Dissertations / Theses: 'Lasers à pompage diode'

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KONATE, ADAMA. "Pompage par diode laser de lasers a centres colores emettant au voisinage de 1,5m." Caen, 1995. http://www.theses.fr/1995CAEN2042.

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Abstract:

Nous avons etendu le domaine spectral couvert par les lasers a centres colores (lcc) pompes par diode laser en utilisant deux diodes laser emettant respectivement a 962 et 993nm pour exciter les centres tl (1) dans kcl:tl#+ et nacl:tl#+ et les centres (f#2#+)#h dans nacl:oh#-. Avec kcl:tl#+ l'emission est accordable de 1488 a 1542nm, avec nacl:tl#+ de 1493 a 1540nm. Le laser a centres (f#2#+)#h dans nacl:oh#- est plus performant. Avec 695mw de la diode a 993nm, nous obtenons 25mw et une large plage d'accord allant de 1480 a 1680nm. Ces differents lasers peuvent servir, par exemple, a des mesures spectroscopiques sur des materiaux laser dopes avec des ions terres rares. L'emission des centres (f#2#+)#h est limitee par des phenomenes de reorientation causes par l'intense lumiere de pompage. Nous avons systematiquement examine cet effet, ainsi que la facon de le combattre par une lumiere auxiliaire, dite de regeneration. Cette etude a ete faite d'une part de facon purement spectroscopique et d'autre part en etudiant l'emission d'un lcc pompe soit par une diode laser, soit, par un laser nd:yag. Nous avons montre qu'a cote de la reorientation des centres (f#2#+)#h par la lumiere de pompe intervient une destruction de ces memes centres, heureusement entierement renversable sous l'effet de la lumiere auxiliaire. Enfin, nous avons obtenu, pour la premiere fois, l'emission laser continue accordable de la variete a (et non plus b) des centres (f#2#+)#h dans nacl:oh#-(a 30k, en pompant par un laser nd:yag)

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Chenais, Sébastien. "Nouveaux matériaux laser dopés à l'ytterbium : performances en pompage par diode et étude des effets thermiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00119661.

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Abstract:

Ce travail a comme but l'étude de nouveaux cristaux dopés à l'ion ytterbium, pour le développement de lasers efficaces (et éventuellement accordables) émettant vers 1 µm. La première partie traite des performances laser en pompage par diode de forte puissance (10-15 W) de nouveaux cristaux : l'Yb:GGG, l'Yb:GdCOB, l'Yb:BOYS (et l'Yb:CaBOYS), l'Yb:SYS et l'Yb:YSO. L'efficacité, l'accordabilité, et le comportement thermique de ces matériaux est discutée, et illustrée, lorsque cela est pertinent, par une comparaison entre matériaux voisins. Les effets thermiques limitent la montée en puissance dans la plupart de ces nouveaux matériaux : leur étude détaillée fait l'objet de la seconde partie. Nous commençons par une synthèse théorique sur les effets thermiques et thermomécaniques dans les lasers solides. Après une description des différentes méthodes expérimentales d'investigation des effets thermiques, nous décrivons le banc de mesure que nous avons mis en place. Il est basé sur un analyseur de front d'onde de Shack-Hartmann, et il permet la mesure des lentilles thermiques (et de leurs aberrations) dans des configurations de pompage longitudinal, en présence (ou non) d'effet laser. Nous décrivons les caractéristiques et les limitations de cet outil en détail. Des mesures de lentilles thermiques sont ensuite rapportées, pour la première fois, dans des matériaux dopés à l'ytterbium. Nous avons mis en évidence d'importants effets non radiatifs qui contribuent à la charge thermique, contrairement à ce qui est généralement admis. Nous détaillons alors comment, avec un modèle analytique simple, on peut déduire de ces mesures le rendement quantique et le coefficient thermo-optique des matériaux considérés. Nous avons également mis en évidence expérimentalement l'influence de la longueur d'onde laser sur la charge thermique, la réduction des effets thermiques dans des cristaux composites, ou encore la contribution significative de l'effet photoélastique à la lentille thermique dans l'Yb:GdCOB.

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Dousseau, Philippe. "Etude du pompage longitudinal par diode laser du yag dope holmium et thulium." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30046.

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Abstract:

Ce travail est consacre a l'etude des specificites du pompage optique longitudinal par diode laser monoruban de puissance, d'un barreau de grenat d'yttrium et d'aluminium (yag) dope avec des ions holmium (ho) et thulium (tm). L'auteur presente tout d'abord les mecanismes de transfert d'energie mis en jeu pour obtenir un effet laser proche de 2090 nanometres sur une transition electronique de l'holmium. Les parametres reglant le faisceau de pompage sont fournis ensuite par la conception d'une optique permettant de focaliser l'emission d'une diode laser dans un barreau de tm,ho:yag. L'absorption de l'onde de pompe par le cristal cree un gradient radial de temperature. Ce gradient induit une variation de longueur et une modification de l'indice de refraction. On etablit ici les expressions des contraintes intervenant dans cette modification par effet elasto-optique de l'indicatrice du yag. La manifestation des effets thermiques est la focalisation d'une onde traversant le cristal. Le calcul theorique de la focale thermique est confirme par des mesures experimentales. Enfin, un modele de fonctionnement de ce laser quasi-trois niveaux tenant compte de la reabsorption des photons laser par le niveau bas de la transition, est developpe. On y introduit une modelisation du faisceau de pompage afin de mettre en evidence les effets de ce type d'excitation sur le fonctionnement du laser

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Cassimi, Amine. "Pompage optique de l'helium par un laser accordable pompe par diode laser : perspectives en magnetometrie." Caen, 1989. http://www.theses.fr/1989CAEN2028.

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Abstract:

Nous presentons la premiere realisation d'un laser lna (la#1#-#xnd#xal#1#1o#1#9) pompe longitudinalement par une diode laser. Ce laser est relativement compact et presente un rendement global de 6%. La puissance emise maximale est de 100 mw pour 500 mw de pompe. Ce laser est accordable dans la bande 1,045-1,090 m. Son utilisation nous a permis une etude du pompage optique de l'atome d'helium en excitation laser ainsi que son application a la magnetometrie. Les phenomenes physiques que nous avons mis en uvre sont: la resonance parametrique; la resonance magnetique electronique; la resonance induite par pompage optique module en intensite. La dependance en amplitude des signaux de resonance magnetique electronique en fonction de l'angle entre le faisceau de pompage optique et le champ magnetique a ete aborde theoriquement et experimentalement. Nous developpons le calcul theorique des signaux de resonance induits par pompage optique module en intensite et presentons nos premiers resultats experimentaux

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Lucas-Leclin, Gaëlle. "importance des propriétés spectrales des lasers pour les horloges atomiques à pompage optique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006254.

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Abstract:

Ce mémoire présente des résultats théoriques et expérimentaux sur les interactions entre atomes et lumière laser dans les horloges atomiques à pompage optique. On présente tout d'abord l'affinement spectral de lasers à semiconducteurs par la technique de la cavité étendue. Deux types de couplage, faible et fort, sont testés et comparés. La conception de structures performantes est présentée,et une méthode d'auto-alignement est mise en œuvre pour réduire la sensibilité des ces lasers aux perturbations extérieures. Ensuite, les interactions atomes/lumière sont décrites par le formalisme de la matrice densité, en prenant en compte le bruit de fréquence et la modulation du laser. Cette partie développe plus particulièrement l'analyse du pompage optique. On montre que le flux atomique présente, à pompage incomplet, des fluctuations sur-poissonniennes dues au bruit de fréquence du laser. Enfin, en dernière partie, une évaluation expérimentale de l'influence des paramètres des lasers sur les signaux d'horloge est menée. Les rôles des lasers de pompage et de détection sont étudiés séparément, et l'extra-bruit de détection des atomes non-pompés est mesuré pour des lasers de pompage de largeurs de raie différentes. L'influence de l'efficacité du pompage sur le rapport signal-à-bruit du signal d'horloge est déterminée expérimentalement pour une horloge à jet thermique de césium, dans une configuration de frange brillante.

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Barbet, Adrien. "Pompage par LED de matériaux laser émettant dans le visible ou l'infrarouge proche." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLO020/document.

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Abstract:

Depuis le début des années 2000, les performances des diodes électroluminescentes (LED) ne cessent de s’améliorer alors que leur prix connait une diminution spectaculaire grâce à une production à grande échelle liée au marché de l'éclairage. Ainsi, les LED deviennent une source de lumière intéressante pour le pompage de lasers solides, intermédiaire entre les lampes flash et les diodes laser. C’est pourquoi, nous proposons dans cette thèse, de revisiter le pompage laser par LED, 40 ans après la première démonstration. Nous avons démontré le premier système laser Nd:YVO4 pompé directement par LED. La brillance des LEDs limitant fortement les performances, nous nous sommes intéressé au concept de concentrateur luminescent (en Ce:YAG) pompé par LED. Nous avons ainsi développé une nouvelle source d’éclairage haute brillance, améliorant les performances des LEDs d’un facteur 20 pour aboutir à des éclairements comparables à ceux des diodes laser (de l’ordre de plusieurs kW/cm²). Le pompage laser par cette nouvelle source de pompage a été validé pour la première fois sur les cristaux laser de Nd:YVO4 (3 mJ obtenus avec un profil monomode et 6 mJ en multimode) ainsi que sur des cristaux de Nd:YAG. Dans ce dernier cas, un déclenchement passif à l’aide d’absorbants saturables a permis d'obtenir ainsi des performances encore jamais atteintes pour un laser pompé par LED. Ainsi, les concentrateurs pompés par LED ouvrent de nouvelles possibilités pour le pompage de matériaux laser nécessitant de forte brillance de pompage. Les premiers essais sur le saphir dopé au titane montrent qu'il est possible d'obtenir du gain sur ce matériau en pompage par LED
Since the early 2000s, the lighting market is constantly growing up, pulling the Light-Emitting Diodes (LED) performance forward and pushing their cost down. LED is becoming an interesting source of light for laser pumping, between flashlamp and laser diodes. Thus, 40 years after the first demonstration, we suggest to revisit laser LED pumping. In this work, we demonstrated for the first time a Nd:YVO4 laser directly LED-pumped. LED radiance being limited, we took interest in LED-pumped luminescent concentrators. By developing Ce:YAG concentrator, we were able to overcome the LEDs irradiance by a factor of 20, leading to output irradiances similar to the laser diode ones (of the order of multi-kW/cm²). We validated the concept by pumping for the first time a Nd:YVO4 crystal and a Nd:YAG crystal with luminescent concentrators. Output energies of several mJ were obtained. In addition, we succeeded to get a passively Q-switched regime for the Nd:YAG laser by using saturable absorbers leading to unpreceded performance for a LED-pumped laser. Finally, LED-pumped concentrators pave the way for new possibilities for high-radiance source pumped media. Our first tests on titanium doped sapphire show that a laser gain with a LED pumping is achievable

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Aubourg, Adrien. "Sources laser à fibre cristalline YAG dopée erbium et pompée par diode." Thesis, Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée, 2014. http://www.theses.fr/2014IOTA0008/document.

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Abstract:

Parmi les nombreuses applications des sources laser, certaines nécessitent une propagation du faisceau dans l'atmosphère sur plusieurs kilomètres : télémétrie, désignation, ou encore imagerie active. Pour éviter tout risque oculaire tout en proposant de plus grandes portées, ces applications doivent faire appel à des sources laser émettant une longueur d'onde dans la gamme à sécurité oculaire autour d'un minimum local d'absorption de l'atmosphère (1550-1650 nm). De telles sources existent déjà commercialement, mais ne répondent pas aux exigences militaires de compacité, de consommation électrique, de performance et de fonctionnement sur une large gamme de température (-40°C/+60°C).Mes travaux de thèse tentent d'apporter une réponse à l'ensemble de ces exigences. Avec l'aide des partenaires industriels Fibercryst et Cilas, ils portent sur la réalisation de sources laser compactes et efficaces à fibre cristalline Er3+:YAG directement pompée par une diode laser pour des applications militaires.A l'aide d'un algorithme de simulation d'un laser Er3+:YAG déclenché passivement élaboré et affiné durant la thèse, plusieurs sources sont réalisées expérimentalement. L'étude autour des absorbants saturables pour le déclenchement passif a permis une amélioration notable des caractéristiques du faisceau.Ces recherches, dont les résultats peuvent déjà présenter un certain intérêt commercial, ouvrent la voie vers de nouvelles techniques et architectures autour des sources laser à cristaux dopés aux ions erbium pour la conception de futurs prototypes plus performants
Among the several applications of laser sources, some requires kilometers range propagation in the atmosphere : telemetry, guidance system or active imagery. High pulse energy improves the range of the system, but may cause permanent blindness to an observer's eyes. Hence, these applications must use laser beam which wavelength are located in the eye-safe region, ideally at the local minimum of the atmosphere absorption (1550-1650 nm). Such laser sources are already commercially available, but are not suited for the demanding military needs : compacity, electrical consumption, performance and large operating temperature range (-40°C/+60°C).My work aims to develop a laser source filling these specifications. Thanks to the collaboration with the industrial partners Fibercryst and Cilas, it focuses on the design of a compact, efficient, directly diode-pumped Er3+:YAG single cristal fiber laser for military applications.With a homemade numerical simulation of a passively Q-switched Er3+:YAG laser source, many laser emitters are experimentally designed and compared. Further studies around saturable absorbers allowed sensible improvements of the output pulse energy.This work, whose results may already be commercially interesting, may lead to new technics and architectures of erbium doped solid-state laser for better prototypes

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Boucher, Matthieu. "Développement de sources laser solides à barreau de Nd:YAP pompées par lampes flashes et par diodes lasers." Dijon, 2003. http://www.theses.fr/2003DIJOS045.

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Thibault, Florent. "Nouvelles structures pour lasers à impulsions brèves de forte puissance : conception et réalisation d'amplificateurs/lasers guides d'onde élaborés par épitaxie en phase liquide et démonstration de lasers femtoseconde en Y2SiO5 : Yb et Lu2SiO5 : Yb." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112272.

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Abstract:

Les orthosilicates d'yttrium et de lutétium dopés Yb3+, de formules respectives Y2SiO5:Yb et Lu2SiO5:Yb, possèdent des caractéristiques spectroscopiques favorables à un fonctionnement efficace en régime laser continu et femtoseconde de forte puissance. Leur première démonstration de fonctionnement en régime femtoseconde a fourni des performances exceptionnelles en terme d’efficacité et de puissance de sortie. Afin de réaliser des sources lasers solides compactes et efficaces à partir de ces matériaux, nous avons choisi de privilégier une approche incluant un milieu actif à géométrie de guide d'onde plan, réalisé par épitaxie en phase liquide, pompé par la face supérieure par une barrette de diodes laser. La croissance de couches de Y2SiO5:Yb fortement dopées, de compositions et d’épaisseurs variées a été démontrée. L’accroissement d’indice lié à la substitution des différents dopants est analysé. Les caractéristiques spectroscopiques des couches sont semblables à celles du matériau massif, avec une qualité cristalline sensiblement supérieure. L’évolution du temps de vie de l’ion Yb en fonction du dopage affiche notamment une croissance particulièrement douce, preuve d’une faible concentration en centres pièges extrinsèques. Les guides d’ondes YSO:24%Yb présentent des pertes en propagation inférieures à 0. 3dB/cm, et ont démontré une amplification de 2. 9dB/cm à 1082nm avec un faisceau de sortie monomode. La réalisation des premiers lasers guides d’onde monolithiques en YSO:Yb a aussi été démontrée. Ils ont fourni une puissance de sortie de 340mW à 1082nm, avec une efficacité de 14%, pour un coupleur de sortie de 4%
Yb-doped yttrium and lutetium orthosilicates, Y2SiO5:Yb and Lu2SiO5:Yb respectively, exhibit spectroscopic properties favorable to an efficient laser operation in both high power cw and femtosecond regime. Their first diode-pumped femtosecond operation demonstration lead to exceptional performances in terms of output power and efficiency. In order to realize compact and efficient solid-state laser devices using those materials, we chose a configuration with an Yb-doped medium planar waveguide geometry, grown by liquid phase epitaxy, face-pumped by a single laser diode bar. The growth of highly doped Y2SiO5:Yb layers, within a large range of compositions and thicknesses, was demonstrated. The refractive index increase due to the substitution of the various dopants is analyzed. The layers spectroscopic properties are similar to the bulk ones, with an noticeably higher crystalline quality. The Yb ion lifetime evolution with respect to its doping shows up a particularly low decrease, proof of a low concentration of extrinsic quenching centers. The covered YSO:24%Yb waveguides exhibit lower than 0. 3dB/cm propagation losses, and provided up to 2. 9dB/cm net amplification at 1082nm with a single mode output. The realization of the first diode-pumped monolithic cw waveguide lasers was also demonstrated. For a 4% output coupler, they provided up to 340mW at 1082nm with a 14% slope efficiency

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Faure, Herlet Nathalie. "Nouveaux matériaux laser dopés néodyme adaptés au pompage par diodes." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10148.

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Abstract:

La recherche de nouveaux materiaux laser dopes neodyme particulierement bien adaptes au pompage par diode s'est effectuee en plusieurs etapes. Tout d'abord, les caracteristiques physiques et spectroscopiques des materiaux potentiellement interessants pour le pompage par diodes ont ete definies: large bande d'absorption vers 800nm et fluorescence intense a 1060nm. Pour des applications microlaser, l'absorption doit de plus etre intense et la bande de fluorescence, etroite. Enfin les matrices doivent presenter une fusion congruente et une cristallogenese relativement aisee. Apres une etude bibliographique sur les materiaux laser elabores depuis les annees 1970, 75 candidats susceptibles de reunir les criteres definis precedemment ont ete retenus. Les etapes de preparation sous forme polycristalline, puis sous forme de monocristaux par tirage a l'aide des techniques de fusion de zone laser et czochalski ont alors permis d'effectuer une selection: seules 21 matrices dopees neodyme ont pu etre obtenues sous forme monocristalline et ont alors fait l'objet d'une caracterisation spectroscopique et laser. La position et la largeur des bandes d'absorption vers 800nm, et de fluorescence vers 1060nm, ont ete plus particulierement etudiees. Les sections efficaces d'absorption et d'emission, ainsi que la duree de vie du niveau emetteur laser du neodyme ont egalement ete mesurees. A l'issue de la caracterisation laser en pompage longitudinal par diode (mesure de seuils et de rendements laser), les scheelites cawo#4, nagd(wo#4)#2, l'orthosilicate y#2sio#5 et les fluoroapatites sr#5(po#4)#3f et ca#5(po#4)#3f semblent les matrices les mieux adaptees au pompage par diode

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Cassimi, Amine. "Pompage optique de l'hélium par un laser accordable pompé par diode laser perspectives en magnétométrie /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37612509j.

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Doualan, Jean-Louis. "Lasers a centres colores pompes par un flash ou par une diode laser." Caen, 1988. http://www.theses.fr/1988CAEN2030.

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Abstract:

Un laser utilisant une lampe flash a ete construit. Il fonctionne avec les centres f::(2)**(+) dans lif a 77 k, f::(2)**(+) dans naf et (f::(2)**(+))::(a) dans naf:li**(+) a temperature ambiante. Nous avons etudie les caracteristiques lasers. L'etude a ete poussee plus loin pour le centre f::(2)**(+) dans lif avec des mesures sur les effets d'echauffement, le gain et les pertes dans le materiau. Pour la premiere fois nous avons utilise une diode laser pour pomper des centres colores. Le laser ainsi obtenu est peu encombrant et moins onereux que le pompage par deux lasers en tandem necessaire pour le pompage des centres (f::(2)**(+))**(*) dans naf:mg**(2+). L'emission continue a 77 k est accordable entre 1,03 et 1,12 mu m, la puissance maximum est de 8,1 mw pour 400 mw de pompe

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Guy, Olivier. "Laser pompé par diodes lasers fonctionnant en régime de modes bloqués actif ou passif à verre dopé néodyme : guide intégré et verre massif." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0002.

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Abstract:

L'evolution de la technologie des diodes lasers a conduit a la mise sur le marche de composants de puissance croissante a des prix constamment en baisse. Ces sources lumineuses, a haut rendement electro-optique, permettent maintenant le pompage de lasers a milieu amplificateur dope aux terres rares. Les travaux presentes dans ce memoire porte sur l'elaboration de tels lasers fonctionnant de facon continu ou en regime de modes bloques et sur la modelisation des performances attendues. J'ai d'abord developpe sur la base des equations classiques d'evolution des populations un logiciel de simulation permettant de definir les dimensions optimales a donner a la zone de gain en fonction des caracteristiques du milieu amplificateur et de la source de pompage. J'ai dans un second temps modelise le fonctionnement d'un laser continu, pompe longitudinalement, en tenant compte du filtrage produit par la zone amplificatrice. Il m'a notamment permis d'apprecier l'influence des effets thermiques et les conditions de pompage permettant l'oscillation d'un mode transverse unique. Je presente les resultats obtenus avec des guides d'ondes fabriques par echange d'ions dans des verres phosphates dopes au neodyme. Dans le cas de guides canaux, j'ai realise un laser fournissant plusieurs dizaines de mw avec un rendement de conversion optique (50%) comparable a ceux obtenus avec des matrices cristallines. Dans le cas ou le milieu actif est un verre massif dope au neodyme, j'ai construit un laser fournissant plus de 300 mw dans son mode fondamental avec un rendement de conversion optique de 34% ; ces performances sont egales aux meilleures performances publiees a ce jour. Des impulsions ayant une duree de 7ps ont ete mesurees en regime de modes bloques actif a une frequence de repetition voisine de 150 mhz. J'ai egalement etudie une methode de blocage de modes passive reposant sur l'emploi d'un miroir a cristal doubleur de frequence. J'ai pu grace a cette methode passive de synchronisation obtenir un blocage de modes pour une puissance intracavite faible de 1,2 w ; les impulsions correspondantes avaient une duree de 200 ps. La derniere partie du manuscrit decrit des lasers pompes par diodes dont le milieu actif est un cristal de yap dope au neodyme. Ces lasers fonctionnent en continu ou en regime a modes bloques actif. Les impulsions engendrees ont une duree de 10 ps et vehiculent une puissance moyenne de plusieurs centaines de mw

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Cardinali, Vanessa. "Matériaux lasers dopés à l'ion ytterbium : Performances lasers en pompage par diodes lasers et étude des propriétés thermo-optiques à des températures cryogéniques." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00613185.

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Abstract:

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.

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Cardinali, Vanessa. "Matériaux lasers dopés à l'ion ytterbium : Performances lasers en pompage par diodes lasers et étude des propriétés thermo-optiques à des températures cryogéniques." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/61/31/85/PDF/Doctorat_CardinaliVanessa.pdf.

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Abstract:

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
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

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Tondusson, Marc. "Étude d'architectures lasers solides, multiaxes et multipassages, à volumes de gain distribués pompés longitudinalement par diodes lasers fibrées." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0003.

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Abstract:

Le fil conducteur des travaux réalisés, est la recherche d'architectures lasers solides particulières qui permettent de distribuer le pompage dans plusieurs zones du milieu amplificateur afin d'y répartir les charges thermiques responsables d'aberrations dégradant la qualité spatiale des faisceaux émis. La première architecture proposée est une cavité à Transformation de FOURRIER, multiaxe, pompée longitudinalement par N diodes lasers fibrées engendrant N faisceaux uniphases. Le premier chapitre est consacré au couplage en phase de ces N faisceaux par filtrage d'amplitude intracavité. Le filtre est constitué par une grille de fils opaques placé dans l'un des plans de la cavité. En association avec le filtrage volumique par le gain, cette grille assure la sélection d'un mode unique d'ordre élevé. Dans le deuxième chapitre, un élément d'optique diffractive (EOD) placé hors cavité réalise la combinaison cohérente des N faisceaux précédents en un faisceau unique de divergence minimale. Ce même faisceau est ensuite obtenu directement en sortie de cavité, avec un assez bon rendement de conversion opto/optique, en remplaçant le filtre d'amplitude par l'EOD. La seconde architecture que nous étudions au troisième chapitre est constituée par une cavité plan concave repliée comportant une cellule amplificatrice multipassage unique, traversée en plusieurs zones distinctes au cours d'un aller retour. Elle conduit aussi à un faisceau de bonne qualité optique, avec un bon rendement de conversion opto/optique. La quatrième partie de ce manuscrit constitue une prospective comparative des meilleures performances que l'on peut attendre des cavités multiaxe et multipassage optimisées
This work concerns the search of new end-pumped solid state laser designs. For which the pump power is divided in several zones in the gain medium. These methods distribute the thermal load to avoid the appareance of aberrations which disturb the spatial profile of the emitted laser beam

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Chénais, Sébastien. "Nouveaux matériaux laser dopés à l'ytterbium : performances en pompage par diode et étude des effets thermiques." Paris 11, 2002. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00119661.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude de nouveaux cristaux dopés à l'ion ytterbium, pour le développement de lasers efficaces (et éventuellement accordables) émettant vers 1 ~. La première partie traite des performances laser en pompage par diode de forte puissance (1 0-15 ~ de nouveaux cristaux: 1'Yb:GGG, l'Yb:'GdCOB, 1'Yb:BOYS (et 1'Yb:CaBOYS), 1'Yb:SYS et 1'Yb:YSO. L'efficacité, l'accordabilité, et le comportement thermique de ces matériaux est discutée, et quelquefois illustrée par une comparaison entre matériaux voisins. Les effets thermiques limitent la montée en puissance dans la plupart de ces nouveaux matériaux: leur étude détaillée fait l'objet de la seconde partie. Nous commençons par une synthèse théorique sur les effets thermiques et thermomécaniques dans les lasers solides. Après une description des différentes méthodes expérimentales d'investigation des effets thermiques, nous décrivons le banc de mesure que nous avons mis en place. Il est basé sur un analyseur de front d'onde de Shack-Hartmann, et il permet la mesure des lentilles fuermiques (et de leurs aberrations) dans des configurations de pompage longitudinal, en présence (ou non) d'effet laser. Nous décrivons les caractéristiques et les limitations de cet outil en détail. Des mesures de lentilles thermiques sont ensuite rapportées, pour la première fois, dans des matériaux dopés à l'ytterbium. Nous avons mis en évidence d'importants effets non radiatifs qui contribuent à la charge thermique, contrairement à ce qui est généralement admis. Nous détaillons alors comment, avec un modèle analytique simple, on peut déduire de ces mesures le rendement quantique et le coefficient thermo-optique des matériaux considérés. Nous avons également mis en évidence expérimentalement l'influence de la longueur d'onde laser sur la charge thermique, la réduction des effets thermiques dans des cristaux composites, ou encore la contribution significative de l'effet photoélastique à la lentille thermique dans 1'Yb:GdCOB
This thesis is a study of new ytterbium-doped crystals, made for the development of efficient (and sometimes broadly tunable) lasers emitting around 1 J. Ull. The first part presents the laser performance, under high power diode pumping, of new crystals: Yb:GGG, Yb:GdCOB, Yb:BOYS (and Yb:CaBOYS), Yb:SYS and Yb:YSO. The efficiency, tunability and thermal behaviour of these materials is discussed, and illustrated (when possible) by a comparison between materials of similar properties. Thennal effects limit the scaling toward higher powers in most of these materials: a comprehensive study of the se effects is performed in the second part of this thesis. We begin this part by setting the theoretical background necessary to understand thermal and thermomechanical effects in solid state lasers. After a description of the classical techniques employed to investigate thermal effects, we describe the experimental setup we used. It is based on a commercially available Shack-Hartmann wavefront sensor, and enables the measurement of the thermallens (including its aberrations) in end-pumped laser, under lasing and nonlasing conditions. We emphasize on the characteristics and limitations of this technique. Thermal lensing measurements are then reported, for the first time, in ytterbium-doped materials. Significant nonradiative effects have been demonstrated, whereas it is generally admitted that such effects are purely absent. We then explain how, thanks to a simple anâlytical model, it is possible to derive the quantum efficiency and the thermo- optical coefficient from these measurements. We also demonstrated the influence of the lasing wavelength on the thermalload, the reduction of thermal effects by the use of composite crystals, as weIl as the major role played by the photoelastic effect in the thermally-induced lens in Yb:GdCOB

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Pichon, Pierre. "Pompage par LED de concentrateurs luminescents et de lasers dopés aux métaux de transition." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLO011/document.

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Abstract:

Depuis le début des années 2000, les performances des LED ne cessent de s'améliorer et permettent l'ancrage de cette technologie dans de nombreux domaines d'applications. Stimulées par le marché de l'éclairage, les LED présentent une longue durée de vie et une grande robustesse pour un prix par watt optique défiant toute concurrence. Pour améliorer leur luminance, les LED peuvent être couplées à des concentrateurs luminescents.La première partie de cette thèse expose la mise au point des premiers concentrateurs luminescents dans SWIR (gamme 1,2-2,5 µm où les LED sont peu efficaces). Nous montrons que la luminance des concentrateurs luminescents dans le SWIR dépasse celle des LED d'un ordre de grandeur. Elle rend possible la détection de l'eau dans l'industrie agroalimentaire ainsi que l'inspection de wafers de silicium. Dans le visible, les performances des concentrateurs luminescents (luminance, spectre, prix, régime de fonctionnement) offrent une combinaison unique des avantages des lampes flash et des diodes laser. La seconde partie de cette thèse explore la possibilité d'utiliser ces concentrateurs luminescents pour pomper des lasers solides. Cette étude démontre la compatibilité de ce nouveau type de pompage avec les cristaux dopés aux métaux de transition, incontournables dans le domaine des lasers ultra-courts. Pour la première fois, un effet laser en régime relaxé est obtenu via le pompage par LED du Cr:LiSGaF, du Cr:LiSAF, de l’alexandrite, et du Ti:saphir. Ces premières démonstrations ouvrent la voie à des systèmes laser basés sur le pompage par LED. Plusieurs systèmes sont mis en place tels que des oscillateurs lasers en régime déclenché (Q-switch et cavity-dump) faisant l'objet de conversions de fréquence, et des amplificateurs d'impulsions laser
Since the beginning of the 2000s, LED's performance have known dramatic improvements which enable this technology to settle down in numerous application areas. Driven by the lighting market, LED are characterized by their long lifetime, their ruggedness, and their low cost per emitted optical watt. In order to go beyond LED's brightness, they can be coupled to luminescent concentrators.The first part of this work exposes the development of the first luminescent concentrator in the short-wave infrared (or SWIR corresponding to the 1.2-2.5 µm band where LED have very low powers). This work shows that the brightness of the luminescent concentrators in the SWIR exceeds by one order of magnitude LED's brightness in the same spectral range. This light source allows water detection for the agrifood industry and the inspection of silicon wafers for microelectronics. In the visible, the performance of luminescent concentrators (brightness, spectrum, price, mode of operation) offer a unique trade-off between flashlamps and laser diodes. The second part of this work investigates the use luminescent concentrators emitting in the visible to pump solid-state lasers. The compatibility of this new pumping concept is attested with transition-metals-doped crystals, cornerstone of ultrafast laser sources. For the first time, laser oscillations in free-running operation are obtained by LED-pumping of Cr:LiSGAF, Cr:LiSAF, alexandrite and Ti:sapphire. These early results open the way to LED-pumped laser systems. Several systems are implemented such as laser oscillators in pulsed operation (Q-switch and cavity dump) followed by frequency conversions and laser pulses amplifiers

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Mostallino, Roberto. "Développement de diodes laser émettant à 975nm de très forte puissance, rendement à la prise élevé et stabilisées en longueur d’onde pour pompage de fibres dopées et réalisation de lasers à fibre." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0132/document.

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Abstract:

Cette thèse CIFRE adresse le développement de diodes laser, émettant à 975nm, de très forte puissance, rendement à la prise élevé, et stabilisées en longueur d’onde pour pompage de fibres dopées Er/Yb et réalisation de lasers à fibre. La thèse a été développée dans le cadre d’un partenariat étroit entre le Laboratoire IMS, le GIE III-V Lab, principal fondeur français de composants à semiconducteurs III-V pour des applications électroniques et photoniques, et THALES Research & Technology à Palaiseau en région parisienne. Un travail en profondeur de caractérisation et d’analyse a porté sur les aspects thermiques qui contribuent, en particulier,à limiter les niveaux de puissance optique de sortie. Dans ce cadre, nous avons réalisé un ensemble de caractérisations complémentaires au GIE III-V lab et à l’IMS nous permettant d’envisager des solutions correctives d’optimisation technologique portant en particulier sur la profondeur de gravure définissant la largeur de la zone d’émission et la nature du substrat dissipateur. Ces solutions ont été proposées à partir de modélisations physiques mises en oeuvre avec un simulateur dédié, propriété de III-V Lab et de simulations par éléments finis thermiques et thermomécaniques (approche multiphysique) de la structure microassemblée définitive. Ces travaux se sont prolongés par la fabrication et la caractérisation électro-optique et thermique de plusieurs structures verticales : LOC (Large Optical Cavity), SLOC (Super Large OpticalCavity) et AOC (Asymetrical Optical Cavity). Les diodes laser de type LOC et SLOC sont stabilisées en longueur d’onde en intégrant un réseau de Bragg (DFB). Une puissance optique de 8W avec une efficacité de 60% a été obtenue ; ce qui permet de situer ces travaux à l’état de l’art international notamment vis-à-vis de ceux publiés par l’Institut Ferdinand-Braun.L’originalité des travaux menés dans cette thèse nous a permis d’avoir accès à une bourse du Cluster européen « Laserlab » (The Integrated Initiative of European Laser Research Infrastructures), pour conduire des campagnes d’expérimentation à l’Institut Max Born à Berlin dans le groupe du Dr J.W. Tomm. Les travaux ont porté sur la caractérisation thermique de ces diodes laser de forte puissance émettant à 975nm, à double hétérostructure symétrique et asymétrique (SLOC et AOC), en utilisant des techniques complémentaires (microphotoluminescence,photoluminescence résolue en temps, spectroscopie de photocourant et mesures L-I pulsées) et permettant d’évaluer le type de contraintes résiduelles apportées par les étapes de report de la diode Laser ainsi que la cinétique de dégradation catastrophique de type COD
This PhD addresses the development of high-power laser diodes emitting at 975nm withhigh efficiency and wavelength stabilized using a Bragg grating. This thesis was conducted in the framework of a close partnership between IMS Laboratory, the GIE III-V lab, who is themain French founder of III-V semiconductor devices for electronic and photonic applications,and THALES Research & Technology in Palaiseau. An in-depth characterization and analysiswork has addressed thermal aspects that contribute, in particular, to limit the optical outputpower of a laser diode. In such a context, we have carried out a set of complementary characterizations both at III-V lab and IMS allowing us to provide some corrective solutionsfor technological optimization concerning the etching depth of the grooves that defines the emitting stripe of the laser diode and the nature of the submount acting as a thermocompensator.These solutions have been proposed from optical modelling implemented with a dedicated simulator, property of III-V lab, and thermal and thermomechanical (multiphysics approach) finite element simulations of the overall microassembled structure. All this work has resulted in the fabrication as well as electro-optical and thermal characterizations of three vertical structures namely LOC (Large Optical Cavity), SLOC (Super Large Optical Cavity)and AOC (Asymmetrical Optical Cavity). The LOC and SLOC vertical structures have been processed with a Fabry-Perot cavity and also including a Bragg grating (DFB architecture) while the AOC one was only fabricated with a Fabry-Perot cavity. State-of-the-art results aredemonstrated since in particular an optical power of 8W with an efficiency of 60% has been obtained that can be compared to those recently published by the Ferdinand-Braun Institute.The originality of the work carried out in this PhD has allowed us to receive a grant from the European Laserlab Cluster (The Integrated Initiative of the European Laser Research Infrastructures), to conduct dedicated experiments at the Max-Born Institute (Berlin) in thegroup of Dr. J.W. Tomm. The work aimed to characterize mechanical strain of the laser diode induced by the soldering process. Two vertical structures (SLOC and AOC) were investigated using complementary techniques (microphotoluminescence, time-resolved photoluminescence,photocurrent spectroscopy and pulsed L-I measurements), allowing to quantify the level of residual stress provided by the laser diode mounting process as well as the kinetics of the catastrophic degradation process (COD)

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LE, NEVE MARC. "Etude d'un laser nd : yag de forte energie pompe par diodes et declenche par absorbant saturable cr:yag." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10133.

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Abstract:

Nous etudions un laser pompe transversalement par diodes et declenche passivement. L'extraction de fortes energies et la demonstration de rendements eleves sont recherches. Les capacites de differentes matrices dopees neodyme a offrir des rendements d'absorption eleves sont analysees en fonction de leur spectre d'absorption. A cet effet, un code de calcul prealablement qualifie experimentalement, ainsi que les caracterisations effectuees permettent d'acceder a la repartition spatiale de l'energie des diodes dans une section du barreau. Une etude parametree du depot d'energie est effectuee. Nous caracterisons ensuite les absorbants saturables (cr#4#+:yag, colorants bdn) par l'etude de la saturation de l'absorption. La mesure simultanee de la transmission et de l'intensite de fluorescence avec le cr#4#+, nous permet de remettre en cause l'importance de l'absorption dans l'etat excite et de proposer une autre origine a l'absorption residuelle de ces sites aux fortes fluences d'excitation. En declenchement actif, le laser demontre une energie de sortie disponible de 80 mj soit un rendement optique d'environ 10%. Ces resultats sont bien ajustes a l'aide des equations du bilan. Le fonctionnement de ce laser est totalement multimode (longitudinal et transverse). Puis, nous etudions le declenchement passif. Le resonateur plan-concave multimode de base presente un comportement spatio-temporel tres complexe et non reproductible. L'impulsion de sortie comporte plusieurs composantes temporelles distinctes. La repartition d'energie dans le faisceau ne reproduit nullement la carte de depot d'energie. La competition entre les modes transverses est a l'origine de ce comportement. Pour s'en affranchir, il faut tendre vers un oscillateur monomode transverse. Nous y parvenons en definissant des cavites dont le rayon du mode fondamental est eleve. Ainsi, avec une cavite telescopique nous obtenons des impulsions stables temporellement et spatialement, tout en offrant des valeurs de rendement et d'energie interessantes. En declenchement actif et passif, les perspectives d'optimisation du rendement du laser sont egalement quantifiees

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Le, Garrec Anne. "Adéquation d'un laser au pompage optique pour un magnétomètre à hélium 4." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10077.

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Abstract:

Notre but etait d'ameliorer la resolution d'un magnetometre a pompage optique de l'helium 4. Pour ce faire, nous avons travaille suivant deux axes: l'etude des conditions d'amplification du signal et la reduction du bruit. Le laser etant actuellement la source limitant les performances du capteur, nous nous sommes principalement interesse a l'influence des parametres laser sur ces deux points. Suite a la possibilite d'utiliser quatre types de laser (laser solide lna et microcavite, laser a fibre dopee, diode laser dbr, un modele numerique permettant de calculer les signaux de resonance magnetique en fonction de l'intensite, la largeur spectrale et le nombre de modes du laser, a ete elabore. Nous avons pu determiner les caracteristiques les plus importantes et comparer la modelisation avec l'experience. Nous avons ensuite caracterise experimentalement les differents lasers en puissance emise, largeur de raie et longueur d'onde. Cependant, il convenait egalement de les caracteriser egalement en bruit d'amplitude et de longueur d'onde. Cette etude nous a permis de comprendre l'incidence des differentes sources de bruits laser (oscillations de relaxation, bruits quantique, thermique et accoustique) et de mettre en evidence de nombreux problemes pratiques tels que les retrodiffusions et les bruits d'alimentation. De ces divers resultats, il ressort que la diode dbr est le laser le plus adapte au pompage optique pour un magnetometre a helium 4. Une resolution voisine de 5 pt/(hz)#1#/#2 a ete obtenue, soit une performance equivalente a celle des capteurs rmn

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Hamel, Alain. "Propriétés d'un résonateur atomique à jet de césium pompé optiquement et à structure de champ longitudinale." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112204.

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Abstract:

Caractérisation du résonateur, génération du champ magnétique statique et performance du système optique de détection. Mesure de la distribution des vitesses des atomes dans le jet. Rapport signal sur bruit lors de la détection de la frange de Ramsey. Mesures de stabilité pour confirmer les prédictions théoriques. On montre que l'emploi du pompage optique dans la configuration la plus simple (une seule diode laser) permet d'accroitre considérablement les performances des horloges à jet de césium
Ln this thesis, we study from the experimental and theoretical point of view, the clock signal characteristics delivered by a single-laser optically pumped cesium beam resonator. Our new resonator CSIII has been designed in order to avoid drawbacks due to Hanle effect which had arisen with our previous resonator CSII. Several parts have been significantly improved in order to get full benefit from optical pumping advantages. Ln the first part we examine some interesting aspects of the operation of cesium beam resonator i-e : - Determination of Hanle effect free experimental conditions; - Very low C-field resonance; - Experimental study of velocity distribution in the atomic beam; - Observance of extra resonances on the Rabi pedestal. Ln the second part, we determine owing to rate equation the theoretical signal to noise ratio assuming that no extra noise is brought by the laser. We take into account the effect of optical collecting efficiency. These theoretical predictions are compared with experiments on our resonator CSIll. Ln the last part we have measured the short term stability. Ln conclusion, this study clearly shows that optical pumping allows an improvement of cesium atomic clock performances using a single conventional laser diode configuration. Optical pumping is performed this way in our resonator and reaches its theoretical limitations for usual atomic fluxes

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Garnache, Arnaud. "Etude et réalisation de nouveaux types de lasers proche infrarouge pour la spectroscopie d'absorption intracavité laser : dynamique des lasers fortement multimodes." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10256.

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Abstract:

Des nouveaux lasers large bande tout solide emettant dans le proche-ir fonctionnant en continu et a temperature ambiante ont ete developpes. Apres une etude fine des cavites lasers et de la dynamique spectro-temporelle, ces systemes ont ete utilises en spectroscopie d'absorption a haute sensibilite et resolution par intracavite laser. Les performances limites ont ete etudiees experimentalement, theoriquement et a l'aide de simulations numeriques. Un systeme laser prometteur base sur l'utilisation de structure a semiconducteur a multipuits quantiques du type vcsel a cavite externe, pompe par diode, a ete developpe. La conception de la structure, novatrice, a ete etudiee et optimisee. Une limite de detection inferieure a 10 1 0/cm a ete atteinte avec une accordabilite intrinseque de 75-nm vers 1-m. Une structure a distribution inhomogene de puits a permis d'elargir la courbe de gain. La dynamique a ete etudiee sur une plage temporelle allant de la microseconde a la seconde. En continu le laser operait monofrequence. Ce systeme, de classe-a, presente des caracteristiques ideales. Il est adequate pour la spectroscopie intracavite laser, la detection de trace de gaz et la realisation de sources lasers compactes de puissance, monofrequence ou a pulses ultra-courts. Un systeme laser large bande a base de nd:verre pompe par diode a ete developpe. Une limite de detection de 5. 10 1 1/cm a ete atteinte avec un spectre large bande grace a l'inhomogeneite spectrale du gain. Les systemes a base de verre dope de terres rares sont adequates pour la spectroscopie intracavite laser (iclas) et la detection de trace de gaz. La dynamique au demarrage des lasers multimodes inhomogene a ete etudiee. Un laser fortement inhomogene de classe-b est inadequate pour l'iclas, du fait de fortes oscillations de relaxations temporelles et spectrales. Malgre un demarrage fortement non-lineaire, la dynamique observee est deterministe, reguliere, non-chaotique. Un laser de classe-a fortement inhomogene semble adequate, ne presentant pas de relaxations d'oscillations. Les modeles classiques utilises pour etudier la dynamique des lasers ont montre un parfait accord avec l'experience. Des annexes presentes les methodes utilisees pour les simulations, les details de calculs de differents parametres et les programmes utilises.

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De, Backer Andrée. "Étude d'un nouveau cristal laser et développement d'un laser de puissance dans le proche infrarouge pompé par diode laser." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-233.pdf.

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Abstract:

Le crystal étudié est le scandium orthoborate dopé au chrome, Cr3+:(Ce,Gd)Sc3(BO3)4. Il présente deux bandes d'absorption, à 470 nm et 650 nm et, pompé par diode laser rouge, une luminescence infrarouge (de 800 nm à 1200 nm). L'étude de ses propriétés lasers a montré leur dégradation progressive à température croissante et leur forte réduction sur quasi tout le spectre de luminescence, due à l'absorption par les états excités. Néanmoins, la génération laser du cristal pompé par un laser pulsé a été démontrée à 847 nm. Deux lasers infrarouges ont été développés à partir des cristaux LiSAF et LiCAF pompés par une diode laser rouge de 2 W, en cavité hémisphérique de 2 cm de long. Une puissance de 300 mW à 400 mW a été mesurée en fonctionnement multimode longitudinal. Les spectres de mode longitudinaux ont été mesurés avec une lame intracavité, une sélection par réseau et en fonction de la longueur totale de la cavité.

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Raybaut, Pierre. "Lasers femtoseconde Yb3+ : BOYS et Yb3+ : SYS." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004436.

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Abstract:

Les travaux exposés dans ce mémoire concernent le développement de lasers femtoseconde entièrement pompés par diodes, utilisant de nouveaux cristaux laser dopés à l'ytterbium, et émettant à une longueur d'onde proche de 1,06 µm. Nous étudions plus particulièrement deux cristaux récemment découverts : l'Yb3+: BOYS (ou Yb3+: Sr3Y(BO3)3) et l'Yb3+: SYS (ou Yb3+: SrY4(SiO4)3O), dont les propriétés cristallographiques, physiques et spectroscopiques sont particulièrement adaptées à la production et à l'amplification d'impulsions brèves (de durées typiques allant de 10-14 à 10-12 s). Dans un premier temps, nous avons réalisé deux oscillateurs femtoseconde basés respectivement sur l'Yb3+: BOYS et l'Yb3+: SYS, qui ont permis de produire des impulsions de durées respectives égales à 69 fs et 94 fs avec une énergie par impulsion de l'ordre du nanojoule, et à une cadence avoisinant la centaine de mégahertz. Le régime impulsionnel a été obtenu par verrouillage de modes passif, dont le démarrage automatique et l'excellente stabilité ont été assurés par un miroir absorbant saturable à semi-conducteur. Dans un deuxième temps, afin d'augmenter l'énergie de ces impulsions, nous avons développé un amplificateur régénératif basé sur l'Yb3+: SYS. Placé en aval d'un oscillateur femtoseconde Yb3+: SYS, cet amplificateur nous a conduit à la production d'impulsions d'une durée de 380 fs, ayant une énergie de 80 µJ, à une cadence de 1 kHz. Enfin, nous avons utilisé un filtre acousto-optique programmable pour modeler l'amplitude spectrale des impulsions qui sont issues de l'oscillateur femtoseconde puis injectées dans l'amplificateur régénératif. Ces expérimentations nous ont ouvert de nouvelles perspectives en validant un modèle théorique (qui a donné lieu à des simulations numériques réalistes de l'amplificateur régénératif), et en améliorant les performances de notre chaîne laser femtoseconde basée sur l'Yb3+: SYS de sorte que des impulsions d'une durée inférieure à 300 fs devrait être produites.

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Hérault, Emilie. "Nouveaux concepts pour des sources laser bleues à base de cristaux dopés Néodyme." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00157980.

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Abstract:

Les sources laser bleues possèdent des applications nombreuses et varies (shows laser, affichage, médecine, spectroscopie, communications sous-marines, stockage de données). Lors de cette thèse, nous avons démontré qu'avec de nouveaux concepts, il est possible de réaliser des sources bleues originales à base de cristaux dopés néodyme. Nous avons dans un premier temps proposé une alternative au laser à Argon en concevant une source basée sur la somme de fréquence de deux raies du néodyme émettant autour de 1060 nm et 910 nm. Afin de choisir le cristal optimal, nous avons mené une étude comparative sur certaines caractéristiques physiques et les performances laser sur la transition 4F3/2-4I9/2 des cristaux de Nd:GdVO4 et Nd:YVO4. Nous avons ensuite conçu et réalisé quatre architectures laser émettant en continu à 491 nm, toutes à base de somme de fréquence intracavité. Les deux premières étaient basées sur des laser bi-longueur d'onde à un seul ou deux cristaux laser. La troisième était composée de deux lasers dont les cavités étaient imbriquées, le cristal non linéaire étant inséré dans la partie commune. Finalement, nous avons réalisé un laser émettant à 1064 nm pompé intracavité à 912 nm. Sur le même principe, nous avons conçu une source en régime déclenché à 491 nm grâce à un nouveau concept d'extraction de puissance par interaction non linéaire. La somme de fréquence a alors lieu intracavité à 912 nm mais extracavité à 1063 nm. Finalement, nous avons étudié et réalisé un laser fonctionnant sur la transition à trois niveaux de l'ion néodyme. Par génération de second harmonique, nous avons ainsi réalisé des sources bleues de longueur d'onde inférieure à 450 nm.

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Aballea, Pierre. "Mise en forme, densification et propriétés optiques de céramiques transparentes CaF2 Yb, pour applications en laser de puissance." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066752.

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Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier et de comprendre le comportement au frittage de céramiques CaF2:Yb, dans l’optique de produire des céramiques transparentes de qualité optique compatible avec une application en amplification laser. Dans un premier temps, les caractéristiques qui font des céramiques CaF2:Yb une option intéressante pour le domaine de l’amplification laser visant les fortes puissances moyenne sont rappelées. Dans un second temps, la méthode de production des nano-poudres de base est exposée et les caractéristiques de ces dernières étudiées pour faire ressortir les défauts potentiellement limitant pour la suite du procédé. Trois voies de mises en forme de corps à cru basés sur ces nano-poudres sont explorées, dont deux se basant sur des voies humides, inédites pour des céramiques optiques de matériaux fluorés : Le pressage isostatique sur des poudres sèches, le coulage en moule poreux, et une méthode novatrice de mise en forme par centrifugation. Le comportement des crus issus de chacun de ces modes de mises en forme vis-à-vis du traitement thermique, et les céramiques en résultant sont étudiés. Puis, dans une dernière partie, les propriétés optiques et laser des céramiques produites sont examinées et comparées aux propriétés de monocristaux de composition comparables
The goal of this Ph.D. work is to study and understand CaF2:Yb ceramics sintering behaviour in order to produce transparent ceramics, comprising a rather limited residual porosity and optical quality compatible with a laser amplification purpose. First, the characteristics which make of ytterbium doped calcium fluoride an interesting material for high average power laser amplifiers will be reminded. Then, the method used for raw CaF2:Yb nanopowders production will be explained, and the nanopowders characteristics and potential deficiencies toward a ceramics process will be exposed. Three distinct shaping ways are explored for green body forming, two of them involving wet shaping conditions which are quite a new feature for a fluoride material-based laser ceramic such as CaF2:Yb : Isostatic pressing of dried nanopowders, slip casting, and an innovative wet shaping way using centrifuge forces and not involving porous moulds or charged slurries use. The sintering behaviour of each production ways green bodies are studied. Finally, the optical and laser properties are observed for each of the synthesis methods and compared to ideals single crystals with similar composition

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Hérault, Emilie. "Nouveaux concepts pour des sources laser bleues à base de cristaux dopés néodyne." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003917.

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Abstract:

Les sources laser bleues possèdent des applications nombreuses et varies (shows laser, affichage, médecine, spectroscopie, communications sous-marines, stockage de données). Lors de cette thèse, nous avons démontré qu'avec de nouveaux concepts, il est possible de réaliser des sources bleues originales à base de cristaux dopés néodyme. Nous avons dans un premier temps proposé une alternative au laser à Argon en concevant une source basée sur la somme de fréquence de deux raies du néodyme émettant autour de 1060 nm et 910 nm. Afin de choisir le cristal optimal, nous avons mené une étude comparative sur certaines caractéristiques physiques et les performances laser sur la transition 4F3/2-4I9/2 des cristaux de Nd:GdVO4 et Nd:YVO4. Nous avons ensuite conçu et réalisé quatre architectures laser émettant en continu à 491 nm, toutes à base de somme de fréquence intracavité. Les deux premières étaient basées sur des laser bi-longueur d'onde à un seul ou deux cristaux laser. La troisième était composée de deux lasers dont les cavités étaient imbriquées, le cristal non linéaire étant inséré dans la partie commune. Finalement, nous avons réalisé un laser émettant à 1064 nm pompé intracavité à 912 nm. Sur le même principe, nous avons conçu une source en régime déclenché à 491 nm grâce à un nouveau concept d'extraction de puissance par interaction non linéaire. La somme de fréquence a alors lieu intracavité à 912 nm mais extracavité à 1063 nm. Finalement, nous avons étudié et réalisé un laser fonctionnant sur la transition à trois niveaux de l'ion néodyme. Par génération de second harmonique, nous avons ainsi réalisé des sources bleues de longueur d'onde inférieure à 450 nm.

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Claudon, Michaël. "Développement de sources lasers solides innovantes pompées longitudinalement par diodes laser continues ou quasi-continues. Applications à la LIBS portable et au marquage par laser." Thesis, Dijon, 2013. http://www.theses.fr/2013DIJOS043.

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Abstract:

Ce mémoire présente des travaux portant sur le développement de trois sources lasers pompées longitudinalement par diodes laser et déclenchées activement par modulateur électro-optique pour deux applications spécifiques : la LIBS et le marquage par laser. Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec deux sociétés : Bertin Technologies et SDAE.Le premier chapitre de ce manuscrit présente le développement d’une nouvelle source laser compacte, réalisée pour la société Bertin Technologies dans le cadre d’un projet de tri de matériaux plastiques par analyse spectroscopique de plasma induit par laser (LIBS). Cette technique d’analyse ponctuelle ainsi que le contexte spécifique du projet sont détaillés dans la première partie de ce chapitre. Ensuite, les différentes étapes de recherche et de développement qui ont permis d’aboutir à cette nouvelle source laser innovante, compacte et de hautes performances seront décrites en détail. Le second chapitre présente le développement de deux sources lasers pour le marquage industriel réalisées en partenariat avec la société SDAE. Après avoir présenté les principes et techniques généraux de l’application marquage ainsi que les contraintes spécifiques au projet, les deux sources lasers développées seront décrites. Des tests de LIBS et de marquage ont été réalisés grâce aux lasers développés
This thesis deals with the development of three lasers end-pumped by laser diode and actively Q-Switched by electro-optic Pockels cells for two specific applications: Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and marking. This work was done in collaboration with two companies: Bertin Technologies and SDAE.In the first part, we present the development of a new compact laser source, made for Bertin Technologies as part of sorting of plastics waste by LIBS. This analysis technique and the specific context of the project will be detailed in the first part of this chapter. Then, the different steps of research and development which have resulted in this innovative, compact and high performance new laser are described in detail. The second part is devoted to the development of lasers for industrial marking accomplished in partnership with SDAE. More precisely, the general principles and techniques of laser marking are described as well as the specific constraints of this project. LIBS and laser marking tests will be done with these lasers

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Giordano, Vincent. "Caractéristiques du signal d'horloge fourni par un résonateur à jet de césium pompé optiquement par diodes laser." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112098.

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Abstract:

Dans ce mémoire on étudie à la fois du point de vue théorique et expérimental les caractéristiques du signal d'horloge fourni par un résonateur à jet de césium lorsque la préparation atomique et la détection sont réalisés par pompage optique à l'aide de diodes laser. Dans une première partie nous déterminons grâce aux équations d'évolution des populations les meilleures configurations de pompage et de détection conduisant à une amplitude du signal d'horloge maximale Dans une deuxième partie ces prédictions théoriques sont confrontées avec l'expérience. Nous nous intéressons tout particulièrement au montage utilisant une seule source laser. Sa mise en œuvre est simple Ce montage délivre un signal' d'horloge avec un excellent rapport signal sur bruit du plus haut intérêt pour un éventuel fonctionnement en horloge atomique. Nous analysons enfin dans une dernière partie les configurations plus sophistiquées utilisant plusieurs sources laser. Ces dernières doivent conduire en principe à une augmentation notable du rapport signal sur bruit. Nous montrons que ces améliorations sont conditionnées par une réduction du bruit de fréquence des diodes laser utilisées dans l'expérience. En conclusion, cette étude montre que l'emploi du pompage optique dans les horloges à jet de césium permet d'accroitre leurs performances
In this paper, we study from the experimental and theoretical point of view, the clock signal characteristics given by a laser diode optically pumped cesium beam resonator. In the first part, we determine owing to rates equations the best pumping and detection configuration which maximize the clock signal amplitude. In the second part, these theoretical predictions are compared with experiments. We particularly deal with one laser set-up, which is very simple to operate. Its delivers a clock signal with an excellent signal to noise ratio, very promising in atomic clock operation. We finally analyze, in the last part, more sophisticated configurations using several laser sources. They should notably increase the signal to noise ratio, if one reduces the frequency noise of laser diodes used in the experiments. Ln conclusion, this study clearly shows that optical pumping allows an improvement of cesium atomic clock performances

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Asaad, Imad. "Analyse des bruits d'origine électrique et des bruits d'intensité optique en basse et moyenne fréquence des lasers à semiconducteur : contribution aux études du vieillissement des diodes laser de puissance pour pompage optique (LPPO) à 980 nm." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20212.

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Cayron, Charles. "Etude théorique et expérimentale de diodes lasers, pour horloges Rubidium et Césium, refroidissement d'atomes et capteurs inertiels." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00984686.

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Abstract:

Dans le cadre de l'interaction lumière-atomes, les diodes lasers nécessitent des performances optiques spécifiques : de fortes puissances optiques à une longueur d'onde spécifique (852 nm ou 894 nm pour les atomes de Césium, 780 nm ou 795 nm pour le Rubidium), un fonctionnement monomode transverse et longitudinale du faisceau. Ce mémoire de thèse présente les différentes étapes permettant la fabrication de diodes lasers, émettant à 780 nm, répondant à ces caractéristiques optiques. La spécificité des diodes lasers développé lors de cette thèse est l'absence d'aluminium dans la zone active des lasers, offrant de meilleures performances en termes de fiabilité. Il décrit dans un premier temps les principes du pompage atomique et du refroidissement d'atome afin de déterminer un cahier des charges spécifiques pour les diodes lasers à développer. Il expose ensuite les concepts théoriques permettant de comprendre le fonctionnement d'une diode laser. La caractérisation des diodes lasers développées lors de cette thèse a pu démontrer un fonctionnement monomode transverse jusqu'à des puissances optiques supérieurs à 100 mW pour des lasers Fabry-Pérot. La réalisation de diodes lasers DFB (ayant un réseau de Bragg intégré dans la cavité optique du laser) a montré un fonctionnement monomode fréquentiel jusqu'à 25 mW avec des taux de réjection des modes satellites supérieurs à 45 dB et une largeur de raie de 550 kHz. Enfin, une première étude théorique et expérimentale à partir de diodes lasers émettant à 852 nm a été réalisé afin d'estimer les performances de ces composants dans des horloges à jet thermique utilisant des atomes de Césium.

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Bebe, Manga Lobe Joseph Patient. "Développement de diodes laser à faible largeur de raie pour le pompage atomique et d'un MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) à 780 nm pour le refroidissement d'atomes de Rubidium et la réalisation de capteurs inertiels." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS225.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat a été réalisée au sein du III-VLab, en partenariat avec l’Institut d’Electronique du Sud (IES). L’objectif de ce travail de thèse vise d’une part à l’optimisation des performances des diodes laser DFB émettant à 780 nm et le développement d’une source plus compacte (MOPA) à 780nm, intégrant de façon monolithique l’oscillateur maître (laser à rétro-action répartie ou DFB) et l’amplificateur de puissance, et d’autre part, à appréhender les phénomènes de bruit, permettant d’évaluer la qualité technologique des lasers. Les développements autour de la longueur d’onde 780 nm, se sont organisés en plusieurs thématiques : les lasers Fabry-Perot et DFB, les amplificateurs (SOA), les MOPA et l’étude du bruit des lasers. Nous avons étudié des structures de différentes épaisseurs de puits quantiques (160Å, 135 Å et 145 Å). La comparaison des performances globales des différentes structures de lasers larges, loin d’être évidente, nous a permis de choisir celle intégrant un puits quantique de 160 Å, pour la réalisation des lasers Fabry-Perot à ruban étroit (3µm à 4µm). Nous avons obtenu sur des lasers larges, de 3 mm de long, bruts de clivage, une puissance d’environ 5 watts par face pour un courant d’injection continu autour de 10 A. Les simulations et caractérisations électro-optiques menées sur des lasers ridge Fabry-Perot, ont servi à affiner le dessin des DFB à 780 nm, par rapport aux briques de base existantes du III-V Lab, et à proposer des structures à cavités optiques larges et super-large (LOC et SLOC) optimisées, en termes de puissance, qualités de faisceau et spectrale.Les mesures de bruits, appuyées d’un modèle de bruit électrique, ont permis d’extraire une valeur du paramètre de Hooge de 2,1.10^-3 pour les lasers ridge, en accord avec la littérature, et qui correspond à une bonne qualité de matériau et technologique des lasers. Différents types d’amplificateurs optiques évasés ont été dessinés, réalisés et caractérisés. Les caractérisations des diverses géométries de SOA, ont donné dans l’ensemble, des valeurs de gain comprises entre 19dB et 25dB. Nous avons obtenu respectivement pour les structures d’amplificateurs à guidages entièrement par l’indice (GI), entièrement par le gain (GG) et mixte (GM), des puissances de 500mW, 750mW et 1W. L’ensemble des résultats obtenus avec ces structures sont prometteurs pour l’intégration monolithique avec le DFB. En ce qui concerne le MOPA, trois approches ont été étudiées: MOPA droit, DFB et amplificateur tiltés de 7° (par rapport à la normale aux faces clivées), et la plus prometteuse mais plus complexe, intégrant le DFB droit et l’amplificateur tilté de 7°, avec une section courbe entre les deux. La prise en compte de l’ensemble des résultats lasers Fabry-Perot, DFB et des résultats d’amplificateurs, nous ont permis de proposer des dessins MOPA originaux. Le dessin du masque réalisé, intègre toutes ces configurations de MOPA, et en plus, des SOA et DFB, qui seront utilisés comme témoins de test lors des caractérisations
This thesis has been realized in III-VLab in collaboration with the South Electronic Institute in Montpellier. The aim of this work focuses in one hand, on the performance improvement of DFB's diode lasers emitting at 780 nm, and the advanced design of a compact semiconductor laser diode (Master Oscillator Power Amplifier), integrating monolithically the master oscillator (DFB for Distributed Feedback laser); in the other hand, using the noise phenomenon’s studies as a tool, for validating of our laser technologies. The Developments round the 780 nm wavelength, have been divided into different thematic: Fabry-Perot and DFB, Semiconductor Optical Amplifiers (SOA), MOPA, and the lasers noise’s study. We have studied structures with different quantum well thickness (160Å, 135 Å and 145 Å). The comparison of global performances of broad area lasers from these different structures, far to being obvious, allowed us to choose the one that integrates the 160-Å-thickness of quantum-well, for the realization of ridge Fabry-Perot lasers of 3 to 4-µm-of width. We obtained with broad area lasers, as cleaved, with 3-mm cavity lengths, an output power around 5 watts per facet, in continuous bias current around 10 AModellings and electro-optics characterizations performed on ridge Fabry-Perot lasers, allowed to refine DFB lasers at 780 nm, in comparison of the existing building blocks in the lab; we proposed new optimized structures with Large and Super Large Optical Cavities(LOC and SLOC), in terms of optical output power, beam and spectral qualities.The noise measurements with electrical noise modelling, allowed us to extract a value of Hooge’s parameter of 2,1.10^-3, quite in agreement with literature for such lasers, which corresponds to a good material quality and laser technology.Different types of flared SOA have been designed, realized and characterized. The characterizations of various SOA geometries, have given in general, values of gain between 19 dB to 25 dB. With SOAs of types: fully Index Guiding (IG), fully Gain Guiding (GG) and Mixed Guiding (MG), we have respectively obtained 500 mW, 750 mW and 1 W. All the results obtained with these structures are promising for monolithic integration with DFB. Regarding the MOPA, three approaches have been studied. The straight MOPA, the approach of SOA and DFB with 7° tilt(relative to the normal to cleaved facets), and the most complex, but promising approach, integrating the SOA with 7° tilt, and straight DFB, with a bend section between them. By taking into account all the results obtained on Fabry-Perot lasers, DFB, and SOA results, we were able to propose original MOPA designs. The layout drawing has been realized, all the MOPA configurations and additional, DFB and SOA devices, have been included on it. They will be used as test structures for characterizations

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VILAIN, CHARLES-HENRI. "Laser cr : lisaf monomode accordable pompe par diode." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112449.

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Abstract:

Le cr:lisaf (cr#3#+:lisralf#6) est le premier materiau laser permettant de realiser directement une source tout solide accordable de 820 a 960nm dans le proche infrarouge. Sa plage d'absorption dans le rouge permet egalement son pompage longitudinal par des diodes lasers algainp emettant a 670nm. Nous avons etudie le pompage longitudinal en tenant compte de la mauvaise conductivite thermique de ce materiau qui entraine une elevation locale de la temperature et a pour consequence une reduction de la duree de vie de l'etat excite, donc de la puissance de sortie du laser. De meme, le phenomene non lineaire d'up-conversion, resultant du couplage de deux ions cr#3#+ excites, reduit la population de l'etat excite, participe a cette elevation de temperature et diminue egalement l'efficacite du laser. Apres avoir cherche a realiser le laser cr:lisaf, pompe par diode, le plus efficace possible en optimisant le profil du faisceau de pompe et la geometrie de la cavite laser, nous avons evalue deux methodes permettant de realiser un laser monomode et accordable. La premiere consiste a adjoindre a la cavite hemispherique de notre laser une cavite couplee dans laquelle est placee un element spectralement selectif. Nous avons modelise et realise experimentalement deux types de cavites couplees: l'une avec un filtre de lyot et l'autre avec un reseau de diffraction dans la configuration de littman qui seule a permis d'obtenir un fonctionnement monomode, limite aux faibles puissances de pompe et instable. La seconde methode, c'est a dire l'utilisation d'une cavite depliee dans laquelle est place directement le filtre de lyot, nous a permis d'obtenir un fonctionnement monomode dynamique plus stable et une accordabilite de 140nm pour une puissance maximale de sortie de 15mw pour 450mw de puissance de pompe dans le cristal

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Williams, Kevin. "Q-switched diode lasers." Thesis, University of Bath, 1995. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.296333.

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Roissé, Eric. "Génération d'impulsions lumineuses picosecondes visibles ou UV à partir de source laser pompée par diodes lasers." Limoges, 1998. http://www.theses.fr/1998LIMO0009.

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Abstract:

Les travaux presentes dans ce memoire portent sur la generation d'impulsions lumineuses picosecondes visibles ou uv a partir de source laser pompee par diodes lasers. Une premiere etape de ce memoire avait pour but d'identifier les parametres cles conditionnant l'efficacite de conversion de frequence. Les formulations de cette efficacite montrent que ce rendement est directement proportionnel a l'intensite du faisceau lumineux incident. Une premiere etude a donc ete menee en vue d'augmenter cette intensite par la realisation d'un amplificateur laser nd : yag pompe par diode laser d'architecture originale. Cet amplificateur multipassage compact et efficace m'a permis d'obtenir un gain petit signal de plus de 49db et un taux d'extraction optique de l'ordre de 47%. Cet amplificateur est donc bien approprie a l'augmentation des puissances moyennes des lasers commerciaux. Une autre solution a ete etudiee. Elle consiste a placer les cristaux non-lineaires a l'interieur de la cavite laser ou les intensites sont les plus fortes. Ainsi, j'ai realise le premier laser pompe par diodes, realisant le triplement de frequence intracavite, fonctionnant en regime a modes bloques. Il fournit des impulsions picosecondes ultraviolettes (=355nm) de 10ps pour une puissance moyenne en uv de 100w. Un autre fonctionnement en regime declenche a modes bloques m'a permis d'obtenir des trains d'impulsions d'une centaine d'impulsions ultraviolettes de 67ps de duree, de 4w de puissance crete, emises a un taux de recurrence de 50khz. La derniere solution etudiee, pour une meilleure efficacite de conversion, consiste en l'utilisation d'une cavite resonante. Le systeme d'asservissement utilise est base sur la methode developpee par hansch et couillaud. En utilisant deux cristaux de ktp avec une configuration permettant de compenser les effets de la birefringence, j'ai pu obtenir une efficacite de conversion de 54% avec une stabilite de 4% dans le temps. La duree des impulsions vertes (=532nm) obtenues etaient de 20ps avec un taux de repetition de 100mhz. Une modification de la cavite m'a permis de realiser le doublement de frequence suivi d'une sommation de frequence afin de realiser une source laser uv a partir d'un laser incident infrarouge.

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Forget, Sébastien. "Source laser picoseconde à haute cadence dans l'ultraviolet." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004272.

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Abstract:

Les sources laser font désormais partie intégrante des outils permettant d'étudier finement la matière ou le vivant. En particulier, la spectroscopie de fluorescence résolue en temps est une technique d'importance pour les biologistes. Elle nécessite de disposer de sources laser impulsionnelles (typiquement picoseconde) fonctionnant dans le visible ou l'ultraviolet. De plus, un taux de répétition de quelques MHz est nécessaire si l'on cherche à étudier des temps de vie " longs " (plusieurs dizaines de nanosecondes). Pour atteindre ce régime " picoseconde-MHz " tout en conservant simplicité et compacité à la source, il faut bâtir des cavités laser de dimension inhabituelles. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons donc mis au point deux types de laser : un laser déclenché ou " Q-switched " à cavité ultra courte (200 µm) et un laser à verrouillage de mode ou " modelock " à cavité ultra longue (150 m). Le fonctionnement impulsionnel est obtenu dans les deux cas via un absorbant saturable à semiconducteur (" SESAM "). Les cristaux laser utilisés (Nd :YVO4) permettent une émission dans l'infrarouge proche à 1064 nm :si la durée des impulsions produites ainsi que leur cadence satisfont au cahier des charges, leur longueur d'onde doit être convertie vers el visible et l'UV. Pour ce faire, nous avons développé une structure amplificatrice originale basée sur l'utilisation tridimensionnelle de la zone de gain dans un amplificateur solide multipassage. Grâce à cet amplificateur original (qui a donné lieu au dépôt d'un brevet avec JDS Uniphase), l'énergie de nos lasers est suffisante pour pouvoir utiliser un certain nombre d'effets non-linéaires. Nous avons mis au point des étages de doublement, triplement et quadruplement de fréquence pour atteindre l'UV ainsi qu'un étage de génération paramétrique optique dans un cristal de niobate de lithium périodiquement polarisé (ppLN) pour avoir accès à une large accordabilité dans la gamme visible du spectre.

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Fritz, Mark A. Cassidy Daniel Thomas. "Die bonding of diode lasers /." *McMaster only, 2004.

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Jeffries, Bryn. "Diode-pumped Yb:S-FAP lasers." Thesis, University of Oxford, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.408696.

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Gallinelli, Thomas. "Les concentrateurs luminescents pour l’ampliﬁcation de la brillance des diodes électroluminescentes : application au pompage laser." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCD086/document.

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Abstract:

Les diodes électroluminescentes sont aujourd’hui des sources lumineuses populaires grâce leur prix réduit, leur longévité, et leur excellent rendement lumineux. Elles restent pourtant mal adaptées au pompage laser en raison dune densité de puissance trop faible et dune émission lambertienne rendant impossible l'augmentation de leur brillance laide d'un système optique linéaire. Nous proposons une méthode d'amplification innovante par couplage des LED dans des concentrateurs luminescents (LC) pour augmenter la densité de puissance de près d'un ordre de grandeur. Des LC monocristallins de YAG dopé cérium ont été testés puis analysés grâce à des simulations par tracé de rayons. Un modèle analytique offrant une compréhension avancée de la problématique de l'extraction des rayons piégés dans les LC a aussi été proposé et appliqué l'étude de modifications géométriques simples que sont le biseau et le dépoli de la face de sortie des concentrateurs. Une amélioration significative de l'intensité extraite ainsi qu'un resserrement du profil angulaire d'émission ont ainsi été observés. Finalement, nous avons mis en place une structure toute organique pour le pompage de guides micrométriques où le couplage des LED est réalisé dans des concentrateurs en couche mince. Une amplification d'un ordre de grandeur de la densité de puissance par pompage indirect par concentrateur est vérifiée expérimentalement, ce qui ouvre la voie vers une utilisation du couple LED/concentrateur en tant que source pour la photonique intégrée
Electroluminescent diodes are popular sources due to their low cost, their reliability, and their excellent luminous efficiency. However, the power density of lambertian sources such as LED cannot be improved with linear optics which makes them not suited to laser pumping. We propose to increase the LED power density by one order of magnitude by coupling them in luminescent concentrators (LC). We studied these luminescent concentrators as illuminating sources using LC made of cerium doped YAG crystals (Ce:YAG) and we analyzed their performances using ray tracing simulations. For a deeper understanding of the challenge of extracting trapped rays in luminescent concentrators, a fully analytical model is also presented and used to study the influence of simple geometrical modifications such as wedging or roughening the luminescent concentrators output face. A significant increase of the light intensity was experimentally observed as well as a shrinking of the angular distribution. Finally, we set up a full organic structure with a LED source associated to thin film luminescent concentrators in order to pump micrometer-sized multimode waveguides. We demonstrated a one-order of magnitude amplification compared to a direct pumping with the same power density. It makes the LED/concentrator light source well suited for integrated optics and opens new perspectives whenever

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Spiekermann, Stefan. "Compact diode-pumped solid-state lasers." Doctoral thesis, KTH, Physics, 2004. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3772.

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Abstract:

Compact diode-pumped solid-state lasers (DPSSL) arecontinuously replacing traditional gas lasers as well asenabling completely new technology. However, compact and costefficient designs are required to satisfy end-user demands. Theaim of this thesis was therefore to investigate novel laserdesigns for given applications considering these demands. In alarge part of the thesis work, nonlinear optics were employedto realize laser wavelengths where there was no appropriatelaser transition available.

Besides other nonlinear crystals such as BBO, LBO and KTP,periodically poled KTP played an important role in this thesiswork. Its unique properties regarding up conversion processeswere exploited, thus supplying a broadened view over itspotential and limitations.

This thesis places emphasis on practical concerns, mainlyrelated to real applications. It gives solutions to the beamshaping of laser diodes, covers the simulation and the designof laser dynamics as well as laser performance and describesthe sources of laser output degradation and damage mechanisms.Novel infrared lasers were designed and multiple intra-cavity,external cavity and non-resonant multi-pass frequencyconversion schemes were successfully employed and optimized.These produced red, orange, green, blue and ultraviolet outputfor various applications like spectroscopy, micro machining andwriting of fiber Bragg gratings.

Keywords:diode-pumped solid-state lasers, nonlinearoptics, frequency conversion,

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Esser, M. J. Daniel. "Diode-end-pumped solid-state lasers." Thesis, Link to the online version, 2005. http://hdl.handle.net/10019/1020.

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Hellström, Jonas. "On diode-pumped solid-state lasers." Doctoral thesis, KTH, Tillämpad fysik, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-4580.

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Abstract:

The research that is presented in this thesis can be divided into two major parts. The first part concerns longitudinally pumped, bulk Er-Yb lasers. In these lasers, the main limitation is the thermal shortcomings of the phosphate glass host material. From the laser experiments and the spectroscopic measurements on crystalline host materials, as well as an investigation to bring further light to the physical background of the involved dynamics, the thesis presents some novel results that contribute to the search for a crystalline replacement. The second part concerns novel laser concepts applied to Yb-doped double tungstate lasers. Different crystal orientations are investigated, such as an athermal orientation for reduced thermal lensing and a conical refraction orientation for complete polarization tuning. Furthermore, the introduction of volume Bragg gratings in the cavity enables wide spectral tuning ranges and extremely low quantum defects. Regarding the first part, the main results are the achievement of 15 % slope efficiency in a monolithic, continuous-wave Yb:GdCOB laser and the achievement of Q-switching of the same laser. The Q-switched pulse durations were around 5-6 ns and the Q-switched slope efficiency was 11.6 %. For both lasers, a maximum output power of 90 mW was obtained, which is close to ordinary glass lasers under similar conditions. A spectroscopic investigation into the Er,Yb-codoped double tungstates was also performed and the results have enabled mathematical modeling of the fluorescence dynamics in these materials. Finally, the temperature dependence of the dynamics in Er,Yb:YAG was studied and the results have given some insight into the physical background of the mechanisms involved. Regarding the second part, different end-pumped Yb:KReW laser cavities were constructed to demonstrate the different concepts. With a laser crystal cut for propagation along the athermal direction at 17º angle clockwise from the dielectric direction Nm, the thermal lens could be reduced by 50 %. In these experiments the maximum output power was 4 W at 60 % slope efficiency. In another cavity incorporating a volume Bragg grating in a retroreflector set-up, the wavelength could be continuously tuned between 997 - 1050 nm. The spectral bandwidth was 10 GHz and the peak output power was 3 W. The same output power could also be obtained at 1063 nm with the grating positioned as an output coupler instead. If, on the other hand, the grating was positioned as an input coupler, 3.6 W output power at 998 nm was obtained at a quantum defect of only 1.6 %. Furthermore, using a crystal oriented for propagation along an optic axis, internal conical refraction could be used to establish arbitrary control of the polarization direction as well as the extinction ratio. Even unpolarized light could be enforced despite the highly anisotropic medium. With this configuration, the maximum output power was 8.6 W at 60 % slope efficiency which equals the performance of a reference crystal with standard orientation. The completely novel concepts of laser tuning with Bragg grating retroreflectors, of low quantum defect through Bragg grating input couplers and of polarization tuning by internal conical refraction can all easily be applied to several other laser materials as well.
QC 20100713

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Hellström, Jonas. "On diode-pumped solid-state lasers /." Stockholm : Tillämpad fysik, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-4580.

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Thompson, Benjamin Aubrey. "Novel diode-pumped solid-state lasers." Thesis, Imperial College London, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.416626.

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Johnson, Simon Anthony. "Trace gas detection using diode lasers." Thesis, University of Cambridge, 1986. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/290026.

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Hall, Katherine L. (Katherine Lavin). "Femtosecond nonlinearities in InGaAsP diode lasers." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1993. http://hdl.handle.net/1721.1/12730.

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Abstract:

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1993.
Includes bibliographical references (leaves 171-182).
by Katherine Lavin Hall.
Ph.D.

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Mackenzie, Jacob Isa. "High-brightness diode-pumped waveguide lasers." Thesis, University of Southampton, 2003. https://eprints.soton.ac.uk/15482/.

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Abstract:

Reported in this thesis are advances toward high-brightness diode-pumped planar waveguide (PW) lasers. Efficient and compact planar waveguide lasers are made possible by their geometry, which is compatible with that of high-power diode lasers, has very good thermal management characteristics, and delivers high optical gains per unit pump power. Thus using the waveguide structure in conjunction with trivalent rare-earth ions, multi-Watt diffraction-limited operation of weak and quasi-three-level laser transitions can be obtained. Large mode area (LMA) double-clad planar waveguides, fabricated via direct bonding sapphire and YAG, are the primary structures investigated herein. These high numerical aperture waveguides are ideally suited to high-power diode-pumping due to a combination of features related to their slab-like configuration. Furthermore the LMA double-clad planar waveguide is shown to robustly select the fundamental waveguide mode. This general result leads to guided-diffraction-limited output, applicable to a range of oscillating wavelengths. Two in-plane pumping geometries are detailed; longitudinal or end-pumping and transverse or side-pumping. For end-pumping, the pump is conditioned in one axis to enable launching into the waveguide, and at the same time the free space axis is matched to the fundamental mode of a simple monolithic laser cavity. As such, efficient end-pumped operation of Nd:YAG, Yb:YAG, and Er:YAG LMA-PW lasers were realised. With Nd:YAG for 7.5W of absorbed pump power, 4.3W of CW 1.064µm output was observed. Changing the resonator mirrors to optimise the quasi-three level transition an output of 3.5W at 946nm was measured, corresponding to 6.5W of absorbed pump. In addition the much weaker and rarely studied 1.8µm transition, operated with as much as 0.4W. In a similar configuration, 0.45W of 2.7µm CW output was obtained from a highly doped Er:YAG LMA-PW with 4.6W of absorbed pump power. As the first Er:YAG waveguide laser to be reported, it illustrates the possibility to obtain high output power and good beam quality from weak laser transitions with these structures. Furthermore by integrating a Cr4+ saturable absorber into a Yb:YAG LMA-PW, an end-pumped passively Q-switched laser was demonstrated with 2.3W average power at 1.03µm in a near-diffraction-limited beam. Pulses of ~2ns temporal width at repetition rates approaching 80kHz produced peak powers of ~20kW. Operation of a similar Nd:YAG LMA PW laser, on both the 1.064µm and 946nm transitions, was also demonstrated and its performance shown to be inferior to that of the Yb3+doped structure in this pumping configuration. Using the side-pumping scheme higher-powers can be obtained, typically however, at the expense of the resonator complexity when trying to obtain high brightness performance. As such a monolithic Tm:YAG LMA-PW laser, pumped by two proximity-coupled diode bars, produced 15W at 2µm with an asymmetric low brightness beam, despite being diffraction-limited in the guided axis. In addition two separate Nd:YAG LMA-PW lasers were trialled with unstable and external resonator geometries. Watt level output powers with significantly enhanced brightness were observed. Further designs for power scaling these devices are discussed.

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Maker, Gareth Thomas. "Diode laser pumped solid state lasers." Thesis, University of Southampton, 1990. https://eprints.soton.ac.uk/397281/.

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Abstract:

This thesis deals with the development of diode laser pumped solid state lasers. The earliest work presented enabled 125W peak power, single frequency Q-switched pulses to be obtained from a 100mW diode laser pumped Nd:YAG laser. Using a 500mW diode laser as a pump source for C.W. Nd:YAG and Nd:YLF oscillators an Yb:Er fibre laser was pumped, producing 0.75mW C.W. power at a wavelength of 1.56µm. Acousto-optic mode-locking techniques were used to provide C.W. mode-locked pulse durations in Nd:YAG and Nd:YLF of 55ps and 18ps respectively, at repetition rates of 240MHz. Frequency modulation mode-locking was shown to be a superior technique, giving pulse durations of 11.5ps and 10ps in diode laser pumped Nd:YAG and Nd:YLF oscillators respectively. FM operation of diode laser pumped Nd:YAG lasers was investigated, yielding a maximum FM bandwidth of 70GHz. Spatial hole burning was considered to be an important factor in this result. Using a 1W diode laser to pump a mode-locked and Q-switched Nd:YLF oscillator peak power levels of 70kW were obtained at a wavelength of 1.047µm. Frequency doubling this output in MgO:LiNbO3 with an energy conversion efficiency of 47% enabled other tunable lasers to be pumped using the second harmonic. Firstly, a synchronously pumped rhodamine 6G dye laser is described which is capable of producing 3.2ps mode-locked pulses in a Q-switched envelope with peak powers of around 10kW. Secondly, a synchronously pumped doubly resonant optical parametric oscillator tunable between 983nm and 1119nm is described. Lastly, a Ti:Sapphire laser producing 400ns pulses with peak powers of 3W at a wavelength of 755nm is demonstrated. This oscillator could be wavelength tuned between 746nm and 838nm. A highly efficient method of frequency doubling C.W. mode-locked lasers was developed. Using an external resonant cavity a frequency doubling energy conversion efficiency of 61% to 532nm was achieved, giving 87mW average power in 8.5ps pulses.

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CHARDON, ALAIN. "Etude de lasers et micro-lasers solides pompes par diode." Rennes 1, 1996. http://www.theses.fr/1996REN10157.

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Abstract:

Ce travail est consacre a l'etude theorique et experimentale des lasers et micro-lasers solides pompes par diode. Une modelisation est presentee dans le cas d'un micro-laser plan-plan a quatre niveaux. Nous y analysons l'influence du profil spatial de la pompe sur la formation des modes transverses, le seuil et le rendement. La partie experimentale est d'abord consacree a l'etude du laser yvo#4:nd#3#+ en cavite plan-concave et en cavite micro-laser plan-plan. Le cristal est etudie sous sa forme anisotrope et sous sa forme quasi-isotrope. L'etude du micro-laser er: yb: cr verre phosphate est ensuite abordee. Le comportement de l'absorption de la pompe dans chacun des milieux est etudiee. Tenant compte des effets d'absorption non-lineaires observes, deux micro-lasers yvo#4:nd#3#+ et er: yb: cr verre phosphate pompes par diode performants sont obtenus. Enfin une etude de la commande de la polarisation par contre reaction optique polarisee sur le micro-laser verre er: yb: cr phosphate est presentee

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Dissertations / Theses on the topic 'Lasers à pompage diode'

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