Approche des mécanismes de frittage non conventionnel et des propriétés spectroscopiques de céramiques transparentes dopées holmium pour des lasers émettant dans le moyen infrarouge

Ces travaux de these portent sur l’elaboration de ceramiques transparentes pour des applications lasers de haute puissance dans l’infrarouge moyen dans le domaine medical et de la detection de gaz. Le compose etudie est l’oxyde de lutetium Lu2O3, qui presente de meilleures proprietes thermomecaniques que le YAG. L’ion luminescence utilise est l’ion Ho3+, dont l’emission principale est a environ 2,1 μm. Les poudres ceramiques de Lu2O3:Ho sont elaborees par la voie chimique de co-precipitation, a partir de poudres oxydes commerciales judicieusement choisies pour leur purete. Une etude de calcination est faite pour determiner les meilleures conditions thermiques afin d’avoir des poudres avec la granulometrie la plus homogene, et donc une bonne frittabilite. Une etude de l’effet du rayon ionique d’un co-dopant (Sc3+, Y3+, Gd3+) est egalement realisee, grâce a des analyses dilatometriques sous vide et SPS. Une etude des mecanismes de densification par Spark Plasma est operee sur une poudre nanometrique par l’application de deux approches de l’equation de fluage lors du frittage assiste par une contrainte. La connaissance de l’evolution de ces mecanismes lors du traitement thermique permettent d’adapter au mieux l’application des profils de temperature et de contrainte lors de futurs essais, permettant ainsi d’obtenir des echantillons de qualite laser. Ces echantillons transparents sont etudies en transmission puis en spectroscopie de photoluminescence afin de mettre en evidence les differentes transitions electroniques et d’eventuelles relaxations pour de forts taux de dopage. Les donnees obtenues pour Lu2O3:Ho sont comparees au YAG:Ho, actuel materiau de reference. En parallele, des mesures de gain laser ont ete effectuees sur les ceramiques de YAG:Ho.