Les films de ZrO2 pur sont déposés par MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) en variant de nombreux paramètres du processus. L’influence des conditions de dépôt sur l’évolution de la microstructure (morphologies, structure cristalline/phase, texture et contrainte résiduelle) a été étudiée et clarifiée. Par des analyses approfondies des résultats expérimentaux, trois mécanismes typiques de croissance de dépôt de ZrO2 ont été proposées. Les contraintes de croissance de compression sont en relation directe avec la diffusion atomique et la quantité d’espèces piégées dans les films. La formation de la texture cristallographique est complexe et deux types de textures ont été analysées dans la phase tétragonale : la texture de fibre {1 1 0}t est contribuée par l’effet superplastique des nano-cristallites de ZrO2 et par la contrainte de croissance de compression ; tandis que la morphologie en facette est due à la croissance concurrentielle de différents plans cristallographiques. La stabilisation de la phase tétragonale de ZrO2 a été analysée et discutée. En plus de la taille critique des cristallites, la stabilisation de la phase tétragonale est favorisée par deux autres mécanismes : la grande quantité des défauts cristallins et la morphologie des cristallites. / Pure ZrO2 films were deposited by MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) by varying the deposition parameters over large range. The influence of deposition conditions on the evolution of the microstructure (morphology, crystal structure / phase, texture and residual stress) was studied and clarified. Through careful study and analysis of experimental results, three typical mechanisms of deposition of ZrO2 have been proposed. The compressive growth stresses are directly related to atomic diffusion and the trapped-in effects during deposition. The formation of crystallographic texture is complex and two types of textures were analyzed in the tetragonal phase: the fiber texture {1 1 0}t is supposed to be the result of the effect of superplastic of ZrO2 nano-crystallites and the compressive growth stress, while the facet morphology (the {0 1 1}t fiber) is due to the competitive growth of different crystallographic planes. The stabilization of the tetragonal phase of ZrO2 was analyzed and discussed. In addition to the critical size of crystallites, the stabilization of the tetragonal phase can be favored by two mechanisms: the large amount of crystal defects and morphology of crystallites.

Master of Science / Department of Physics / Brian R. Washburn / This thesis reports our attempt towards achieving a phase stabilized free-space nonlinear polarization rotation (NPR) mode locked erbium doped fiber laser frequency comb system. Optical frequency combs generated by mode-locked femtosecond fiber lasers are vital tools for ultra-precision frequency metrology and molecular spectroscopy. However, the comb bandwidth and average output power become the two main limiting elements in the application of femtosecond optical frequency combs. We have specifically investigated the free-space mode locking dynamics of erbium-doped fiber (EDF) mode-locked ultrafast lasers via nonlinear polarization rotation (NPR) in the normal dispersion regime. To do so, we built a passively mode-locked fiber laser based on NPR with a repetition rate of 89 MHz producing an octave-spanning spectrum due to supercontinuum (SC) generation in highly nonlinear fiber (HNLF). Most significantly, we have achieved highly stable self-starting NPR mode-locked femtosecond fiber laser based frequency comb which has been running mode locked for the past one year without any need to redo the mode locking. By using the free-space NPR comb scheme, we have not only shortened the cavity length, but also have obtained 5 to 10 times higher output power (more than 30 mW at central wavelength of 1570 nm) and much broader spectral comb bandwidth (about 54 nm) compared to conventional all-fiber cavity structure with less than 1 mW average output power and only 10 nm spectral bandwidth. The pulse output from the NPR comb is amplified through a 1 m long EDF, then compressed by a length of anomalous dispersion fiber to a near transform limited pulse duration. The amplified transform limited pulse, with an average power of 180 mW and pulse duration of 70 fs, is used to generate a supercontinuum of 140 mW. SC generation via propagation in HNLF is optimized for specific polling period and heating temperature of PPLN crystal for SHG around 1030 nm. At last, we will also discuss the attempt of second harmonic generation (SHG) by quasi phase matching in the periodically polled lithium niobate (PPLN) crystal due to nonlinear effect corresponding to different polling period and heating temperature.

Les films de ZrO2 pur sont déposés par MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) en variant de nombreux paramètres du processus. L'influence des conditions de dépôt sur l'évolution de la microstructure (morphologies, structure cristalline/phase, texture et contrainte résiduelle) a été étudiée et clarifiée. Par des analyses approfondies des résultats expérimentaux, trois mécanismes typiques de croissance de dépôt de ZrO2 ont été proposées. Les contraintes de croissance de compression sont en relation directe avec la diffusion atomique et la quantité d'espèces piégées dans les films. La formation de la texture cristallographique est complexe et deux types de textures ont été analysées dans la phase tétragonale : la texture de fibre {1 1 0}t est contribuée par l'effet superplastique des nano-cristallites de ZrO2 et par la contrainte de croissance de compression ; tandis que la morphologie en facette est due à la croissance concurrentielle de différents plans cristallographiques. La stabilisation de la phase tétragonale de ZrO2 a été analysée et discutée. En plus de la taille critique des cristallites, la stabilisation de la phase tétragonale est favorisée par deux autres mécanismes : la grande quantité des défauts cristallins et la morphologie des cristallites.