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Pompage par diode - PowerPoint PPT Presentation


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Pompage par diode. Pompage longitudinal. Un exemple d’application : les Microlasers. Principe : les miroirs de la cavité sont déposés directement sur le cristal pas d’alignement et des désalignement de la cavité assemblage monolithique possibilité de fonctionnement monomode .

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Presentation Transcript
pompage par diode
Pompage par diode

Pompage longitudinal

Un exemple d’application : les Microlasers

  • Principe : les miroirs de la cavité sont déposés directement sur le cristal
  • pas d’alignement et des désalignement de la cavité
  • assemblage monolithique
  • possibilité de fonctionnement monomode

Cristal : Nd:YAG (qql mm)

faisceau à 1,064 µm

Diode de

pompage @ 808 nm

Miroirs de la cavité

Entrée HT @ 808 nm, HR @ 1064 nm

Sortie HR @ 808 nm, T= 5 % @ 1064 nm

pompage par diode2
Pompage par diode

Pompage longitudinal

Production de masse : Bas coût

Un exemple d’application : les Microlasers

Substrat de Nd:YAG

= 25 mm, 0,5 - 1,5 mm

Polissage

Épitaxie en phase liquide d’une

couche de Cr4+:YAG

100 - 150 µm

Polissage du Cr4+:YAG, 30 - 50 µm

Dépots des miroirs

Découpage des microlasers 1 x 1 mm2

> 200 microlasers sur un substrat de 1 pouce

de diamètre (25,4 mm)

pompage par diode3
Pompage par diode

Pompage longitudinal

Microlaser impulsionnel

Cristal : Nd:YAG

Volume total : 1mm3

faisceau à 1,064 µm

Diode de

pompage @ 808 nm

Absorbant saturable

Cr4+:YAG (30-50 µm)

Application : pointeurs lasers verts

pompage par diode4
Pompage par diode

Pompage longitudinal

Système RGB :

pompage par diode5
Pompage par diode

Pompage transverse

Barreau

(adapté aux barettes)

miroir de

fond de cavité

Miroir

de sortie

Pompage

Un exemple d’application

Pour le développement de lasers Nd:YAG de forte puissance pompés par des barettes ou des stacks

Pompage

configuration “zigzag”

plaque pour les stacks

Gestion de la thermique

(homogénéisation)

1. barreau Nd:YAG

2. faisceau laser

3. miroir de sortie

4. barette de diodes

5. optique de collimation

6. miroir Rmax

7. refroidissement

8. alimentation électrique

pompage par diode6
Pompage par diode

Pompage transverse

Un exemple d’application

Ultra-forte puissances : configuration MOPA

(Master Oscillator-Power Amplifier)

Laser “infinity” de Coherent®

pompage par diode7
Pompage par diode

Pompage transverse

Un exemple d’application

Ultra-forte puissances : configuration MOPA

Miroir à conjugaison

de phase

Cristaux

non linéaires

(BaB2O4)

Optique de conjugaison

des deux barreaux de Nd:YAG

Amplificateur

Laser solide pompé

par diode

Isolateur optique

(rotateur de Faraday)

pompage par diode8
Pompage par diode

Pompage transverse

Un exemple d’application

Ultra-forte puissances : configuration MOPA

(Master Oscillator-Power Amplifier)

les lasers fibre
Les Lasers à fibre
  • Le milieu amplificateur est une fibre optique dopée avec des ions terres rares (Erbium et/ou Ytterbium essentiellement)
    • Compacité, souplesse, robustesse
  • La cavité peut être très longue
    • Répartition des effets thermiques
    • Fortes puissances avec bonne qualité spatiale

s

p

s

Pompe

Oscillation à s

les lasers fibre10
Les Lasers à fibre

n

Cavité: Miroirs type Bragg

Excitation UV extérieure

(Ex : Laser Excimere, cf plus loin)

Miroir basé sur un principe interférentiel

Très sélectif en longueur d’onde

Masque de phase

Fibre optique

les lasers fibre11
Les Lasers à fibre

Effets Non-Linéaires : très présents car les densités de puissance sont fortes (diamètre fibre = qql µm)

Problème : Limitent la puissance accessible avec une bonne qualité spectrale

Avantage : Nouvelles longueurs d’ondes  Laser Raman

Effet Raman  décalage de la  de 

Ex :

Milieu amplificateur: Fibre dopée au phosphore

s1

s2

p

s3

s2

s1

s3

Laser dans la fibre

3 stokes en cascade

100%

100%

100%

100%

100%

100%

80%

Lasers Solides

les lasers fibre12
Les Lasers à fibre

Gaine silice haut indice

Polymère

Fibre silice dopée Yb monomode

Gaine polymère bas indice

Le pompage : Comment injecter une diode de puissance (multimode) dans une fibre optique monomode ?

Une solution : fibre à double coeur

Fortes puissances possibles !

Le Futur : fibres photoniques…

diff rents types de lasers
Différents types de lasers
  • Lasers à Gaz
  • Lasers à liquide (colorants)
  • Lasers Solides
  • Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser
  • l’optique non linéaire : comment changer la couleur d’un laser ?
origine de la nonlin arit
Origine de la nonlinéarité
  • Les électrons des atomes oscillent à la fréquence du champ électrique de l’onde
  • Les électrons en mouvement rayonnent un champ (comme une antenne) de même fréquence : phénomènes de propagation, réfraction, diffusion… usuels
  • Si les électrons sont “trop secoués” (par un champ intense), le déplacement du centre de masse du nuage électronique n’est plus sinusoïdal (comme un ressort qu’on a tiré trop fort) : il apparait des fréquences nouvelles dans le champ rayonné par l’atome

(par ex ici dans un cristal non centrosymétrique où le déplacement du nuage ne se fait plus de façon symétrique)

-

Nuage électronique

noyau

-

noyau

en pratique
En pratique
  • Très utilisé pour convertir le rayonnement infrarouge (très facile à obtenir) en rayonnement visible et UV (pas de cristaux émettant directement dans l’UV) : la plupart des lasers solides visibles et UV du commerce sont en fait des lasers infrarouges suivis de cristaux non-linéaires

Ex : les pointeurs laser verts

autres applications
Autres applications

Laser “blanc” (continuum) obtenu à partir d’un laser monochromatique dans une fibre optique présentant de très fortes nonlinéarités

Système RGB (laser rouge, vert, bleu) pour le cinéma ou la télévision laser :