Thèse soutenue

Recherche et élaboration de nouveaux matériaux pour les applications laser non-linéaires du moyen infrarouge
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Auteur / Autrice : Vincent Tabouret
Direction : Bruno VianaJohan Petit
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 10/12/2018
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et recherches aérospatiales (France). Département Matériaux et Structures (DMAS)
Jury : Président / Présidente : Patricia Segonds
Examinateurs / Examinatrices : Philippe Veber, Alain Maillard, Gilles Wallez, Philippe Adam
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Veber, Alain Maillard

Résumé

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Le moyen infrarouge (MIR) présente un fort intérêt technologique du fait de la présence de bandes de transparence de l’atmosphère dans ce domaine de longueur d’onde. En effet, elles permettent d’envisager de nombreuses applications à longue distance, telles que la détection de gaz ou le brouillage de missiles pour la défense d’aéronefs. Les sources paramétriques optiques font partie des technologies de choix pour ces applications et sont basées sur la conversion d’un signal laser à l’aide d’un cristal aux propriétés optiques non linéaires. Un état de l’art de ces cristaux a ainsi été effectué pour sélectionner un candidat innovant prometteur : ZnGa2Se4 (ZGSe). Afin d’améliorer le procédé de croissance cristalline par la méthode Bridgman, nous avons établi un modèle numérique sur COMSOL afin de quantifier l’homogénéisation du bain en fusion en optimisant les paramètres de rotation du creuset. Une analyse thermodynamique par calculs ab initio a, en outre, permis d’estimer la quantité de lacunes de sélénium (défaut absorbant). En parallèle, la synthèse chimique de ZGSe a permis d’obtenir des lingots polycristallins. A ce jour, les essais de croissance cristalline, compliquée du fait de la non congruence, n’ont pas permis d’obtenir des échantillons exploitables même si l’utilisation des résultats d’optimisation COMSOL semble encourageante. Néanmoins, la caractérisation des polycristaux a révélé une gamme de transparence large (de 0,5 à 17 µm) et une conductivité thermique parmi les plus élevées (2,9 W.m-1.K-1) quand on considère les composés transparents aussi loin dans l’IR.