples pour l'optique : croissance cristalline, propriétés non linéaires et laser - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1999

Les oxoborates de calcium et de terres rares (TR) Ca4TRO(BO3)3. Une nouvelle famille de matériaux à fonctions multiples pour l'optique : croissance cristalline, propriétés non linéaires et laser

Frédéric Mougel
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Abstract

The aim of this work is to study a new family of non linear compounds Ca4REO(BO3)3 (where RE is set for lanthanide or yttrium). The second order non linear properties for the GdCOB (Ca4GdO(BO3)3) and YCOB (Ca4YO(BO3)3) compounds were characterised. These materials favorably compare with commercialised non linear borates such as LBO and BBO. Crystal growth was performed by using the Czochralski method, allowing large size single crystals (diameter 50 mm and length 100 to 120 mm) with good optical quality. Moreover crystals are totally unsensitive to moisture. Luminescent lanthanide ions (neodymium or ytterbium) can be inserted in the non linear matrix and single crystals were grown by the Czocralski method. The study of the optical properties leads to demonstrate the laser effect under titanium sapphire or laser diode pumping in the infrared range (around 1060 nm) for the neodymium and ytterbium doped GdCOB and for the neodymium doped YCOB. Finally, non linear properties and laser effect can be combined and give rise to blue or green continuous visible laser sources, by self frequency doubling or self sum frequency. The obtained performances together with availability of large size crystal can lead to the realisation of microchip lasers.
L'objet de ce mémoire est l'étude d'une nouvelle famille de matériaux pour l'optique non linéaire Ca4TRO(BO3)3 (où TR désigne les lanthanides ou l'yttrium). Les propriétés non linéaires d'ordre 2 pour les composés GdCOB (Ca4GdO(BO3)3) et YCOB (Ca4YO(BO3)3) ont été caractérisées. Elles sont comparables à celles des borates non linéaires commercialisés (BBO, LBO). La croissance par la technique Czochralski de ces matériaux permet leur élaboration sous forme de monocristaux de grandes dimensions (diamètre 50 mm, longueur 100 à 120 mm) et de bonne qualité optique. De plus ces composés sont non hygroscopiques. Des ions lanthanides luminescents (néodyme ou ytterbium) ont été insérés dans ces matrices et des monocristaux ont été élaborés. L'étude des propriétés optiques de ces matériaux a conduit à la mise en évidence de l'effet laser dans l'infrarouge (vers 1060 nm) pour la matrice GdCOB dopée par l'ion Nd3+ ou Yb3+ et pour la matrice YCOB dopée par l'ion Nd3+ aussi bien en pompage par laser saphir dopé au titane qu'en pompage par diode laser. Enfin, nous avons pu combiner les propriétés laser et non linéaires dans ces matériaux afin de réaliser des sources laser continues visibles (bleues et vertes) par utodoublage de fréquence ou autosomme de fréquences. Les performances obtenues alliées à la possibilités de croissance en grandes dimensions ouvrent la voie à la fabrication collective de microlasers
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Dates and versions

pastel-00001068 , version 1 (22-02-2005)

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  • HAL Id : pastel-00001068 , version 1

Cite

Frédéric Mougel. Les oxoborates de calcium et de terres rares (TR) Ca4TRO(BO3)3. Une nouvelle famille de matériaux à fonctions multiples pour l'optique : croissance cristalline, propriétés non linéaires et laser. Chemical Sciences. Chimie ParisTech, 1999. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001068⟩

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