Investigation sur des sources lasers émettant à 2 μm utilisant des cristaux monocliniques

Abstract

Cette thèse est consacrée à l’étude du potentiel des cristaux biaxes dans le but de réaliser un laser de puissance. Les cristaux biaxes possèdent deux axes optiques ce qui donnent lieu à un effet appelé "réfraction (ou diffraction) conique". Cet effet, connu depuis 1832, est intensé- ment étudié depuis une décennie. Les progrès en croissance et découpe cristalline permettent d’obtenir des échantillons de longueurs et de qualités optiques suffisantes pour observer ce phénomène. L’utilisation de cet effet en cavité laser ayant déjà été réalisée [79, 78], l’objectif de cette thèse fut dans un premier temps de confirmer ces résultats. Ainsi, un système utilisant des cristaux de KGd(WO4)2 (KGW) dopés au Néodyme a été préalablement testé. Ces premiers résultats furent décevants. La stabilité, la qualité de faisceau ainsi que l’efficacité étaient plus que mé- diocres. L’efficacité maximale fut d’environ 40 % contre 74 % dans la publication [77]. Par ailleurs, le faisceau de sortie présentait un profil elliptique indiquant la présence d’une lentille thermique avec un fort astigmatisme. Ainsi, cette orientation, qui devrait être proche d’une direction athermale (ne présentant pas d’astigmatisme d’origine thermique) selon Biswal [10], ne l’est pas dans une cavité laser pour ce cristal. De plus ce laser est très peu stable et difficile à aligner. Les fluctuations importantes de l’efficacité de celui-ci ont abouti à une interrogation quant à la dépendance des propriétés optiques aux alentours de l’axe optique. Ainsi, dans les premiers chapitres de cette thèse, figurent une étude détaillée des principales propriétés optiques d’absorption et d’émission. Les ré- sultats de cette étude montrent que ces propriétés varient non seulement suivant la polarisation mais également suivant l’orientation aux alentours de l’axe optique. Etant donné que l’état de polarisation autour de l’axe optique varie avec l’orientation, les dépendances en orientation et polarisation sont liées. [...] Enfin, un montage innovant a été testé afin d’utiliser la réfraction conique. La puissance de sortie ainsi que l’efficacité de ce montage étaient très faibles, environ 800 mW en sortie pour 4 W de puissance de pompe.