Exercices
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est légèrement transparent pour laisser passer le rayonnement induit. Ce dispositif est
appelé, par analogie avec la cavité hyperfréquence des masers, la « cavité » du laser.
Par suite des difficultés de fonctionnement avec des miroirs plans, la majorité
des cavités lasers utilisent des miroirs sphériques donnant différentes ondes de type
gaussien.
15.4.4 Applications des lasers et masers
L’intérêt des lasers réside dans le fait que leur rayonnement est constitué de vibrations synchrones pendant un temps très long par rapport à leur période. D’autre part,
le faisceau est très directionnel, et l’énergie émise est concentrée durant un temps très
bref. De très nombreux types de lasers ont été créés et répondent à des utilisations
spécifiques dont on cite certains exemples parmi les plus classiques.
Les techniques utilisant des faisceaux lasers très fins et de faibles puissances sont
devenues banales : imprimantes utilisant des diodes lasers d’une fraction de watt,
lecteurs de CD et DVD d’environ un milliwatt, lecteurs de codes barres, etc.
Pour des puissances plus importantes, de l’ordre du kilowatt, la localisation de
l’énergie pendant une durée très courte permet d’effectuer des découpes et des soudures intéressant des industries très diverses.
Dans certaines disciplines médicales, les lasers sont devenus d’un usage courant.
C’est le cas, par exemple, des photocoagulateurs utilisés en cas de décollement ou
de déchirement de la rétine, et permettant de souder la rétine lésée à la choroïde. Un
scalpel formé d’un faisceau laser d’un diamètre de quelques dizaine de microns est
utilisé en microchirurgie où sa manipulation est effectuée sous microscope.
Différentes techniques de mesure font appel soit à la cohérence spatiale des lasers,
soit à leur cohérence temporelle. Ainsi la finesse du faisceau émis permet une très
grande portée mais également une excellente définition du point d’impact. La mesure
de la position des satellites artificiels se fait en envoyant un faisceau laser qui est
réfléchi par un cataphote fixé sur le satellite ; du temps séparant le départ du faisceau
et le retour du rayonnement réfléchi, on déduit la distance mesurée avec une précision
de l’ordre de 0,1 m sur des distances allant jusqu’à 3 000 km.
La cohérence temporelle des faisceaux lasers est mise à profit en interférométrie
et en spectroscopie. La mesure de la vitesse de la lumière à l’aide d’un laser néonhélium a été obtenue avec une précision supérieure à un mètre par seconde.
En ce qui concerne les applications des masers, outre leur fonctionnement en amplificateurs, ils peuvent être utilisés en oscillateurs hyperfréquences doués d’une très
grande pureté spectrale. Dans ce dernier cas, les masers entretiennent leurs autooscillations grâce au champ électromagnétique créé par l’émission induite, cette rétroaction s’effectuant dans une cavité résonante à faible perte. Ainsi que nous le
signalons au cours du chapitre 16, le maser à hydrogène a permis de réaliser une
horloge atomique qui présente la meilleure stabilité de fréquence à court et moyen
terme.
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est légèrement transparent pour laisser passer le rayonnement induit. Ce dispositif est
appelé, par analogie avec la cavité hyperfréquence des masers, la « cavité » du laser.
Par suite des difficultés de fonctionnement avec des miroirs plans, la majorité
des cavités lasers utilisent des miroirs sphériques donnant différentes ondes de type
gaussien.
15.4.4 Applications des lasers et masers
L’intérêt des lasers réside dans le fait que leur rayonnement est constitué de vibrations synchrones pendant un temps très long par rapport à leur période. D’autre part,
le faisceau est très directionnel, et l’énergie émise est concentrée durant un temps très
bref. De très nombreux types de lasers ont été créés et répondent à des utilisations
spécifiques dont on cite certains exemples parmi les plus classiques.
Les techniques utilisant des faisceaux lasers très fins et de faibles puissances sont
devenues banales : imprimantes utilisant des diodes lasers d’une fraction de watt,
lecteurs de CD et DVD d’environ un milliwatt, lecteurs de codes barres, etc.
Pour des puissances plus importantes, de l’ordre du kilowatt, la localisation de
l’énergie pendant une durée très courte permet d’effectuer des découpes et des soudures intéressant des industries très diverses.
Dans certaines disciplines médicales, les lasers sont devenus d’un usage courant.
C’est le cas, par exemple, des photocoagulateurs utilisés en cas de décollement ou
de déchirement de la rétine, et permettant de souder la rétine lésée à la choroïde. Un
scalpel formé d’un faisceau laser d’un diamètre de quelques dizaine de microns est
utilisé en microchirurgie où sa manipulation est effectuée sous microscope.
Différentes techniques de mesure font appel soit à la cohérence spatiale des lasers,
soit à leur cohérence temporelle. Ainsi la finesse du faisceau émis permet une très
grande portée mais également une excellente définition du point d’impact. La mesure
de la position des satellites artificiels se fait en envoyant un faisceau laser qui est
réfléchi par un cataphote fixé sur le satellite ; du temps séparant le départ du faisceau
et le retour du rayonnement réfléchi, on déduit la distance mesurée avec une précision
de l’ordre de 0,1 m sur des distances allant jusqu’à 3 000 km.
La cohérence temporelle des faisceaux lasers est mise à profit en interférométrie
et en spectroscopie. La mesure de la vitesse de la lumière à l’aide d’un laser néonhélium a été obtenue avec une précision supérieure à un mètre par seconde.
En ce qui concerne les applications des masers, outre leur fonctionnement en amplificateurs, ils peuvent être utilisés en oscillateurs hyperfréquences doués d’une très
grande pureté spectrale. Dans ce dernier cas, les masers entretiennent leurs autooscillations grâce au champ électromagnétique créé par l’émission induite, cette rétroaction s’effectuant dans une cavité résonante à faible perte. Ainsi que nous le
signalons au cours du chapitre 16, le maser à hydrogène a permis de réaliser une
horloge atomique qui présente la meilleure stabilité de fréquence à court et moyen
terme.