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Auteur(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)
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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1. Principes du laser
Le laser est un oscillateur optique, et tout laser est donc constitué des trois éléments de base d’un oscillateur :
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un milieu amplificateur alimenté en énergie par une source extérieure ;
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une contre-réaction positive permettant de réinjecter l’énergie amplifiée vers le milieu amplificateur ;
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et un couplage de l’énergie générée dans le milieu amplificateur vers l’extérieur.
1.1 Milieu amplificateur
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L’absorption
Un matériau ordinaire, même transparent, absorbe toujours plus ou moins la lumière. Les atomes ou molécules constituant le matériau absorbent les photons incidents et se retrouvent ainsi dans des états d’énergie supérieure (figure 1 a ). Ils retombent ensuite vers leur niveau fondamental par des désexcitations le plus souvent non radiatives. Le bilan est donc une déperdition de lumière (absorption), transformée en chaleur au sein du matériau.
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Émission spontanée et émission stimulée
Un atome peut parfois se désexciter de façon radiative. Il retombe alors vers un état d’énergie inférieure en émettant un photon dont l’énergie est égale à la différence des énergies des niveaux de départ et d’arrivée de l’atome. C’est le phénomène d’émission spontanée.
Il existe un autre mode de désexcitation radiative. Si un photon ayant une énergie exactement égale à la différence entre l’énergie du niveau excité de l’atome et l’énergie d’un de ses niveaux inférieurs vient « percuter » l’atome, alors ce « choc » va provoquer la désexcitation de l’atome par émission d’un photon ayant :
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la même énergie ;
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la même phase ;
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et la même direction, que le photon incident.
C’est le phénomène d’émission stimulée, dont le résultat net est de transformer un photon incident en deux photons jumeaux (figure 1 b ). Au lieu d’absorber de la lumière,...
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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
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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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