Céramiques transparentes de YAG dopé de terres rares : synthèse, caractérisation, mesures en cavité laser et études spectroscopiques

L'un des matériaux les plus employés comme milieu amplificateur dans les cavités lasers est le monocristal de YAG (Yttrium Aluminium Garnet, Y3AlsOI2) dopé au néodyme. Or, les moyens techniques actuels ne permettent pas d'en produire de grandes tailles avec un coût raisonnable. Fabriquer du YAG à l'état polycristallin transparent offre donc une alternative. Notre étude consiste à trouver un procédé de synthèse du YAG polycristallin, puis à tester le matériau dopé au néodyme en cavité laser, et enfin à faire une analyse spectroscopique sur celui dopé au praséodyme. Nous avons envisagé deux voies de synthèse pour élaborer nos céramiques de YAG dopé au néodyme. Dans la première nous utilisons des oxydes commerciaux comme précurseurs. Dans la seconde, nous produisons les précurseurs par décomposition lors d'un chauffage sous air d'un mélange aqueux d'acide citrique et de nitrates d'yttrium, d'aluminium et de néodyme. Divers paramètres intervenant lors de l'élaboration des céramiques, tels que la composition du mélange initial, la granulométrie, le pressage, la température et l'atmosphère lors du chauffage sont étudiés. Ainsi, nous avons mis au point un procédé permettant d'obtenir des céramiques transparentes. Ensuite, nous testons en cavité laser les polycristaux de YAG:Nd. Nous obtenons pour le meilleur d'entre eux un rendement laser intrinsèque de 15% contre 21 % dans les mêmes conditions pour un monocristal. Enfin, les propriétés spectroscopiques du YAG dopé au praséodyme, moins étudié que celui dopé au néodyme, sont analysées. Nous déterminons expérimentalement 67 niveaux d'énergie de la configuration 4/ de Pr3+ à l'aide des spectres d'absorption, d'émission et d'excitation. L'identification des transitions expérimentales est complétée par un calcul faisant intervenir l'interaction avec les configurations excitées 4j5d et 4j6p. Un calcul direct complet permet l'évaluation des intensités d'absorption depuis le niveau de base 3H4.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF