Orientation cristalline de monocristaux
Mise en forme des cristaux massifs et des couches minces cristallines
Polissage des cristaux et des couches minces cristallines
Usinage orienté, polissage et contrôle de surface
(à ré-écrire et mettre à jour)
Pour toutes les caractérisations décrites précédemment, les cristaux doivent être taillés en parallélépipède ou en prisme dans différentes directions cristallographiques, ce qui nécessite l’emploi de dispositifs d’usinage et de polissage associés à un diffractomètre à rayons X. Le contrôle des surfaces est réalisé par des appareils commercialisés : profilomètres, microscopes à force atomique et diffusomètres pour la rugosité, ainsi que les interféromètres pour le parallélisme. Quelques laboratoires se sont donnés les moyens de développer ces compétences (LCFIO Palaiseau, CIMAP-MIL Caen, Institut Néel Grenoble, ICMCB Bordeaux, SMA-VIRGO Lyon, LCMCP-ENSCP Paris, Institut Fresnel Marseille). Compte tenu de la lourdeur des tâches à effectuer, ces équipes ne peuvent se consacrer qu’ aux travaux de leur propre laboratoire. Les autres équipes doivent donc sous-traiter au privé, en France ou le plus souvent à l’étranger, à des coûts prohibitifs. Il paraît donc indispensable de renforcer ces compétences.
Assemblage de monocristaux
L’assemblage de cristaux par une technique de « soudure » est utilisée depuis quelques années avec trois objectifs principaux : l’augmentation des dimensions des composants réalisables à l’aide des méthodes de croissance cristalline actuelles ; la réalisation de structures périodiquement alternées pour la conversion de fréquence en quasi-accord de phase ; l’obtention de configurations spécifiques de pompage grâce à l’emploi de zones non dopées pour une meilleure répartition du flux thermique ou un pompage total du laser dans le cas d’un milieu amplificateur à 3 niveaux. Quelques équipes travaillent ou sont concernées par ces aspects (THALES-TRT, LCFIO Palaiseau, LCMCP-ENSCP Paris, CIMAP-MIL Caen).
Traitement des surfaces par couches minces optiques
Pour la plupart des applications, il est nécessaire de traiter les surfaces du cristal qui sont en contact avec le rayonnement laser, essentiellement pour diminuer les pertes par réflexion. Ces traitements antireflet sont réalisés par empilement de couches minces diélectriques déposées sur le cristal par des techniques d’évaporation. Ces techniques reposent sur des études en amont qui prennent en compte non seulement les propriétés optiques mais également la compatibilité physico-chimique et thermomécanique entre les couches et le substrat. Ce domaine est donc à la frontière entre la chimie du solide et l’optique. La réalisation des couches repose sur des technologies assez lourdes comme la pulvérisation cathodique, l’évaporation par canon à électrons et les techniques bénéficiant d’une assistance ionique (LCFIO Palaiseau, Institut Fresnel Marseille, INSP Paris, SMA-VIRGO Lyon, ICMCB Bordeaux, LMGP-ENSPG Grenoble). Le traitement des surfaces pose encore beaucoup de problèmes aujourd’hui, notamment vis-à-vis de la tenue au flux, qui doit être mesurée (Institut Fresnel et LP3 Marseille, CEA-CESTA, LOA Palaiseau). En grande majorité, les équipes qui ont besoin de faire traiter leurs cristaux s’adressent aux sociétés privées plutôt qu’aux laboratoires publics : en effet, ces laboratoires, malgré leurs compétences, n’ont pas vocation à faire du service. Le coût des traitements de surface est extrêmement onéreux. Ainsi, la remarque faite au sujet de l’usinage et du polissage s’applique également ici.