Les activités de synthèse et mise en forme de monocristaux et de caractérisation structurales et optiques de l’équipe OML est en lien étroit avec la Plateforme Normande des Matériaux pour l’Optique.

Croissance de monocristaux et de couches cristallines

L’équipe OML est reconnue à l’échelle nationale et internationale pour la croissance de monocristaux à faible énergie de phonon dopés terres rares tels que les fluorures, les chlorures et les bromures, en utilisant les techniques de Czochralski et de Bridgman. En outre l’équipe a développée des fours pour l’épitaxie en phase liquide (LPE =Liquid Phase Epitaxy) qui permet de faire croître des couches monocristallines de plusieurs µm d'épaisseur pour la réalisation de guides d’onde laser.

Orientation, mise en forme et polissage.

L’orientation cristallographique précise d’un cristal est essentielle quand cette orientation joue un rôle clé dans les propriétés optiques du cristal (optimisation des sections efficaces d’émission et d’absorption, limitation des effets de biréfringence induite etc..). Une fois orienté grâce à la méthode Laue, le cristal est taillé et les faces sont polies selon l’orientation désirée.

La mise en forme du cristal : une fois orienté le cristal est taillé de façon à obtenir la géométrie adaptée aux besoins de l’application visée. Cela permet d’ajuster la longueur du cristal en fonction de son taux de dopage, sa forme en fonction du support utilisé (barreau, disque, parallélépipède) pour son pompage et son refroidissement.

Le polissage consiste à « usiner » les surfaces pour que la lumière (d’excitation ou émise) puisse traverser le cristal sans atténuation ou distorsion. Trois paramètres essentiels permettent de qualifier la qualité du polissage, à savoir : la rugosité, le parallélisme et la planéité des faces. L’équipe OML a développé une expertise reconnue par de nombreux partenaires académiques et industriels et dans des réseaux technologies nationaux du CNRS (CMDO+ et ROP). La maitrise du polissage permet entre autres à l’équipe OML de réaliser des assemblages de cristaux par adhérence moléculaire. Il faut pour cela deux surfaces avec une rugosité sub-nanométrique et une planéité d’environ ʎ/15 pour un diamètre de 15mm.

Exemples de cristaux de fluorures assemblés par adhérence moléculaire

Caractérisations structurales et optiques

L’équipe OML dispose de nombreux bancs de caractérisations structurale et optique qui permettent d’optimiser les propriétés de luminescence de nombreux matériaux synthétisés au laboratoire ou étudiés dans le cadre de partenariats : Diffractomètre à rayons X de type Laue, Diffractomètre à rayons X pour échantillons polycristallins, Spectromètre FTIR, Microscope Électronique à Balayage de table + sonde EDX (JEOL JCM-7000), Microscope confocal et interférométrique (Sensofar Scientec), Spectromètre confocal Micro-Raman (Renishaw)…