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von acrorezo » Fr 09 Nov, 2007 4:14 pm
J'ai recherché le lien, il n'existe plus,.... Alors voila l'article en question ( Melles Griot NEW N°15 Octobre 2002 ):
LASERS À SOLIDE POMPÉS PAR DIODES ÉMETTANT DANS LE BLEU (457 nm)
L’instrumentation biomédicale, le contrôle des semi-conducteurs, l’interférométrie, l’holographie utilisent plus de 10000 sources laser bleues par an. L’industrie du show laser, dont la demande pourrait dépasser celle de tous les autres marchés réunis, a besoin de systèmes compacts émettant entre 400 et 500 nm. Historiquement, les lasers à gaz, comme les Ar et les HeCd, ont répondu à la demande importante de sources laser émettant dans le bleu. Cependant, ceux-ci sont limités par un très faible rende ment (0,1% dans le cas des lasers à argon ionisé) et un encombrement important. Le développement des lasers à solide pompés par diodes dans la région spectrale bleue a dû con tourner l’absence de transitions dans les matériaux solides qui permettraient une émission de 400 à 500 nm. Il n’y a pas de solution simple pour convertir une longueur d’onde proche IR à une longueur d’onde appartenant au domaine spectral bleu.
1. Recherche d’un milieu solide émettant dans le bleu
L’ approche la plus sûre pour obtenir une émission laser dans le bleu, mis à part le fait d’utiliser les transitions des semi-conducteurs I II-V, a été d’utiliser un cristal doubleur de fréquence placé à l’intérieur de la cavité laser. Les éléments actifs utilisés par ces lasers sont principalement les ions terres-rares.
Les transitions de ces ions, comme le Ti?+ ou le Cr?+ , offrent une accordabilité sur une large région spectrale dans le proche infrarouge, qui peut être doublée dans le bleu. De ces deux candidats, seul le Cr 3+ peut être utilisé dans une matrice de LiSAF pour pro duire un laser à solide pompé par diodes émettant dans le bleu puisqu’il peut être pompé à 680 nm par des diodes laser de type InGaAlP. Les ions Titane ne conviennent pas parce qu’ils ne présentent pas de forte absorption dans le domaine spectral qui peut être pompé par les diodes. L’ion terre -rare tétravalent Nd 3+ , a été l’élément actif le plus utilisé pour obtenir une émission laser bleue par un laser à solide doublé. Au cours des 35 dernières années, l’ion Néodyme Nd 3+ a été très utilisé pour les lasers à solide pompés par lampes flash ou pompés par diodes. Ce dopant a été introduit dans des matrices comme le verre, YAG, YliF? , YVO? . Les diodes laser qui conviennent le mieux pour pomper le Nd?+ dans ces matrices sont les diodes AlGaAs et InGaGap émettant entre 790 et 820 nm.
2. Les cristaux dopés Néodyme
Deux lasers se sont imposés pour générer une émission stimulée dans le bleu : le Nd:YAG et le Nd:YVO? . Le Nd:YAG est intéressant parce que ce milieu amplificateur a une bonne conductivité thermique et ce matériau est souvent de haute qualité. L’émission à 946 nm peut être doublée en fréquence à 473 nm en employant un cristal non -linéaire comme le KNbO? , BBO ou LBO et approcher de l’émission de l’Ar à 488 nm.
Figure 1: Le Nd :YVO4 présente une forte absorption à 809 nm (à gauche) et une forte raie d’émission à 914 nm (à droite)
Un des inconvénients de doublage de fréquence intra-cavité des lasers à solide pompés par diodes est le bruit appelé bruit vert ou bleu qui est induit par des processus non linéaires.
Plusieurs méthodes permettent d’éliminer cette source d’instabilité en amplitude. Une des approches répandue est de forcer le laser à fonctionner en régime monomode longitudinal aussi bien qu’en régime monomode transverse. Une autre consiste à forcer le laser à être multi mode.
Cependant, ces solutions augmentent la complexité de la cavité. Elles sont généralement utilisées dans la production de laser à solide vert pompés par diodes et ne sont pas onéreuses ou techniquement difficile à mettre en oeuvre. Une configuration possible de la cavité laser qui permet de faibles pertes de puissance à 457 nm, utilise les faisceaux propagatifs et contre-propagatifs à 457 nm.
Bien que non conventionnel, ce type de résonateur s’est montré efficace en terme de rendement (Fig. 2). Les rendements sont typiquement de 5 à 10%.
Melles Griot a enregistré des puissances de sortie de 1,6 W en utilisant un Nd :YVO? . Le temps de vie des lasers à solide bleus pompés par diodes est de l ’ordre de 10 000 à 20 000 heures, temps de vie atteint par les diodes laser. Les lasers à solide pompés par diodes émettant dans le bleu de Melles Griot sont utilisés pour le contrôle des semi-conducteurs, les shows laser et l’instrumentation biomédicale.
Ces lasers ne vont pas supplanter les lasers à gaz, mais ils complètent la technologie actuelle et offrent des alternatives pour des applications nécessitant une faible consommation électrique et un faible encombrement.
Figure 2 : Puissance du faisceau laser émis dans le bleu en fonction de la puissance de la diode
Les puissances des lasers Nd:YAG disponibles sur le marché n’excédaient pas 20 mW. Au cours des trois dernières années, le Nd :YVO 4 est apparu comme étant un meilleur choix pour atteindre des puissances moyennes et élevées dans le bleu. Melles Griot a commercialisé un laser à solide pompé par diode émettant dans le bleu à 457 nm et ayant une puissance de 400 mW. Les milieux amplificateurs tels le Nd:YVO? sont souvent utilisés pour des lasers à solide pompés par diodes à cause de leurs caractéristiques d’absorption et d’émission. Ce cristal dopé par les ions Néodyme a une grande absorption à 809 nm et une forte émission à 1064 nm et à 914 nm (Fig.1). De plus, c’est un matériau uniaxe qui présente une émission polarisée. L’utilisation d’éléments polarisants n’est donc plus utile. Les pertes associées à ces polariseurs sont donc supprimées. Ses propriétés thermiques ne sont pas aussi favorables que celles du Nd:YAG mais offrent une exploitation thermique acceptable.
Schéma de la cavité laser
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Figure 4: Profil de faisceau en champ lointain (à gauche), en champ proche (à droite)
3. Nouvelle technologie de laser à solide :
le micro laser, laser bleu continu à 457 nm Nous offrons une technologie innovante de lasers très compacts : 26 cm en longueur. Une remarquable efficacité du couplage du cristal de Vanadium dopé Néodyme (Nd:YVO4), associée à un concept novateur de cavité laser, permet d’obtenir des lasers refroidis par air aux puissances inégalées. Le milieu amplificateur est constitué d’un cristal de Vanadium dopé Néodyme qui émet un faisceau à 914 nm. Ce milieu amplificateur est pompé par des diodes IR AlGaAs. Un cristal non linéaire situé à l’intérieur de la cavité double la fréquence et permet d’obtenir ainsi un faisceau à 457 nm (Fig. 3). Ce laser fonctionne en monomode transverse avec un facteur de qualité inférieur à 1.2 (Fig. 4). Il est également monomode longitudinal et a une longueur de cohérence supérieure à 5 m. Il inclut des composants réducteurs de bruit dont l’amplitude est inférieure à 2% RMS. A cause de la géométrie de la cavité laser, ce laser génère deux faisceaux polarisés orthogonalement et séparés spatialement. Ces faisceaux divergent brutalement à un angle de 3° l’un de l’autre. Ils ont la même puissance de sortie. Ils peuvent être recombinés en dehors de la cavité ou bien utilisés en train d’impulsions indépendants. En option, nous pouvons fournir des lasers avec un seul faisceau en sortie, mais en diminuant la puissance de sortie. La cavité laser d’une nouvelle série de laser bleu a été modifiée pour n’obtenir qu’un seul faisceau en sortie (série 58 BLD ou 58 BSD). Le boîtier dont la longueur est inférieure à 25 cm inclut la tête laser, le refroidissement par air (Fig 5). La consommation électrique est seulement de 100 W. L’alimentation pilote le laser en mode puissance ou courant. Une modulation externe (TTL), une interface RS 232 et une interface graphique GUI (sa compacité est compatible avec celle du laser, elle pèse 3 kg) sont également disponibles. La durée de vie importante de ce laser est un paramètre essentiel. Nous proposons également un service de maintenance performant et économique, nous assurons ainsi son fonctionnement pour plusieurs années. Puissance, compacité, rapidité de mise en oeuvre, fiabilité, tels sont les atouts majeurs de ce laser pour les laboratoires et l’industrie. Dans la plupart des cas, ce laser peut remplacer les lasers Ar refroidi par eau. La consommation électrique est nettement inférieure et l’encombrement, 10 fois moins important.
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prepare deja les bons de commande lol
