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Auteur(s)
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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 :
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le développement de nouveaux matériaux issus de la cristallogénèse de nouvelles matrices cristallines avec différents dopants ;
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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 ;
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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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3. Conclusion
Les propriétés intéressantes et particulières des lasers à solides entraînent des applications multiples dans tous les domaines :
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la métrologie et l’instrumentation de laboratoire. Issues de développements très en amont, les sources lasers constituent des outils particuliers pour la recherche (le domaine de la physique des temps courts en particulier) ;
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la médecine. En dehors des traitements en ophtalmologie et en dermatologie, le rayonnement laser couplé à une fibre optique permet de détruire les calculs (lithotritie), de déboucher les artères (angioplastie) et de traiter certaines formes de cancer (photothérapie dynamique) ;
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la conquête spatiale et la défense. Les propriétés des sources solides les plus appréciées dans ces domaines sont le rendement élevé, la fiabilité, l’encombrement faible et l’« agilité » en fréquence ;
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l’industrie. Dans les applications à l’usinage, la découpe, le perçage et la soudure, les longueurs d’onde des lasers à solides plus courtes que celles des lasers à gaz IR, permettent d’obtenir un volume d’interaction plus petit et donc un usinage plus précis. Dans ce domaine, on préfère de plus en plus les lasers à solides travaillant sur les harmoniques aux lasers à gaz UV à excimères. Le système est plus simple d’emploi et moins coûteux à l’exploitation.
La vocation des sources lasers à solides reste cependant le domaine de la basse et moyenne puissance. Malgré leur rendement de conversion élevé, il reste le difficile problème d’évacuation de la chaleur dissipée dans le matériau solide (verre ou cristal). Il reste difficile de dépasser une puissance de l’ordre de la dizaine de kilowatts en régime continu.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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.
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(3) - KOECHNER (W.) - Solid-State Laser Engineering. - Springer series in optical sciences, vol. 1, 1996.
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