i
i
i
i
i
i
i
i
– Le premier maser a été réalisé en 1954 par Townes et ses collaborateurs. Le milieu
amplificateur était constitué de molécules d’ammoniac, d’où le nom de maser à ammoniac.
C’est Townes qui a introduit l’idée de placer le milieu amplificateur dans une cavité, pour
obtenir un oscillateur.
– Les principes d’obtention d’un laser, et en particulier la façon de réaliser une cavité dans
le domaine optique (cf. fig. p. 592) ont été introduits en 1958 par Townes et Schawlow.
– Enfin le premier laser qui a fonctionné a été construit en 1960 par Maiman. C’était un
laser à rubis dans lequel le milieu amplificateur est un cristal de rubis.
15.1. Cavité optique
miroir
position possible
du second miroir
z
La cavité optique la plus simple est la cavité linéaire
constituée de deux miroirs plans parallèles (Fig. p. 592).
Considérons d’abord la réflexion normale d’une onde
électromagnétique sur un conducteur parfait (Fig. cicontre). L’onde incidente E i = E 0 e
j(−kz−vt) , de vecteur
d’onde −k − → u z (avec k =
2p
l
) engendre une onde réfléchie
E r = E r0 e
j(kz−vt) , de vecteur d’onde k − → u z . La condition imposée par le miroir est que le
champ à sa surface, en z = 0, est normal à sa surface :
E i (z = 0, t) 1 E r (z = 0, t) = 0
D’où E r0 = −E 0 . La superposition des deux ondes incidente et réfléchie forme alors une
onde stationnaire :
E(z, t) = E i 1 E r = −2jE 0 sin kz e
−jvt
(135)
dont les nœuds sont situés aux points z = n
l
2
(avec n entier).
Si on place maintenant un second miroir (lui aussi constitué d’un conducteur parfait) en
z = , on impose une seconde condition au champ électrique existant dans la cavité : sur
le second miroir, en z = , E(z = , t) = 0. Ceci impose en général que E 0 = 0, et dans
ce cas, il n’y a pas de champ dans la cavité. Pour qu’il subsiste un champ dans la cavité,
il faut mettre le second miroir en un nœud de l’onde stationnaire liée au premier miroir.
Dans ce cas, on a :
= n
l
2
(136)
Inversement, connaissant , seules les ondes de longueur d’onde l =
2
n
vérifiant (135)
peuvent exister dans la cavité. Ces ondes ont donc des pulsations :
v =
2pc
l
= n
pc
7. OPTIQUE ONDULATOIRE
593
i
i
i
i
i
i
i
– Le premier maser a été réalisé en 1954 par Townes et ses collaborateurs. Le milieu
amplificateur était constitué de molécules d’ammoniac, d’où le nom de maser à ammoniac.
C’est Townes qui a introduit l’idée de placer le milieu amplificateur dans une cavité, pour
obtenir un oscillateur.
– Les principes d’obtention d’un laser, et en particulier la façon de réaliser une cavité dans
le domaine optique (cf. fig. p. 592) ont été introduits en 1958 par Townes et Schawlow.
– Enfin le premier laser qui a fonctionné a été construit en 1960 par Maiman. C’était un
laser à rubis dans lequel le milieu amplificateur est un cristal de rubis.
15.1. Cavité optique
miroir
position possible
du second miroir
z
La cavité optique la plus simple est la cavité linéaire
constituée de deux miroirs plans parallèles (Fig. p. 592).
Considérons d’abord la réflexion normale d’une onde
électromagnétique sur un conducteur parfait (Fig. cicontre). L’onde incidente E i = E 0 e
j(−kz−vt) , de vecteur
d’onde −k − → u z (avec k =
2p
l
) engendre une onde réfléchie
E r = E r0 e
j(kz−vt) , de vecteur d’onde k − → u z . La condition imposée par le miroir est que le
champ à sa surface, en z = 0, est normal à sa surface :
E i (z = 0, t) 1 E r (z = 0, t) = 0
D’où E r0 = −E 0 . La superposition des deux ondes incidente et réfléchie forme alors une
onde stationnaire :
E(z, t) = E i 1 E r = −2jE 0 sin kz e
−jvt
(135)
dont les nœuds sont situés aux points z = n
l
2
(avec n entier).
Si on place maintenant un second miroir (lui aussi constitué d’un conducteur parfait) en
z = , on impose une seconde condition au champ électrique existant dans la cavité : sur
le second miroir, en z = , E(z = , t) = 0. Ceci impose en général que E 0 = 0, et dans
ce cas, il n’y a pas de champ dans la cavité. Pour qu’il subsiste un champ dans la cavité,
il faut mettre le second miroir en un nœud de l’onde stationnaire liée au premier miroir.
Dans ce cas, on a :
= n
l
2
(136)
Inversement, connaissant , seules les ondes de longueur d’onde l =
2
n
vérifiant (135)
peuvent exister dans la cavité. Ces ondes ont donc des pulsations :
v =
2pc
l
= n
pc
7. OPTIQUE ONDULATOIRE
593