Détermination des éléments structuraux et microstructuraux responsables des phénomènes d'endommagement laser dans les cristaux de KDP
Institution:
ToursDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis is concerned with the identification of the defects responsible for laser damage observed on KDP/DKDP crystals used as frequency convertors in high power lasers (Laser megajoule for example). X-ray topographie is a non destructive technique able to characterize lattice imperfections in single crystal. Unfortunately, this analysis can not be performed throughout the whole volume on thick KDP optics (thickness close to 10 mm). Considering the usual energy range radiation used (20-30 keV), the beam is rapidly absorbed by the material. However, this problem can be solved by the use of high energy X-Ray radiation. The principle of this unconventianal device is exposed. The results obtained are shown along with corresponding laser damage measurements in order to identify the precursor defects. Moreover, new data on thermal decomposition of KDP are exposed and we report a thermal treatment able to increase the laser damage resistance.
Abstract FR:
La conversion de fréquence de l'infrarouge à l'ultraviolet dans les lasers de puissance comme le laser mégajoule est assurée par des monocristaux de dihydrogénophosphate de potassium, KH2PO4 (communément appelé KDP). Ces cristaux s'endommagent lorsqu'ils sont soumis à des flux lasers importants, ce qui est préjudiciable pour l'application visée. Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à expliquer l'origine de ces dommages et, si possible, de proposer un traitement permettant d'y remédier. La démarche adoptée est, dans un premier temps, d'identifier et de localiser les défauts présents dans les cristaux puis, dans un second temps, de corréler leur présence à l'endommagement par des tests sous irradiation laser contrôlée. Por ce faire, la topographie X, technique d'imagerie non destructive, est particulièrement adaptée. Toutefois, les optiques présentent une épaisseur trop importante (10 mm) pour être caractérisées avec le faisceau de rayons X monochromatique habituellement utilisé en laboratoire. Pour résoudre ce problème, il a fallu faire appel à un dispositif non conventionnel de topographie X sous faisceau polychromatique haute énergie. Cette technique a permis de mettre en évidence un certain nombre de défauts. Leur caractère pénalisant vis-à-vis de la tenue au flux est ensuite discuté à partir des rfésultats des tests d'endommagement laser.