Réseaux d'indice et réseaux de gain dans les milieux lasers solides dopés Nd3+ ou Yb3+ Utilisation pour le mélange à deux ondes et les cavités laser auto-adaptatives

Wave mixing in an inverted solid state laser material enables to record a population hologram that is both a gain and a refractive index hologram. This work first presents a detailed study of the electronic refractive index change that is due to a polarizability change of the ions when they are brought from the ground state to the excited state. A part of the effect comes from the presence of intense UV bands, an effect that is purely dispersive at the wavelength of the laser transition. We evaluated the non resonant polarisability changes of Nd3+ and Yb3+ ions in the main laser materials and we have studied the nature of the optical transitions at the origin of the observed refractive index variations. We then used these results to predict the potential of the laser materials in a non-degenerate two-wave mixing process for wavelengths in the vicinity of the laser transition. This model has been experimentally validated in a Nd3+:YAG crystal fiber. The study of the energy transfer from one beam to another is of great interest for applications such as phasing of N fiber lasers and self- adaptive interferometry. In addition, a diode-pumped self-adaptive laser resonator was realised and we obtained high energy per pulse. This laser gave rise to efficiencies that are quite comparable with those of conventional lasers with additional advantages such as good beam quality, single-frequency operation and self-triggering of the pulse.Le mélange d'onde dans un matériau laser solide placé en inversion de population permet d'enregistrer un hologramme de population qui est à la fois un hologramme de gain et un hologramme d'indice. Ce travail présente tout d'abord une étude fine des variations d'indice de réfraction d'origine électronique qui sont dues à une variation de polarisabilité des ions lorsqu'ils sont promus de l'état fondamental à l'état excité. Une partie de cet effet provient de la présence de bandes UV intenses, un effet qui est donc purement dispersif aux longueurs d'ondes de la transition laser. Nous avons évalué la variation de polarisabilité non résonante des ions Nd3+ et Yb3+ dans les principales matrices lasers et nous avons étudié la nature des transitions optiques à l'origine des variations d'indice observées. Nous avons ensuite exploité les résultats pour prédire le potentiel de ces matériaux laser dans le cadre d'un mélange à deux ondes non-dégénéré pour des longueurs d'ondes situées au voisinage de la transition laser. Ce modèle a été validé expérimentalement dans une fibre cristalline de YAG :Nd3+. L'étude du transfert d'énergie d'un faisceau vers un autre présente un grand intérêt pour des applications telles que la mise en phase de N lasers à fibres et l'interférométrie auto-adaptative. Par ailleurs, un laser auto-adaptatif pompé par diodes laser a été réalisé permettant l'obtention de forte énergie par impulsion. Il présente des performances en terme d'efficacité qui sont tout à fait comparables avec celles des lasers conventionnels avec des avantages supplémentaires tels que la bonne qualité de faisceau, l'aspect mono-fréquence et l'auto-déclenchement de l'impulsion