THESE : Lasers pompés par diode de forte énergie à base de cristaux innovants (groupe LASERS) Bourse CIFRE– Thèses et Post-Doc

8 février 2011

Description du poste :

Les lasers pompés par diode sont aujourd’hui largement utilisés dans l’industrie et la recherche, pour leur efficacité et leur fiabilité. Basés sur des fibres ou des cristaux dopés par l’ion Ytterbium, ces lasers permettent ainsi de répondre autant aux besoins de forte puissance moyenne qu’aux besoins d’impulsions brèves. Le Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique et l’entreprise française Amplitude Système sont ainsi tous deux pionniers dans le domaine des lasers femtoseconde pompés par diode de forte puissance moyenne. Bien que cette technologie adresse aujourd’hui de nombreuses applications comme l’ablation sélective de semiconducteurs, le marquage interne de verre ou la chirurgie ophtalmologique, elle n’a cependant pas révélé tout son potentiel, notamment pour la génération d’impulsions de plus forte énergie, dont les applications concernent l’imagerie médicale par rayons X ou la lithographie EUV. De nombreux laboratoires dans le monde s’intéressent à cette thématique, à partir de cristaux standards. L’aspect innovant consiste ici à développer des lasers à partir de nouveaux cristaux, via un effort soutenu de recherche à l’interface laser/matériaux, et bénéficiant à ce titre de l’étroite collaboration avec un laboratoire de cristallogenèse internationalement reconnu, situé sur le campus universitaire de Caen. En particulier, à travers cette collaboration, le LCFIO a d’ores et déjà démontré des résultats hors du commun et avec un très fort impact international.

Le but de cette thèse est donc de développer de nouveaux laser énergétiques à base de cristaux de la famille des fluorines dopées : Yb :CaF₂ ou isotypes Yb :Na,CaF₂, Yb :SrF₂ , Yb :BaF₂ etc. Nous étudierons et concevrons des architectures lasers spécialement adaptées pour les fortes énergies. Le but est de réaliser des amplificateurs laser produisant des impulsions de plusieurs centaines de millijoules au joule à des cadences autour de 100 Hz. Certains de ces cristaux pouvant également générer des impulsions très brèves, une attention particulière sera portée sur le comportement spectral, avec pour perspective la construction d’une chaîne laser de forte puissance crête, basée sur la technique d’amplification à dérive de fréquence. Les cristaux inédits que nous proposons d’étudier dans cette thèse devraient permettre de réaliser de forts progrès dans le domaine des lasers pompés par diode à impulsions énergétiques.

Cette thèse comporte un volet expérimental important lié à la conception de lasers pompé par diodes basés sur des nouvelles technologies. Mais l’étudiant pourra aussi s’intéresser à une partie plus théorique intégrant la physique des lasers, la physique des impulsions brèves et la science des matériaux, et participer aux fortes interactions que nous entretenons avec les chimistes. Le partenariat avec une entreprise est aussi un des points forts de cette thèse et l’étudiant interagira fortement avec cet industriel français reconnu dans le domaine des lasers impulsionnels pompés par diode.