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RÉSUMÉ
Créé en 1960, le laser est un oscillateur optique composé de trois éléments de base : un milieu amplificateur, un résonateur et un couplage de l’énergie générée. Cet article décrit les propriétés du faisceau laser : directivité, pureté spectrale, durées d’impulsion et longueur d’onde. Les différents types de lasers existants sont exposés : lasers à solide, à fibre, à semi-conducteur, à gaz, à colorant. C’est grâce à ses formes très variées que le laser se montre indispensable dans de nombreux domaines (scientifique, industriel, télécommunications, optique, militaire, biomédical). En conclusion, un point est fait sur les mesures de puissance et d’énergie des lasers (les types de mesures ou encore les critères de sélection des appareils de mesure).
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Lire l’articleAuteur(s)
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Costel SUBRAN : Opton Laser International (Orsay)
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Jean SAGAUT : Opton Laser International (Orsay)
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Sophie LAPOINTE : Gentec Électro-Optique (Canada)
INTRODUCTION
Le 16 mai 1960 est apparu sur le mur d’un laboratoire de recherche de la société Hughes, en Californie, un point brillant de lumière rouge : le premier laser était né.
Ce n’était pas un appareil impressionnant : il n’était constitué que d’un petit cristal cylindrique de rubis (des ions Cr3+ dispersés dans une matrice d’alumine) entouré d’une lampe flash hélicoïdale. Pourtant, peu d’inventions ont provoqué une révolution d’une telle ampleur, aussi bien dans le monde scientifique que dans l’industrie, les télécommunications ou la médecine.
L’importance du laser a en fait été immédiatement reconnue. Si les sceptiques le qualifiaient volontiers de « solution en quête d’un problème », leur incrédulité a vite été démentie par les progrès rapides et impressionnants aussi bien du laser lui-même que de ses applications. Aujourd’hui, le laser a pris des formes extrêmement variées et est devenu un outil irremplaçable dans de nombreux domaines.
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4. Applications
Les applications du laser sont très nombreuses et diversifiées. Chaque application met à profit une ou plusieurs propriétés de la lumière laser inaccessible aux sources conventionnelles :
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directivité du faisceau, excellente focalisation ;
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lumière monochromatique ;
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impulsions brèves et intenses ;
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accordabilité.
4.1 Applications scientifiques
C’est certainement dans le domaine scientifique qu’il faut rechercher les applications les plus révolutionnaires du laser.
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Spectroscopie
Le laser permet d’obtenir des faisceaux :
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d’une longueur d’onde accordable sur une transition atomique ou moléculaire donnée ;
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avec une très grande intensité (centaines de GW par cm2 au foyer d’un objectif) ;
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dans des impulsions très courtes (de la nanoseconde à une dizaine de femtosecondes).
Ces propriétés, absolument sans équivalents dans le monde des sources conventionnelles, ont permis la naissance et le développement de nombreuses techniques de spectroscopie non linéaire. Les champs électriques intenses du faisceau laser perturbent les couches électroniques des atomes où molécules étudiées qui, en retour, modifie la composition spectrale de la lumière laser. Parmi les techniques les plus répandues, citons :
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les diverses formes de spectroscopie Raman, et en particulier la spectroscopie Raman anti-Stokes cohérente (CARS) ;
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la détection de molécules isolées par ionisation sélective, les fragments étant détectés, par exemple, par spectrométrie de masse.
Les lasers utilisés sont en général des lasers à solide impulsionnels accordables à impulsions brèves (par exemple saphir dopé titane).
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Lidar
Comme l’acronyme le suggère, le lidar est similaire au radar dans le domaine optique, et son application est l’étude de la haute atmosphère.
Un laser impulsionnel de forte énergie (par exemple Nd:YAG, saphir dopé titane ou excimère) est dirigé vers le ciel, et la lumière diffusée par l’atmosphère est collectée par un télescope :
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la mesure du temps de parcours de la lumière permet de...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SIEGMAN (A.E.) - Lasers - University Sciences Book (jan. 1986).
-
(2) - SVELTO (O.) - Principles of lasers - Springer (jan. 2007).
-
(3) - SUBRAN (C.) - Les lasers à Nd:YAG, développement et applications - Spectra 2000, n° 147 (avril 1990).
-
(4) - SUBRAN (C.), LUHS (W.), SCHUBERT (W.) - A new diode laser pumped Nd:YAG experimental laser for research and education - OPTO (1992).
-
(5) - SUBRAN (C.) - Source laser Ti:Sa fs, multikilohertz, génératrice de lumière blanche - Spectra 2000, n° 164 (1992).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Espace Laser Paris
Salon des matériels et techniques laser pour l'industrie
Opto
Salon européen dédié aux solutions optiques
Photonics West
A lieu une fois par an en Californie
http://spie.org/photonics-west.xml
Laser World of Photonics (Laser Munich)
A lieu une année sur deux à Munich, année impaire
http://www.world-of-photonics.net
HAUT DE PAGE
NF EN ISO 22827-1 (01-06), Essais de réception pour les machines de soudage par faisceau laser Nd:YAG – Machines avec transport de faisceau par fibre optique – Partie 1 : ensemble laser (indice de classement : A89-702-1).
NF EN ISO 11145 (10-08), Optique et photonique – Lasers et équipements associés aux lasers – Vocabulaire et symboles (indice de classement : S10-105).
NF EN ISO 15616-2 (07-03), Essais de réception des machines de soudage et de coupage de qualité...
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