Le GdCOB possède des avantages certains pour la GSH de l'émission laser à 1064 nm du YAG:Nd:
1) Possibilité de pièces de grandes dimensions en longueur et en section avec une bonne planéité.
2) Un accord de phase de type I qui permet par exemple de générer le second harmonique avec la bonne polarisation pour faire du triplage de fréquence en type II.
3) Seuil de dommage élevé.
4) Propriétés thermiques favorables.
Revenons sur ce dernier point. Des mesures de variations d'indices en fonction de la température (dn/dT) réalisées sur le GdCOB [46] ont mis en évidence une dépendance très faible (un ordre de grandeur plus faible que la majorité des cristaux non linéaires utilisés). De plus, la biréfringence reste quasiment constante même quand la température varie. Ainsi, le calcul montre une acceptance thermique énorme de 1000°C.cm. Ceci constitue à notre connaissance un cas exceptionnel pour les matériaux non linéaires. Des mesures
expérimentales sur un monocristal ont montré que l'acceptance thermique était supérieure à 50°C.cm. Ceci fait du GdCOB un matériau adapté à la GSH de l'émission à 1064 nm pour de fortes puissances incidentes, sans nécessiter un système de régulation de la température. A titre d'exemple une variation de 0,1°C de la température dans un cristal de LBO "commercial" suffit à perdre l'accord de phase.
GSH extracavité:
Actuellement le matériau non linéaire le plus utilisé pour la GSH extracavité du YAG:Nd à 1064 nm est le KDP malgré son coefficient non linéaire effectif assez faible. Ses principaux atouts sont la disponibilité en cristaux de grandes dimensions et un seuil de dommage élevé. Le KTP bien que meilleur d'un point de vue non linéaire, n'est pas utilisé en raison du coût des pièces de dimensions importantes. Le GdCOB et le YCOB se situent favorablement par rapport au KDP. Leur coefficient non linéaire effectif est 3 à 4 fois supérieur à celui du KDP. Par ailleurs les acceptances angulaires sont comparables mais le walk-off est plus faible. L'accord de phase peut se faire en type I. Cependant l'acceptance angulaire est plus faible que celle du LBO par exemple qui a en outre un walk-off plus faible mais des propriétés d'usage moins bonnes.
Nous donnons en annexe pour chaque composé GdCOB et YCOB, l'ensemble des propriétés linéaires et non linéaires. Pour comparaison, les différentes caractéristiques physico-chimiques et non linéaires du GdCOB et du YCOB et celles d'autres matériaux non linéaires performants tels que le KDP (KH2PO4), le
LBO (LiB3O5), le BBO (β-BaB2O4) et le KTP (KTiO(PO4)3) pour la GSH de l'émission
du YAG:Nd à 1064 nm sont regroupées dans les Tableau 29 et Tableau 30. Ces renseignements ont été extraits de la référence [33]
GSH intracavité:
Dans le cas d'un accord de phase intracavité, le flux de photons est beaucoup plus intense que pour un accord de phase extracavité. Le KTP est largement employé en Laboratoire. Cependant la configuration en type II impose l'utilisation du cristal avec une orientation à 45° des axes. Par conséquent celui-ci se comporte comme une lame de phase pour les deux polarisations perpendiculaires de l'onde fondamentale. Il est alors nécessaire de placer le cristal dans un four avec une régulation en température très précise. En effet, l'accord de phase est peu sensible en température et on peut faire varier l'épaisseur du cristal afin de compenser le déphasage induit. Dans le cas des lasers Verdi (Coherent) et Millénia (Spectra-Physics), c'est un cristal de LBO qui est utilisé. Le LBO malgré un coefficient non linéaire effectif plus faible que celui du KTP, possède une acceptance angulaire importante et une configuration d'accord de phase en type I. De plus il peut être utilisé en configuration d'accord de phase non critique (donc
pas de walk-off) en le plaçant dans un four à 149°C.
Le GdCOB et le YCOB peuvent être utilisés en tant que doubleurs intracavité car ils offrent des accords de phase en type I. Cependant ils seront handicapés par une acceptance angulaire trop faible par rapport au KTP ou au LBO. De plus le walk-off est plus grand que ceux du KTP ou du LBO. Les configurations en type II du YCOB sont par contre plus intéressantes que les configurations en type I du fait d'une acceptance angulaire qui est entre deux et quatre fois supérieure.
Les mesures de rendement de conversion pour le YCOB (en type I et en type II) restent à réaliser. De même, il serait intéressant de caractériser les matrices COB en doublage intracavité pour une émission laser à 1064 nm, en comparant les résultats avec ceux obtenus pour un cristal de KTP.
La possibilité de GSH d'une émission laser à 1064 nm en type I est potentiellement intéressante pour réaliser la somme de fréquence entre l'onde fondamentale et le second harmonique généré conduisant à une émission laser à 355 nm (GTH). En effet c'est le KDP qui est le plus souvent utilisé et l'accord de phase est en type II. Il faut donc que les polarisations des ondes soient perpendiculaires, ce qui est forcément le cas après un doublage de fréquence en type I. Le rendement de conversion de la GSH ne doit pas être trop élevé afin que les intensités des ondes aux deux fréquences soient égales. Le LBO est aussi utilisé avec un accord de phase de type I ou de type II.