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Elaboration Méthodes d'élaboration de cristaux massifs pour l'optique Bernard Ferrand LETI DOPT SCOPI LCDO Matériaux CEA-Grenoble rue des Martyrs F- GRENOBLE CEDEX FRANCE bernard ferrand cea fr http www-leti cea fr Résumé Depuis le début des années on ass

Méthodes d'élaboration de cristaux massifs pour l'optique Bernard Ferrand LETI DOPT SCOPI LCDO Matériaux CEA-Grenoble rue des Martyrs F- GRENOBLE CEDEX FRANCE bernard ferrand cea fr http www-leti cea fr Résumé Depuis le début des années on assiste à un développement considérable des recherches sur les cristaux pour l'optique L'avènement des diodes laser de puissance d'une part et l'exploitation des e ?ets optiques non-linéaires dans les dispositifs optiques d'autre part ont contribué au développement de nouvelles sources lasers solides compactes et performantes donnant des émissions dans toute une gamme de longueurs d'onde ouvrant ainsi le champ à de nouvelles applications Ces recherches ont nécessité l'élaboration de nouveaux cristaux laser et non-linéaires mais également relancé les études autour de cristaux connus en s'appuyant sur de nouveaux dopages par des terres rares ou des ions de transition Toutes les techniques de croissance classiques ont été mises à contribution pour élaborer ces cristaux Dans cet article nous décrirons ces principales techniques de croissance cristalline en s'attachant à développer des exemples concernant des cristaux ioniques ayant des applications en optique Nous décrirons plus particulièrement les méthodes de croissance faisant appel à une transformation liquide-solide Parmi les techniques de croissance on peut distinguer les méthodes à croissance rapide et les méthodes à croissance lente Les méthodes à croissance rapide quelques mm h opèrent aux températures élevées permettant d ? obtenir de gros monocristaux et sont généralement caractérisées par une croissance dirigée à partir d ? un bain fondu Les méthodes à croissance lente quelques mm jour procèdent généralement à des températures plus basses et s ? imposent quand la fusion du cristal n ? est pas congruente Ce sont généralement les méthodes de croissance en solution faisant appel à un solvant et la synthèse hydrothermale En ?n de chapitre nous mentionnerons rapidement les techniques de transformation vapeur-solide permettant la croissance de monocristaux massifs Mots-clés Monocristaux cristallogenèse matériaux pour l ? optique INTRODUCTION Le fondateur de la cristallogenèse scienti ?que est le professeur A Verneuil Dans un compte-rendu à l ? Académie des Sciences en il décrit une technique de croissance par fusion à la amme qui lui permet d ? obtenir les premiers monocristaux de saphir et rubis En Jan Czochralski réalise la première expérience de tirage d ? un ?l d ? étain monocristallin à partir d ? un bain fondu Puis de nouvelles techniques de croissance apparaissent Bridgman Kyropoulos Stockbarger En réalité dès la ?n du XIXe siècle de nombreux cristaux avaient été synthétisés par des techniques à base de réactions chimiques et de solvants Plus que la pierre naturelle le cristal synthétique va entrer dans la physique moderne comme la forme parfaite de la matière solide Toutes ces techniques de cristallisation pour se développer vont devoir attendre soit des débouchés industriels soit une meilleure compréhension de la physique du cristal et surtout à partir des années une meilleure compréhension des conceptions atomistiques de la cristallogenèse Élaboration et caractérisation des cristaux massifs et en couches minces pour l ? optique ? EDP Sciences