Actuellement des moyens efficaces existent pour pomper vers 980
nm l'ion Yb3+ : ce sont le laser saphir-titane et les diodes
lasers InGaAs. Par rapport à Nd3+, l'ion ytterbium présente des
avantages : une durée de vie de l'état excité très
supérieure permettant le stockage de l'énergie, seulement deux
niveaux d'énergie et donc pas d'absorption dans l'état excité
réduisant la section efficace d'émission stimulée effective,
un défaut quantique plus faible conduisant à la diminution de
la charge et de la lentille thermiques du barreau laser en
fonctionnement. L'inconvénient est que le laser à ytterbium est
à quasi-3 niveaux, ce qui augmente le seuil laser.
L'ion Yb, outre son intéret comme ion sensibilisateur de fluorescence, peut remplacer avantageusement l'ion Nd dans
certaines applications comme les lasers de puissance, ou
concurrencer le laser à ion argon par un système tout solide
basé sur un laser Yb doublé en fréquence.
J'ai commencé par l'étude spectroscopique de Gd3Ga5O12, LiNbO3,
KY(WO4)2, KGd(WO4)2, dopés Yb3+. J'ai développé un modèle de laser à quasi-trois niveaux qui tient compte de la déplétion du niveau
fondamental par la pompe, de la variation des waists des
faisceaux gaussiens, de l'émission stimulée à la longueur
d'onde de pompe et qui généralise le modèle de Risk. J'ai
utilisé le modèle pour évaluer les cristaux actuellement les
plus en vogue, et j'ai trouvé que la famille des tungstates
était prometteuse:
A. Brenier
A new evaluation of Yb3+ doped crystals for laser appication.
Journal of Luminescence, vol. 92 n°3 (2001) 199-204.
Propriétés spectroscopiques des cristaux dopés Yb utilisées dans le modèle .
Les projets et objectifs sont maintenant les essais lasers. D'autre familles de matériaux restent à explorer : les sesquioxydes Sc2O3, Y2O3, Lu2O3, La2O3, Gd2O3 et les molybdates.