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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 .

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Pompage par diode

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Presentation Transcript

  1. 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

  2. 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)

  3. 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

  4. Pompage par diode Pompage longitudinal Système RGB :

  5. 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

  6. Pompage par diode Pompage transverse Un exemple d’application Ultra-forte puissances : configuration MOPA (Master Oscillator-Power Amplifier) Laser “infinity” de Coherent®

  7. 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)

  8. Pompage par diode Pompage transverse Un exemple d’application Ultra-forte puissances : configuration MOPA (Master Oscillator-Power Amplifier)

  9. 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

  10. 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

  11. 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

  12. 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…

  13. 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 ?

  14. Optique NON linéaire

  15. 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

  16. 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

  17. 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 :

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