Laser Ho:YAG : Puissance de pompe

[smartcut]

Bonjour à tous !

Je possède un laser Ho:YAG (Holmium) dont il me faut calculer et construire l'alim (entre autres !)

je cherche à tracer la courbe  D(t) (inversion de population) en fonction de la pompe E(t) (pompage optique par lampe flash Xenon) J'ai tous les paramètres nécessaires ...

Afin d'introduire le taux de pompe dans les équations (Wp en s-1*m-3), je me demande quelle type de puissance de pompe considérer : la puissance instantannée (dE/dt) ou la puissance moyenne (somme(E(t) sur T))/T).

Logiquement, je serais tenté d'utiliser la puissance instantannée : mais çà donne des résultats idiots. En effet, supposons que la pompe soit un signal carré (Emax pendant T seconde). La puissance instantannée est nulle ! Donc la population ne bouge pas ... pas très réaliste. En revanche, si je considère la puissance moyenne Emax/T, çà marche.

Maintenant si je considère la pompe comme une gaussienne (courbe analytique la plus proche de la réalité) et que je prend la puissance moyenne, je n'obtiens que le résultat final et non son évolution en fonction du temps.

Donc que prendre ? !!

Réponse sans doute évidente ... mais je ne vois pas pour l'instant !

Merci pour une petite idée sur ce sujet !

[damiens]

j'y connais rien mais pour moi la lampe ne done pas un signal carré mais une sinusoide ou un triangle non?

[smartcut]

Oui, tout à fait. Une lampe falsh donne une distribution d'énergie / temps qui est proche d'une gaussienne.

Le signal carré est juste un exemple "d'école", pour montrer que dans ce cas particulier, considérer la puissance instantanée dE/dt dans les équations ne marche pas.

Si l'on considère le cas réel (proche d'une gaussienne), on obtient le même résultat au sommet de la courbe : l'énergie de pompe est à son maximum et la puissance instantanée est nulle ! (normal, c'est la dérivée, qui s'annule aux max et min des courbes).

La réponse à ce pb est probablement tellement simple que je ne la vois pas !!

[fredza]

Salut,

Pourais-tu me fournir l'équation stp.

Fred

[smartcut]

Tout à fait.

La chaine de pompe du laser Holmium passe par des ions Cr3+ et Tm3+.

1 Cr3+ excité donne 2 Tm3+ excités, donc 2 Ho3+ excités sur 5I7 (cas théorique parfait, mais peu éloigné de la réalité).

J'ai considéré ce laser comme un laser à 3 niveaux, en supposant
que le temps d'excitation  Cr3+-->Tm3+-->Ho3+(5I7) était négligeable devant le taux de relaxation de l'Ho3+ (8,5ms), et donc que N3 (troisième
niveau "virtuel") n'était pas peuplé. A noter que 5I7 se relaxe vers 5I8, proche du niveau 0.

Avant l'ouverture de la cavité (pas de champ), il vient (sauf erreur de ma part et en ne considérant que les "rates equations") :

D(t) = Nt/(Wp+Y21)*(Wp-Y21-2Wp*exp(-(Wp+Y21)t),

avec Wp = coef de pompe en s-1*m-3

Y21 = coef de relaxation en s-1*m-3 = 1/8,5*10^-3

Nt : nb d'ions Ho3+/m3

Je suppose à t=0, D(0)=-Nt

Rapidement on a D(t) = (Wp-Y21)/(Wp+Y21)*Nt

Le shutter de la cavité est mécanique (via solénoïde) et ne peut, selon les
données constructeur s'ouvrir en moins de 7ms.

Il faut donc par exemple que la pompe reste > 4600/s*m3 pour que D(t) reste à 95% de sa valeur max. à l'ouverture effective de la cavité (au bout de ces 7ms, si l'on déclenche l'ouverture au même moment que la lampe)

La pompe a pour équation E(t)=Emax*exp-(3*(t-0,7T)/T)^2), avec T, tps pendant lequel E>= 10% Emax et E(t=0)=1% Tmax

On peut sans risque fixer le rendement global de pompe à 4% (toujours sans champ). Le volume du barreau est de 0.94cm3 et le dopage en Ho3+ de 5.10^25/m3. Le niveau haut laser de l'Ho3+ (5I7) est à 10^-19 J (ce qui fait 4,7J maxi stockable dans le barreau).

Il faut donc connaître Wp instantané si l'on veut tracer D(t) !

En valeur moyenne, Wp=E*n/(V*T*E(5I7))

n:rendement, V volume, E energie de pompe moyenne, T temps de pompe.

Mais en instantané, si je considère dE/dt ... çà ne marche plus.

J'espère ne pas être trop confus. Pas pacile à expliquer par écrit !!

Remarque : ce n'est pas un exo d'école pour moi, mais un cas réel à résoudre !!!

[smartcut]

J'ai trouvé la réponse à mon problème !

L'erreur était énorme, donc difficile à voir !

J'ai trouvé la solution en prenant mon bain.

Comment tracer la courbe de remplissage de ma baignoire en fonction du temps sachant que mon robinet possède un débit variable.

Comment caractérise-t-on le robinet ? Par son débit (en Litres/mn en fonction du temps) ... et non en Litres fonction du temps. Tracer une courbe avec en ordonnée des Litres et en abscisse des minutes n'a aucun sens car on suppose alors qu'à chaque instant le débit est infini !!

C'est pareil pour les Joules en fonction du temps. Cela n'a pas de sens. Ce qui a un sens, c'est des Watts en fonction du temps (Donc des J/s en fonction du temps).

Et là, tout fonctionne !

La courbe de pompe doit être dons exprimée en Watts, la somme de ces Watts sur le temps donnant l'énergie totale de l'impulsion.

CQFD.

La pensée du jour : quand on ne comprend plus rien ... back to basic !

[electron190]

EUREKA !

[pascal]

J'ai trouvé la solution en prenant mon bain.

Heureusement que tu as pas qu'une douche sinon tu chercherais encore ok je

[smartcut]

!! Ce qui est difficile, c'est de passer de la théorie à la pratique.

Dans la réalité, il n'y a pas de professeur "bon samaritain" qui prend les bonnes hypothèses de départ pour que tout s'arrange et pour que les calculs se simplifient ! Bref, il faut faire fonctionner ses petites cellules grises !

Ce que j'entreprends en ce moment revient à posséder un moteur de voiture et devoir reconstruire la voiture (ne sachant pas très exactement à quelle voiture appartient le moteur !).

C'est pas trop compliqué mais il est facile de se tromper. Et à ces niveaux de puissance (sortie : 2x1J, 30Hz max), l'erreur côute cher, surtout côté alim de puissance. Mieux vaut devoir jeter des feuilles de papier que refaire un PFN parce qu'il ne convient pas. Pour l'électronique, c'est moins grave car on peut toujours concevoir en prévoyant une grande marge de réglage.

Mais pour l'instant tout va bien (comme le disait celui qui tombait du haut d'un immeuble en passant à chaque étage !!)

[doctoritchy]

ben le moteur c simple tu regarde sont numero de chassis sur la culasse et tu retrouve le model , ou tu le met en custom dans une autre



je sens que je vais prendre plus de bain moi ^^


ok ok je sort mais je garde un oeil quand meme ^^