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Physique quantique : Fondements
M 1
milieu actif
M 2
M 3
Fig. 5.18 – Schéma d’un laser en anneau. Les miroirs M1 et M2 sont parfaitement
réfléchissants, M3 transmet une fraction de la lumière incidente qui forme le faisceau
laser.
5.4.2 Principes du laser
L’objectif de cette sous-section n’est évidemment pas de donner une vue
générale des lasers et de leurs applications
22
, mais de montrer comment les
processus physiques décrits dans la sous-section précédente sont mis en œuvre
dans cet instrument remarquable qu’est le laser. Il s’agit d’exploiter le processus d’émission stimulée, et, ainsi que nous l’avons vu, il est nécessaire d’obtenir
une inversion de population. Un laser comprend en général :
• Un milieu actif qui joue le rôle d’amplificateur optique.
• Une source d’énergie qui permet d’exciter le milieu actif et de réaliser
l’inversion de population par un processus dit de “pompage optique”.
Le pompage peut être électrique (cas des lasers à semi-conducteurs) ou
o p t i q u e( l a m p eo ua u t r el a s e r ) .
• Une cavité résonante
23
linéaire ou en anneau (figure 5.18) qui sélectionne
les modes amplifiés. Un des miroirs de la cavité est partiellement réfléchissant afin qu’une partie du rayonnement lumineux puisse être extraite
de la cavité. Le laser est un milieu ouvert, et donc dissipatif. C’est en fait
un convertisseur d’énergie de pompage en énergie électromagnétique.
Dans le cas de la cavité en anneau de la figure 5.18, le champ électrique doit
être identique à lui-même lorsque la lumière a fait un tour complet, et les
longueurs d’onde permises seront fixées par la stationnarité de la phase : la
22. La littérature sur les lasers est très vaste. Comme points de départ, on peut choisir
le livre de Breiteneker et Treps [2010] ou l’article de Pocholle [2005]. Pour un exposé plus
complet, mais focalisé sur les aspects de physique atomique fondamentale, voir Grynberg
et al. [2010], chapitre 3.
23. La présence d’une cavité résonante n’est pas obligatoire. Il existe d’autres mécanismes
pour sélectionner les modes amplifiés.
Physique quantique : Fondements
M 1
milieu actif
M 2
M 3
Fig. 5.18 – Schéma d’un laser en anneau. Les miroirs M1 et M2 sont parfaitement
réfléchissants, M3 transmet une fraction de la lumière incidente qui forme le faisceau
laser.
5.4.2 Principes du laser
L’objectif de cette sous-section n’est évidemment pas de donner une vue
générale des lasers et de leurs applications
22
, mais de montrer comment les
processus physiques décrits dans la sous-section précédente sont mis en œuvre
dans cet instrument remarquable qu’est le laser. Il s’agit d’exploiter le processus d’émission stimulée, et, ainsi que nous l’avons vu, il est nécessaire d’obtenir
une inversion de population. Un laser comprend en général :
• Un milieu actif qui joue le rôle d’amplificateur optique.
• Une source d’énergie qui permet d’exciter le milieu actif et de réaliser
l’inversion de population par un processus dit de “pompage optique”.
Le pompage peut être électrique (cas des lasers à semi-conducteurs) ou
o p t i q u e( l a m p eo ua u t r el a s e r ) .
• Une cavité résonante
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linéaire ou en anneau (figure 5.18) qui sélectionne
les modes amplifiés. Un des miroirs de la cavité est partiellement réfléchissant afin qu’une partie du rayonnement lumineux puisse être extraite
de la cavité. Le laser est un milieu ouvert, et donc dissipatif. C’est en fait
un convertisseur d’énergie de pompage en énergie électromagnétique.
Dans le cas de la cavité en anneau de la figure 5.18, le champ électrique doit
être identique à lui-même lorsque la lumière a fait un tour complet, et les
longueurs d’onde permises seront fixées par la stationnarité de la phase : la
22. La littérature sur les lasers est très vaste. Comme points de départ, on peut choisir
le livre de Breiteneker et Treps [2010] ou l’article de Pocholle [2005]. Pour un exposé plus
complet, mais focalisé sur les aspects de physique atomique fondamentale, voir Grynberg
et al. [2010], chapitre 3.
23. La présence d’une cavité résonante n’est pas obligatoire. Il existe d’autres mécanismes
pour sélectionner les modes amplifiés.