Présentation
Auteur(s)
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Gilles BRASSART : Ingénieur de l’École supérieure d’optique - Président-directeur général de BM Industries
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Jean-Louis MEYZONNETTE : Ingénieur de l’École supérieure d’optique - Professeur à l’École supérieure d’optique
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Jean-Paul POCHOLLE : Chef du Laboratoire Sources laser pour optronique au Laboratoire central de recherche (LCR) Thomson-CSF
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’avènement des lasers a renouvelé considérablement le domaine de l’optronique, et étendu ses possibilités, en rendant concevables des équipements et des systèmes dits « actifs », qui étaient irréalisables à partir de sources optiques plus traditionnelles, telles que les sources thermiques. Pour de nombreuses applications, les lasers sont en effet les seules sources envisageables, car leur émission peut surpasser de loin celle de leurs concurrentes thermiques par ses caractéristiques spatiale, spectrale, temporelle ou énergétique.
L’un des avantages décisifs des lasers est la possibilité d’obtention de luminances spectriques élevées, donc d’émission de rayonnements à la fois très directifs (la divergence du faisceau peut être limitée par la diffraction dans le cas de lasers monomodes) et quasimonochromatiques : cela permet d’une part d’optimiser un éclairement de cible ou une concentration d’énergie, même sur de longues distances, et d’autre part de simplifier les optiques associées et de filtrer plus efficacement les rayonnements parasites.
L’émission des lasers se prête de plus à des techniques de modulation, et donc de traitement de signal, difficilement envisageables avec des sources thermiques (modulation d’amplitude ou de fréquence, obtention d’impulsions très brèves, accordabilité en longueur d’onde, etc.).
Après un bref rappel théorique, cet article présente l’état de l’art sur différents types de lasers : diodes laser, lasers à gaz CO2 , lasers solides pompés par diodes laser, et s’achève par des considérations sur la sécurité (en particulier oculaire) dans l’utilisation des lasers.
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- Version courante de sept. 2021 par Hugues GUILLET DE CHATELLUS
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Laser à dioxyde de carboneArticle inclus dans l'offre
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2. Diodes laser
Les diodes laser sont des composants émetteurs de lumière compacts qui présentent un rendement de conversion optique /électrique élevé. Ces diodes laser étendent aujourd’hui leurs domaines d’application et la fenêtre spectrale couverte avec l’accroissement de la diversité de structures, de composés semiconducteurs employés et la maîtrise technologique des procédés de dépôt de couches.
Les domaines d’applications des diodes laser sont importants et couvrent un large domaine spectral qui ne cesse de s’étendre. De telles sources optiques, par leur caractère miniature, accordable, ou monofréquence associé à un rendement électro-optique important, expliquent leur insertion dans les systèmes optiques. Ces percées et les efforts technologiques sont cependant liés au développement de systèmes couvrant les domaines à grande diffusion (par exemple les diodes émettant dans le visible).
Ce paragraphe fait le point sur ces composants en explorant succinctement le fonctionnement de ces diodes et les propriétés des matériaux employés. Enfin, les principales caractéristiques d’émission sont évoquées.
2.1 Matériaux et structures
Avec l’avènement des techniques modernes de dépôt des matériaux semiconducteurs qui autorise la maîtrise de la croissance au niveau de la monocouche atomique sur de grandes surfaces, des structures complexes de matériaux artificiels peuvent être fabriquées. Ces méthodes de croissance et les technologies développées bouleversent actuellement le domaine des composants électroniques. Parallèlement, les propriétés optiques de ces matériaux ouvrent de nouvelles perspectives d’emploi. De ce point de vue, la réalisation de multihétérostructures (puits quantiques) contribue largement à l’amélioration des caractéristiques des composants optoélectroniques.
HAUT DE PAGE2.1.1 Composés semiconducteurs
Les matériaux semiconducteurs sont caractérisés par leur énergie de bande interdite. Celle‐ci est liée à la structure de bande du (ou des) composé(s) semiconducteur(s). Le domaine de transparence de ces matériaux est atteint lorsque l’énergie d’un photon est...
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