L’optique non linéaire et ses matériaux
Correction dynamique des distorsions de faisceaux laser
par interactions non linéaires
A. Brignon
Laboratoire Central de Recherches, Thomson-CSF, Domaine de Corbeville,
91 404 Orsay cedex, France
Résumé: Les lasers solides présentent des aviLiitages xelatifs à. leur compacité, facilité d’utilisation et à leur durée de vie. Cependant, line partie importante de l’énergie de pompage se dissipe
sous forme de chaleur provocant des distorsions de pliase importantes dans le milieu laser. Cet
effet indésirable dégrade la qualité spatiale du faisceau éiiiis et peut abaisser considérablement
la luminance du laser. Les techniques de conjugaison de phase par interactions non-linéaires
permettent de corriger ces distorsions de façon adaptative et dynamique. Après avoir examiné
le principe de la conjugaison de phase, nous passons en revue les principales interactions iionlinéaires permettant d’obtenir cette fonctioii. Nons étiidioiis en particulier la diffusion Brillouin
stiiniilée, l’effet photoréfractif et les inélanges d’ondes d i u s IC milieu laser liii-même.
1. INTRODUCTION
Pour de nombreuses applicatioris, il est indispensable de réaliser des sources lasers à haute
Gnergie ou à puissance moyenne élevée conservant toutefois une très bonne qualité de faisceau (limité par la diffraction). De telles sources utilisent généralement des amplificateurs
solides. S’ils présentent des avantages relatifs à leur compacité, facilité d’utilisation et
A leur diirée de vie, ils dégradent cependaiit, les qiialités spatiales (le la lumière. En eff(3t. la clialeur dissipée lors d i i ponipage d i i milieu 1ast.r iiidiiit iin gradient thermique
tlniis CP dcriiier. Ce gradient tjlic.rmiqiie iiidiiit, ; i soli toiir 1111 gradient d’iridicc qui distord
spiLtiülenient la phase de l’ondc amplifiée.
Lcs sources lasers qui foiictioiiiient à fortes puissances nioyerines doivent donc inclure
6lérncnts optiques pour corriger ces distorsions. Pour cela, des lentilles 011 des miroirs
ormahles peuvent être utilisas. Mais ces méthodes sont adaptées des déformations
constantes ou ne variant que faiblement dails le temps. Le gradient de température dépendant des conditions d’utilisation (fracluerice de répétit,ioii, énergie de pompage ...), les
déforinations induites sur le faisceau en dépendent. donc également. Or, pour de nomhreiises applications, il est soiihaitable de conserver des faisceaux de grande qualité de
front d’onde quel que soit le r6gime d’utilisation. De pliis. les distorsions induites ne sont
pits toLijours parfaitement sphbriques. Toutes c‘cs cont,raiiit,es iniposent donc une correction
iaiiiiqiie dans le temps, mais 6galeiiieiit Lttlaptative spilt,ialeïiient. Une inétliode particririiient adaptée consiste à utiliser des iniroirs noii-linbitires i conjugaison de pliase. De
tvls iniroirs renvoient une ondr dont la pliase en tout, point rst, une copie inversée de celle
Correction dynamique des distorsions de faisceaux laser
par interactions non linéaires
A. Brignon
Laboratoire Central de Recherches, Thomson-CSF, Domaine de Corbeville,
91 404 Orsay cedex, France
Résumé: Les lasers solides présentent des aviLiitages xelatifs à. leur compacité, facilité d’utilisation et à leur durée de vie. Cependant, line partie importante de l’énergie de pompage se dissipe
sous forme de chaleur provocant des distorsions de pliase importantes dans le milieu laser. Cet
effet indésirable dégrade la qualité spatiale du faisceau éiiiis et peut abaisser considérablement
la luminance du laser. Les techniques de conjugaison de phase par interactions non-linéaires
permettent de corriger ces distorsions de façon adaptative et dynamique. Après avoir examiné
le principe de la conjugaison de phase, nous passons en revue les principales interactions iionlinéaires permettant d’obtenir cette fonctioii. Nons étiidioiis en particulier la diffusion Brillouin
stiiniilée, l’effet photoréfractif et les inélanges d’ondes d i u s IC milieu laser liii-même.
1. INTRODUCTION
Pour de nombreuses applicatioris, il est indispensable de réaliser des sources lasers à haute
Gnergie ou à puissance moyenne élevée conservant toutefois une très bonne qualité de faisceau (limité par la diffraction). De telles sources utilisent généralement des amplificateurs
solides. S’ils présentent des avantages relatifs à leur compacité, facilité d’utilisation et
A leur diirée de vie, ils dégradent cependaiit, les qiialités spatiales (le la lumière. En eff(3t. la clialeur dissipée lors d i i ponipage d i i milieu 1ast.r iiidiiit iin gradient thermique
tlniis CP dcriiier. Ce gradient tjlic.rmiqiie iiidiiit, ; i soli toiir 1111 gradient d’iridicc qui distord
spiLtiülenient la phase de l’ondc amplifiée.
Lcs sources lasers qui foiictioiiiient à fortes puissances nioyerines doivent donc inclure
6lérncnts optiques pour corriger ces distorsions. Pour cela, des lentilles 011 des miroirs
ormahles peuvent être utilisas. Mais ces méthodes sont adaptées des déformations
constantes ou ne variant que faiblement dails le temps. Le gradient de température dépendant des conditions d’utilisation (fracluerice de répétit,ioii, énergie de pompage ...), les
déforinations induites sur le faisceau en dépendent. donc également. Or, pour de nomhreiises applications, il est soiihaitable de conserver des faisceaux de grande qualité de
front d’onde quel que soit le r6gime d’utilisation. De pliis. les distorsions induites ne sont
pits toLijours parfaitement sphbriques. Toutes c‘cs cont,raiiit,es iniposent donc une correction
iaiiiiqiie dans le temps, mais 6galeiiieiit Lttlaptative spilt,ialeïiient. Une inétliode particririiient adaptée consiste à utiliser des iniroirs noii-linbitires i conjugaison de pliase. De
tvls iniroirs renvoient une ondr dont la pliase en tout, point rst, une copie inversée de celle