Luminescence cristalline appliquée aux sources lasers : Conclusion

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5. Conclusion

Le dopage des cristaux inorganiques d’oxydes ou de fluorures par les ions de transition ou ceux de terres rares fournit une grande variété de choix quant aux nouvelles sources laser continues et à impulsions de l’UV à l’IR, d’autant plus qu’il est possible de les coupler à des cristaux à propriétés non linéaires doubleurs de fréquences [AF 3 275 et AF 3 278].

L’avènement des diodes laser de puissance dans le proche IR est l’avancée la plus marquante de ces dernières années, principalement pour les sources dopées par ions de terres rares Nd³⁺ et Yb³⁺ en attendant la panoplie complète dans le visible et l’UV, afin de pomper d’autres ions terres rares et ions de transition. Aujourd’hui, le succès de la commercialisation des sources lasers dites « tout solide » (diode laser, cristal dopé, cristal doubleur de fréquence, cristal absorbant saturable) est la conséquence de plusieurs avantages remarquables et simultanés : compacité, solidité, rendement énergétique élevé, stabilité pour des opérations à bruit faible, réduction des effets thermiques habituels dans les sources classiques (en raison du défaut quantique très faible pour un milieu luminescent entre l’énergie du photon de pompe et de celui de fluorescence), longue durée de vie et finalement coût relativement faible. Le développement dépend beaucoup du prix des diodes vendues en nombre de plus en plus grand tout en accroissant leurs puissances.

Cette avancée est aussi, soulignons-le, l’un des points clés du développement des sources lasers à impulsions variables avec un regard plus prospectif vers les femtosecondes et temps plus courts [AF 3 282]. La question des propriétés thermiques redevient importante avec des puissances élevées. C’est bien l’une des raisons également des recherches récentes de nouvelles céramiques à conductibilités thermiques élevées comme les oxydes de grenats et de sesquioxydes de lanthanides ou les fluorures, tous de structure cubique, pouvant aussi être fabriquées avec des volumes assez larges et des géométries diverses. La compétition est lancée.

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - DÉVELOPPEMENT DES LASERS À L’ÉTAT SOLIDE

1.1 - Facteurs favorables
1.2 - Succès des lasers à solide
1.3 - Mise au point de sources accordables en fréquences
1.4 - Pompage de diodes lasers et attraction de sources à impulsions ultra-courtes
1.5 - Développement des cristaux à propriétés non linéaires

2 - PRINCIPALES MATRICES CRISTALLINES POUR L’ACCUEIL DES IONS ACTIFS

3 - DOPAGE PAR LES IONS DE TRANSITION

3.1 - Occupation des sites cristallographiques octaédriques et tétraédriques
3.2 - Ion Ti3+ en symétrie octaédrique base des sources lasers dite saphir dopé titane
3.3 - Ion Cr3+ en symétrie octaédrique
3.4 - Interprétation de l’interaction électron-phonon relative aux ions de transition

4 - DOPAGES PAR LES IONS TERRES RARES

4.1 - Configurations électroniques
4.2 - Niveaux d’énergie
4.3 - Règles de sélection
4.4 - Spectroscopie de l’ion laser Nd3+ (4f3)
4.5 - Cristal laser de grenat YAG : Nd3+ (Y3Al5O12 : Nd3+)
4.6 - Cristaux de vanadate YVO4 ou GdVO4 dopés Nd3+
4.7 - Borate de scandium et de lanthane La Sc3 (BO3)4 dopé Nd3+ (LSB : Nd3+)
4.8 - Cristaux dopés Yb3+
4.9 - Ions terres rares émettant dans le proche IR vers 2 m et aux longueurs d’ondes plus élevées