Matériaux lasers dopés à l'ion ytterbium : Performances lasers en pompage par diodes lasers et étude des propriétés thermo-optiques à des températures cryogéniques

In solid-state lasers, heat generation in gain medium can introduce wave-front distorsions. The goal of my thesis is to measure thermo-optic coefficients (thermal conductivity, thermo-optic coefficient dn/dT and thermal expansion coefficient) of new laser materials allowing reaching high energy with high repetition rate. These laser materials are ytterbium doped ceramics of sesquioxides of scandium Sc2O3, lutetium Lu2O3 and yttrium Y2O3. These materials have also been tested in a free running laser oscillator: these experiments have shown the interest to work at low temperature. When driven at low temperature (cryogenic cooling), thermal properties of these materials are improved. Thermo-optical values of these materials are actually unknown in the literature, especially at low temperatures. Therefore, measuring these parameters is very important for the development of high-power lasers. Other materials have also been studied: ytterbium doped ceramics and crystals of YAG, crystals of calcium fluoride CaF2 and neodymium doped phosphate laser glass.Dans les lasers, les gradients de température dans les milieux à gain provoquent des déformations de l'onde laser qui s'y propage. Le but de ma thèse est de mesurer les propriétés thermo-optiques (conductivité thermique, coefficient thermo-optique dn/dT, coefficient de dilatation) de nouveaux matériaux lasers permettant d'atteindre des énergies élevées à de hautes cadences de tir. Ces matériaux sont des céramiques sesquioxydes de scandium Sc2O3, de lutétium Lu2O3 et d'yttrium Y2O3 dopées ytterbium. Les mesures se font à basse température (température de l'azote liquide, 77 K) car les propriétés thermiques sont améliorées lorsque la température du matériau diminue. Ces matériaux ont également été testés en configuration d'oscillateur laser relaxé, montrant ainsi tout l'intérêt de travailler à basse température. Les mesures de ces propriétés représentent un enjeu majeur pour le développement des lasers de forte puissance, d'autant plus que les données de la littérature concernant ces matériaux, dans ces domaines de température, sont quasiment inexistantes. D'autres matériaux comme des cristaux et des céramiques de YAG, des cristaux de fluorure de calcium CaF2 dopés ytterbium, et des verres phosphates dopés néodyme ont également été testés