Etude théorique et expérimentale de l'architecture d'un laser à solide monocristallin ou céramique dopé ytterbium pour la génération d'impulsions de grande énergie à haute cadence.

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Casagrande, Olivier (2007) Etude théorique et expérimentale de l'architecture d'un laser à solide monocristallin ou céramique dopé ytterbium pour la génération d'impulsions de grande énergie à haute cadence. Doctorat LULI, EP - LULI Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses, EP/X p.287.

Autres Localisations: http://www.imprimerie.polytechnique.fr/Theses/Files/Casagrande.pdf

Résumé

Ces travaux de thèse concernent l'étude de systèmes laser dopés à l'ion ytterbium pour la génération d'impulsions de forte énergie et de haute puissance moyenne, dans la perspective d'un laser permettant d'envisager la production d'énergie par fusion par confinement inertiel.
En ce qui concerne le choix d'une matrice hôte, nous avons établi une figure de mérite thermomécanique et montré que les grenats et surtout les sesquioxydes de terres rares apparaissent comme les matrices les plus adaptées à la haute puissance moyenne. Quant à l'architecture des amplificateurs, nous sommes arrivés à la conclusion que des amplificateurs à disques minces pompés longitudinalement et refroidis par la face arrière constituent une excellente solution pour permettre une bonne gestion des effets thermiques.
La réalisation d'un modèle numérique d'amplificateur laser dopé à l'ytterbium nous à permis d'optimiser divers paramètres de l'architecture du laser et de comparer différentes matrices dopées à l'ytterbium. Il est alors apparu que les sesquioxydes de de terres rares dopés à l'ion ytterbium constituent d'excellents matériaux amplificateurs pour la réalisation de laser de haute puissance moyenne. Il a par ailleurs été montré que les basses températures constituent une solution séduisante pour améliorer à la fois les propriétés thermomécaniques des amplificateurs laser et les propriétés spectroscopiques de l'ion ytterbium. A l'aide d'une cavité laser cryogénique, en mode relaxé, nous avons vérifié expérimentalement que les performances énergétiques des sesquioxydes d!
e terres rares dopés à l'ytterbium se voient améliorées de manière très significative aux basses températures.

Table des Matières

1. Introduction
2. Les lasers de haute puissance moyenne : matériaux et architecture
3. Modèle d'amplifiacteurs laser à ytterbium
4. Modèle d'oscillateurs laser à ytterbium
5. Evaluation et comparaison expérimentale de matrices dopées à l'ytterbium
6. Conclusion générale et perspectives

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