Recherche Avancée

Thèse soutenue

Étude de couches minces monocristallines élaborées par épitaxie en phase liquide pour applications laser dans le visible : croissance et caractérisation de couches de LiYF4 dopé terres rares

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Auteur / Autrice : Laurence Douysset
Direction : Jean-Claude Vial
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

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Actuellement, de nombreuses equipes de recherche travaillent sur les sources laser bleues qui pourraient avoir un grand nombre d'applications. Le developpement de guides d'onde monocristallins apparait etre une approche interessante. En effet ce type de structure permet d'associer les proprietes des cristaux, a savoir des sections efficaces d'emission elevees, avec des effets de guidage et de confinement permettant de diminuer le seuil laser. Dans l'objectif d'obtenir des lasers guides d'onde fonctionnant par des mecanismes d'up-conversion, nous avons realise des couches minces monocristallines de liyf#4 dope terres rares (nd#3#+ ou tm#2#+) par epitaxie en phase liquide, sur des substrats monocristallins de liyf#4 non dope. La premiere partie de ce manuscrit decrit donc la croissance et la caracterisation physico-chimique des couches ainsi obtenues. Le probleme essentiel rencontre lors de la croissance de ces materiaux est leur tres grande reactivite vis a vis de l'oxygene et donc la formation d'une phase parasite genante pour les applications recherchees. La croissance de ces couches necessite donc des conditions de croissance tres severes (appareillage specifique, tres grande purete des matieres premieres, atmosphere controlee). Cette technique de croissance a permis d'obtenir des couches fortement concentrees en neodyme (jusqu'a 8% at. ). Le codopage des couches par du gadolinium a permis d'augmenter la difference d'indices entre la couche et le substrat et donc d'ameliorer le guidage. La deuxieme partie du manuscrit est consacree aux caracterisations optiques de ces couches : absorption, emission, dynamique de fluorescence. Nous avons egalement mis en evidence l'avalanche de photons, mecanisme d'up-conversion base sur une absorption a partir d'un etat excite. Ce mecanisme presente l'avantage de ne necessiter qu'un seul faisceau de pompe de lumiere rouge ou infrarouge pour obtenir une emission dans le visible (violet ou bleu dans le cas du neodyme ou du thulium). Nous avons donc etudie la dynamique de la fluorescence emise a 413 nm pour l'ion neodyme et a 450 ou 480 nm pour l'ion thulium. Un effet laser a ete obtenu a 1,05 m pour les couches dopees au neodyme. Les tests laser realises dans le bleu n'ont permis pour l'instant que d'obtenir une intense fluorescence bleue en mode guide.