Lasers experimentaux

[blackbird]

Salut,

Nous voilà dans une section qui peut partir vers l'UV comme vers l'IR ou rester dans le visible !

Avec ça:
Autre possibilité au lieu de sortir 60-70 W avec ton tube je te propose la construction d'un laser avec un décharge capacitive HF et avec un laser de 1,3 mètre de long tu sortira 5 kW
Qu'en pense-tu?

RocketMan a piqué notre curiosité !
Je suis curieux du principe parce que même avec 20 % de rendement , il faut quand même lui injecter 25 kW dans un aussi petit volume ???

Je repense à une vieille idée: et si le CO2 avait des transistions dans le visible ? Imaginez 100 W de rouge, même avec un rendement pourri ...
Je sais qu'il y a des transistions lasers dans le jaune, l'orange et le rouge dans le CO ...

A+

BlackBird

[electron190]

Tu parle que je suis intéressé par ce genre de réalisation
J'expérimente beaucoup de choses , mais tout ne marche pas

[kl79]

alors du coup, je vais plus lire que poster sur ce fil ! allez ! faites nous rever !

[doctoritchy]

bientot un purelight Co² de 5kwatt ??

[rocketman340]

je suis sûr que vous allez trouver la solutions en vous "creusant un peu les meninges"

allez je vous donne quelques indices

Le laser CO2 est un laser vibrationel
la molecule N2 est excitée par la décharge electrique entre les electrodes HT qui est appliqué sur le tube laser.
Il s'opère un transfert d'énergie collisionelle entre l'electron et la molecule N2 (état métastable)a environ 0.29 eV.
La molecule N2 se trouve alors dans un "etat de ionisation" et par choc vibrationel avec le CO2 qui se trouve dans le tube elle va cédé son l'energie par un transfert collisionel à la molecule CO2 qui se trouve alors sur un niveau d'energie de environ 0.29 eV. Si la quantité de molecule de CO2 à l'etat excité est supérieur à la quantité de molecules à l'état d'énergie inférieur (état fondamental) alors il y a une "inversion de population" et si le gain dans le résonateur est supérieur aux pertes alors on obtient l'effet laser
Donc la molecule de CO2 à l'etat d'excitation vibrationelle supérieur (durée de vie de la transition 4 seconde)va par émission stimulée retomber sur un niveau intermédiaire de 0.15 eV et émettre le rayonnement IR 10.6 microns. Après les molecules CO2 ayant émis les 0.14 eV d'énergie sous forme de rayonnent ils vont redécendre
au niveau fondamental par d'exicitation collisionel rapide
et c'est là ou réside tout le problème du laser CO2 pour obtenir de la puissance.
j'attends vos propositions ....................

[blackbird]

Salut,

Il faut refroidir le plus rapidement possible les atomes qui viennent d'émettre leur photon ...
En utilisant un autre laser ?

A+

BlackBird

[rocketman340]

tu es sur la bonne voie !
alors comment faire ?

[blackbird]

Salut,

Non, c'est vrai ?
Bah, je savais qu'il faut les refroidir ces molécules de CO2 mais pour utiliser un laser, c'est un peu au hasard.
Je me souvenais d'un article sur du refroidissement par laser d'un cristal d'Ytterbium mais sans plus.
http://www.rp-photonics.com/optical_refrigeration.html

C'est un système de ce genre auxquel tu penses ? Je n'ai pas vu que ça marchait dans les gaz aux pressions utilisées dans les cavités laser ???

A+

BlackBird

[rocketman340]

Salut Blackbird,
le problème du laser gaz carbonique est qu'il faut rapidement refroidir la molecule CO2 et N2 pour pouvoir anouveau la pompé pour créer une inversion de population.
Pour augmenter la puissance il faut augmenter le nombre de molecule par unité de volume, donc augmenter la pression du gas. Si l'on augmente la pression le libre parcourt moyen des molecules diminue donc le refroidissement sur les parois du laser.
La géometrie optimum est la geometrie coaxial qui refroidit le gas des deux cotés des parois par une circulation d'eau. La distance entre les deux parois est de l'ordre de 4 mm pour une pression de travail de 200 Torr. J'ai trvaillè sur ce concepte dans les année 1985 à Genève.
Aujourd'hui la maison TRUMPF fabrique le laser CO2 True Coax
www.youtube.com/watch?v=Zwy1XiluJ8Y

durant l'année 1980 j'ai developpé à l'Institue Battelle de Genève un laser EXCIMER ArF 2 kilohertz avec 2 ligne de Blumlein céramique et une turbosouflante avec échangeur de chaleur ultra compact voir video
www.youtube.com/watch?v=AJDVyJ6K6Yw
Alors si quelqu'un est intéressé par la construction d'un tel laser je fourni les informations

[doctoritchy]

non pas que je serais interessé pour l'instant , mais plus tard peu etre , j'ai un projet de cnc a découpe laser C0²....

par contre impressioné par tes connaissance rocketman

si tu as dans ton fourbi de quoi regazé de l'argon ^^ (lexel 3500 et lexel 75) ^^

[nikoones]

a j'ai ouvert un post sur les laser praséodyme , je serai intéressé par les connaissance de rocketmann dans ce domaine ( c'est vrai qu'il à l'air vachement calé )

je serai currieu et content d'avoir son avis sur la chose ...

a +++

nikoones

[blackbird]

Salut Rocketman,

Tu veux faire un laser CO2 avec la turbine pour refroidir le gaz ?
Il me semble que c'est déjà ce qui était fait dans les gros lasers axiaux, non ?
La cavité coax me parait difficile à aligner, c'est un résonateur confocal ?
Une chose est sûr par contre: je suis très loin de la puissance financière de Trumpf !

A +

BlackBird

[rocketman340]

a j'ai ouvert un post sur les laser praséodyme , je serai intéressé par les connaissance de rocketmann dans ce domaine ( c'est vrai qu'il à l'air vachement calé )

je serai currieu et content d'avoir son avis sur la chose ...

a +++

nikoones

Pour faire du 604 nm (orange) il te faut pompé avec une diode GaN (445 nm) que tu focalise avec une lentille
sur un cristal Li Y F4 dopé avec 0.20% de ions Praséodyme. Je vais voir si j'ai un tel cristal (je ne suis pas sûr)
Laisse moi quelques jours!
Sinon tu peux faire un laser à colorant R6G pompé par tubes flash à haute cadence 5 tubes qui flash à tour de rôle chacun à 20 pps avec 100 mJ par pulse tu as une puissance moyenne de 10W accordable entre 580 et 630 nm !
Il y a encore des tas d'autres solutions mais la plus simple et la moins couteuse est la premières citée.

[rocketman340]

a j'ai ouvert un post sur les laser praséodyme , je serai intéressé par les connaissance de rocketmann dans ce domaine ( c'est vrai qu'il à l'air vachement calé )

je serai currieu et content d'avoir son avis sur la chose ...

a +++

nikoones

Salut Rocketman,

Tu veux faire un laser CO2 avec la turbine pour refroidir le gaz ?
Il me semble que c'est déjà ce qui était fait dans les gros lasers axiaux, non ?
La cavité coax me parait difficile à aligner, c'est un résonateur confocal ?
Une chose est sûr par contre: je suis très loin de la puissance financière de Trumpf !

A +

Tu n'as pas lu mon poste ! regarde la video de TRUMPF c'est ça que je vais faire dans quelques temps.
La cavité est plan-plan avec un orifice rectangulaire sur un des miroirs . Il est vrai que ces deux miroirs sont les pièces les plus couteuses mais on doit trouvé un tourneur qui possède un tour avec une broche de precision et un outil en BN ou Diamant pour tourner les substrats en cuivre .
Le reste ce sont des tubes aluminium avec une couche EMATAL (TiO2) isolant et non poreux donc pas chers à réalisé ! Par contre là tu travail avec le kilowatt et très compact ! Si ça t'intéresse je vais calculer le dimensionnement du laser et après au travail. Par contre il faudra réalisé un générateur HF à 27 MHz de 10 kW

[nikoones]

merci pour cette réponse rocketman, si jamais tu as un tel cristal, ce sera le pied total !!! , mais bien sur je suis près à partager ( si tu pouvais me dire ou est ce que tu les trouve se serai bien pour en acheter plusieurs pour certain gars de LF qui serai intéressé par un tel laser ( moi en tout cas je suis hyper hyper intéressé ) .

mais ôte moi d'un doute , c'est du 640 ou du 604nm ? ( je croies que l'on peut obtenir les deux et même plus encore suivant la pompe ou le dopage en praséodyme, mais je n'ai pas encore suffisamment lu de "truc" à ce sujet , mais j'y travaille , sa fait trois jours que je suis dessus et j'ai déjà appris pas mal ... ...espérons que cela ne va pas s'arrêter d'un coup !! ) ...

en tout les cas çà rentre pile poil dans le sujet !!

[blackbird]

Salut Rocketman,

La cavité est plan-plan avec un orifice rectangulaire sur un des miroirs . Il est vrai que ces deux miroirs sont les pièces les plus couteuses mais on doit trouvé un tourneur qui possède un tour avec une broche de precision et un outil en BN ou Diamant pour tourner les substrats en cuivre .

Là j'ai un doute : je ne vois pas comment une cavité plan plan peut faire faire le tour du cylindre au faisceau ??
D'ailleurs, sur la vidéo on voit que l'un des deux miroirs est plus complexe et qu'il y a un point de focalisation au niveau de ce miroir.
Dans cette cavité, où est le miroir de sortie ? c'est le composant en blanc juste après le miroir plan percé ?
Ils passent beaucoup de temps dans cette vidéo à montrer comment ils coupent les anneaux latéraux du faisceau (détail) sans dire comment le plus important marche exactement ... bien joué !

L'idée de mettre en série le chemin optique et en parallèle le chemin de refroidissement est rusée ...

A+

BlackBird

[rocketman340]

[quote="blackbird"]Salut Rocketman,

La cavité est plan-plan avec un orifice rectangulaire sur un des miroirs . Il est vrai que ces deux miroirs sont les pièces les plus couteuses mais on doit trouvé un tourneur qui possède un tour avec une broche de precision et un outil en BN ou Diamant pour tourner les substrats en cuivre .

Là j'ai un doute : je ne vois pas comment une cavité plan plan peut faire faire le tour du cylindre au faisceau ??
D'ailleurs, sur la vidéo on voit que l'un des deux miroirs est plus complexe et qu'il y a un point de focalisation au niveau de ce miroir.
Dans cette cavité, où est le miroir de sortie ? c'est le composant en blanc juste après le miroir plan percé ?
Ils passent beaucoup de temps dans cette vidéo à montrer comment ils coupent les anneaux latéraux du faisceau (détail) sans dire comment le plus important marche exactement ... bien joué !

L'idée de mettre en série le chemin optique et en parallèle le chemin de refroidissement est rusée ...

A+

BlackBird

Salut BlackBird,
sur le mirroir de sortie qui est pourvu d'un fente en arc de cerle derrière il y a une fenêtre qui fait également office de (miroir de couplage)plan convex qui renvoie dans le plan azimutal environ 70% du rayonnement . Il ne faut pas perdre de vue que ce laser est à guide d'onde par la dimension de l'espace entre électrode qui est de l'ordre de 2 mm. Dans le plan azimutal la fenêtre (miroir) étant convex c'est un peu un résonateur instable c'est ce qui permet au rayonnement de remplir toute la zone ou se produit la décharge .

[rocketman340]

merci pour cette réponse rocketman, si jamais tu as un tel cristal, ce sera le pied total !!! ,
j'ai regarder si j'avais un cristal dopé au Praséodyme mais malheureusement je n'ai pas ça. Même si j'avais un cristal li faut après lui faire un traîtement anti reflet pour 466 et 606 nm ce qui est très couteux juste pour une pièce. Le prix de 1 pièce traîtée est presque le même que 100 pièces.

mais bien sur je suis près à partager ( si tu pouvais me dire ou est ce que tu les trouve se serai bien pour en acheter plusieurs pour certain gars de LF qui serai intéressé par un tel laser ( moi en tout cas je suis hyper hyper intéressé ) .

mais ôte moi d'un doute , c'est du 640 ou du 604nm ?

tu peux obtenir plus facilement la transition 640 nm que 606 nm.
( je croies que l'on peut obtenir les deux et même plus encore suivant la pompe ou le dopage en praséodyme, mais je n'ai pas encore suffisamment lu de "truc" à ce sujet , mais j'y travaille , sa fait trois jours que je suis dessus et j'ai déjà appris pas mal ... ...espérons que cela ne va pas s'arrêter d'un coup !! ) ...

en tout les cas çà rentre pile poil dans le sujet !!

[blackbird]

Salut Rocketman,

Dans le plan azimutal la fenêtre (miroir) étant convex c'est un peu un résonateur instable c'est ce qui permet au rayonnement de remplir toute la zone ou se produit la décharge .

Si tu le dit, je veux bien te croire !
Mais je pense quand même que ça doit être un laser difficile à faire: par exemple la concentricité des tubes doit être parfaite sinon ça fait un arc là où l'épaisseur est minimum. Pas sûr qu'un tube alu ait la tenue mécanique nécessaire et surtout que le tube standard ait un diamètre constant sans usinage supplémentaire ?

A+

BlackBird
PS: quand je vois ces vidéos de plasma CO2, il a une belle couleur rosée assez comparable aux lasers visibles, je serais quand même curieux de savoir s'il n'y a pas de raies visibles possibles ???

[rocketman340]

Salut Rocketman,

Dans le plan azimutal la fenêtre (miroir) étant convex c'est un peu un résonateur instable c'est ce qui permet au rayonnement de remplir toute la zone ou se produit la décharge .

Si tu le dit, je veux bien te croire !
Mais je pense quand même que ça doit être un laser difficile à faire: par exemple la concentricité des tubes doit être parfaite sinon ça fait un arc là où l'épaisseur est minimum. Pas sûr qu'un tube alu ait la tenue mécanique nécessaire et surtout que le tube standard ait un diamètre constant sans usinage supplémentaire ?

A+

BlackBird
PS: quand je vois ces vidéos de plasma CO2, il a une belle couleur rosée assez comparable aux lasers visibles, je serais quand même curieux de savoir s'il n'y a pas de raies visibles possibles ???

La précision des tubes coaxiaux n'est pas aussi critique que dans un laser TEA CO2 par le fait que l'excitation se fait par haute frequence et par couplage capacitif , chaque élément de surface des électrodes de décharge se comporte comme une capacité et le courant est limité à chaque cycle donc la formation d'un arc n'est pas possible et il faut aussi savoir que la pression de fonctionnement est de l'ordre de 200 Torr ce qui diminue la formation de "streamer"
Il n'y a pas de possibilité de sortir un rayonnement visible de la décharge car l'excitation n'est pas assez énergétique on travail sur des vibrations moléculaires 0.29 ev et la lumière visible est dans les 3 eV.

[blackbird]

Salut Rocketman,

Je ne connais pas bien les circuits pour les générateurs RF à décharge capacitive,je vais chercher un peu ...

Il n'y a pas de possibilité de sortir un rayonnement visible de la décharge car l'excitation n'est pas assez énergétique on travail sur des vibrations moléculaires 0.29 ev et la lumière visible est dans les 3 eV.

Ca n'est pas clair dans mon esprit: visiblement on excite les atomes vers des niveaux beaucoup plus hauts puisqu'il y a une fluorescence visible ...
Dans le CO, il y a des raies visibles oranges et rouges.
Dans le CO2, la raie la plus basse est à 1750 nm et il y a d'autres raies vers 2 µm mais ce sont de vieilles infos qu'il faudrait surement réactualiser ( principles of quantum electronics - W. S.C. Chang) !

A+

BlackBird

[rocketman340]

Salut Blackbird,
je te conseil un livre qui t'expliquera bien les transferts d'énergie, les sections efficaces d'absorption, les diagrammes de transferts d'énergies des différents types de lasers et tu comprendra pourquoi une décharge électrique dans un laser CO2 ne peut pas donner de la lumière visible.

LASER FUNDAMENTALS William T. Silfast second edition (chez amazone )
A+