Croissance cristalline du YAG-Nd3+ par la technique -PD
Procédé de fabrication de fibres monocristallines

Le YAG est un matériau de structure cubique, de paramètre de maille a ≥ 12,01 Å, qui reste stable à la température ambiante jusqu'au point de fusion situé aux environs de 1 980 ^oC. Le matériau est à fusion congruente, et il est produit de façon industrielle sous forme de monocristaux purs, ou dopés par la technique Czochralski.

Nous avons tiré des fibres monocristallines de composition YAG-Nd³⁺. La matière première est fondue dans un creuset en iridium. Un germe YAG monocristallin, orienté suivant la direction (111), est approché du centre du capillaire. Le contact du germe avec la goutte pendante au centre du capillaire forme un ménisque, créant une interface solide-liquide (figure 8). L'orientation du monocristal est alors induite par le germe. Celui-ci est ensuite tiré vers le bas à des vitesses de cristallisation qui dépendent de la viscosité du liquide, du diamètre de la fibre, et de la puissance de chauffe (température du bain).

L'isolation thermique joue un rôle important sur les gradients thermiques. Si elle est insuffisante, une grande partie de la chaleur est évacuée vers l'extérieur du montage, et il est nécessaire de chauffer davantage le creuset pour maintenir la charge à l'état liquide. Dans le cas de matériaux à température de fusion élevée, tels que le YAG, une mauvaise isolation thermique entraîne des points chauds au niveau du creuset en iridium, ce qui peut conduire à sa fusion.

Nous avons réussi à faire croître des fibres cristallines régulières avec des interfaces de cristallisation planes et stables. La figure 9 montre des fibres cristallines tirées par la technique μ-PD. Le tirage avec une interface plane nous a permis d'éliminer la variation du diamètre et la génération de défauts macroscopiques et microscopiques. Nous verrons par la suite les performances lasers de ces fibres.