Laser

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LASER

Résumé du document

En1960 apparaît le premier laser. Il est depuis devenu un outil de tous les jours, tant pour le scientifique que dans la vie quotidienne. L'augmentation de la puissance de sortie du laser a permis l'apparition de nouveaux domaines de recherche. Les premières cavités, délivraient une puissance de l'ordre du kilowatt. En moins d'une décennie, la mise au point du laser déclenché (Q-switch) a permis d'atteindre plusieurs mégawatts.

Extraits

[...] La largeur de ce profil dépend de la distance z. mesure la taille du faisceau : est la distance à l'axe pour laquelle l'intensité est réduite d'un facteur 1/e2 (figure 2). Le faisceau se contracte jusqu'à une taille minimale, le "waist", de diamètre 2 w0, où le front de phase est plan. Cette méthode a comme inconvénient qu'il faut travailler dans les ailes de la gaussienne, ce qui peut entraîner de grandes incertitudes de mesure du waist. Quand on a besoin d'une meilleure résolution spatiale (pour étudier des faisceaux de faible taille), on utilise la méthode du bord d'écran translaté (dite de couteau de Foucault). [...]

[...] Les électrons qui circulent cèdent leur énergie cinétique aux atomes du milieu actif et provoquent l'inversion de population cherchée. Le laser hélium-néon de Javan fonctionne de cette façon. - Pompage chimique On utilise des réactions chimiques qui, en se produisant, fournissent directement des molécules ionisées. L'avantage de ce type de laser est de ne nécessiter aucune source d'électricité. Pratiquement, ces techniques, qui permettent d'obtenir de très grandes puissances, sont réservées aux laser dans les applications militaires. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UN LASER CONTINU 1. [...]

[...] Figure5: durée des impulsions en fonction de pompage LES DIFFERENTS TYPES DU LASER EN IMPULSION: 1. Laser ultra bref: Un laser classique est construit pour maximiser la cohérence du faisceau émis. En particulier, en jouant sur la géométrie de la cavité laser, on cherche à obtenir une émission monomode, c'est-à-dire que l'on ne veut autoriser l'émission que dans une direction bien précise, à une longueur d'onde bien précise. Mais le principe d'incertitude d'Heisenberg interdit les impulsions trop courtes pour un laser monomode. [...]

[...] Lors de l'introduction dans la cavité laser d'un composant actif (modulateur) ou passif (absorbant saturable) permettant une modulation rapide des pertes de la cavité, il est possible d'imposer une phase fixe entre les modes longitudinaux. Il en résulte alors un fonctionnement en régime impulsionnel court. La fréquence de répétition est fixée par la longueur L de la cavité laser (fréquence = c / 2L) (exemple 150 MHz pour une cavité de 1 m). La durée des impulsions dépend alors de la largeur de la bande de gain et des conditions de dispersion au sein de la cavité laser. Des impulsions de quelques dizaines de picosecondes à quelques dizaines de femtosecondes peuvent ainsi être engendrées. [...]

[...] Figure2 : Effet laser lorsque la cavité est brutalement ouverte Il arrive un moment où le niveau du haut est complètement vide. Il ne peut plus y avoir d'émission stimulée et la cavité va se vider elle aussi car le miroir de sortie crée des pertes (en général, la cavité se vide en quelques allers et retours seulement) (figure3). Figure Vidange de la cavité lorsque tous les atomes sont redescendus dans le niveau fondamental. L'ensemble du processus donne naissance à une variation brutale du nombre de photons dans la cavité (par une forte amplification par émission stimulée au départ puis par vidange complète de la cavité à la fin). [...]