Lasers

18h C dont contrôle / 2 crédits ECTS

Patrick Georges (Gif)

Depuis sa découverte au début des années 60, le laser a permis de mettre en évidence une multitude de nouveaux modes d'interaction entre la matière et les ondes lumineuses, donnant ainsi naissance à de nouveaux domaines de l'optique : l'optique quantique, l'optique non linéaire, les télécommunications optiques, l'optoélectronique. Ce cours a pour but de décrire en détail le principe de fonctionnement des lasers et de donner aux étudiants, au travers de multiples exemples concrets, les bases nécessaires à la compréhension des nombreuses applications des lasers.

Les lasers

Historique. Principes : émission spontanée, stimulée et absorption, pompage optique, seuil d'oscillation. Cavités : faisceaux gaussiens, optique matricielle, condition de stabilité.

Technologie des lasers

Lasers à gaz (HeNe, argon, CO2, excimères), lasers à cristaux solides (Nd:YAG). Fonctionnement en mode déclenché. Applications en métallurgie, décapage.

Lasers à semi-conducteurs

Principe, performances et caractéristiques. Applications dans les lecteurs de CD-Rom et DVD. Imprimante laser. Diodes lasers de puissance. Lasers à solides pompés par diodes laser.

Télécommunications optiques

Intérêt des liaisons par fibres optiques. Amplificateur tout optique à base de fibres optiques dopées à l'erbium. Multiplexage en longueur d'onde.

Lasers à impulsions femtosecondes

Production par verrouillage de mode passif (absorbant saturable, Kerr Lens mode-locking). Effets non linéaires : automodulation de phase, dispersion de vitesse de groupe. Amplification à dérive de fréquence. Application des lasers femtosecondes (micro-usinage athermique, chirurgie réfractive, microscopie d'absorption à deux photons, spectroscopie non linéaire résolue en temps.

Optique non linéaire

Changement de longueur d'onde par doublage et mélange de fréquence.

Bibliographie :

«Lasers», A. Siegman, University Science Books (1986) (en anglais)