Descriptif
Ce cours donne les grands principes de fonctionnement des lasers. Il est basé sur les équations de débits gérant les populations des niveaux dans un milieu laser. Les oscillateurs et les amplificateurs laser sont abordés en régime de fonctionnement continu et en régime impulsionnel. Les faisceaux gaussiens et la stabilité des cavités sont traitées grâce à l'utilisation des matrices de transfert paraxiales. Les propriétés générales du rayonnement laser sont exposées ainsi que leurs conséquences concernant la sécurité laser.
Objectifs pédagogiques
Le cours est conçu pour donner une grille de lecture permettant de s'orienter dans le monde des lasers : une bonne connaissance des principes physiques et des points de repère technologiques. A la fin du cours, les élèves doivent être capables de concevoir des cavités laser de comprendre une fiche de spécification d'un laser, de lire un schémas optique comprenant des systèmes laser et de faire de la veille sur les sources laser.
- Examen : 3
- Tutorat : 3
- Travaux dirigés : 9
- Cours magistral : 19.5
Diplôme(s) concerné(s)
UE de rattachement
- 6N-056-PHO : Photonique 2
Format des notes
Numérique sur 20Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
Vos modalités d'acquisition :
Examen écrit
Tout document
Calculatrice autorisée
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée écrêtée à une note seuil de 12)- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 6
Le coefficient de l'UE est : 30
Programme détaillé
I - ATOMES ET PHOTONS
1) Absorption, émission spontanée, émission stimulée
2) Elargissement spectral : formes de raie
3) Sections efficaces
4) Équations de débit, systèmes à 2, 3 et 4 niveaux
Application : Laser à saphir dopé au titane
II - AMPLIFICATION OPTIQUE
1) Intensité en sortie d’un milieu amplificateur
2) Etude du gain en fonction de la fréquence
Application : Amplificateur dopé à l’erbium
III - L'OSCILLATEUR LASER
1) Conditions d'oscillation
2) Intensité en sortie d'oscillateur
3) Cas des cavités linéaires
4) Spectre de l'oscillateur laser
Applications : Gain et pertes d’un oscillateur laser, Etude d’un laser Nd :YAG
IV - LASERS IMPULSIONNELS
1) Régimes transitoires, régime déclenché
2) Synchronisation des modes en phase
Application : caractérisation d’un laser déclenché
V - OPTIQUE DES LASERS
1) L’onde sphérico-gaussienne, matrices ABCD et loi ABCD
2) Cavités stables
4) Modes d'ordre supérieurs
Applications : études de différentes cavités laser : plan-concave, anneau, cavité en Z
VI - SECURITE LASER