Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Antoine HIRTH : Docteur en Sciences Physiques - Responsable du groupe Optronique et Physique du laser à l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis
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Lire l’articleINTRODUCTION
Parmi les sources lasers, ce sont celles basées sur les matériaux solides qui connaissent aujourd’hui les développements les plus spectaculaires. Les progrès réalisés sont dus principalement à trois facteurs :
-
le développement de nouveaux matériaux issus de la cristallogénèse de nouvelles matrices cristallines avec différents dopants ;
-
le pompage par diodes lasers qui permet par rapport au pompage en lumière incohérente par lampes d’obtenir des rendements élevés (jusqu’à 20 %), une durée de vie accrue et un encombrement réduit ;
-
la mise en œuvre des propriétés non linéaires de certains cristaux qui permettent de modifier les longueurs d’onde fondamentales émises de façon à couvrir tout le spectre depuis l’UV jusqu’à l’IR moyen (200 nm à 12 µm).
Les différentes techniques de mise en forme temporelle des émissions lasers (modulation, déclenchement et couplage de modes) appliquées aux sources solides permettent d’obtenir tous les modes de fonctionnement souhaités : fonctionnement en régime continu ou pulsé répétitif à haute cadence avec des durées d’impulsion de l’ordre de la femtoseconde (10 –15 s).
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Physique du laser Physique du laser ;
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Lasers à gaz Lasers à gaz.
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Lasers à semi-conducteur
En anglais
1. Lasers à solides cristallins
1.1 Matériaux
1.1.1 Systèmes à trois niveaux
La transition laser a lieu entre les niveaux d’énergie E1 et le niveau fondamental E0. La durée de vie du niveau supérieur E2 dans lequel on apporte l’énergie de pompage est très courte de sorte que la densité de population N2 soit » 0.
On peut donc écrire que les ions dopants du matériau sont répartis entre E0 et E1. L’inversion de population est atteinte lorsque :
avec NT densité totale d’ions dopants.
La densité de puissance de la source de pompage doit donc être au moins de :
pour atteindre le seuil d’inversion, τ1 étant la durée de vie du niveau E1.
pour le rubis E1 = 2,86.10 –19 J (E2 » 2 E1)
NT = 1,58.1019 cm –3 (0,05 % Cr3+ en poids)
τ1 = 3.10 –3 s
Ps = 1,5 kW/cm3
Le rubis est l’exemple type de matériau laser solide à trois niveaux. Dans la matrice Al203, un faible pourcentage d’ions Al3+ est remplacé par des ions Cr3+.
Ce cristal uniaxe, à maille cristalline rhomboédrique est produit de façon synthétique par la technique Czochralski ...
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Lasers à solides cristallins
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KOKTA (M.R.) - Growth of Crystals for Solid State Lasers. - Springer Verlag. Tunable solid state lasers p. 105, 1985.
-
(2) - KAMINSKI (A.A.) - Laser Crystals. - Springer Series in optical sciences, vol. 14, 1981.
-
(3) - KOECHNER (W.) - Solid-State Laser Engineering. - Springer series in optical sciences, vol. 1, 1996.
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