Optique : Collection de la Société Française d'Optique (SFO)
Éditeur : EDP Sciences
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Les lasers et leurs applications scientifiques et médicales
C. Fabre et J.P. Pocholle, éditeurs scientifiques
© EDP Sciences, 1996-2002.
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Les lasers - Principes fondamentaux. ( C. Fabre)
Cours rédigé. 39 pages. 2 fichiers pdf (1,2 / 1,4 Mo).
DOI : 10.1051/bib-sfo:2002036
Première mise en ligne : 22/02/2002.
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Résumé. Le but de ce cours est de rappeler quelques principes de base de fonctionnement des lasers, et de préciser leurs principales propriétés, qui seront développées par la suite et illustrées sur des exemples, ou mises à profit dans les différentes applications. Il ne prétend évidemment pas à l'exhaustivité, et le lecteur pourra se reporter aux références données en fin de cours pour approfondir les sujets abordés. Nous aborderons vers la fin du cours aussi quelques développements récents de la recherche sur les lasers.
Plan
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1. Introduction [fichier pdf 1]
1.1 Les ingrédients de base
1.1.1 Un amplificateur optique
1.1.2 Une boucle de réaction
1.1.3 Un couplage avec l'extérieur
1.2 Conditions d'oscillation
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2. Amplificateur optique
2.1 Présentation du modèle simple
2.2 Réponse stationnaire du système à l'onde laser
2.3 Lien avec les coefficients A,B d'Einstein
2.4 Expression du champ transmis par le milieu
2.4.1 Théorie linéaire
2.4.2 Régime non linéaire - effet de saturation
2.5 Largeur homogène - Largeur inhomogène
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3. Cavité optique
3.1 Modes longitudinaux
3.2 Comportement dynamique de la cavitéoptique
3.3 Modes transverses
3.3.1 Modes gaussiens
3.3.2 Cavité plan-concave
3.3.3 Cavité linéaire à miroirs
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4. Fonctionnement du laser
4.1 Équations du laser
4.2 Régime stationnaire
4.3 Seuil d'oscillation
4.4 Puissance de sortie
4.5 Fréquence de l'onde laser [fichier pdf 2]
4.6 Fonctionnement en présence d'un champ incident
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5. Description des milieux amplificateurs
5.1 Nécessité d'une inversion de population
5.2 Inversion de population dans les systèmes à quatre niveaux
5.2.1 Principe
5.2.2 Exemples de lasers à quatre niveaux (laser YAG, laser Hélium-Néon, lasers accordables; lasers moléculaires)
5.3 Transition laser aboutissant sur le niveau fondamental
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6. Propriétés spectrales des lasers
6.1 Compétition ou coexistence entre modes ?
6.2 Fonctionnement monomode longitudinal
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7. Lasers en impulsion
7.1 Laser à modes synchronisés
7.2 Laser relaxé
7.3 Laser déclenché
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8. Propriétés de la lumière laser
8.1 Source ordinaire de la lumière
8.2 Cohérence temporelle de la lumière laser
8.3 Cohérence spatiale de la lumière laser
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9. Quelques développements récents
9.1 Le laser sans inversion
9.2 Le laser sans seuil
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