Introduction au labo optique laser

Bonjour, je m'appelle Stefaan Vandendriessche, responsable de la gamme de produits d'optique laser chez Edmund Optics. Dans cette série de vidéos, nous allons examiner en profondeur les concepts de la technique d’optiqe laser : des spécifications aux types de produits en passant par les technologies de traitement. Les lasers sont utilisés dans une grande variété d'applications, de l’usinage de matériaux par laser aux équipements médicaux de détection, en passant par le secteur du divertissement. Laser est un acronyme qui signifie amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Dans le cas le plus simplifié, les électrons se trouvent dans des niveaux d'énergie spécifiques d'un atome, notamment le niveau d'énergie un ou l'état fondamental, le niveau d'énergie deux ou le premier état excité et le niveau d'énergie trois ou le deuxième état excité. Lorsque ces électrons à l'état fondamental sont excités, ils passent aux états excités. Cependant, ils ne resteront pas longtemps dans ces états d'excitation. Lorsque l'électron retourne à un état inférieur, un photon est émis avec l'énergie de la différence entre l'état excité et l'état fondamental. Ce processus est appelé émission spontanée. Certaines sources de lumière, comme les ampoules électriques, reposent sur l'émission spontanée. Les lasers, quant à eux, reposent sur une forme spéciale d’émission appelée émission stimulée. Lorsqu'un photon de même énergie passe à côté d'un électron excité dans les bonnes conditions, il peut forcer l'électron à redescendre au niveau fondamental, créant ainsi un second photon de même direction, phase et énergie. Ce phénomène est appelé émission stimulée et se reflète dans l'acronyme laser. Pour qu'un laser fonctionne efficacement, il faut qu'il y ait beaucoup d'électrons dans l'état excité afin qu'ils puissent être stimulés pour redescendre. Cependant, les électrons préfèrent rester à l'état fondamental et, une fois excités, ils essaieront de retourner à l'état fondamental. Pour qu'un laser fonctionne efficacement, le nombre de particules dans les états excités doit dépasser le nombre d'électrons dans l'état fondamental, ce que l'on appelle l'inversion de population. Ceci n'est normalement pas autorisé par les règles de la physique quantique. Pour contourner cette exigence, un second état excité est nécessaire. Les électrons sont excités jusqu'au deuxième état, puis reviennent au premier état excité. Cela permet à l'inversion de population de se produire et le faisceau laser peut être généré. Le milieu de gain est un matériau qui contient ces niveaux d'énergie. Les lasers sont généralement classés en fonction de leur milieu de gain. Les lasers à gaz utilisent un milieu gazeux à l'intérieur de la cavité laser. Les lasers à l'état solide comme le rubis ou le néodyme YAG utilisent un milieu en verre cristallin et les lasers à diodes sont des milieux semi-conducteurs pompés électriquement. Pour en savoir plus sur les propriétés des lasers, regardez la prochaine vidéo de la série.