J'ai investigué une autre classe de cristaux bifonctionnels : les auto-décaleurs raman. Ces matériaux sont à la fois lasers et pourvus de non-linéarités du troisième ordre décalant leur propre émission laser (effet raman) d'une valeur de l'ordre de 900 cm-1, par exemple pour KY(WO4)2:
La raie laser utilisée étant vers 1351 nm (transition 4F3/2-->4I13/2de Nd), la raie décalée est située près de 1.54 µm, c'est à dire dans la très intéressante zone dite de " sécurité oculaire ". (ci-dessous est visualisée l'absorption des différents composants de l'oeil, " Safety with lasers and other optical sources ", D. Sliney, M. Wolbarsht, Plenum Press, New-York, 1980):
Dans cette zone, entre 1,5 et 1,55 µm,
la cornée (tissu capable de se régénérer) absorbe 75% et
l'humeur aqueuse 25%, si bien que le seuil de dommage de
l'œil est le plus élevé et les risques encourus sont les
plus faibles. Cet bande spectrale coincide de plus avec le
minimum d'absorption de la silice (application aux
télécommunications) et est située dans une fenêtre de
transparence de l'atmosphère (application en télémétrie,
détection d'obstacles...).(la sécurité oculaire peut aussi
être atteinte en sensibilisant l'émission de l'erbium par l'ion ytterbium).
Les cristaux auto-décaleurs raman investigués sont MRE(WO4)2
avec M=K, Na et RE=Y, Gd :
A. Brenier, F. Bourgeois, G. Métrat, N.
Muhlstein, M. Boudeulle, G. Boulon
Spectroscopic characterisation of Nd3+-doped KY(WO4)2 single
crystal grown by the
top nucleated floating crystal method.
J. Luminesc. vol. 81 n°2 (1999) 135.
F. Bourgeois, A. Brenier, G. Métrat, N. Muhlstein, G. Boulon
Spectroscopy of Nd3+-doped KGd(WO4)2 laser material grown by
the top nucleated
floating crystal method.
European Physical Journal: Applied Physics 6 (1999) 155-163.
Y. Terada, K. Shimamura, T. Fukuda,
Y. Urata, H. Kan, A. Brenier, G. Boulon
Growth and optical properties of Nd3+ doped MGd(WO4)3
(M=K,Na) single
crystal fibers for multicolor laser.
Advanced Solid State Lasers, Trends in Optics and Photonics vol.
X, Ed. by C. R. Pollock and W. R. Bosenberg, p. 408.
F. Bourgeois, A. Brenier, G. Métrat, N. Muhlstein, G. Boulon
Spectroscopic properties at 1.351 µm of Nd3+-doped KY(WO4)2
and KGd(WO4)2 single crystals for raman conversion.
Optical Materials 16 (1-2) (2001) 207-211.
La spectroscopie de l'ion Nd a été déterminée : analyse de Judd Ofelt dépendant de la polarisation, mesure de la section efficace d'absorption dans l'état excité vers 1060 et 1351 nm. Les propriétés raman ont été déterminées.
Par auto-décalage Raman dans KGdW:Nd, une radiation dans la region spectrale à sécurité oculaire a été générée avec un rendement de 1.2%:
A. Brenier, Chaoyang Tu, Jianfu Li, Zhaojie Zhu, Baichang Wu, "Eye-safe laser radiation from stimulated Raman scattering frequency self-conversion in KGd(WO4)2:Nd3+", Journal of Physics: Condensed Matter 13 (2001) 4097-4103.