BibliographiePermalink

• DANGOISSE, Les lasers, cours et exercices corrigés, DUNOD
• Tout en un PC/PC * , DUNOD

IntroductionPermalink

On peut ici directement parler du Laser, expliquer que l’on sait créer des sources très intense beaucoup plus facilement que des laser mais qu’on s’embête quand même à fabriquer ceux-ci car directivité, cohérence, largeur spectrale. Le fonctionnement du laser est en lien direct avec les processus d’absorption et d’émission de la lumière. On va d’abord caractériser ceux-ci pour ensuite pouvoir voir comment on utilise ces processus pour fabriquer un Laser.

L’introduction du premier chapitre de DANGOISSE est bien avec des ordres de grandeur notamment.

I. Interaction matière-rayonnementPermalink

[Chap 1, DANGOISSE] on peut également regarder le complément A sur les coefficients d’Einstein, cela permet de comprendre la relation entre les coefficients ainsi qu’avec la loi de Planck.

1) Description du milieu matérielPermalink

Le milieu matériel est constitué d’atomes de molécules ou d’ions.

L’énergie interne d’un atome ne peut prendre qu’une suite discrète de valeurs.

Un développement portant sur un atome à 2 niveau d’énergie permettent de rendre compte des processus de base du fonctionnement du laser.

On peut d’écrire les niveau d’énergie : par son énergie, sa dégénerescence sa densité de population, la durée de vie du niveau d’énergie Ei (temps caractéristique du dépeuplement de ce niveau).

A l’équilibre thermodynamique, la population des niveaux suit la loi de Boltzmann.

2) Echange d’énergie entre un système atomique à deux niveaux et un rayonnementPermalink

Modélisation de ces processus grâce aux travaux d’Albert Einstein en 1917 : ce sont l’émission spontanée, l’absorption et l’émission induite. On va étudier ces différents processus.

Emission spontanée : atome transite spontanément du niveau 2 vers le niveau 1 en émettant un photon d’énergie hν_a. On note la probabilité ou taux d’émission spontanée par atome et par unité de temps A₂₁ c’est un coefficient d’Einstein. Unité= s^-1. Bien dire que c’est une caractéristique de l’atome et de la transition considérée (OdG dans le [DANGOISSE]). On donne également la variation de population. On peut parler de durée de vie radiative du niveau 2.

C’est un processus désordoné au caractère aléatoire, elle donne naissance à un rayonnement dont toutes les directions de propagation sont équiprobables.

Absorption : Description avec Schéma. On parle de la même chose que précédemment.

Emission induite : C’est lui qui est à la base du fonctionnement des lasers. Description accompagnée d’un Schéma. Les caractéristiques du photon créé sont à la base de la cohérence des faisceaux lasers.

II. LASERPermalink

1) Modélisation du Laser à 2 niveauPermalink

On décrit à l’aide d’un schéma ce laser. Et on regarde la dynamique des populations.

Il faut qu’il y ait une inversion de population pour qu’il y ait une amplification du flux de photons, c’est la situation inverse de l’équilibre thermodynamique. Cette inversion de population est nécessaire et ne peut pas être réalisée avec un laser à 2 niveaux. Il faut du pompage : pour un système fermée il n’est possible que pour un nombre de niveau supérieur strictement à 2.

[Complément B pour le laser à trois niveaux]

Application du LaserPermalink

Quelques idées d’application dans le DANGOISSE

Pas pour cette leçon mais pour une leçon laser intéressantPermalink

Chap 3 DANGOISSE, les cavités notamment la cavité Fabry-Perrot. On peut ensuite parler de seuil d’oscillation (gain=pertes).