Qu’est-ce qu’un oscillateur laser ?
Un oscillateur laser est un système qui émet de la lumière laser.
Un laser est une lumière cohérente dotée d’excellentes propriétés directionnelles et monochromatiques. L’oscillateur se compose d’un milieu, d’une source d’excitation et d’un miroir de résonance. Ces trois composants forment ensemble le résonateur.
Selon le milieu utilisé dans l’oscillateur, il existe différents types de lasers : gazeux, à l’état solide, liquide, à semi-conducteur et à fibre. Il existe trois types de méthodes d’émission de lumière : l’onde continue, l’onde pulsée et l’oscillation pulsée Q-SW (Q-switched).
Utilisations des oscillateurs laser
Les oscillateurs laser sont installés dans les équipements qui utilisent des lasers. Ils ont un très large éventail d’utilisations, du domaine militaire aux utilisations grand public telles que l’électronique.
En fonction de la sortie du laser, de la longueur d’onde et d’autres caractéristiques, le laser approprié est utilisé à cette fin. Dans des situations familières, les lasers sont utilisés dans les domaines suivants.
- Médecine
LASIK et traitement des décollements de la rétine en ophtalmologie, élimination des taches et des marques de naissance en dermatologie - Appareils électriques
Pointeurs laser, lecteurs de codes-barres, lecteurs optiques pour CD et DVD, etc - Équipements industriels
Machines de traitement au laser pour le perçage, la découpe, la gravure et le soudage
Dans d’autres domaines scientifiques, les lasers sont utilisés par exemple dans les télémètres à ondes lumineuses pour mesurer la distance, les essais non destructifs pour inspecter les dommages superficiels et internes sans contact en les éclairant, le LIDER pour mesurer la distance entre d’autres objets éloignés, et la fusion laser.
Principe des oscillateurs laser
1. États excités et transitions
Lorsqu’une source d’excitation est irradiée dans un milieu, les atomes ou les molécules du milieu laser passent d’un état de basse énergie à un état de haute énergie. Cet état est l’état excité. Il est instable et tente immédiatement de revenir à l’état de basse énergie. Ce phénomène est appelé transition.
Lors de la transition, la lumière correspondant à la différence d’énergie est émise, et ce phénomène est le rayonnement spontané. De plus, lorsqu’un atome ou une molécule dans un état excité est irradié par une lumière d’une longueur d’onde spécifique, de la lumière est émise proportionnellement à l’intensité de la lumière. Ce phénomène est connu sous le nom d’émission induite.
2. Renforcement de la lumière
Lorsque cette lumière émise est réfléchie par le miroir de résonance et renvoyée dans le milieu laser, elle induit une nouvelle lumière et la lumière est encore renforcée. Ce processus de va-et-vient est répété plusieurs fois, et lorsque la lumière atteint une certaine intensité, elle est émise sous forme de faisceau laser par le miroir semi-transmissif.
Structure d’un oscillateur laser
Un oscillateur laser se compose d’une source d’excitation et d’un résonateur – la partie qui augmente l’intensité de la lumière – , tandis que le résonateur se compose du milieu laser et d’un miroir de résonance.
La structure à l’intérieur de l’oscillateur est arrangée de manière à ce que la source d’excitation puisse irradier le milieu laser, et le miroir de résonance est placé entre le milieu des deux côtés. L’un de ces miroirs est partiellement réfléchissant, l’autre est totalement réfléchissant, et les fonctions des deux miroirs sont différentes.
Autres informations sur les oscillateurs laser
1. Oscillation CW
L’oscillation CW (Continuous Wave) est une méthode de sortie qui émet un laser à onde continue. La sortie du laser ne varie pas dans le temps et continue à émettre une valeur constante.
Lorsqu’il est utilisé pour le soudage au laser, le laser est appliqué en continu de sorte que la zone soudée est fondue dans toutes les zones. Cette méthode de sortie est utilisée pour le soudage dans des zones où la fusion est continue, de sorte qu’il n’y a pas de lacunes et que la zone est étanche à l’air.
2. Oscillation pulsée
L’oscillation pulsée est une méthode dans laquelle la sortie du laser varie en fonction du temps. Lorsqu’elle est utilisée pour le soudage au laser, les perles se produisent par intermittence en raison des caractéristiques de l’émission laser par endroits.
Cette méthode de sortie peut réduire l’apport de chaleur pour l’ensemble du processus de soudage, réduisant ainsi la déformation thermique de la pièce à usiner.
3. Oscillation pulsée Q-SW
L’oscillation pulsée Q-SW est une méthode de sortie qui attend qu’une distribution d’inversion suffisante se produise dans le milieu laser avant de faire osciller le laser en une seule fois pour générer une grande puissance laser. Elle est utilisée pour le micro-traitement et le perçage de pièces de précision telles que les composants électroniques et semi-conducteurs.