Le développement de lasers solides de puissance-moyenne élevée doit faire face à des problèmes très spécifiques. La gestion de la thermique et de l'amplification de l'émission spontanée (ASE) pour de larges amplificateurs lasers deviennent des points clés lorsque l'augmentation de l'énergie de vient conséquente. Lucia est une chaîne laser de forte puissance moyenne qui repose sur le concept du miroir actif avec un cristal ou une céramique d'Yb:YAG comme milieu à gain. Comme pour d'autres systèmes lasers comparables, la distribution des ions actifs du milieu à gain est homogène en volume. Un profil variable du taux de dopage présente des avantages significatifs en termes de gain et par conséquent ouvre le chemin à une minimisation efficace des effets délétères de l'ASE et de l'échauffement. Cette thèse concerne la fabrication de tels milieux à gain. La méthode de croissance cristalline Bagdasarov, grâce à plusieurs de ses particularités, a permis d'obtenir plusieurs cristaux d'Yb:YAG avec profils de dopage variables contrôlés jusqu'à des valeurs de gradient de 3 at%/cm. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les modèles mathématiques. Des simulations complémentaires de la température et du profil de gain montre que même avec des gradients plus faibles, les performances énergétiques des amplificateurs Lucia peuvent être améliorées jusqu'à 30%. Il est aussi alors possible d'utiliser des milieux à gain plus fins ce qui a pour conséquence positive une meilleure extraction de la chaleur. De larges cristaux d'Yb:YAG de 90 mm de diamètre ont été produits.