Rapport de fin d’études établissement de l’oscillation laser et description des modes de la cavité, tutoriel & rapport PDF.

Principes et fonctionnement du laser

Le laser est une source de rayonnement allant de l’infrarouge à l’ultraviolet, le laser est constitué de trois éléments : un milieu actif, une source d’énergie extérieure et un résonateur optique.
Le laser résulte de l’interaction d’un rayonnement électromagnétique avec le milieu amplificateur. La diversité des milieux actifs permet d’obtenir des lasers de différentes longueurs d’ondes, comme ils offrent la possibilité de fournir de l’énergie lumineuse sous forme d’impulsions brèves.
Le processus d’émission de la lumière d’un laser est responsable de toutes ces caractéristiques. Un faisceau laser est monochromatique, cohérent, unidirectionnel et intense, peut être obtenue dans plusieurs types de cavités, la plus performante est la cavité fibrée. En dopant des matrices de verre avec des ions de terres rares on obtient des fibres laser, facile à utiliser en médecine et avec un faible cout.
Le mot L.A.S.E.R est constitué par les initiales de l’expression anglaise «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» c’est-à-dire «Amplification de Lumière par Emission Stimulée de rayonnement» proposé par GORDON GOULD en 1957.
EINSTEIN [1] en 1917 a introduit le principe sur lequel repose Le fonctionnement d’un LASER qui est l’émission stimulée, et ainsi suppose que la lumière se compose de quanta d’énergie pour expliquer les phénomènes d’absorption, d’émission spontanée et d’émission stimulée. Il a montré qu’en stimulant un atome excité il émet un photon, cette stimulation est fournie par un photon d’énergie donnée qui induit la désexcitation d’un atome d’un niveau d’énergie supérieure vers un niveau d’énergie inférieure. Celle-ci s’accompagne de l’émission d’un photon de caractéristiques identiques à celles du photon inducteur. Ainsi, les photons identiques se multiplièrent. Il y a alors amplification de la lumière.
Le premier laser (à Rubis) à été réalisé par T.H MAIMAN aux U.S.A, il a commencé à fonctionner en 1960.
En 1961, le professeur Ali JAVAN (un Iranien) réalisa le premier laser à gaz : le laser Hélium-Néon.
En 1966, quatre équipes mirent au point indépendamment le premier laser à semiconducteurs. Depuis, le terme LASER est devenu un nom commun.

Principes de base du laser

Le laser est une source de rayonnement pouvant produire d’intenses champs électromagnétique dans des bandes spectrales extrêmement fines, allant de l’infrarouge à l’ultraviolet.
Eléments constitutif du laser

Chaque laser est constitué de 3 éléments de base:
1- Amplificateur (un milieu actif) :
C’est un ensemble d’atome, de molécules ou d’ions qui émettent un rayonnement [15]. ils ont des niveaux d’énergie discrets qui s’excitent facilement et ont la capacité de stocker l’énergie reçue de l’extérieur par interaction avec un rayonnement électromagnétique. La longueur d’onde de l’émission laser dépend du milieu actif.
2- Le pompage
Pour exciter les espèces chimiques du milieu actif il faut appliquer une source d’énergie extérieure : lumière, chaleur ou énergie électrique
3- Un résonateur optique (Cavité optique)
Le résonateur optique constitué de deux miroirs réfléchissants au centre desquels se trouve le milieu actif. Figure 1
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Modélisations de nouvelles sources laser pour applications médicales (3.52 MB) (Rapport PDF)