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Kheirréddine LEBBOU
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Les fibres monocristallines offrent de nombreuses perspectives d'application en optique qui ne sont accessibles, ni aux fibres de verres, ni aux formes monocristallines massives. La méthode micro-Pulling Down (μ-PD) utilise l'effet capillaire. L'interface liquide-solide est la goutte qui pend au bas d'un capillaire ouvert à son extrémité supérieure et rempli du liquide à cristalliser. Cette technique permet de faire croître des fibres monocristallines et des formats de très bonne qualité optique.
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Croissance cristalline du YAG-Nd3+ par la technique -PD4. Transport du soluté (dopant) dans le liquide et dans le solide au cours du tirage par -PD
Pour les applications en optique, les cristaux sont généralement dopés avec des ions terres-rares (RE3+) . Il est difficile d'avoir une bonne homogénéité du liquide et une parfaite distribution des dopants dans le cristal, en particulier au cours du tirage par les techniques Czochralski et Bridgman. La méthode μ-PD permet l'obtention de fibres cristallines avec une bonne homogénéité chimique.
Sur le dopage par les ions terres-rares
Luminescence cristalline appliquée aux sources lasers, [AF 3 276] de G. Boulon
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L'analyse de la cristallisation a été étudiée sur des matériaux simples et à fusion congruente. Il s'agit, en particulier, du YAG-Nd3+ (Y3Al5O12 , dopé Nd3+). La figure 7 montre les deux régions sensibles par rapport au tirage stationnaire par μ-PD.
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La région I correspond au liquide dans la zone fondue. Celle-ci est le siège d'importants mouvements de convection naturelle qui y induisent la mobilité du dopant (mouvement du dopant de la région I à la région II). Cette mobilité dépend, en particulier, de la viscosité du liquide et de la convection. Le mouvement continu du liquide provoquerait un retour partiel du dopant dans le capillaire, ce qui conduit à une fluctuation de la composition de la zone fondue et induirait une variation de la composition transversale des fibres cristallines.
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L'équilibre de la concentration du dopant entre les régions I et II est essentiel pour avoir une croissance cristalline stationnaire. Mais, la variation de la concentration du dopant dans le cristal par rapport à la quantité initiale dans le liquide peut être aussi liée...
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