Développement de céramiques transparentes de type niobates dopées aux terres rares : vers de nouvelles sources LASER infrarouges

Abstract

De nombreuses applications dans le domaine des télécommunications, du médical ou de la défense,requièrent des lasers de puissance dans le moyen infrarouge. Or le catalogue des composés aujourd’huidisponibles restreint quelque peu ce champ d’applications. Depuis ces vingt dernières années, les céramiquestransparentes utilisées en tant que matériaux à gain ont montré leur efficacité et leurs avantages en tant quesolution alternative aux monocristaux LASER. Récemment, le développement des céramiques transparentes decompositions chimiques YAG:Ho, LuAG:Ho, Y2O3:Ho ou encore Lu2O3:Ho a permis l’obtention de matériauxà gain capables de générer des émissions LASER autour de 2 μm.Cette étude est centrée sur le composé de structure fluorine Y3NbO7, isostructural de Lu3NbO7 et dont ladensification totale a été mise en évidence dans la littérature. En effet, outre son intérêt à élargir la gamme delongueurs d’onde accessibles, sa structure cristalline désordonnée lui procure, lorsque dopée par des ions terresrares, des propriétés spectroscopiques intéressantes dans l’optique d’une utilisation en tant que matériau à gain.Ce travail de thèse présente les étapes du développement d’une nouvelle voie de synthèse qui conduit à laproduction d’une poudre de Y3NbO7 pure et de morphologie adaptée à une forte densification. La spectroscopiedes ions Eu3+ est utilisée pour optimiser à la fois les voies de synthèse et les protocoles de mise en forme.Différentes techniques de frittage sont employées. Les résultats obtenus par frittage sous air et Spark PlasmaSintering sont illustrés dans un premier temps. Le HIP et le frittage sous vide permettent dans un second temps,l’obtention des premières céramiques transparentes de Y3NbO7:Ho dont la spectroscopie de luminescence estreportée dans les domaines visible et moyen infrarouge.