Georges BOULON

Découvrez la nécessité de disposer de sources laser à impulsions de plus en plus brèves. Sont détaillées toutes les méthodes nécessaires à leur déclenchement, aux échelles de la nanoseconde et de la picoseconde, puis à celle de la femtoseconde.

La croissance cristalline de monocristaux biréfringents uniaxes a donné un essor important à l’optique laser non linéaire. Constituées d’une diode laser, d’un cristal laser inorganique dopé et d’un cristal non linéaire, les sources laser dites « tout solide » sont devenues résistantes et compactes.

La bonne compréhension du fonctionnement des sources laser est gouvernée par la connaissance d'un grand nombre de paramètres optiques : longueurs d’ondes d’émission, durée de vie des niveaux excités, modes de cavité résonante… Des avancées considérables ont été conduites depuis le premier laser à cristal de rubis.

Découvrez la physique des matériaux luminescents inorganiques émettant dans le domaine de l’optique (ultraviolet, visible et proche infrarouge). Les lasers recherchés aujourd’hui sont compacts, transportables, continus ou à impulsions, souvent avec pompage par diodes lasers de puissance dans le proche infrarouge.

Cet article décrit la formidable avancée des sources laser depuis leur origine. Tout d’abord, après avoir cité les lasers les plus utilisés, ainsi que leurs nombreuses applications, présentation est faite des différents éléments constituant une source laser. Sont ensuite abordés plus précisément tous les principaux paramètres physiques, essentiellement optiques, les définissant : longueur d’onde d’émission, largeurs spectrales, durées de vie des niveaux excités mis en jeu, modes de cavité résonnante...

Le potentiel des effets d’optique non linéaires a véritablement été découvert avec les premières sources laser et leurs champs électriques monochromatiques intenses. L’ensemble des phénomènes exploités et bien connus en optique non linéaire, comme la génération du second du troisième harmonique, l’effet Pockels, l’effet Kerr, la diffusion Raman stimulée, la conjugaison de phase, sont abordés tour à tour dans cet article. Les cristaux à propriétés optiques non linéaires, notamment les monocristaux biréfringents uniaxes ou à domaines périodiques alternés, ont ainsi donné un essor important à l’optique laser non linéaire.

La technologie évoluant, les impulsions délivrées par les sources laser sont passées progressivement de la milliseconde par un simple procédé mécanique, à la nanoseconde par déclenchement électro-optique d’un cristal non linéaire, puis à la picoseconde par verrouillage des modes d’une cavité laser jusqu’à l’échelle de la femtoseconde par l’effet non linéaire. Après quelques rappels, cet article décrit les éléments de base des techniques physiques de génération et de propagation des impulsions laser, avant de présenter les applications des lasers à impulsions ultracourtes.

Cet article décrit la physique des matériaux luminescents émettant dans le domaine de l’optique (ultraviolet, visible et proche infrarouge). Le dopage de matrices cristallines ou vitreuses par des ions activateurs, ions de transition et ions terres rares, va ainsi conférer à ces matériaux des propriétés optiques d’absorption et d’émission spécifiques. Les possibilités de substitution des sites cationiques des réseaux de base sont nombreuses, mais elles restent néanmoins fonction des charges et des dimensions des cations comparées à celles des ions dopants. Le dopage par des ions de terres rares conduit aux lasers à longueurs d’ondes fixes (émission de fines raies), celui avec les ions de transition, aux lasers à longueurs d’ondes accordables en fréquences (émission de larges bandes).