Les LASERS et leurs applications
|
|
- Claudine Duquette
- il y a 8 ans
- Total affichages :
Transcription
1 Les LASERS et leurs applications Sébastien FORGET Maître de conférences Laboratoire de Physique des Lasers Université Paris-Nord Merci à Sébastien Chenais (LPL, Paris-Nord) Et à Patrick Georges (Institut d Optique,, Paris XI) pour leur contribution à ce cours.
2 Plan général du cours I. Les principes de base du laser II. Les différents types de lasers III. Applications des lasers continus Stockage d informations, télécommunications, mesures, traitement des matériaux IV. Les lasers à impulsions courtes courtes (nanoseconde( et leurs applications Exemple du Laser MegaJoule (CEA) V. Les lasers à impulsions ultracourtes (ps, fs) Les chaines laser femtoseconde (ex. laser Petawatt )
3 Plan I I. Les principes de base du laser A. Le milieu amplificateur B. Le pompage C. La cavité D. Les propriétés de la lumière LASER Spectrales Spatiales Temporelles
4 I.Les principes de base Qu est-ce qu un laser? Conditions d oscillation : analogie avec l oscillateur électronique Propriétés du rayonnement laser
5 Qu est ce qu un Laser? Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Concentré de Physique Fondamentale (Mécanique Quantique) et de Physique Appliquée (Ingenierie) 3 éléments de base A. Un milieu Amplificateur B. Une source externe d énergie : le pompage C. Une cavité résonante Les Bases
6 Un peu d Histoire C Cavité résonante Cavité Fabry Perot A Milieu amplificateur Emission Stimulée 1917 B Source d energie Pompage Optique 1949 Synthèse Réalisation Einstein A. Kastler Maiman Les Bases Schawlow Townes Basov Prokhorov
7 A. Le milieu amplificateur Absorption Mécanismes classiques Emission spontanée (temps τ) Les Bases
8 L émission stimulée Emission stimulée Amplification Conditions : Même direction de propagation 2 ondes en phase Même état de polarisation Energie du photon incident (hν ) = Energie du niveau haut énergie du niveau bas ( E) N atomes excités > N atomes dans le niveau fondamental Les Bases Inversion de population indispensable
9 L inversion de population Etat stable : populations régies par la statistique de Boltzmann Energie Niveau excité n N i =A.e -Ei/kT Niveau excité Niveau 1 fondamental Population Il faut FORCER l inversion de Population en POMPANT le milieu Les Bases
10 L inversion de population Energie Niveau excité n N 2 Niveau excité Niveau 1 fondamental N 1 Entre ces deux niveaux : Inversion de population Population Les Bases
11 B. Le pompage Le pompage peut être optique de photons) ou électrique optique (absorption électrique (états excités créés suite à des collisions dans une décharge électrique par ex) Excitation extérieure apporte l énergie nécessaire au transfert d une majorité d atomes dans l état excité POMPAGE Les Bases Emission STIMULEE possible Le milieu est alors AMPLIFICATEUR
12 Un laser à 2 niveaux? POMPE Émission stimulée (2) (1) Émission spontanée Résultat de physique atomique (Einstein 1917): «Pour une transition donnée la probabilité d émission stimulée (pour 1 atome dans l état excité éclairé par 1 photon) est égale à la probabilité d absorption (pour 1 atome dans l état fondamental éclairé par un photon)» Donc : il est impossible en pompant une seule transition atomique d obtenir une inversion de population N 2 > N 1 Au maximum (fort pompage) : N 1 = N 2 Les Bases
13 Système à 3 niveaux (3) Inversion de Population difficile! Non radiatif (sans émission de photon) rapide (ns) (2) POMPE Effet laser On veut N 2 -N 1 le plus grand possible : Il faut peupler (2) OK Il faut vider (1) + dur!! (niveau fondamental) Les Bases (1) Fonctionnement en continu difficile à atteindre (le niveau (1) se repeuple dès que le laser marche!) Il existe un seuil de transparence (il faut pomper pour atteindre N = 0)
14 Système à 3 niveaux : exemple Th. Maiman,1960 (Impulsionnel µs) Les Bases
15 Quelques équations POMPE POMPE γ 32 (3) W p K W (1) (2) γ ij (s -1 ) = proba de désexcitation non radiative de (i) vers (j) W p (s -1 ) = proba d absorption de la pompe K (s -1 ) = proba d emission spontanée W (s -1 ) = proba d absorption ou d émission stimulée Ni (cm -3 )= densité d atomes dans le niveau I N = N1+N2+N3 Système à 3 niveaux Ecrivons les équations d évolution des populations de chaque niveau : dn p 3 1 dt = + + dn dn K.N W.(N N ) W (N N ).N K.N W.(N N ) dt =γ ( ).N W N N p 3 1 dt = γ Les Bases
16 Quelques équations γ 32 (3) (2) Système à 3 niveaux En régime stationnaire W p K W POMPE POMPE (1) γ ij (s -1 ) = proba de désexcitation non radiative de (i) vers (j) W p (s -1 ) = proba d absorption de la pompe K (s -1 ) = proba d emission spontanée W (s -1 ) = proba d absorption ou d émission stimulée Ni (cm -3 )= densité d atomes dans le niveau I N = N1+N2+N3 dn p 3 1 dt = + + dn dn K.N W.(N N ) W (N N ) N.N K.N W.(N N ) dt =γ ( ).N W N N p 3 1 dt = γ = 0 = 0 = 0 Les Bases
17 Quelques équations POMPE POMPE γ 32 (3) W p K W (1) (2) γ ij (s -1 ) = proba de désexcitation non radiative de (i) vers (j) W p (s -1 ) = proba d absorption de la pompe K (s -1 ) = proba d emission spontanée W (s -1 ) = proba d absorption ou d émission stimulée Ni (cm -3 )= densité d atomes dans le niveau I N = N1+N2+N3 Système à 3 niveaux Après un petit calcul : ( γ32 K.W ) p K. γ32 ( 3 2 ) ( 2 ) N = N W + K +γ.w + K + W. γ Inversion de population ( N>0)? a) γ 32 >K b) si γ 32 >>K : 32 p 32 Condition classiquement remplie N Wp K = N W + K + 2W Condition 2 : W p > K Transparence ( N>0) obtenue pour W p =K p Les Bases Il faut un pompage efficace pour réaliser cette condition
18 Système à 4 niveaux (3) Non radiatif rapide (2) Inversion de Population facile! Il faut peupler (2) OK Il faut vider (1) OK (vite dépeuplé vers (0) POMPE Effet laser (1) Rq : Dès que le pompage est actif (N 2 0) l inversion de population est atteinte (N 1 = 0) Non radiatif rapide (0) Fonctionnement en continu possible Pas de seuil de transparence Les Bases
19 Système à 4 niveaux : exemple Lasers solides à base de Néodyme La plupart des lasers fonctionnent sur des schémas 4 niveaux Grande variété de longueurs d ondes Valeurs fixées très précisement par la transition, non accordable Les Bases
20 Quelques équations POMPE POMPE γ 32 (3) W p K W γ 10 (0) (2) (1) γ ij (s -1 ) = proba de désexcitation non radiative de (i) vers (j) W p (s -1 ) = proba d absorption de la pompe K (s -1 ) = proba d emission spontanée W (s -1 ) = proba d absorption ou d émission stimulée Ni (cm -3 )= densité d atomes dans le niveau I N = N0+N1+N2+N3 Système à 4 niveaux Approx. γ 32 >> K (désexcitation 3-2 très rapide) Niveau 3 = intermédiaire de pompage (en regime permanent, N3 << N) N = N0+N1+N2+N3 N0+N1+N2 dn 0 10.N1 WpN 0 dt =γ dn 1 K.N 2 W.(N 2 N 1) 10.N 1 dt = + γ dn W.N K.N W.(N N) 2 p dt = Les Bases
21 Quelques équations γ 32 (3) (2) Système à 4 niveaux En régime stationnaire W p K W POMPE POMPE γ 10 (0) (1) γ ij (s -1 ) = proba de désexcitation non radiative de (i) vers (j) W p (s -1 ) = proba d absorption de la pompe K (s -1 ) = proba d emission spontanée W (s -1 ) = proba d absorption ou d émission stimulée Ni (cm -3 )= densité d atomes dans le niveau I N = N0+N1+N2+N3 dn 0 10.N1 WpN 0 dt =γ dn 1 K.N 2 W.(N 2 N 1) 10.N 1 dt = + γ dn N = 0 W.N K.N W.(N N) 2 p dt = = 0 = 0 Les Bases
22 Quelques équations POMPE POMPE γ 32 (3) W p K W γ 10 (0) (2) (1) γ ij (s -1 ) = proba de désexcitation non radiative de (i) vers (j) W p (s -1 ) = proba d absorption de la pompe K (s -1 ) = proba d emission spontanée W (s -1 ) = proba d absorption ou d émission stimulée Ni (cm -3 )= densité d atomes dans le niveau I N N0+N1+N2 Système à 4 niveaux Après un petit calcul ( γ10 K.W ) p ( 2 ) ( ) N = N W + K + γ.w + K + W. γ 10 p 10 Condition d inversion de population γ 10 > K Cette condition est en général largement verifiée (γ 10 >> K) On a alors : W N p p + + N W W K Transparence ( N>0) obtenue pour W p = 0 Les Bases Pas de condition sur le pompage pour un laser 4 niveaux!
23 3 niveaux / 4 niveaux N/N 1 3 niveaux N/N 4 niveaux 1 N seuil /N Inversion 0 1 Seuil Oscillation laser Saturation (cf plus loin) W p /K N seuil /N 0 Seuil Oscillation laser Saturation W p /K -1 Puissance Pente 4 Pente 3 Les Bases Pompe (W p ) Seuil 4 Seuil 3
24 Lasers accordables POMPE Relaxation rapide vers le bas de la bande λ 1 λ 2 Plage d émission = largeur de la bande inférieure Ex : Ti:Sa [ nm] Colorants (visible) λ 3 Arrivée sur un niveau quelconque de la bande inférieure Les Bases Rq : on utilise souvent un laser à fréquence fixe + un OPO pour obtenir un rayonnement accordable
25 C. La Cavité Permet de recycler les photons et d obtenir un effet en cacade Longueur multiple de λ : Ondes stationnaires La plus simple : 2 miroirs dont un partiellement réflechissant pour extraire les photons utiles Milieu Amplificateur Photons utiles 2L = n. λ ν = n. c/2l Les Bases Condition de Rebouclage en phase sur un aller-retour
26 Le résonateur Cavité classique Faces métalliques réflechissantes Modes de résonance de la cavité = ondes stationnaires d b a c m n q υ mnq = a b d m, n, q entiers c = vitesse de la lumière Nombre de modes N dans la cavité (volume V et un intervalle spectral ν) N = 8πν².V. ν / c 3 Pour λ = 10 cm (µondes), N ~ 1 : MASER Pour λ = 1 µm (optique), N ~ 10 9 : beaucoup trop! Les Bases
27 Le résonateur ouvert Solution : diminuer le nombre de mode en ouvrant ouvrant la cavité Peu d Aller-Retour avant de quitter la cavité : pas d amplification Beaucoup d AR avant de quitter la cavité : Amplification possible Résonateur type Fabry-Perot Les Bases
28 Les modes d une cavité Modes propres 2L = n. λ ν n = n. c/2l Condition de Rebouclage en phase sur un aller-retour L Dans l espace des fréquences : Au bout de quelques AR tout mode non résonnant a une intensité nulle Courbe de gain du milieu amplificateur Les Bases Copyright C/2L Sébastien Forget/Laboratoire de Physique des Lasers / Université Paris Nord ν
29 Répartition spectrale des modes Un mode νmpq = un triplet m, p, q m, p = modes transverses q = modes longitudinaux ν00q ν01q ν10q ν11q ν02q ν20q ν00q+1 ν01q+1 ν10q+1 ν11q+1ν02q+1 ν20q+1 ν q =c/2l Écart entre 2 modes longitudinaux consécutifs ν L = longueur de la cavité c = vitesse de la lumière Un laser est monomode longitudinal si seuls les modes TEM mpq lasent (q fixé) Les Bases Un laser est monomode transverse si seuls les modes TEM 00q lasent
30 Répartition spatiale des modes TEM00 TEM01 TEM11 TEM12 TEM33 Les Bases Copyright Sébastien Forget/Laboratoire Forget/Laboratoire de Physique des Lasers / Université Paris Nord
31 Stabilité d une cavité Condition sur les miroirs pour qu un rayon paraxial reste dans la cavité après un nombre infini d aller-retours 2 miroirs R 1, R 2, cavité de longueur L Les Bases
32 Types de cavité On a parlé que de cavités linéaires type : Milieu Amplificateur Mais toute cavité bouclée peut marcher! Ex : Cavité en anneau ( d remplace les 2L des expressions précédentes) d Les Bases Rq : Onde progressive : pas de brûlage de trous donc fonctionnement monomode plus facile
33 Résumé POMPAGE EMISSION STIMULEE CAVITE Les Bases
34 Résumé 2 Atomes dans le niveau fondamental Pompage (ici par flash) Atomes portés en majorité dans le niveau excité Emission spontanée/stimulée Effet cascade dû à la cavité Emission à travers un des miroirs Les Bases
35 Conditions d oscillation Tout oscillateur stable doit réunir trois ingrédients : Une condition sur le gain : Gain = Pertes sur un aller-retour retour en régime r stationnaire Gain exp (σ. N.L)( (σ = section efficace, N N = inversion de population, L = longueur du milieu amplificateur) Pertes = R miroirs + pertes intrinsèques (diffusion, diffraction ) Une condition sur la phase : résonance Un élément stabilisateur : la saturation du gain Les Bases
36 Analogie électronique Amplificateur électronique +Vcc Amplificateur optique pompe Icc Ve G é I s pompage = le circuit d alimentation V s =GV e Puissance de pompe : P pompe = V cc I cc La puissance de sortie : P sortie =V s I s Conservation énergie P sortie P entrée < P pompe Milieu amplificateur Pompage : optique (ou électrique) Ppompe = (Nbre photons pompe absorbés /s) x hν pompe (pour un pompage optique) Psortie : (Nbre photons en sortie /s) x hν laser Conservation énergie P sortie P entrée < P pompe Les Bases
37 Analogie électronique Un oscillateur électronique fonctionne si l oscillation générée à l entrée est en phase (rétroaction positive) ) avec le signal de rétroaction Ve G H H. GV s Vs V G = 1 HG s V e Condition oscillation : 1 HG = 0 Arg ( H ) = 0 ( jω) G( jω) la condition sur la phase fixe la fréquence d oscillation d ω 0 Les Bases ( optique : la cavité impose un «peigne» de fréquences)
38 Condition Gain = Pertes en régime stationnaire Exemple : Si le gain = 4 à chaque aller-retour dans le milieu amplificateur (donc gain simple passage = 2) il faut que les pertes divisent par 4 le nombre de photons 4 G x H = 1 ou G = 1/H 0.25 Gain Dans une cavité idéale sans autres pertes que celles du miroir de sortie : pertes G H R=100% Milieu Amplificateur G=2 G R=25% Les Bases M 1 M 2
39 Gain = Pertes Raisonnons sur les amplitudes Coefficient de réflexion en amplitude des miroirs : r²=r.e 2iϕ Gain en amplitude = e γl/2 e ikl Pertes en amplitude = e -α pl/2 e ikl En termes d Intensité : Gain : G=I 1 /I 0 =e γl avec R=Réflectance (=I 1 /I 0 ) et ϕ = déphasage apporté par le miroir (avec γ=σ. n) (pertes propres au milieu amplificateur) Pertes : A=e -α pl Donc sur un aller : G= e (γ-α p)l/2 e ikl Milieu Amplificateur Les Bases M 1 M 2 L Copyright Sébastien Sébastien Forget/Laboratoire de Physique des Lasers / Université Paris Nord
40 Gain = Pertes Suivons une onde E 0 e iωt qui quitte M 1 : E 0 e iωt E 0 e iωt.e (γ-αp)l/2 e ikl E 0 e iωt.e (γ- α p)l.r 2 )L.e 2ikL.r E 0 e iωt.e (γ- α p)l/2.r 2 )L/2 e ikl.r E 0 e iωt.e (γ- α p)l )L.e 2ikL.r.r 2.r 1 = E 0 e iωt état stationnaire Milieu Amplificateur M 1 Condition d oscillation : e (2ik+ L (2ik+γ-α p)l.r.r 2.r 1 =1 M2 Les Bases
41 Gain = Pertes Condition d oscillation : e (2ik+ (2ik+γ-α p)l.r.r 2.r 1 =1 1) Condition sur l amplitude : le gain doit surpasser les pertes r 1. r 2. e (γ-α p)l >1 Soit au seuil : γ seuil = αp ln ( r 1. r 2 )/L = αp ln (R 1. R 2 )/2L 2) Condition sur la phase : rebouclage de la phase e 2ik 2ikL =1 =1 soit 2kL=p.2π (k=2πn.ν/c) ν p =p.c/(2.n.l) Les Bases
42 Saturation du gain Avant l établissement du régime stationnaire, il faut que GAIN > Pertes pour que l intensité «se construise» dans la cavité Gain G 0 G(I) Point de fonctionnement Gain(I) = Pertes Stabilité : Pertes (1/H) - Si I augmente, Gain < pertes donc I diminue : stabilisation - Si I diminue, Gain > pertes donc I augmente : idem. Les Bases I Intensité laser dans la cavité
43 Et pourquoi le gain sature-t-il? (3) Non radiatif rapide (2) (3) Non radiatif rapide (2) POMPE Effet laser POMPE Effet laser (1) Non radiatif rapide (1) Les Bases Faible intensité : inversion de population forte N N = N 2 N 1 Gain exp (σ. N.L)( Forte intensité : chaque photon laser fait retomber un atome dans l état du bas : niveau du haut dépeuplé : N diminue!
44 Saturation du Gain En résumé : Le Gain G est proportionnel à l inversion de population N Sous le seuil : N croit linéairement avec le taux de pompage R Au dessus du seuil : N sature, car si le niveau superieur se remplit vite via le pompage R, il se vide également très vite via la transition laser : on atteint un équilibre. N reste constant, donc le gain aussi. Au dessus du seuil, toute la puissance de pompage sert à augmenter le signal optique N Photons N seuil Les Bases R seuil Pompage R seuil Pompage
45 Saturation du Gain E 0 e iωt E 0 e iωt.e (γ- α p)l E 0 e iωt.(e (γ- α p)l )L.e 2ikL.r.r 2.r 1 )L.e 2ikL.r.r 2.r 1 )² Milieu Amplificateur E =E 0 e iωt.[1+(e (γ- α p)l.e 2ikL.r 2.r 1 ) +(e (γ- α p)l.e 2ikL.r 2.r 1 )² + ) Sommation : E=E 1 2 e iωt ( γ αp ) 2 0 L i kl 1 r.r.e.e Quand le dénominateur s annule : Les Bases On retrouve la condition d oscillation On observe que γ max = γ seuil (calculé avant)! Saturation du gain G Gseuil
46 D.Propriétés de l émission LASER 1) Propriétés SPECTRALES Emission des X au lointain IR (λ<100( nm mm (THz)) Gamma X UV Visible Infrarouge Hyperfréquences Micro-onde Radio Les lasers en régime continu ou en régime d impulsions longues (>ns) sont monochromatiques (spectre( très fin λ < 1 nm) Attention, il existe aussi des lasers à spectre large! (Dépend du type de milieu amplificateur utilisé) Les Bases
47 Monochromatique? Modes autorisés par la cavité Courbe de Gain (non saturé) Pertes = Oscillation laser possible (gain> pertes) C/2L Ici : 5 modes possibles MHz Exemples Les Bases
48 Tous monochromatiques? Fonctionnement naturel Multimode ( ν ~ Hz λ~ 0,01 nm) ν Fonctionnement monomode (pertes sélectives favorisant UN SEUL mode) A Ex : lasers pour la métrologie / télécom optiques ( ν ~ 10 6 Hz λ ~10-6 nm) ν 0 ν Fonctionnement fortement multimode : lasers NON monochromatiques Les Bases ex : Titane-saphir ν ν = Hz λ ~ 300 nm
49 L Emission LASER 2)Propriétés SPATIALES Faisceau très directif, collimaté (divergence très faible) Profil Gaussien en général w(z) 2 w 0 r z θ=λ/πw 0 w²(z) = w 0 ² (1+(λz/πw 0 )²) 1/e Les Bases
50 Propriétés de l émission LASER Diamètre D Lentille focale f Ordre de grandeur : si f ~ D Φ ~ λ Diamètre au waist (=col en français) Φ = 4λ f / πd Focalisation sur des très petites dimensions (surface min ~ λ²) Conséquence de cette concentration dans l espace : Densités de Puissance énormes! Les Bases Ordre de grandeur : laser 10 W à λ = 500 nm (vert) : densité de puissance max au waist (=Puissance/surface) = 10/(0, )² = 4 GW/cm 2
51 L Emission LASER 3) Propriétés TEMPORELLES Fonctionnements possibles : Régime Continu Régime impulsionnel : Durées : de la µs à la femtoseconde (10-15 s) Cadences : de < 1Hz au GHz Conséquence de cette concentration dans le temps : Puissances Crêtes énormes! Ordre de grandeur : Laser impulsionnel 5 ns (durée impulsion), 10 Hz (cadence), 10 W (puissance moyenne) P crete = P moyen /(cadence x durée) = 200 MW!! (densité max au waist, si ce laser est focalisé sur λ² : ~10 16 W/cm 2 ) P crête Les Bases P moy
52 Plan général du cours I. Les principes de base du laser II. Les différents types de lasers III. Applications des lasers continus Stockage d informations, télécommunications, mesures, traitement des matériaux IV. Les lasers à impulsions courtes courtes (nanoseconde( et leurs applications Exemple du Laser MegaJoule (CEA) V. Les lasers à impulsions ultracourtes (ps, fs) Les chaines laser femtoseconde (ex. laser Petawatt )
53 Différents types de lasers Lasers à Gaz Lasers à liquide (colorants) Lasers Solides Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser l optique non linéaire : comment changer la couleur d un laser? Types de lasers
54 Différents types de lasers Lasers à Gaz Lasers à liquide (colorants) Lasers Solides Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser l optique non linéaire : comment changer la couleur d un laser?
55 Les lasers à Gaz Visible Laser à Argon ionisé Laser à Krypton ionisé Laser He-Ne Infrarouge Laser CO 2 Lasers Chimiques HF Lasers à gaz Ultraviolet Laser Excimère
56 Les lasers à Gaz Visible Laser à Argon ionisé Laser à Krypton ionisé Laser He-Ne Infrarouge Laser CO 2 Lasers Chimiques HF Lasers à gaz Ultraviolet Laser Excimère
57 Le laser He-Ne Premier laser à gaz réalisé (JAVAN 1960) Principe : pompage par décharge électrique + transfert d énergie entre l Helium et le Néon 3s 2s 1s Lasers à gaz
58 Le laser He-Ne La transition la plus connue est à 633 nm Très utilisée pour l alignement (faible puissance) Lasers à gaz TEM 00, polarisé, faible puissance (qql mw)
59 Les lasers à gaz ionisé Milieu actif = gaz ionisé (Ar,, Kr ) Pompage = décharge électrique Argon Argon : 364 nm, 488 nm, 514 nm Lasers à gaz Krypton Krypton : 647 nm (+ autres raies visibles)
60 Les lasers à gaz ionisé Fortes puissances possibles (20 W CW classique) Refroidissement par eau (fortes puissances) ou par air Encombrants et rendement electrique-optique faible (<0,01%) Lasers à gaz Refroidissement par eau Refroidissement par air
61 Les lasers à gaz ionisé Argon : 364 nm, 488 nm, 514 nm Krypton : 647 nm (+ autres raies visibles) Utilisés par exemple pour les shows laser Argon Argon + Krypton Lasers à gaz
62 Les lasers à Gaz Visible Laser à Argon ionisé Laser à Krypton ionisé Laser He-Ne Infrarouge Laser CO 2 Lasers Chimiques HF Lasers à gaz Ultraviolet Laser Excimère
63 Le laser CO 2 Moyen IR (9.6 et 10.6 µm) Très grandes puissances possibles (100 kw CW) Marché industriel énorme : découpe/soudure des matériaux Lasers à gaz
64 Le laser CO 2 Transition entre 2 niveaux vibrationnels de la molécule de CO 2 Pompage par décharge électrique ou RF Excitation des molécules de CO 2 Collisions avec les molécules de N 2 Collisions inélastiques avec des électrons de faible énergie (5 ev) Lasers à gaz
65 Le laser CO 2 Lasers à gaz
66 Les lasers à vapeur de cuivre Laser visible impulsionnel de forte puissance moyenne Milieu amplificateur : mélange de néon et de vapeur de cuivre Longueurs d onde : 510 nm (vert) et 578 nm (jaune) Application : pompage de lasers à colorant pour le procédé SILVA (Séparation Isotopique par Laser en Vapeur Atomique)du CEA (enrichissement de l uranium en isotope U235 par photo-ionisation sélective vers 625 nm) maintenant abandonné. Lasers à gaz
67 Les lasers à Azote (N 2 ) Milieu amplificateur : Azote gazeux, statique ou en flux Pompage électrique Emission dans l UV (337.1 nm) Uniquement pulsé (ns) Laser bon marché,, puissant (P( crête = qql MW) Peu efficace (rendement = 0.1%) Lasers à gaz Effet laser obtenu à partir de l Azote atmosphérique par décharge électrique : (Pas de cavité!)
68 Les lasers chimiques Ex : le laser HF/DF (Hydrogène-Fluor ou Deuterium-Fluor Fluor) L inversion de population est produite, par une réaction chimique exothermique dans le milieu amplificateur. Ces réactions produisent des molécules excitées (l inversion de population est donc automatique) à des niveaux de vibrations élevés, qui en se désexcitant, peuvent émettre de la lumière cohérente dans la gamme 3-5 µm. Application principale: domaine militaire (arme anti-missile ou antisatellite). Ex: laser MIRACL (US army) : Aire faisceau = 14 cm 2 et Puissance = 2,3 MW. Lasers à gaz
69 Application des lasers chimiques Lasers très volumineux, souvent monocoup application exclusivement militaire : destruction de missiles Lasers à gaz
70 The airborne laser program But : détruire les missiles le plus tôt possible après leur lancement - 7 Boeing 747 équipés (un laser chimique + lasers de pointé), 5 en vol en permanence Projet lancé par le Pentagone en 1996 pour se terminer en 2006 Lasers à gaz En fevrier 2006 : déclassé au titre de programme expérimental
71 Les lasers à Gaz Visible Laser à Argon ionisé Laser à Krypton ionisé Laser He-Ne Infrarouge Laser CO 2 Lasers Chimiques HF Lasers à gaz Ultraviolet Laser Excimère
72 Les lasers excimères Ex : les lasers ArF, KrF, XeCl, XeF Ces excimères (excited dimers) ont des états excités stables et des états fondamentaux instables. L excitation (par decharge electrique) produit automatiquement une inversion de population (la population dans le niveau fondamental est par definition nulle!). Emission dans l UV F 2 ArF KrF XeCl XeF (principales raies à 157,193, 248, 308, 351 nm) Fonctionnement pulsé seulement (µs à ps) Applications : Biologie, Médecine, découpe, lithographie pour la microélectronique Lasers à gaz
73 Différents types de lasers Lasers à Gaz Lasers à liquide (colorants) Lasers Solides Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser l optique non linéaire : comment changer la couleur d un laser?
74 Le laser à Colorant Le milieux actif est un colorant organique fluorescent, en solution dans un liquide. Le pompage se fait optiquement (par un autre laser) - intérêt majeur : ils sont accordables. - Tout le spectre visible peut être balayé par des lasers à colorant. Ces lasers sont peu pratiques (remplacement régulier du colorant, produits toxiques ) et sont surtout utilisés pour la recherche Colorant Laser à colorant pompé optiquement par un laser à argon
75 Le laser à Colorant Longueurs d ondes accessibles avec différents colorants : Accordabilité (pour un colorant donné) obtenue avec un reseau intracavité par ex. Colorant
76 Différents types de lasers Lasers à Gaz Lasers à liquide (colorants) Lasers Solides Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser l optique non linéaire : comment changer la couleur d un laser?
77 Les lasers Solides Définition: Milieu amplificateur = cristal (ou verre) dopé avec des ions aux propriétés laser (avec un schéma à 3 ou 4 niveaux) - principaux ions laser utilisés : Néodyme (Nd 3+ ), titane Ti 3+, ytterbium - matrices hôtes sont variées : YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) et variantes, Verres, Saphir Lasers Solides
78 Les lasers Solides Croissance des cristaux : Méthode Czochralski Lasers Solides Taille maxi obtenue en labo : monocristal de 15 cm de diamètre
79 Le laser Nd:YAG Nd 3+ Nd :Y 3 Al 5 O :Y Niveaux d énergie supérieure (peuplés par le pompage) 4 S 3/ F 7/2 4 F 5/ H 9/2 Bandes de pompage 0,73 µm 0,808 µm 4 F 3/2 Décroissance rapide non radiative Niveaux d énergie supérieure (métastable) τ r = 240 µs 4 I 9/2 4 I 15/2 4 I 13/2 4 I 11/ nm 1064 nm 946 nm Lasers Solides Etat fondamental
80 Le laser Nd:YAG Pompage par lampe flash ou par diode laser (Lasers de forte puissance) Lasers Solides
81 Pompage par flash cavité réfléchissante Barreau laser faisceau laser lampe flash Flashs et barreaux aux foyers de 2 réflecteurs elliptiques source de tension Lasers Solides
82 Le laser Ti:Sa Principal laser solide accordable Ti 3+ : Al 2 O 3 Lasers Solides
83 Pompage d un laser Ti:Sa Pompage par diodes laser IMPOSSIBLE (il n existe pas de diodes laser vertes de puissance) Argon Nd:YAG 2ω Pompage par un autre laser : Argon ou laser solide doublé en fréquence Le rendement et la compacité totale sont donc médiocres Spectre d émission très large : Accordabilité étendue Lasers Solides Possibilité de générer des impulsions ultracourtes (laser à verrouillage de modes limite théorique Ti-Sa = 4 fs)
84 Différents types de lasers Lasers à Gaz Lasers à liquide (colorants) Lasers Solides Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser l optique non linéaire : comment changer la couleur d un laser?
85 Principe ELECTRON DANS UN SOLIDE : DIAGRAMME DES BANDES D ENERGIE bande de conduction E f bande de valence E g =gap E f bande de conduction bande de valence kt~e g { bande de conduction } bande de valence bande pleine bande pleine bande pleine ISOLANT SEMICONDUCTEUR METAL Diodes lasers
86 Principe SEMICONDUCTEURS DOPÉS Si Si Si Si électron supplémentaire mobile Si Si Si Si V Si Si Si Si Si Si Si excès d électrons Si Si Si Si semiconducteur dopé n Si Si Si Si électron manquant = trou mobile Si Si Si Si III Si électron manquant Si Si Si Si Si Si déficit d électrons ou excès de trous Diodes lasers semiconducteur dopé p
87 Principe semiconducteur dopé p Bande de conduction Sans champ appliqué jonction STRUCTURE DE BANDES semiconducteur dopé n Tension appliquée, création d un courant d électrons et de trous émission de lumière recombinaison des électrons et des tro E f, C électrons E f E f, V trous Photons Bande de valence Diodes lasers Le silicium massif ne peut pas émettre de lumière (SC à gap indirect) : les SC utilisés pour les diodes laser sont à gap direct : GaAs, InGaAs, AlGaAs etc.
88 Principe DOUBLE HÉTÉROJONCTION Confinement des photons Confinement des porteurs (électrons et trous) «entonnoir à électrons» n petit gap > n grand gap (dans la direction verticale. Horizontalement : ruban) d Grand Gap Petit Gap Grand Gap d Indice de réfraction Diodes lasers GaAlAs GaAs GaAlAs
89 Principe Puits quantiques AlSb InAs AlSb Conduction band quantum well V(z) Energy AlAs E 2 E 1 AlAs GaAs Valence band quantum well Position z Croissance Diodes lasers
90 Principe Principe : accoler deux materiaux différents Attention : les paramètres de maille doivent être compatibles! Exemple : GaAs = AlAs = 5.63Å AlAs Bande de Conduction E G = 2.2eV AlAs GaAs AlAs GaAs Bande de Conduction E G = 1.43eV Bande de Valence Bande de Valence Diodes lasers Puits quantique = double héterostructure de petite taille (nm) Le puits quantique est la brique de base de l ingénierie quantique
91 Principe ARCHITECTURES DES DIODES LASER Métal + P couche active dopée p + Métal Métal SiO 2 SiO 2 + couche active dopée p N couche active dopée p N P N _ Métal N P n N Métal Métal Diodes lasers
92 Technologie TECHNIQUE DE CROISSANCE : MBE Epitaxie par Jet Moléculaire GaAs Substrate Al High Vacuum chamber Ga AlAs GaAs As Diodes lasers
93 Propriétés des diodes laser Section émettrice: de 1µm x 3µm (faible puissance) jusqu à 1 µm x plusieurs centaines de µm de longueur Divergence : 10 x 30 (FWHM) environ Puissance : de qq mw à 200 mw avec un faisceau de même qualité qu un laser Pour des puissances > 200 mw : faisceau + divergent qu un faisceau laser de même taille Problème : un tel faisceau ne peut plus être focalisé sur une tache de diffraction de taille ~λ² Efficacité de conversion électrique-optique : 30 à 50 % Durée de vie ( heures) Les Performances (seuil, longueur d onde, efficacité, durée de vie) dépendent de la température Diodes lasers
94 Propriétés Profil spatial en champ lointain plan jonction (axe «(axe «rapide») limité par la diffraction : faisceau très divergent, profil δθ = 2 λ gaussien πd 30 Diodes lasers plan // jonction (axe «(axe «lent») Selon le type de guidage réalisé et la largeur de la couche active δθ // 10 Faisceau elliptique & divergent
95 Propriétés Couplage dans une fibre optique vue de dessus du couplage direct d une diode laser avec une fibre lentillée Diodes lasers
96 Contrôle spectral AFFINEMENT SPECTRAL ET ACCORDABILITÉ Milieu actif Traitement AR Optique de collimation Mirroir de sortie Cavité externe réseau Milieu actif Miroir de fond de cavité (réseau) Mirroir de sortie Distributed feedback (DFB) Milieu actif Miroir de fond de cavité (réseau) Distributed Bragg Reflector (DBR) Diodes lasers Applications : télécommunications (DWDM) et spectroscopie
97 Diodes de puissance Diodes MONORUBAN : L épaisseur de la jonction est de 1 µm (constante) pour augmenter la puissance il faut augmenter la largeur de la section émettrice de 3 µm à 500 µm Problème : Faisceau non limité par diffraction BARETTES DE DIODES LASER DE PUISSANCE Puissance de 40 à 60 W continue à 808 nm (AlGaAs) ou entre 940 et 980 nm (InGaAs) 20 à 40 mono-émetteurs sur 1 cm de long, facteur de remplissage : 50 % Pas de cohérence entre la lumière émise par chaque émetteur Divergence : 40 (direction perpendiculaire à la jonction, 1 µm) 10 (direction parallèle à la jonction, 1 cm) M 2 = 1000 (//) par 1 ( ) Diodes lasers Emission très dissymétrique!!!
98 Diodes de puissance BARETTES DE DIODES LASER DE PUISSANCE Diodes lasers Assemblage de diodes laser émettant une puissance crête de 1.6 KW Livermore (LLNL)
99 Diodes de puissance Diodes de puissance FIBREES OPTO POWER Diode laser continue AlGaAs fibrée de nm (base des lasers solides pompés par diodes de Spectra Physics) Diodes lasers
100 Diodes de puissance Problème majeur : Augmentation de la puissance Baisse de la luminance Figure de Mérite = = luminance ( brightness, brillance) puissance surface émettrice x divergence diode monomode spatial: 100 mw --> 40 MW/cm 2.rd 2 diode monomode spatial : 1W --> 400 MW/cm 2.rd 2 diode multimode : 1 W (1µm per 100 µm) --> 10 MW/cm 2.rd 2 barrettes de diodes: 20 W (1µm par 1 cm) --> 1 MW/cm 2.rd 2 diode fibrée: 15 W (600 µm, ON 0,2) --> 100 kw/cm 2.rd 2 (laser CO 2 de 1 kw --> 100 MW/cm 2.rd 2 ) Diodes lasers --> Remise en forme: - utilisation directe en usinage des matériaux - pompage optique de lasers solides
101 Contrôle spatial Barrettes de diodes : rayonnement très dissymétrique Remise en forme du faisceau nécessaire Deux Exemples : (il existe moultesautresméthodes) Lens duc Stack de diodes InGaAs Lentilles cylindriques de collimation Diodes lasers
102 Applications Pour les diodes de faible puissance : Telecoms (λ~1,55( µm) Spectroscopie (détection de polluants ) Lecteurs/graveurs de CD/DVD Imprimantes Laser Pour les diodes de forte puissance : Pompage des Lasers Solides Diodes lasers
103 Pourquoi? Une diode laser pour pomper un autre laser? Plus compact et plus fiable Plus efficace Recouvrement spectre diode/bandes d absorption du cristal Rendement électrique/optique: jusqu à 15% à la prise pour un laser solide pompé par diode Faisceau limité par diffraction (i.e. petite surface théoriquement accessible : λ²) (i.e. que l on peut focaliser sur la plus Diodes lasers Inconvénients : Tous les matériaux solides ne sont pas «pompables» par diode : limite le choix en longueur d onde (dans l infrarouge autour de 1 µm principalement) Contrôle de la température nécessaire Assez cher!
104 Pompage par diode Système diode + Laser un convertisseur de mode spatial - pompe multimode transverse --> émission monomode un convertisseur de fréquence - transformation du caractère multimode de la pompe en un faisceau monofréquence (par injection ou filtrage) Diodes de pompage multimodes spatiales Milieu à gain Faisceau laser monomode transverse Lasers Solides
105 Pompage par diode Faible puissance Nd:YAG Polariseur Coherent Puissance de sortie : 0,5 W Diode de 808 nm Forte puissance P = 13 W cw, TEM 00 Ppompe = 26W Barette de diode laser fibrée nm Miroir Rmax Nd:YVO 4 Nd:YVO 4 : plus forte absorption que le Nd:YAG Barette de diode laser fibrée nm Spectra Physics Lasers Solides Miroir de sortie T = 18 % Gestion des effets thermiques!!!
106 Pompage par diode LE PREMIER LASER SOLIDE POMPÉ PAR DIODES Fonctionnement à l azote liquide (77 K) Keyes and Quist (Appl. Phys. Lett 4, p. 50, 1964) Lasers Solides
107 Pompage par diode CONFIGURATIONS DE POMPAGE Pompage longitudinal Cristal Diode de pompe Miroirs de la cavité - bon recouvrement entre le faisceau de pompe et le faisceau intracavité - faisceau de bonne qualité spatiale - diode de pompage de forte luminance - la puissance de pompe est limitée - seuil de dommage des faces d entrée Pompage transverse Cristal : barreau (rod) ou plaque (slab) Diode de pompe - diodes de pompage de forte puissance ou énergie - meilleur gestion de la thermique - diode de pompage de faible luminance - faisceau de moins bonne qualité Lasers Solides
108 Pompage par diode Exemple d architecture: lentille Nd:YAG Polariseur Coherent Puissance de sortie : 0,5 W à 1064 nm Diode de 808 nm Pompage longitudinal Lasers Solides Exemples de pompage longitudinal (le faisceau de diode et le faisceau laser sont colinéaires) Exemple de pompage transverse (le barreau est pompé de côté : pour les lasers de puissance)
109 Pompage par diode Pompage longitudinal Un exemple d application : les Microlasers Principe : les miroirs de la cavité sont déposés directement sur le cristal pas d alignement et des désalignement de la cavité assemblage monolithique possibilité de fonctionnement monomode Cristal : Nd:YAG (qql mm) Lasers Solides Diode de 808 nm faisceau à 1,064 µm Miroirs de la cavité Entrée 808 nm, 1064 nm Sortie 808 nm, T= nm
110 Pompage par diode Pompage longitudinal Un exemple d application : les Microlasers Substrat de Nd:YAG Φ= 25 mm, 0,5-1,5 mm Polissage Épitaxie en phase liquide d une couche de Cr 4+ :YAG µm Polissage du Cr 4+ :YAG, µm Dépots des miroirs Découpage des microlasers 1 x 1 mm 2 Production de masse : Bas coût Lasers Solides > 200 microlasers sur un substrat de 1 pouce de diamètre (25,4 mm)
111 Pompage par diode Pompage longitudinal Volume total : 1mm 3 Diode de 808 nm Microlaser impulsionnel Cristal : Nd:YAG Application : pointeurs lasers verts faisceau à 1,064 µm Absorbant saturable Cr 4+ :YAG (30-50 µm) Lasers Solides
112 Pompage par diode Pompage longitudinal Lasers Solides Système RGB :
113 Pompage par diode Pompage transverse Un exemple d application Pour le développement de lasers Nd:YAG de forte puissance pompés par des barettes ou des stacks Barreau (adapté aux barettes) Pompage configuration zigzag plaque pour les stacks miroir de fond de cavité Pompage Miroir de sortie Gestion de la thermique (homogénéisation) 1. barreau Nd:YAG 2. faisceau laser 3. miroir de sortie 4. barette de diodes 5. optique de collimation 6. miroir Rmax 7. refroidissement 8. alimentation électrique Lasers Solides
114 Pompage par diode Pompage transverse Un exemple d application Ultra-forte puissances : configuration MOPA (Master Oscillator-Power Amplifier) Laser infinity de Coherent Lasers Solides
115 Pompage par diode Pompage transverse Un exemple d application Ultra-forte puissances : configuration MOPA Optique de conjugaison des deux barreaux de Nd:YAG Amplificateur Cristaux non linéaires (BaB 2 O 4 ) Miroir à conjugaison de phase Laser solide pompé par diode Lasers Solides Isolateur optique (rotateur de Faraday)
116 Pompage par diode Pompage transverse Un exemple d application Ultra-forte puissances : configuration MOPA (Master Oscillator-Power Amplifier) Lasers Solides Copyright Sébastien Forget/Laboratoire Forget/Laboratoire de Physique des Lasers / Université Paris Nord
117 Pompage par diode Le Thin disc laser ou disque mince Brevet de l Université de Stuttgart Miroirs de la cavité Miroirs Sphériques pour la pompe -Pompage «recyclé» : Multiple-réflexions pour le faisceau de pompe dans le cristal -Cristal mince pour un refroidissement efficace Miroir plan Cristal Yb:YAG et refroidissement à basse T Bundle de diodes fibrées Lasers Solides
118 Les Lasers à fibre Le milieu amplificateur est une fibre optique dopée avec des ions terres rares (Erbium et/ou Ytterbium essentiellement) Compacité, souplesse, robustesse La cavité peut être très longue Répartition des effets thermiques Fortes puissances avec bonne qualité spatiale Pompe λ s λ p λ s Lasers Solides Oscillation à λ s
119 Les Lasers à fibre Cavité: Miroirs type Bragg Excitation UV extérieure (Ex : Laser Excimere, cf plus loin) Masque de phase Miroir basé sur un principe interférentiel Très sélectif en longueur d onde Lasers Solides n Fibre optique
120 Les Lasers à fibre Effets Non-Linéaires : très présents car les densités de puissance sont fortes (diamètre fibre = qql µm) Problème : Limitent la puissance accessible avec une bonne qualité spectrale Avantage : Nouvelles longueurs d ondes Laser Raman Effet Raman décalage de la λ de λ Lasers Solides Ex : Laser dans la fibre λ s1 Milieu amplificateur: Fibre dopée au phosphore λ s2 λ s3 3 stokes en cascade 100% 100% 100% 100% 100% 100% 80% λ p λ s3 λ s2 λ s1
121 Les Lasers à fibre Le pompage : Comment injecter une diode de puissance (multimode) dans une fibre optique monomode? Une solution : fibre à double coeur Gaine silice haut indice Polymère Fibre silice dopée Yb monomode Fortes puissances possibles! Gaine polymère bas indice Lasers Solides Le Futur : fibres photoniques
122 Différents types de lasers Lasers à Gaz Lasers à liquide (colorants) Lasers Solides Un cas à part : les lasers à Semiconducteurs ou diodes laser l optique non linéaire : comment changer la couleur d un laser?
123 Optique NON linéaire ONL
124 Origine de la nonlinéarité Les électrons des atomes oscillent à la fréquence du champ électrique de l onde Les électrons en mouvement rayonnent un champ (comme une antenne) ) de même fréquence : phénomènes de propagation, réfraction, diffusion usuels noyau - Nuage électronique Si les électrons sont trop secoués (par un champ intense), le déplacement du centre de masse du nuage électronique n est plus sinusoïdal (comme un ressort qu on a tiré trop fort) : il apparait des fréquences nouvelles dans le champ rayonné par l atome noyau - ONL (par ex ici dans un cristal non centrosymétrique où le déplacement du nuage ne se fait plus de façon symétrique)
125 En pratique Très utilisé pour convertir le rayonnement infrarouge (très facile à obtenir) en rayonnement visible et UV (pas de cristaux émettant directement dans l UV) : la plupart des lasers solides visibles et UV du commerce sont en fait des lasers infrarouges suivis de cristaux nonlinéaires Ex : les pointeurs laser verts ONL
126 Autres applications Laser blanc (continuum) obtenu à partir d un laser monochromatique dans une fibre optique présentant de très fortes nonlinéarités Système RGB (laser rouge, vert, bleu) pour le cinéma ou la télévision laser : ONL
127 Plan général du cours I. Les principes de base du laser II. Les différents types de lasers III. Applications des lasers continus Stockage d informations, télécommunications, mesures, traitement des matériaux IV. Les lasers à impulsions courtes courtes (nanoseconde( et leurs applications Exemple du Laser MegaJoule (CEA) V. Les lasers à impulsions ultracourtes (ps, fs) Les chaines laser femtoseconde (ex. laser Petawatt )
128 Fonctionnement Continu - On pompe le laser et le gain augmente. - Lorsque le gain DÉPASSE les pertes (SEUIL( SEUIL), l oscillation laser s installe dans la cavité - Le gain est alors FIXE et EGAL aux pertes. - Le laser est en régime stationnaire. En pratique : - Pour des puissances faibles (<100 mw) et si la longueur d onde requise le permet : on essaie d utiliser des diodes laser (coût) Lasers Continus - pour des puissances supérieures : ça dépend de l application
129 Stockage d informations Lecture du CD-R ou RW Lasers Continus La reflexion du laser est différente sur un «plat» (land) et sur un «saut» (bump) entre deux plats.
130 CD vs DVD Stockage d informations Le DVD (Digital Versatil Disc) permet de stocker plus d information en réduisant la taille des cuvettes unitaires Comment? En reduisant la longueur d onde du laser! En effet Diamètre min. possible λ² (lois de la diffraction) Passage du proche IR (800 nm pour CD) au rouge (630 nm pour DVD) 700 Mo à 4.7 Go (DVD simple) voire 17 Go (double face double couche) L avenir : le Blue Disk Lasers Continus Utilisation de diodes lasers BLEUES : capacité augmentées à 27 Go (= 13 h de vidéo compressée)
131 Stockage d informations Principe du CD/DVD-R Ecriture du CD-R Laser Focalisé chauffe le colorant organique Déformation du substrat plastique = formations de bosses et de trous ( 0 ou 1 ) Lasers Continus
132 Stockage d informations CD réinscriptibles : CD-RW Materiau pour CD réinscriptibles : alliage de métaux présentant 2 Phases (cristalline et amorphe) La même diode laser peut fonctionner à 3 puissances différentes : forte puissance : changement de phase par chauffage de cristallin (réfléchissant) amorphe (opaque) : ECRITURE puissance moyenne : amorphe cristallin : EFFACAGE puissance faible : LECTURE Alliage (AgInSbTe) Lasers Continus
133 Télécoms Téléphonie et Internet : communications par fibre optique demande exponentielle de bande passante pour la vidéo (mais besoins surestimés lors de la «bulle télécom» en 2000) Aussi : Communications inter-satellites (espace libre) Lasers Continus
134 Télécoms La Fibre Optique C
135 Télécoms C Diode laser de faible puissance, à 1.55 µm Lasers Continus
136 Télécoms Amplificateurs Optiques C Lasers Continus
137 Télécoms Lasers Continus
138 Télécoms C Lasers Continus
139 Mesures Optiques L utilisation des lasers permet d augmenter la précision et la diversité des mesures : Utilisation du caractère ondulatoire cohérent (interféromètres)) = précision meilleure que λ! Directivité : le laser permet de matérialiser des lignes parfaitement droites Puissance : mesure sur des grandes distances (ex : mesure distance terre-lune lune, lidar) Lasers Continus
140 Mesures Optiques Mesure de la distance Terre-Lune Observatoire de la Côte d Azur, plateau de Calern Un laser envoie 10 pulses par seconde en direction de la Lune. Le nombre de photons réfléchis est très faible, de l'ordre d'un photon par 100 tirs, collecté par un télescope de 1.5 m de diamètre. L'intervalle de temps entre l'émission des pulses lumineux et la réception du signal en retour, entre 2.3 et 2.8 secondes, fournit la distance Terre-Lune. Cet intervalle est mesuré avec une précision de 7 à 10 ps, ce qui fournit une distance entre l'émetteur et le récepteur à 3mm près en moyenne. Lasers Continus
141 Mesures Optiques Principe (valable aussi avec les satellites) Diamètre du faisceau sur la lune : 10 km (1.3 km théoriques en corrigeant les perturbations atmosphériques par une optique adaptative haut de gamme ) Lasers Continus laser Nd:YAG doublé en fréquence émettant à 10 Hz : chaque tir est composé d'une impulsion d environ 300 ps. L'énergie par tir est de 400 mj, soit 200 mj dans le vert et 200 mj dans le proche Infrarouge (IR).
142 Mesures Optiques Le LIDAR (=LIght Detection and and Ranging,, = RADAR optique) Même principe : la mesure du temps d aller-retour retour du laser permet d obtenir la hauteur de la cible visée, et donc de cartographier la zone. Lasers Continus
143 Mesures Optiques Interférométrie, Holographie Mesure de déplacements ou de déformation sub microniques Possibles grâce à la cohérence des lasers utilisés (Lasers à gaz en général, typiquement He-Ne Ne)) Exemple : Pour mesurer des défauts d épaisseur, on utilise des interféromètres (Zygo, Fizeau, Michelson). La modification de la figure d interférences est fonction du chemin optique supplémentaire parcouru par le rayon, ie: du défaut d épaisseur. On peut ainsi en analysant complètement l interférogramme déterminer l état de surface d un composant optique. Lasers Continus
144 Gyrolaser Mesures Optiques Mesure de rotations Indispensables dans les avions,, les satellites, les sous-marins marins Deux rayons laser se réfléchissent sur 3 miroirs afin de former un triangle. L'un parcourt le triangle dans le sens trigonométrique, l'autre dans le sans anti-trigonométrique. Si le gyroscope est immobile, les deux rayons mettront le même temps pour parcourir le triangle. Par contre, si le système est mis en mouvement, la durée de la trajectoire d'un des rayons augmentera tandis que l'autre diminuera. Ainsi, on peut en déduire l'angle de rotation que le système a subi. Codes Barres Diodes lasers rouges Détecte les variations de reflexion entre bandes noires et blanches Lasers Continus
145 Mesures optiques Autres exemples : Mesure de fréquences Mesure du temps (Horloges Atomiques) Mesures spectroscopiques Gyromètres Mesures de direction pour pointé (guidage de missiles, niveau laser pour architectes ) Lecture de codes-barres dans les supermarchés Lasers Continus
146 Shows laser Shows lasers : lasers visibles continus Argon, Krypton,, Laser solides solides + conversion de fréquence Lasers Continus
147 Traitement des matériaux Lasers Continus
148 Traitement des matériaux Lasers Continus
149 Médecine Chirurgie «esthétique» Les lasers continus sont recherchés pour des traitements nécessitant un chauffage localisé : Laser CO 2 AVANT APRES Lasers Continus
150 Plan général du cours I. Les principes de base du laser II. Les différents types de lasers III. Applications des lasers continus Stockage d informations, télécommunications, mesures, traitement des matériaux IV. Les lasers à impulsions courtes courtes (nanoseconde( et leurs applications Exemple du Laser MegaJoule (CEA) V. Les lasers à impulsions ultracourtes (ps, fs) Les chaines laser femtoseconde (ex. laser Petawatt )
151 Principe: Mode déclenché : Q-switch Augmentation artificielle des pertes durant le pompage : L inversion de population et donc le gain sont maximisés. Le milieu amplificateur agit comme un réservoir d énergie. Lorsque le gain APPROCHE les pertes, on ramène la cavité dans son état «normal» (pertes faibles). L oscillation s établit rapidement et on a une impulsion brève et intense. Le processus est répété pour générer l impulsion suivante. Q-switch
152 Évolution d un laser à mode déclenché Pertes Niveau haut Niveau bas Temps t On s arrange pour obtenir des pertes élevées dans la cavité. Q-switch
153 Évolution d un laser à mode déclenché Pertes Niveau haut Gain Niveau bas Temps t On pompe le milieu amplificateur jusqu à ce que le gain approche les pertes. Q-switch
154 Évolution d un laser à mode déclenché Pertes Niveau haut Gain Niveau bas Q-switch Temps t On abaisse les pertes de façon quasi instantanée. L inversion de population est alors massive : le niveau supérieur, en se «vidant» brusquement, provoque la création d une impulsion géante.
155 Évolution d un laser à mode déclenché Pertes Impulsion laser Gain Temps t Le gain diminue brutalement et retourne rapidement à un niveau inférieur aux pertes : c est la fin de l impulsion Q-switch
156 Conditions nécessaires au Q-switch (1) Le temps de vie du niveau supérieur doit être plus grand que le temps de l établissement de l oscillation dans la cavité. τ 2 >t s (2) La durée du pompage doit être plus grande ou égale au temps de vie du niveau supérieur. T p τ 2 (3) Les pertes dans la cavité doivent être suffisamment grandes pour ne pas avoir d oscillations durant le pompage. (4) Les pertes doivent redescendre à leur état «normal» de façon quasi instantanée pour ne pas perdre d énergie emmagasinée. Q-switch
157 Le déclenchement Passif Utilisation d absorbants saturables : Materiaux non-linéaires opaques sous faible éclairement et transparents sous fort éclairement I T.I T 1 Exemple : SESAM (SEmiconductor Saturable Absorber Mirror) I Q-switch
158 Le déclenchement Passif Utilisation d absorbants saturables : Materiaux non-linéaires opaques sous faible éclairement et transparents sous fort éclairement T I Donc : Pas d impulsion materiau opaque pertes élevées Début d impulsion materiau transparent pertes diminuent impulsion plus forte pertes diminuent encore Le déclenchement se fait automatiquement,, sans intervention exterieure autre que le pompage : Simple, économique Problème de contrôle des impulsions (jitter) Q-switch
159 Le déclenchement actif V Cellule Pockels Milieu amplificateur Cellule de Pockels : cristal électro-optique qui joue le rôle d une «porte de polarisation». C est une porte commandée par une haute tension. Porte fermée = pertes infinies ; porte ouverte = pertes faibles (normales) On choisit ainis le moment de création de l impulsion en basculant la tension V Q-switch Données typiques des lasers déclenchés ( Q-switched lasers ) : - Durée de l impulsion : ~ 1 à 100 ns - Cadence : de quelques Hz à 100 khz
160 Ophtalmologie Applications médicales des lasers déclenchés LASIK : Chirurgie de la cornée (correction de la vue). Utilisation d un Laser Excimère impulsionnel (UV) Q-switch
Comprendre l Univers grâce aux messages de la lumière
Seconde / P4 Comprendre l Univers grâce aux messages de la lumière 1/ EXPLORATION DE L UNIVERS Dans notre environnement quotidien, les dimensions, les distances sont à l échelle humaine : quelques mètres,
Plus en détailDIFFRACTion des ondes
DIFFRACTion des ondes I DIFFRACTION DES ONDES PAR LA CUVE À ONDES Lorsqu'une onde plane traverse un trou, elle se transforme en onde circulaire. On dit que l'onde plane est diffractée par le trou. Ce phénomène
Plus en détailChapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :
Chapitre 02 La lumière des étoiles. I- Lumière monochromatique et lumière polychromatique. )- Expérience de Newton (642 727). 2)- Expérience avec la lumière émise par un Laser. 3)- Radiation et longueur
Plus en détailCorrection ex feuille Etoiles-Spectres.
Correction ex feuille Etoiles-Spectres. Exercice n 1 1 )Signification UV et IR UV : Ultraviolet (λ < 400 nm) IR : Infrarouge (λ > 800 nm) 2 )Domaines des longueurs d onde UV : 10 nm < λ < 400 nm IR : 800
Plus en détailLes impulsions laser sont passées en quarante ans de la
Toujours plus court : des impulsions lumineuses attosecondes Les impulsions laser «femtoseconde» sont devenues routinières dans de nombreux domaines de la physique. Elles sont exploitées en particulier
Plus en détailApplication à l astrophysique ACTIVITE
Application à l astrophysique Seconde ACTIVITE I ) But : Le but de l activité est de donner quelques exemples d'utilisations pratiques de l analyse spectrale permettant de connaître un peu mieux les étoiles.
Plus en détailChapitre 22 : (Cours) Numérisation, transmission, et stockage de l information
Chapitre 22 : (Cours) Numérisation, transmission, et stockage de l information I. Nature du signal I.1. Définition Un signal est la représentation physique d une information (température, pression, absorbance,
Plus en détailMémento à l usage du personnel des laboratoires
Mémento à l usage du personnel des laboratoires sécurité laser édition février 2005 Pôle Maîtrise des Risques Direction de la Protection et de la Sûreté Nucléaire Symbole des nouvelles technologies, l
Plus en détailSéquence 9. Étudiez le chapitre 11 de physique des «Notions fondamentales» : Physique : Dispersion de la lumière
Séquence 9 Consignes de travail Étudiez le chapitre 11 de physique des «Notions fondamentales» : Physique : Dispersion de la lumière Travaillez les cours d application de physique. Travaillez les exercices
Plus en détailEcole Centrale d Electronique VA «Réseaux haut débit et multimédia» Novembre 2009
Ecole Centrale d Electronique VA «Réseaux haut débit et multimédia» Novembre 2009 1 Les fibres optiques : caractéristiques et fabrication 2 Les composants optoélectroniques 3 Les amplificateurs optiques
Plus en détailUniversité de Nice Sophia Antipolis Licence de physique
Université de Nice Sophia Antipolis Licence de physique Projet tutoré en laboratoire : Année 2009/2010 Miradji Faoulat Barnaoui Serine Ben Abdeljellil Wael Encadrant : Mr. Anders Kastberg 1 Remerciement
Plus en détailDIPLÔME INTERUNIVERSITAIRE D ECHOGRAPHIE. Examen du Tronc Commun sous forme de QCM. Janvier 2012 14 h à 16 h
ANNEE UNIVERSITAIRE 2011-2012 DIPLÔME INTERUNIVERSITAIRE D ECHOGRAPHIE Examen du Tronc Commun sous forme de QCM Janvier 2012 14 h à 16 h Les modalités de contrôle se dérouleront cette année sous forme
Plus en détailANALYSE SPECTRALE. monochromateur
ht ANALYSE SPECTRALE Une espèce chimique est susceptible d interagir avec un rayonnement électromagnétique. L étude de l intensité du rayonnement (absorbé ou réémis) en fonction des longueurs d ode s appelle
Plus en détailSensibilisation à la Sécurité LASER. Aspet, le 26/06/2013
Sensibilisation à la Sécurité LASER Aspet, le 26/06/2013 Modes d émission LASER P c P 0 P moy 0 Emission pulsée Salve ou train de N impulsions Emission continue Q i t i t Longueur d onde λ Emission continue
Plus en détailSemi-conducteurs. 1 Montage expérimental. Expérience n 29
Expérience n 29 Semi-conducteurs Description Le but de cette expérience est la mesure de l énergie d activation intrinsèque de différents échantillons semiconducteurs. 1 Montage expérimental Liste du matériel
Plus en détail1STI2D - Les ondes au service de la santé
1STI2D - Les ondes au service de la santé De nombreuses techniques d imagerie médicale utilisent les ondes : la radiographie utilise les rayons X, la scintigraphie utilise les rayons gamma, l échographie
Plus en détailTP 2: LES SPECTRES, MESSAGES DE LA LUMIERE
TP 2: LES SPECTRES, MESSAGES DE LA LUMIERE OBJECTIFS : - Distinguer un spectre d émission d un spectre d absorption. - Reconnaître et interpréter un spectre d émission d origine thermique - Savoir qu un
Plus en détailCaractérisation non linéaire de composants optiques d une chaîne laser de forte puissance
Caractérisation non linéaire de composants optiques d une chaîne laser de forte puissance Stéphane Santran Co-tutelle : Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne (CPMOH), Talence Laurent Sarger
Plus en détailEXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)
BAC S 2011 LIBAN http://labolycee.org EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points) Les parties A et B sont indépendantes. A : Étude du fonctionnement d un spectrophotomètre
Plus en détailPolissage des Miroirs d Advanced Virgo : un nouveau défi. Les solutions envisagées
Polissage des Miroirs d Advanced Virgo : un nouveau défi Les solutions envisagées Laurent PINARD Responsable Technique Laboratoire des Matériaux Avancés - Lyon 1 Plan de l exposé Introduction Virgo, les
Plus en détailMicroscopie de fluorescence Etat de l art
Etat de l art Bibliométrie (Web of sciences) CLSM GFP & TPE EPI-FLUORESCENCE 1 Fluorescence Diagramme de JABLONSKI S2 S1 10-12 s Excitation Eex Eem 10-9 s Émission Courtoisie de C. Spriet
Plus en détailChapitre 4 - Spectroscopie rotationnelle
Chapitre 4 - Spectroscopie rotationnelle 5.1 Classification Déterminer à quelle catégorie (sphérique, symétrique, asymétrique) appartiennent ces molécules : a) CH 4, b) CH 3 F, c) CH 3 D, d) SF 6, e) HCN,
Plus en détailPHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Spectrophotomètre à réseau
PHYSIQUE-CHIMIE L absorption des radiations lumineuses par la matière dans le domaine s étendant du proche ultraviolet au très proche infrarouge a beaucoup d applications en analyse chimique quantitative
Plus en détailINTRODUCTION À LA SPECTROSCOPIE
INTRODUCTION À LA SPECTROSCOPIE Table des matières 1 Introduction : 2 2 Comment obtenir un spectre? : 2 2.1 Étaller la lumière :...................................... 2 2.2 Quelques montages possibles
Plus en détailPRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS
PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS Matériel : Un GBF Un haut-parleur Un microphone avec adaptateur fiche banane Une DEL Une résistance
Plus en détailNotions de base sur l énergie solaire photovoltaïque
I- Présentation Notions de base sur l énergie solaire photovoltaïque L énergie solaire photovoltaïque est une forme d énergie renouvelable. Elle permet de produire de l électricité par transformation d
Plus en détailLes technologies laser pour l'imagerie active 3D embarquée et leur niveau de maturité
Atelier "Systèmes embarqués d'imagerie 3D par laser" 7 avril 2014, LAAS/CNRS, Toulouse Les technologies laser pour l'imagerie active 3D embarquée et leur niveau de maturité Pierre BOURDON, Laurent LOMBARD,
Plus en détailChapitre 6 : les groupements d'étoiles et l'espace interstellaire
Chapitre 6 : les groupements d'étoiles et l'espace interstellaire - Notre Galaxie - Amas stellaires - Milieu interstellaire - Où sommes-nous? - Types de galaxies - Interactions entre galaxies Notre Galaxie
Plus en détailUn spectromètre à fibre plus précis, plus résistant, plus pratique Concept et logiciel innovants
& INNOVATION 2014 NO DRIVER! Logiciel embarqué Un spectromètre à fibre plus précis, plus résistant, plus pratique Concept et logiciel innovants contact@ovio-optics.com www.ovio-optics.com Spectromètre
Plus en détailChamp électromagnétique?
Qu est-ce qu un Champ électromagnétique? Alain Azoulay Consultant, www.radiocem.com 3 décembre 2013. 1 Définition trouvée à l article 2 de la Directive «champs électromagnétiques» : des champs électriques
Plus en détailNiveau 2 nde THEME : L UNIVERS. Programme : BO spécial n 4 du 29/04/10 L UNIVERS
Document du professeur 1/7 Niveau 2 nde THEME : L UNIVERS Physique Chimie SPECTRES D ÉMISSION ET D ABSORPTION Programme : BO spécial n 4 du 29/04/10 L UNIVERS Les étoiles : l analyse de la lumière provenant
Plus en détailPROPRIÉTÉS D'UN LASER
PROPRIÉTÉS D'UN LASER Compétences mises en jeu durant l'activité : Compétences générales : S'impliquer, être autonome. Elaborer et réaliser un protocole expérimental en toute sécurité. Compétence(s) spécifique(s)
Plus en détailLa Fibre Optique J BLANC
La Fibre Optique J BLANC Plan LES FONDAMENTAUX : LA FIBRE OPTIQUE : LES CARACTÉRISTIQUES D UNE FIBRE : TYPES DE FIBRES OPTIQUES: LES AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DE LA FIBRE : QUELQUES EXEMPLES DE CÂBLES
Plus en détailChapitre 18 : Transmettre et stocker de l information
Chapitre 18 : Transmettre et stocker de l information Connaissances et compétences : - Identifier les éléments d une chaîne de transmission d informations. - Recueillir et exploiter des informations concernant
Plus en détailComment réaliser physiquement un ordinateur quantique. Yves LEROYER
Comment réaliser physiquement un ordinateur quantique Yves LEROYER Enjeu: réaliser physiquement -un système quantique à deux états 0 > ou 1 > -une porte à un qubitconduisant à l état générique α 0 > +
Plus en détailInterférences et applications
Interférences et applications Exoplanète : 1ère image Image de la naine brune 2M1207, au centre, et de l'objet faible et froid, à gauche, qui pourrait être une planète extrasolaire Interférences Corpuscule
Plus en détailD ETECTEURS L UXMETRE SUR TIGE C OMPTEUR DE FRANGES A FIBRE OPTIQUE. Détecteurs
D ETECTEURS L UXMETRE SUR TIGE Capteur luxmètre à sonde détachable, idéal pour les expériences de polarisation, il permet de quantifier simplement et rapidement les principales sources et phénomènes lumineux.
Plus en détailEmmanuel.rousseau@institutoptique.fr
E. Rousseau, J-J Greffet Institut d optique Graduate School S. Volz LIMMS, UMI CNRS University of Tokyo, EM2C A. Siria, J. Chevrier Institut Néel-CNRS Grenoble F. Comin ESRF Grenoble Emmanuel.rousseau@institutoptique.fr
Plus en détailChapitre 6 La lumière des étoiles Physique
Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique Introduction : On ne peut ni aller sur les étoiles, ni envoyer directement des sondes pour les analyser, en revanche on les voit, ce qui signifie qu'on reçoit
Plus en détailRayonnements dans l univers
Terminale S Rayonnements dans l univers Notions et contenu Rayonnements dans l Univers Absorption de rayonnements par l atmosphère terrestre. Etude de documents Compétences exigibles Extraire et exploiter
Plus en détailMesures de PAR. Densité de flux de photons utiles pour la photosynthèse
Densité de flux de photons utiles pour la photosynthèse Le rayonnement lumineux joue un rôle critique dans le processus biologique et chimique de la vie sur terre. Il intervient notamment dans sur les
Plus en détailCircuits intégrés micro-ondes
Chapitre 7 Circuits intégrés micro-ondes Ce chapitre sert d introduction aux circuits intégrés micro-ondes. On y présentera les éléments de base (résistance, capacitance, inductance), ainsi que les transistors
Plus en détailLE PHYSICIEN FRANCAIS SERGE HAROCHE RECOIT CONJOINTEMENT LE PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2012 AVEC LE PHYSICIEN AMERCAIN DAVID WINELAND
LE PHYSICIEN FRANCAIS SERGE HAROCHE RECOIT CONJOINTEMENT LE PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 0 AVEC LE PHYSICIEN AMERCAIN DAVID WINELAND SERGE HAROCHE DAVID WINELAND Le physicien français Serge Haroche, professeur
Plus en détailSujet. calculatrice: autorisée durée: 4 heures
DS SCIENCES PHYSIQUES MATHSPÉ calculatrice: autorisée durée: 4 heures Sujet Spectrophotomètre à réseau...2 I.Loi de Beer et Lambert... 2 II.Diffraction par une, puis par deux fentes rectangulaires... 3
Plus en détailStructure quantique cohérente et incohérente de l eau liquide
Structure quantique cohérente et incohérente de l eau liquide Prof. Marc HENRY Chimie Moléculaire du Solide Institut Le Bel, 4, Rue Blaise Pascal 67070 Strasbourg Cedex, France Tél: 03.68.85.15.00 e-mail:
Plus en détailChapitre 2 Caractéristiques des ondes
Chapitre Caractéristiques des ondes Manuel pages 31 à 50 Choix pédagogiques Le cours de ce chapitre débute par l étude de la propagation des ondes progressives. La description de ce phénomène est illustrée
Plus en détailPOLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Orthoptiste / stage i-prépa intensif -
POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux - Section Orthoptiste / stage i-prépa intensif - 1 Suite énoncé des exos du Chapitre 14 : Noyaux-masse-énergie I. Fission nucléaire induite (provoquée)
Plus en détailLES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION
LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION LES CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION ) Caractéristiques techniques des supports. L infrastructure d un réseau, la qualité de service offerte,
Plus en détailCaractéristiques des ondes
Caractéristiques des ondes Chapitre Activités 1 Ondes progressives à une dimension (p 38) A Analyse qualitative d une onde b Fin de la Début de la 1 L onde est progressive puisque la perturbation se déplace
Plus en détailCapacité Métal-Isolant-Semiconducteur (MIS)
apacité Métal-solant-Semiconducteur (MS) 1-onstitution Une structure Métal-solant-Semiconducteur (MS) est constituée d'un empilement de trois couches : un substrat semiconducteur sur lequel on a déposé
Plus en détailETUDE QUANTITATIVE D UN LASER PULSE A LIQUIDE APROTIQUE POLAIRE
ETUDE QUANTITATIVE D UN LASER PULSE A LIQUIDE APROTIQUE POLAIRE Abstract. It is first demonstrated how it is possible to calculate the amplification coefficient of a laser medium from the efficiency slopes
Plus en détailMESURE DE LA TEMPERATURE
145 T2 MESURE DE LA TEMPERATURE I. INTRODUCTION Dans la majorité des phénomènes physiques, la température joue un rôle prépondérant. Pour la mesurer, les moyens les plus couramment utilisés sont : les
Plus en détailRésonance Magnétique Nucléaire : RMN
21 Résonance Magnétique Nucléaire : RMN Salle de TP de Génie Analytique Ce document résume les principaux aspects de la RMN nécessaires à la réalisation des TP de Génie Analytique de 2ème année d IUT de
Plus en détailPartie Observer : Ondes et matière CHAP 04-ACT/DOC Analyse spectrale : Spectroscopies IR et RMN
Partie Observer : Ondes et matière CHAP 04-ACT/DOC Analyse spectrale : Spectroscopies IR et RMN Objectifs : Exploiter un spectre infrarouge pour déterminer des groupes caractéristiques Relier un spectre
Plus en détailSUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)
Terminale S CHIMIE TP n 2b (correction) 1 SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION) Objectifs : Déterminer l évolution de la vitesse de réaction par une méthode physique. Relier l absorbance
Plus en détailAcquisition et conditionnement de l information Les capteurs
Acquisition et conditionnement de l information Les capteurs COURS 1. Exemple d une chaîne d acquisition d une information L'acquisition de la grandeur physique est réalisée par un capteur qui traduit
Plus en détailActivité 1 : Rayonnements et absorption par l'atmosphère - Correction
Activité 1 : Rayonnements et absorption par l'atmosphère - Correction Objectifs : Extraire et exploiter des informations sur l'absorption des rayonnements par l'atmosphère terrestre. Connaitre des sources
Plus en détailOn distingue deux grandes catégories de mémoires : mémoire centrale (appelée également mémoire interne)
Mémoire - espace destiné a recevoir, conserver et restituer des informations à traiter - tout composant électronique capable de stocker temporairement des données On distingue deux grandes catégories de
Plus en détailChapitre II PHÉNOMÈNES RADIATIFS: PROPRIÉTÉS D EMISSION. f AB = mc 2 e 2. β 1 k(υ)dυ N
1 Chapitre II PHÉNOMÈNES RADIATIFS: PROPRIÉTÉS D EMISSION Compte tenu des règles de sélection une émission peut être observée si un gap d énergie important existe entre l état fondamental et un des états
Plus en détailMise en pratique : Etude de spectres
Mise en pratique : Etude de spectres Introduction La nouvelle génération de spectromètre à détecteur CCD permet de réaliser n importe quel spectre en temps réel sur toute la gamme de longueur d onde. La
Plus en détailSpectrophotométrie - Dilution 1 Dilution et facteur de dilution. 1.1 Mode opératoire :
Spectrophotométrie - Dilution 1 Dilution et facteur de dilution. 1.1 Mode opératoire : 1. Prélever ml de la solution mère à la pipette jaugée. Est-ce que je sais : Mettre une propipette sur une pipette
Plus en détailLa spectrophotométrie
Chapitre 2 Document de cours La spectrophotométrie 1 Comment interpréter la couleur d une solution? 1.1 Décomposition de la lumière blanche En 1666, Isaac Newton réalise une expérience cruciale sur la
Plus en détailLes interférences lumineuses
Les interférences lumineuses Intérêt de l étude des interférences et de la diffraction : Les interférences sont utiles pour la métrologie, la spectrométrie par transformée de Fourier (largeur de raie),
Plus en détailComment aborder en pédagogie l aspect «système» d une chaîne télécom?
Comment aborder en pédagogie l aspect «système» d une chaîne télécom? Introduction : Guillaume Ducournau, Christophe Gaquière, Thierry Flamen guillaume.ducournau@polytech-lille.fr Plate-forme PolyCOM,
Plus en détailManipulation N 6 : La Transposition de fréquence : Mélangeur micro-ondes
Manipulation N 6 : La Transposition de fréquence : Mélangeur micro-ondes Avant Propos : Le sujet comporte deux parties : une partie théorique, jalonnée de questions (dans les cadres), qui doit être préparée
Plus en détailÉPREUVE COMMUNE DE TIPE 2008 - Partie D. TITRE : Comment s affranchir de la limite de la diffraction en microscopie optique?
ÉPREUVE COMMUNE DE TIPE 2008 - Partie D TITRE : Comment s affranchir de la limite de la diffraction en microscopie optique? Temps de préparation :...2 h 15 minutes Temps de présentation devant le jury
Plus en détailLE COSMODETECTEUR : UN EXEMPLE DE CHAÎNE DE MESURE
LE COSMODETECTEUR : UN EXEMPLE DE CHAÎNE DE MESURE Enseignement : 1 ère STL Mesures et instrumentation Thème : Instrumentation : Instruments de mesure, chaîne de mesure numérique Notions et contenus :
Plus en détailConvertisseurs statiques d'énergie électrique
Convertisseurs statiques d'énergie électrique I. Pourquoi des convertisseurs d'énergie électrique? L'énergie électrique utilisée dans l'industrie et chez les particuliers provient principalement du réseau
Plus en détail- I - Fonctionnement d'un détecteur γ de scintillation
U t i l i s a t i o n d u n s c i n t i l l a t e u r N a I M e s u r e d e c o e ffi c i e n t s d a t t é n u a t i o n Objectifs : Le but de ce TP est d étudier les performances d un scintillateur pour
Plus en détailFonctions optiques à base de résonateurs et micro-résonateurs couplés
Fonctions optiques à base de résonateurs et micro-résonateurs couplés Yannick Dumeige ENSSAT FOTON / Université de Rennes 1 6 rue de Kerampont, 22300 Lannion yannick.dumeige@enssat.fr Séminaire LPQM ENS
Plus en détailPHOTO PLAISIRS. La Lumière Température de couleur & Balance des blancs. Mars 2011 Textes et Photos de Bruno TARDY 1
PHOTO PLAISIRS La Lumière Température de couleur & Balance des blancs Mars 2011 Textes et Photos de Bruno TARDY 1 Blanc Infrarouge Flash Température Lumière RVB Couleur chaude Couleur Couleur Couleur Incandescente
Plus en détailLa chanson lumineuse ou Peut-on faire chanter la lumière?
BUTAYE Guillaume Olympiades de physique 2013 DUHAMEL Chloé SOUZA Alix La chanson lumineuse ou Peut-on faire chanter la lumière? Lycée des Flandres 1 Tout d'abord, pourquoi avoir choisi ce projet de la
Plus en détailÉtude et modélisation des étoiles
Étude et modélisation des étoiles Étoile Pistol Betelgeuse Sirius A & B Pourquoi s intéresser aux étoiles? Conditions physiques très exotiques! très différentes de celles rencontrées naturellement sur
Plus en détailPHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Propriétés de l atome
PHYSIQUE-CHIMIE Ce sujet traite de quelques propriétés de l aluminium et de leurs applications. Certaines données fondamentales sont regroupées à la fin du texte. Partie I - Propriétés de l atome I.A -
Plus en détailContribution à la conception par la simulation en électronique de puissance : application à l onduleur basse tension
Contribution à la conception par la simulation en électronique de puissance : application à l onduleur basse tension Cyril BUTTAY CEGELY VALEO 30 novembre 2004 Cyril BUTTAY Contribution à la conception
Plus en détail- MANIP 2 - APPLICATION À LA MESURE DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE
- MANIP 2 - - COÏNCIDENCES ET MESURES DE TEMPS - APPLICATION À LA MESURE DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE L objectif de cette manipulation est d effectuer une mesure de la vitesse de la lumière sur une «base
Plus en détailElvire Guiot. To cite this version: HAL Id: tel-00010025 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010025
microscopie de fluorescence par excitation à deux photons : application à des études de corrélations et de déclins de fluorescence en milieu biologique Elvire Guiot To cite this version: Elvire Guiot.
Plus en détailCours d électricité. Circuits électriques en courant constant. Mathieu Bardoux. 1 re année
Cours d électricité Circuits électriques en courant constant Mathieu Bardoux mathieu.bardoux@univ-littoral.fr IUT Saint-Omer / Dunkerque Département Génie Thermique et Énergie 1 re année Objectifs du chapitre
Plus en détailNouvelles techniques d imagerie laser
Nouvelles techniques d imagerie laser Les chimistes utilisent depuis longtemps les interactions avec la lumière pour observer et caractériser les milieux organiques ou inorganiques. La présence, dans la
Plus en détail5. Les conducteurs électriques
5. Les conducteurs électriques 5.1. Introduction Un conducteur électrique est un milieu dans lequel des charges électriques sont libres de se déplacer. Ces charges sont des électrons ou des ions. Les métaux,
Plus en détailChapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission
1re B et C 11 Réactions nucléaires, radioactivité et fission 129 Chapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission 1. Définitions a) Nucléides (= noyaux atomiques) Les nucléides renferment les
Plus en détailObjectifs pédagogiques : spectrophotomètre Décrire les procédures d entretien d un spectrophotomètre Savoir changer l ampoule d un
CHAPITRE 6 : LE SPECTROPHOTOMETRE Objectifs pédagogiques : Citer les principaux éléments d un dun spectrophotomètre Décrire les procédures d entretien d un spectrophotomètre p Savoir changer l ampoule
Plus en détailQ6 : Comment calcule t-on l intensité sonore à partir du niveau d intensité?
EXERCICE 1 : QUESTION DE COURS Q1 : Qu est ce qu une onde progressive? Q2 : Qu est ce qu une onde mécanique? Q3 : Qu elle est la condition pour qu une onde soit diffractée? Q4 : Quelles sont les différentes
Plus en détailI - Quelques propriétés des étoiles à neutrons
Formation Interuniversitaire de Physique Option de L3 Ecole Normale Supérieure de Paris Astrophysique Patrick Hennebelle François Levrier Sixième TD 14 avril 2015 Les étoiles dont la masse initiale est
Plus en détailW 12-2 : haute performance et savoir-faire compact
Barrières W - Détecteurs réflex, élimination de premier plan EPP Détecteurs réflex, élimination d arrière-plan EAP W - : haute performance et savoir-faire compact Détecteurs réflex énergétiques fibres
Plus en détailOù sont-elles? Presque partout
Les puces Vision historique Fabrication Les circuits numériques Les microprocesseurs Les cartes à puces Les puces d identification Controverses Questions Les puces Où sont-elles? Presque partout Où ne
Plus en détailOrigine du courant électrique Constitution d un atome
Origine du courant électrique Constitution d un atome Electron - Neutron ORIGINE DU COURANT Proton + ELECTRIQUE MATERIAUX CONDUCTEURS Électrons libres CORPS ISOLANTS ET CORPS CONDUCTEURS L électricité
Plus en détailApproche expérimentale du rayonnement électromagnétique émis par un téléphone portable
Approche expérimentale du rayonnement électromagnétique émis par un téléphone portable RÉSUMÉ U N I O N D E S P R O F E S S E U R S D E P H Y S I Q U E E T D E C H I M I E par Lycée Victor Hugo - 25000
Plus en détailRDP : Voir ou conduire
1S Thème : Observer RDP : Voir ou conduire DESCRIPTIF DE SUJET DESTINE AU PROFESSEUR Objectif Compétences exigibles du B.O. Initier les élèves de première S à la démarche de résolution de problème telle
Plus en détailFluorescent ou phosphorescent?
Fluorescent ou phosphorescent? On entend régulièrement ces deux termes, et on ne se préoccupe pas souvent de la différence entre les deux. Cela nous semble tellement complexe que nous préférons rester
Plus en détailINTRODUCTION A L ELECTRONIQUE NUMERIQUE ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION I. ARCHITECTURE DE L ELECRONIQUE NUMERIQUE
INTRODUCTION A L ELECTRONIQUE NUMERIQUE ECHANTILLONNAGE ET QUANTIFICATION I. ARCHITECTURE DE L ELECRONIQUE NUMERIQUE Le schéma synoptique ci-dessous décrit les différentes étapes du traitement numérique
Plus en détailEquipement. électronique
MASTER ISIC Les générateurs de fonctions 1 1. Avant-propos C est avec l oscilloscope, le multimètre et l alimentation stabilisée, l appareil le plus répandu en laboratoire. BUT: Fournir des signau électriques
Plus en détailTP 7 : oscillateur de torsion
TP 7 : oscillateur de torsion Objectif : étude des oscillations libres et forcées d un pendule de torsion 1 Principe général 1.1 Définition Un pendule de torsion est constitué par un fil large (métallique)
Plus en détailProfesseur Eva PEBAY-PEYROULA
3-1 : Physique Chapitre 8 : Le noyau et les réactions nucléaires Professeur Eva PEBAY-PEYROULA Année universitaire 2010/2011 Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés. Finalité du chapitre
Plus en détailEP 2 290 703 A1 (19) (11) EP 2 290 703 A1 (12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN. (43) Date de publication: 02.03.2011 Bulletin 2011/09
(19) (12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN (11) EP 2 290 703 A1 (43) Date de publication: 02.03.2011 Bulletin 2011/09 (1) Int Cl.: H01L 31/02 (2006.01) (21) Numéro de dépôt: 008786. (22) Date de dépôt: 24.08.20
Plus en détailEMETTEUR ULB. Architectures & circuits. Ecole ULB GDRO ESISAR - Valence 23-27/10/2006. David MARCHALAND STMicroelectronics 26/10/2006
EMETTEUR ULB Architectures & circuits David MARCHALAND STMicroelectronics 26/10/2006 Ecole ULB GDRO ESISAR - Valence 23-27/10/2006 Introduction Emergence des applications de type LR-WPAN : Dispositif communicant
Plus en détailUE 503 L3 MIAGE. Initiation Réseau et Programmation Web La couche physique. A. Belaïd
UE 503 L3 MIAGE Initiation Réseau et Programmation Web La couche physique A. Belaïd abelaid@loria.fr http://www.loria.fr/~abelaid/ Année Universitaire 2011/2012 2 Le Modèle OSI La couche physique ou le
Plus en détailPlan du chapitre «Milieux diélectriques»
Plan du chapitre «Milieux diélectriques» 1. Sources microscopiques de la polarisation en régime statique 2. Etude macroscopique de la polarisation en régime statique 3. Susceptibilité diélectrique 4. Polarisation
Plus en détail