Qu’est-ce qu’une source de lumière laser ?
Une source laser est une source lumineuse qui émet de la lumière laser.
Par rapport à la lumière ordinaire, les lasers ont une longueur d’onde et une directionnalité uniques plus élevées, ainsi qu’une densité d’énergie supérieure. Il existe différents types de sources de lumière laser, allant des lasers à semi-conducteurs adaptés aux sources de lumière des projecteurs aux lasers YAG, lasers CO2, lasers à excimères et lasers à argon pour la découpe et le traitement d’objets.
Les lasers peuvent être divisés en lasers à l’état solide (YAG), lasers à semi-conducteurs et lasers gazeux (lasers CO2, lasers à argon, lasers à excimère et lasers HeNe) en fonction de la forme du matériau avec lequel ils fonctionnent. Les lasers HeNe sont des lasers rouges d’une longueur d’onde de 632,8 nm qui, en plus d’être utilisés pour la découpe et le traitement d’objets, peuvent également être utilisés comme source de lumière pour guider la lumière. Ils peuvent aussi servir de lumière de guidage pour les lasers situés en dehors de la gamme de longueurs d’onde. Bien que les lasers soient fortement monolongueur d’onde, ils peuvent en principe être mélangés avec de la lumière d’autres longueurs d’onde. Par exemple, dans le cas des lasers HeNe, il existe une structure satellite de lumière faible d’une autre longueur d’onde autour de 632,8 nm.
Pour accroître la pureté de la lumière laser, il est possible d’utiliser des éléments optiques tels que des filtres optiques qui ne laissent passer que la longueur d’onde du laser ou des miroirs dichroïques qui ne réfléchissent que la lumière de cette longueur d’onde. De nombreux modèles de longueurs d’onde d’éléments optiques disponibles dans le commerce sont adaptés aux lasers susmentionnés.
Utilisations des sources laser
Les sources laser sont utilisées à des fins très diverses. Les différents types ont des utilisations différentes.
1. Lasers à semi-conducteurs
En raison de leur longue durée de vie et de leur facilité de manipulation, ils peuvent être utilisés comme sources de lumière pour les projecteurs.
2. Lasers YAG
Les lasers YAG, qui sont des lasers à solide courants, sont utilisés pour le traitement laser, généralement pour la découpe et le perçage des métaux et de divers matériaux. En raison de la nature légère des lasers YAG, ils ne conviennent pas au traitement des matériaux transparents.
3. Lasers CO2
Peuvent projeter les longueurs d’onde les plus longues de la lumière laser. Contrairement aux lasers YAG, ils conviennent au traitement des matériaux transparents, mais pas à celui des métaux.
Principe des sources laser
Les sources laser utilisent la lumière excitée par l’apport d’énergie aux molécules du milieu laser en tant que source lumineuse. Lorsque la source laser reçoit une forte dose d’énergie, un certain nombre d’atomes du milieu laser entrent dans un état excité.
- Pompage :
Augmentation du nombre d’atomes dans un état excité. - État de distribution inversée :
État dans lequel le nombre d’atomes dans l’état excité dépasse le nombre d’atomes dans les autres états en raison du pompage. - Amplification optique :
Lorsqu’un atome est irradié par une lumière de même longueur d’onde que la lumière excitée dans l’état de distribution inversée, l’atome recevant la lumière émet une lumière de même longueur d’onde dans la même direction que la lumière et excite d’autres atomes.
Les sources de lumière laser sont construites avec un miroir du côté où la source de lumière est installée pour provoquer l’amplification de la lumière et un miroir partiellement réfléchissant du côté où la lumière laser est émise. La lumière excitée par l’amplification optique est réfléchie par le miroir à réflexion partielle et continue à se réfléchir à travers la source de lumière laser tout en répétant l’amplification optique de nombreuses fois. Elle passe finalement à travers la partie transmission du miroir à réflexion partielle sous la forme d’un faisceau laser à haute énergie.
Caractéristiques des sources de lumière laser
Outre la directionnalité, la monochromaticité et la densité d’énergie, les sources de lumière laser ont la propriété d’être en phase (forme d’onde de la lumière), ce qui les rend susceptibles d’interférer lorsqu’elles touchent un objet. Cette caractéristique est utilisée dans les instruments de mesure de distance tels que les interféromètres laser. La lumière ordinaire est un mélange de différents types de lumière et présente des phases différentes, ce qui la rend fondamentalement difficile à interférer.
Autres informations sur les sources de lumière laser
Longueurs d’onde des sources de lumière laser
Il existe de nombreuses sources laser différentes, chacune pouvant être classée en fonction de sa longueur d’onde. Les lasers à excimère ont différentes longueurs d’onde, allant de 150 à 308 nm, les lasers à argon de 488 nm, les lasers à rubis de 694,3 nm, les lasers YAG de 1 064 nm et les lasers CO2 de 10 600 nm. La différence de longueur d’onde entraîne une différence dans le taux d’absorption lorsqu’il est irradié sur l’objet. Des taux d’absorption différents se traduisent par des températures différentes.
La conversion des longueurs d’onde peut être réalisée en utilisant des cristaux optiques non linéaires pour les ondes fondamentales des lasers susmentionnés. Par exemple, la longueur d’onde fondamentale d’un laser YAG est de 1 064 nm, qui peut passer à travers un cristal optique non linéaire pour extraire la lumière avec des longueurs d’onde de 532 nm (deuxième harmonique), 355 nm (troisième harmonique) et 266 nm (quatrième harmonique). Il est également possible de créer des oscillateurs paramétriques avec des longueurs d’onde accordables.