366
Matériaux
g (cm/GW) A u ~ ~ ~ l l
(GHz) TB (ns) -
CH4 (120 bars)
90
0,87
18’7
GAZ
Xe (40 bars)
43
0,28
29’2
SFs (22 bars)
25
0,25
17’1
N2 (135 bars)
30
0,7
22
c‘S2
130
3,3
5’2
c‘c‘14
4
2’8
0’6
CXFlB
6,5
114
1
LIQUIDES C2C13F3 (Fréon 113)
6
1’75
0,84
2
2,3
-
SnCI4
14
I
TiCL
20
3.3
1,7
~
A. Brignon
Tableau 2: Paramètres importants de l’effet Brillouin stimulé pour différents milieux
non-linéaires à X = 1,06 pm.
faut. noter que les miroirs Brilloiiiii utilisés dans des coiiditioiis optimales peuvent atteindre
des réflectivités supérieures i 90 %.
4.3 Effets non-linéaires parasites
Le Tableau 2 montre que de nombreux gaz 011 liqiiides possèdent les caractéristiques
pour induire efficacement l’effet Brillouin stimulé. Pourtant, l’étude expérimentale de ces
matériaux a permis de mettre en évidence des effets non-héaires parasites qui peuvent
tr@s fortement diminuer, voir annuler, l’effet Brillouin recherché [27]. Les principaux mécanismes compétitifs à l’effet Brillouin peuvent être : l’ionisation du milieu, aussi appelée “claquage”, la défocalisation thermique et l’effet Raman. Les milieux non-linéaires
les mieux adaptés doivent doiic être des matériaux qui possédent un coefficient de gain
Brillouin élevé et dans lesquels les effets parasites limihtifs sont les plus faibles possibles.
Parmi les effets non-linéaires parasites, les effets thermiques sont certainement les plus
contraignants. La première conséquence de l’effet thermique est la défocalisation de l’onde
au voisinage du point focal qui a pour effet d’augmenter le seuil Brillouin. La défocalisation
thermique d’une impulsion laser monomode est caractérisée par une énergie critique E,,
pour laquelle la densité d’énergie au niveau du point, focal est diminuée de moitié. Cette
énergie critique est donnée par [28]
où rt, est l’indice du milieu, C,, la chaleur spbcifique; T la température due à l’échauffement
du milieu et 01 est le Coefficient d’absorption. Cette formule permet de calculer l’absorption
du milieu pour laquelle les effets thermiques apparaissent avant même le seuil Brillouin.
Une application numérique daris le cas des liquides chlorés (SnCI4, TiC14 ou CC14) donne
P51
10-9 ou 10-8
N t ,
n. (cm-l) 5
oii N est la. cadence de répétition et t, est la durée de I‘impulsion. Pour une impulsion de
diirée t, = 20 ns et une cadence de répétition de IV = 50 Hz, le coefficient d’absorption
Matériaux
g (cm/GW) A u ~ ~ ~ l l
(GHz) TB (ns) -
CH4 (120 bars)
90
0,87
18’7
GAZ
Xe (40 bars)
43
0,28
29’2
SFs (22 bars)
25
0,25
17’1
N2 (135 bars)
30
0,7
22
c‘S2
130
3,3
5’2
c‘c‘14
4
2’8
0’6
CXFlB
6,5
114
1
LIQUIDES C2C13F3 (Fréon 113)
6
1’75
0,84
2
2,3
-
SnCI4
14
I
TiCL
20
3.3
1,7
~
A. Brignon
Tableau 2: Paramètres importants de l’effet Brillouin stimulé pour différents milieux
non-linéaires à X = 1,06 pm.
faut. noter que les miroirs Brilloiiiii utilisés dans des coiiditioiis optimales peuvent atteindre
des réflectivités supérieures i 90 %.
4.3 Effets non-linéaires parasites
Le Tableau 2 montre que de nombreux gaz 011 liqiiides possèdent les caractéristiques
pour induire efficacement l’effet Brillouin stimulé. Pourtant, l’étude expérimentale de ces
matériaux a permis de mettre en évidence des effets non-héaires parasites qui peuvent
tr@s fortement diminuer, voir annuler, l’effet Brillouin recherché [27]. Les principaux mécanismes compétitifs à l’effet Brillouin peuvent être : l’ionisation du milieu, aussi appelée “claquage”, la défocalisation thermique et l’effet Raman. Les milieux non-linéaires
les mieux adaptés doivent doiic être des matériaux qui possédent un coefficient de gain
Brillouin élevé et dans lesquels les effets parasites limihtifs sont les plus faibles possibles.
Parmi les effets non-linéaires parasites, les effets thermiques sont certainement les plus
contraignants. La première conséquence de l’effet thermique est la défocalisation de l’onde
au voisinage du point focal qui a pour effet d’augmenter le seuil Brillouin. La défocalisation
thermique d’une impulsion laser monomode est caractérisée par une énergie critique E,,
pour laquelle la densité d’énergie au niveau du point, focal est diminuée de moitié. Cette
énergie critique est donnée par [28]
où rt, est l’indice du milieu, C,, la chaleur spbcifique; T la température due à l’échauffement
du milieu et 01 est le Coefficient d’absorption. Cette formule permet de calculer l’absorption
du milieu pour laquelle les effets thermiques apparaissent avant même le seuil Brillouin.
Une application numérique daris le cas des liquides chlorés (SnCI4, TiC14 ou CC14) donne
P51
10-9 ou 10-8
N t ,
n. (cm-l) 5
oii N est la. cadence de répétition et t, est la durée de I‘impulsion. Pour une impulsion de
diirée t, = 20 ns et une cadence de répétition de IV = 50 Hz, le coefficient d’absorption