Elaboration et caractérisation de matériaux non linéaires pour la conception de dispositifs laser émettant dans l'ultraviolet

Les lasers solides émettant dans l'UV sont l'objet de nombreux efforts de recherche. Ainsi, deux cristaux non linéaires ont été développés et caractérisés pour réaliser la conversion de fréquences laser dans le domaine UV : Ca5(BO3)3F (CBF) et YAl3(BO3)4 (YAB). Concernant les cristaux de CBF, l'influence des gradients thermiques ainsi que de nouveaux flux ont été étudiés en vue d'améliorer la qualité cristalline. La génération du troisième harmonique à 343 nm en type II a été réalisée pour la première fois dans CBF. 300 mW correspondant à un rendement ? (1030 ' 343 nm) = 1,5 % ont été obtenus. L'utilisation de flux à base de LaB3O6 a permis la synthèse de cristaux de YAB par la méthode TSSG. Les propriétés physiques, structurales ainsi que les défauts de ces cristaux ont été caractérisés. De bonnes performances ont été obtenues dans le cadre de la génération du quatrième harmonique à 266 nm puisqu'un rendement de conversion ? (1064 ' 266 nm) = 12,2 % a été atteint.This PhD study is devoted to the growth and characterization of two promising NLO crystals for UV laser light generation: Ca5(BO3)3F (CBF) and YAl3(BO3)4 (YAB). Concerning CBF, the influence of thermal gradients and new fluxes have been studied in order to improve the crystal quality. The third harmonic generation at 343 nm in CBF is demonstrated for the first time. 300 mW of average power and 1,5 % conversion efficiency from 1030 to 343 nm have been obtained. The use of the flux LaB3O6 allows the growth YAB crystals by TSSG method. Structural and physical properties as well as extended defects and impurities of these crystals have been characterized. Fourth harmonic generation at 266 nm was performed in YAB and 12,2 % conversion efficiency from 532 to 266 nm has been obtained.PARIS-JUSSIEU-Bib.électronique (751059901) / SudocSudocFranceF

900 nm Emission of a Nd:ASL Laser Pumped by an Extended-Cavity Tapered Laser Diode

PosterWe describe here the use of a 798-nm-stabilized high-brightness tapered laser diode to pump a Nd:ASL crystal for 900 nm laser operation. An output power of 150 mW is obtained

Towards Large-Mode-Area fibers fabricated by the full vapor-phase SPCVD process

International audienceLarge-Mode-Area (LMA) fibers are key elements in modern high power fiber lasers operating at 1 µm. LMA fibers are highly ytterbium-doped and require a fine control of the core refractive index (RI) close to the silica level. These low RI have been achieved with multi-component materials elaborated using a full-vapor phase Surface Plasma Chemical Vapor Deposition (SPCVD) process, enabling the fabrication of large core diameter preforms (up to 4 millimeters). Following the technology demonstration, presented in Photonics West 2017, with results on 10/130 (core-to-clad diameters (in µm) ratio) fibers, this paper aims to present updated results obtained for double-clad 11/130, 20/130 and 20/400 LMA fibers, with numerical apertures at, respectively, 0.08 and 0.065. The study is based on aluminosilicate core material co-doped either with fluorine or phosphorus to achieve optimal radial RI tailoring. The fiber produced exhibit low background losses (<20dB/km at 1100nm) and high power conversion efficiencies, up to 74% for output powers of 100W limited by our test setup. The Gaussian beam quality has been evaluated using the M² measurement. Photodarkening behavior will be discussed for both fluorine and phosphorus-doped aluminosilicate materials and particularly the use of cerium as co-dopant. The SPCVD technology can indeed be used for the production of Yb-doped LMA fibers. Current development is now focused on other rare-earth doped fibers

Diode pumping of Nd:ASL and its frequency doubling for blue emission around 450 nm

International audienceWe present the diode pumping of a Nd-doped strontium and lanthanum (Nd:ASL) crystal Sr1-xLax-yNdyMgxAl12-xO19 (0.05 ≤ x ≤ 0.5; y = 0.05) for second harmonic generation around 450 nm. In order to fulfill the pumping requirements of this crystal, we have developed a high-brightness pump source based on a tapered amplifier in an extended cavity with a volume Bragg grating for wavelength stabilization. A pump brightness of 110 MW.cm-2sr-1 has been obtained with a linewidth lower than 80 pm at 798 nm. This laser source has been used to pump a Nd:ASL crystal to obtain 300 mW at 906 nm and 53 mW at 453 nm by intracavity doubling with a LBO crystal

Les oxoborates non linéaires Gd1-xRxCa4O(BO3)3, R = (Lu, SC, Nd) (croissance cristalline et propriétés optiques)

Ce mémoire de thèse porte sur de nouveaux composés borates non linéaires de la famille GdCOB (GdCa4O(BO3)3). Il s'inscrit dans le cadre d'une étude de la relation structure - propriétés au sein de cette famille d'oxoborates, en recherchant de nouvelles matrices mixtes Gd1-xRxCa4O(BO3)3 (R = Sc, Lu). Nous avons fait le choix d'exploiter cette variété de compositions pour réaliser le doublage en condition d'accord de phase non critique (APNC) à température ambiante de longueurs d'onde spécifiques dans la plage spectrale 800 - 950nm. De plus le dopage de ce type de matrice par le néodyme a été envisagé afin d'étudier leurs propriétés laser et la faisabilité de dispositifs autodoubleurs. Les propriétés non linéaires des composés Gd1-xRxCa4O(BO3)3 ont été caractérisées. Des ions Nd3+ ont été insérés dans les matrices Gd1-xRxCa4O(BO3)3 et les propriétés non linéaires et laser de ces matériaux ont été analysées. Pour une propagation selon l'axe Z une émission laser à 1061nm, polarisée selon Y, a été obtenue. La possibilité de réaliser l'autodoublage de fréquence en APNC de l'émission laser infrarouge des cristaux élaborés a aussi été examinée.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Recherche, croissance cristalline et caractérisation de nouveaux matériaux pour microlasers bleu et infrarouge

Les lasers solides activés Ln3+ offrent de grands avantages: compacité, grande monochromaticité, faible divergence. Deux gammes spectrales sont étudiées: vers 1,55 m et le bleu. Le dopage Yb-Er de cristaux comme le CAS (Ca2Al2SiO7), LnCOB (LnCa4O(BO3)3 Ln=Y,Gd), GdVO4 ou CLAPO (Ca8La2(PO4)6O2) conduit à une émission vers 1,55 m. Après cristallogenèse et études spectroscopiques, un effet laser vers 1,55 m est obtenu dans le CAS et les LnCOB. Avec des cristaux dopés Nd, nous désirons une courte longueur d onde laser (~900nm) pour réaliser un laser bleu après conversion de fréquence. Les matrices dopées Nd3+ sont des aluminates ABAlO4 (A=Ca,Sr B=Y,Gd) ou ASL (Sr1-xLaxMgxAl12-xO19), gallates ABGa3O7 (A=Ca,Sr B=La,Gd) ou scheelites AMO4 (A=Ca,Sr,Ba M=Mo,W). Après cristallogenèse et études spectroscopiques, l effet laser est obtenu vers 900nm dans CaWO4, SrLaGa3O7 et l ASL. Avec celui-ci, un laser à 450nm est réalisé par doublage de fréquence avec LBO, BiBO, GdCOB, YCOB ou Gd0,58Y0,42COB.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Les oxoborates de calcium et de lanthanide, Ca4LnO(BO3)3 (Ln = Gd, Y, La) (synthèse et recherche d'angles d'accord de phase non critique pour la conversion de fréquence de longueurs d'onde Laser spécifiques)

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Nouveaux matériaux non linéaires pour la conception de diapositifs laser solides émettant dans l'ultraviolet et le vert

Les lasers solides émettant dans l UV et le vert suscitent de gros efforts de recherche. Ainsi 3 nouveaux cristaux non linéaires ont été développés et caractérisés pour réaliser la conversion de fréquence dans le domaine UV: 2 matériaux congruents BaNaB9O15 et BaCaBO3F, et un matériau non congruent Ca5(BO3)3F. Leurs principales propriétés optiques et leurs champs d application ont été déterminés. Pour Ca5(BO3)3F, des premiers tests de doublage à 1064 nm avec estimation des coefficients effectifs non linéaires ont été effectués. L'autodoublage de l'Yb dans GdCOB et YCOB a aussi été étudié pour générer directement une émission laser verte. Des cristaux ont été taillés pour différentes configurations (propagation, longueur d'onde). En utilisant ces cristaux taillés, les caractéristiques spectroscopiques de l Yb ont été mesurées. De très bonnes performances laser d autodoublage dans le vert ont été obtenues.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Élaboration des cristaux LnCOB pour la conversion de fréquence en accord de phase non critique.

Nous avons étudié différentes substitutions dans le Ca4GdO(BO3)3 (GdCOB) par Sr2+, La3+, Bi3+, Y3+, Sc3+. L'objectif est de réaliser des dispositifs émettant dans le bleu ou le vert en associant un cristal laser à un cristal non linéaire, le GdCOB « modifié », en accord de phase non critique. Nous avons comparé quelques propriétés de doublage de fréquence à 930 nm (YAP: Nd3+) du Gd1-xYxCOB à celles du YCOB en accord de phase « critique » dans les plans YX (φ = 44,6°) et ZX (θ = 22,8°)