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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5. Sécurité laser
5.1 Position du problème
L’absorption d’un faisceau lumineux par un tissu biologique produit sur ce dernier un échauffement, qui peut être une cause majeure de dommage. Cet endommagement thermique se limite généralement à une région qui entoure l’impact du faisceau lumineux, mais qui peut s’étendre progressivement du fait de la conduction thermique des tissus, si la durée d’illumination est suffisamment longue. Si cet impact lumineux est de courte durée mais de grande puissance crête, l’énergie est alors fournie très rapidement au milieu biologique et peut induire un éclairement énergétique local intense ; la montée en température du milieu est alors si rapide que ses composants liquides s’évaporent et font éclater ses cellules.
Les mécanismes de lésion oculaire sous l’effet de rayonnements optiques sont similaires à ceux des autres systèmes biologiques en général, et dépendent de paramètres de sources tels que la longueur d’onde, la durée d’illumination, la dimension de l’image ou de l’impact lumineux, l’éclairement et l’exposition énergétiques.
Pour des expositions qui dépassent le seuil de lésion, les effets dépendent pour beaucoup de la durée du phénomène :
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en dessous de la nanoseconde, ce sont les effets acoustiques transitoires qui prédominent ;
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pour des durées de quelques millisecondes à quelques secondes, ce sont les effets thermiques qui l’emportent ;
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pour des durées importantes (au-dessus de 100 s), ce sont les effets photochimiques.
De plus, même pour des niveaux d’illumination faibles, il existe certains tissus, tels que la peau, le cristallin et la rétine, pour lesquels une exposition prolongée à la lumière peut entraîner des modifications irréversibles, résultats de réactions photochimiques dues à l’absorption des photons par le tissu.
Le tableau 7 résume les principaux effets pathologiques associés à une exposition excessive à la lumière de certains tissus, tels que la peau ou l’œil. Si l’on considère plus particulièrement le cas de l’œil, ses caractéristiques en transmission spectrale sont présentées sur la figure 42. Il ressort de cette courbe que les lasers qui émettent dans l’utraviolet et...
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