Comparaison des propriétés optiques de [bêta]-BBO obtenu par croissance TSSG et par tirage Czochralski en vue d'optimiser la génération de rayonnements UV
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Abstract EN:
BBO is a non linear optical crystal which benefits from two growing methods, the top seeded solution growth (TSSG) and the Czochralski (Cz) growing method. In this PhD thesis, we stidied the impact of each process upon the optical properties of BBO. Crystals grown by the tssg method contain impurities and inclusions essentially due to the Na2O solvent that decrease their optical performances. The Cz grown crystals produced 24 times faster in laboratories should have less impurities since no solvent is used in the Cz technique. Nevertheless, the use of great temperature gradients could induce more dislocations and strains in those crystals which should also decrease the optical performances. In order to evaluate and to distinguish the two growing method and their impact upon the optical properties, numerous investigations on the crystal's crystalline quality and the crystal's chemical composition have been made. The results of these investigations lead to prove that Cz grown crystals and TSSG grown crystals have the same surface and volume strains but, Cz grown crystals have less impurities and less dislocations than the TSSG-grown crystals. The self focalization and non linear absorption figures of merit of Cz grown crystals studied by Z-scan method is better than those of the TSSG grown crystals. The non linear effective coefficient in the second harmonic generation from visible light to UV light is greater for the Cz-grown crystals
Abstract FR:
Bêta-BBO est un cristal non linéaire très utilisé dans la conversion de fréquences vers l'UV. Son mode de fabrication le plus courant est la croissance TSSG (Top Seeded Solution Growth) à partir d'une solution composée de BaB2O4 dans le solvant Na2O. Bien que très répandus les cristaux TSSG contiennent impuretés et inclusions dues essentiellement au solvant et qui limitent leurs performances optiques. La méthode Czochralski (Cz) permet d'éviter l'ajout du solvant. Ainsi, des cristaux plus purs, avec une vitesse de tirage 24 fois supérieure sont obtenus en laboratoire. Cependant cette croissance exige un bain en surfusion hors équilibre thermodynamique et peut générer contraintes et dislocations dont il est intéressant de connaître l'impact sur les performances optiques. Pour qualifier voire distinguer les cristaux Cz et TSSG, des études sur la synthèse, les impuretés, la qualité cristalline du volume et des surfaces ainsi que sur la mise en forma des échantillons ont été menées dans le cadre de cette thèse. Les deux croissances ont des contraintes internes et surfaciques similaires mais les cristaux Cz comportent moins d'impuretés et présentent des densités de dislocation plus faibles. Les mesures des phénomènes d'absorption non linéaire et d'autofocalisation menées d'après la méthode Z-scan conduisent, dans la direction de l'accord de phase IR-visible, à une amélioration de la figure de mérite des échantillons Cz. Le coefficient effectif non linéaire mesuré sur ces cristaux pour la conversion visible-UV indique une meilleure efficacité pour les échantillons Cz qui peut en partie s'expliquer par les résultats d'absorption linéaire