I . Les principes de base du laser Introduction A. Les sources de Lumière Sources thermiques Sources « luminescentes » Lasers B. Les caracteristiques du rayonnement laser C. Principe général de fonctionnement D. Equations et saturation

Qu’est ce qu’un Laser ? 3 éléments de base Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Concentré de Physique Fondamentale (Mécanique Quantique) et de Physique Appliquée (Ingenierie) 3 éléments de base A. Un milieu Amplificateur B. Une source externe d’énergie : le pompage C. Une cavité résonante Les Bases

Un peu d’Histoire Synthèse Réalisation A B C 1949 Pompage Optique Milieu amplificateur B Source d’energie C Cavité résonante 1949 Pompage Optique A. Kastler 1917 Emission Stimulée Einstein 1960 Maiman Schawlow Townes Basov Prokhorov 1898 Cavité Fabry Perot Les Bases

A. Le milieu amplificateur Absorption Emission spontanée (temps ) Mécanismes “classiques” Les Bases

L’émission stimulée Emission stimulée Amplification Conditions : Même direction de propagation 2 ondes en phase Même état de polarisation Conditions : Energie du photon incident (hν ) = Energie du niveau haut – énergie du niveau bas (ΔE) Natomes excités > Natomes dans le niveau fondamental “Inversion de population” indispensable Les Bases

L’inversion de population Etat stable : populations régies par la statistique de Boltzmann Energie Ni=A.e-Ei/kT Niveau excité n … Niveau excité 1 Niveau fondamental Population Il faut FORCER l’inversion de Population en POMPANT le milieu Les Bases

L’inversion de population Energie Niveau excité n N2 Entre ces deux niveaux : Inversion de population N1 Niveau excité 1 Niveau fondamental Population Les Bases

B. Le pompage Le pompage peut être optique (absorption de photons) ou électrique (états excités créés suite à des collisions dans une décharge électrique par ex) Excitation extérieure apporte l’énergie nécessaire au transfert d’une majorité d’atomes dans l’état excité POMPAGE Le milieu est alors AMPLIFICATEUR Emission STIMULEE possible Les Bases

C. La cavité Milieu amplificateur Problème : amplification infinie ???

Résumé POMPAGE EMISSION STIMULEE CAVITE animation Les Bases

Résumé 2 Les Bases Atomes dans le niveau fondamental Pompage (ici par flash) Atomes portés en majorité dans le niveau excité Emission spontanée/stimulée Effet “cascade” dû à la cavité Emission à travers un des miroirs Les Bases