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A. Brignon
de l’onde incidente. Ainsi, l’association d’un amplificateur et d’un miroir à conjugaison
de phase permet d’amplifier une onde laser sans en modifier la divergence et ceci quelles
qiie soient les distorsions de phase introduites par l’amplificateur.
Cette fonction de conjugaison de phase peut être obtenue par des interactions d’ondes
optiques dans les matériaux noii-linéaires dont, d’iine façon générale, l’indice, l’absorption
oii le gain changent avec l’intensité lumineuse [l]. Ces propriétés non-linéaires se rencontrciit, clans des matériaux possédant une siisceptibilité dii troisième ordre, ,y(3), ou d’ordre
siipérieui. non nul. C’est le cas iiot,ainment
oirs iioii-linéaires utilisant, la diffusiori
Brillouin stimulée. Ce type de miroir s’est
ontré trrs efficace pour conipenser les
distorsions d’amplificateurs lasers de puissailce fonctionnant à la limite de diffraction avec
iine très grande stabilité de pointé du faisceau. Ces miroirs non-linéaires connus depuis
plus d’une vingtaine d’années, font maintenant partie iiitégrante de lasers commerciaux.
Les miroirs Brillouins efficaces utilisent en général des milieux liquides ou gazeux, ce qui
peut être gênant pour certaines applications.
Parmi les matériaux solides envisageables, les cristaux photoréfractifs constituent une
solution intéressante. Les miroirs à conjugaison de phase réalisés avec ces cristaux periiiet,tent de remplacer les celliiles Brillouin de façon avant,ageiise, notamment en terme de
coiiipacit.é et de facilité d’iitilisation. Par aillcws: daiis les sources lasers oii un miroir à
coiijiigaison de phase ne peut Ftre utilisé (rPgime coiitinii, milieux lasers à faible gain, ...),
I(-> “net,toyage de faisceau’’ par mélange à deux ondes ciaiis un cristal photoréfractif est
iine alternative intéressante pour améliorer la qualité spatiale du faisceau.
Une autre idée consiste à utiliser le milieu laser lui-même comme milieu non-linéaire.
Le mécanisme physique mis en jeu est la saturation dii gain laser. Lorsque plusieurs
ondes interfarent dans le milieu laser, le gain dii milieu au niveau des zones claires des
franges d’interférence sera différent de celui situ6 dans les zones sombres, créant ainsi
des réseaux de gain (ou réseaux d’amplitude). En utilisant, par exemple, une interaction
dit,? de mélange à quatre ondes, la diffraction des ondes siir ces réseaux peut engeiidrer
1111 fiLisceau conjugué en phase. Cette techiiiqiie préseiit,c (le tar& nombreux avantages et
pmiict, notamment la réalisat,ion de sources lasers t,oiit B l’état solide autocorrigécs de
l(-wrs distorsions de phase.
2 . DISTORSIONS SPATIALES INDUITES DANS UN MILIEU LASER
SOLIDE
Les distorsions d’un milieu amplificateur solide proviennent principalement d’effets thermiques induits lors du pompage optique par lampes flash ou diodes lasers par exemple
[2-4]. En effet, l’énergie de la pompe n’est, que partiellement transférée au niveau haut
de la traiisition laser. Une fraction, qui peiit, etre trps importante, de la puissance fournie
llixi. la pompe est alors transformée eri chaleiii.. Une partie (IP cette chaleur peut être part,iellenieiit évacuée en périphéric: du milieu par un circiiit dt. refroidissement (circulation
tl’ritii, circiiit refroidisseur à &et Peltier . . .). Cependant,, la chaleur restante induit des
cliaiigemeiits locaux d’indice dr~iis le milieu laser provoqiiiint des distorsions de phase sur
les ondes se propageant dans le milieu.
Ces distorsions dues aux effets thermiques apparaissent pour des amplificateurs fonctionnant à des fréquences de répétition plus grarides que l’inverse du temps de relaxation
thermique 1 / ~ ~ h
du milieu à gaiil. Poiir un amplificateiir du type Nd3+:YAG on a [2, 51
oii C ~ s t
la chaleur spécifique. p la densit,6 rt I
A. Brignon
de l’onde incidente. Ainsi, l’association d’un amplificateur et d’un miroir à conjugaison
de phase permet d’amplifier une onde laser sans en modifier la divergence et ceci quelles
qiie soient les distorsions de phase introduites par l’amplificateur.
Cette fonction de conjugaison de phase peut être obtenue par des interactions d’ondes
optiques dans les matériaux noii-linéaires dont, d’iine façon générale, l’indice, l’absorption
oii le gain changent avec l’intensité lumineuse [l]. Ces propriétés non-linéaires se rencontrciit, clans des matériaux possédant une siisceptibilité dii troisième ordre, ,y(3), ou d’ordre
siipérieui. non nul. C’est le cas iiot,ainment
oirs iioii-linéaires utilisant, la diffusiori
Brillouin stimulée. Ce type de miroir s’est
ontré trrs efficace pour conipenser les
distorsions d’amplificateurs lasers de puissailce fonctionnant à la limite de diffraction avec
iine très grande stabilité de pointé du faisceau. Ces miroirs non-linéaires connus depuis
plus d’une vingtaine d’années, font maintenant partie iiitégrante de lasers commerciaux.
Les miroirs Brillouins efficaces utilisent en général des milieux liquides ou gazeux, ce qui
peut être gênant pour certaines applications.
Parmi les matériaux solides envisageables, les cristaux photoréfractifs constituent une
solution intéressante. Les miroirs à conjugaison de phase réalisés avec ces cristaux periiiet,tent de remplacer les celliiles Brillouin de façon avant,ageiise, notamment en terme de
coiiipacit.é et de facilité d’iitilisation. Par aillcws: daiis les sources lasers oii un miroir à
coiijiigaison de phase ne peut Ftre utilisé (rPgime coiitinii, milieux lasers à faible gain, ...),
I(-> “net,toyage de faisceau’’ par mélange à deux ondes ciaiis un cristal photoréfractif est
iine alternative intéressante pour améliorer la qualité spatiale du faisceau.
Une autre idée consiste à utiliser le milieu laser lui-même comme milieu non-linéaire.
Le mécanisme physique mis en jeu est la saturation dii gain laser. Lorsque plusieurs
ondes interfarent dans le milieu laser, le gain dii milieu au niveau des zones claires des
franges d’interférence sera différent de celui situ6 dans les zones sombres, créant ainsi
des réseaux de gain (ou réseaux d’amplitude). En utilisant, par exemple, une interaction
dit,? de mélange à quatre ondes, la diffraction des ondes siir ces réseaux peut engeiidrer
1111 fiLisceau conjugué en phase. Cette techiiiqiie préseiit,c (le tar& nombreux avantages et
pmiict, notamment la réalisat,ion de sources lasers t,oiit B l’état solide autocorrigécs de
l(-wrs distorsions de phase.
2 . DISTORSIONS SPATIALES INDUITES DANS UN MILIEU LASER
SOLIDE
Les distorsions d’un milieu amplificateur solide proviennent principalement d’effets thermiques induits lors du pompage optique par lampes flash ou diodes lasers par exemple
[2-4]. En effet, l’énergie de la pompe n’est, que partiellement transférée au niveau haut
de la traiisition laser. Une fraction, qui peiit, etre trps importante, de la puissance fournie
llixi. la pompe est alors transformée eri chaleiii.. Une partie (IP cette chaleur peut être part,iellenieiit évacuée en périphéric: du milieu par un circiiit dt. refroidissement (circulation
tl’ritii, circiiit refroidisseur à &et Peltier . . .). Cependant,, la chaleur restante induit des
cliaiigemeiits locaux d’indice dr~iis le milieu laser provoqiiiint des distorsions de phase sur
les ondes se propageant dans le milieu.
Ces distorsions dues aux effets thermiques apparaissent pour des amplificateurs fonctionnant à des fréquences de répétition plus grarides que l’inverse du temps de relaxation
thermique 1 / ~ ~ h
du milieu à gaiil. Poiir un amplificateiir du type Nd3+:YAG on a [2, 51
oii C ~ s t
la chaleur spécifique. p la densit,6 rt I