Un laser est un appareil émettant de la lumière amplifiée par émission stimulée.
Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain: «light amplification by stimulated emission of radiation». En français : «amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement ».
Il produit une lumière spatialement et temporellement cohérente basée sur le processus de l'émission induite.
Le laser est, parmi les inventions, les plus importantes de
l’humanité et joue un rôle fondamental dans notre vie quotidienne Il est utilisé dans presque tous les domaines que nous pouvons imaginer,
l’électronique, la médecine moderne, la défense, etc.
Une source laser est constituée d'un amplificateur optique et d'une cavité optique appelée résonateur, généralement constituée de deux miroirs, dont l'un est partiellement réfléchissant, c'est-à-dire qu'une partie de la lumière sort de la cavité et l'autre partie est réinjectée vers l'intérieur de la cavité laser.
Types de laser
Laser à colorant: les lasers à colorant utilisent des
molécules organiques émettant en général dans le visible (d'où leur nom
de colorant). Ces molécules sont diluées dans un solvant (en général
alcoolique, comme l'éthylène glycol ou le méthanol). Le pompage du laser à colorant est
optique : soit par des lampes à arc, soit, dans la majorité des cas par
d'autres lasers (laser à gaz ou laser à solide).
Une source laser est constituée d'un amplificateur optique et d'une cavité optique appelée résonateur, généralement constituée de deux miroirs, dont l'un est partiellement réfléchissant, c'est-à-dire qu'une partie de la lumière sort de la cavité et l'autre partie est réinjectée vers l'intérieur de la cavité laser.
Types de laser
Laser à gaz: dans ce laser, les gaz sont portés dans l'état excité de façon directe par collision avec des électrons ou de façon indirecte par collision avec d'autres gaz, eux-mêmes excités électriquement. Le spectre électromagnétique n'est pas couvert continûment; mais le laser couvre le spectre optique, de l'ultraviolet jusqu'à l'infrarouge lointain. Parmi les lasers à gaz les plus courants, on trouve :
- laser à Argon ionisé (raies dans le bleu et le vert);
- laser à excimère (ArF : 193 nm, KrF : 249 nm, XeCl : 308 nm);
-
laser hélium néon (632,8 nm , 543,3 nm , 1,15 µm, 3,39 µm):
-
laser CO2 : raies autour de 9,6 µm et 10,6 µm.
Le laser à CO2 est le seul à être vraiment efficace (rendement de 15 % à 20 %).
Il est utilisé dans l'industrie pour le traitement des matériaux.
Quand aux autres, le rendement est largement inférieur à 1%.
Les lasers à gaz sont souvent des lasers
encombrants et nécessitant un refroidissement par eau important.
Même si les lasers à gaz dans le visible (Argon, Hélium Néon) tendent à
être remplacés par des lasers à solides, le laser à excimère et le
laser CO2 restent très utilisés dans le traitement des matériaux.
Laser à colorant: les lasers à colorant utilisent des
molécules organiques émettant en général dans le visible (d'où leur nom
de colorant). Ces molécules sont diluées dans un solvant (en général
alcoolique, comme l'éthylène glycol ou le méthanol). Le pompage du laser à colorant est
optique : soit par des lampes à arc, soit, dans la majorité des cas par
d'autres lasers (laser à gaz ou laser à solide).
Malgré ses propriétés intéressantes, le
laser à colorant est peu utilisé, car sar mise en œuvre est lourde. Le laser à solide: dans le laser à solide, on distingue le
laser à semi-conducteur (ou diodes laser) pompé électriquement et le laser à matrice cristalline ou vitreuse, pompé optiquement.
La diode laser: la diode laser utilise les
recombinaisons entre les paires "électron-trou" existant dans les
semi-conducteurs pour émettre de la lumière sous forme d'émission
stimulée. Le pompage est électrique avec un rendement qui peut atteindre
60%. C'est un laser le plus compact et le plus efficace qui existe. La puissance peut
atteindre plusieurs kilowatts en associant des centaines de
diodes lasers et en les combinant dans une même fibre optique.
Malgré ses propriétés intéressantes, le
laser à colorant est peu utilisé, car sar mise en œuvre est lourde.
Le laser à solide: dans le laser à solide, on distingue le
laser à semi-conducteur (ou diodes laser) pompé électriquement et le laser à matrice cristalline ou vitreuse, pompé optiquement.
La diode laser: la diode laser utilise les
recombinaisons entre les paires "électron-trou" existant dans les
semi-conducteurs pour émettre de la lumière sous forme d'émission
stimulée. Le pompage est électrique avec un rendement qui peut atteindre
60%. C'est un laser le plus compact et le plus efficace qui existe. La puissance peut
atteindre plusieurs kilowatts en associant des centaines de
diodes lasers et en les combinant dans une même fibre optique.