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Posté par Redbran le Mercredi 25/05/2016 à 12:00
De nouveaux progrès dans la technologie laser des infrarouges moyens
Les scientifiques ont pu produire des sources de lumière cohérentes et portables dans la zone des infrarouges moyens (mid-IR) susceptibles d'être utilisées dans les applications d'imagerie et de détection.

La zone des infrarouges moyens est particulièrement intéressante pour de nombreuses applications étant donné que les fréquences électromagnétiques concernées coïncident avec les fréquences du mouvement vibratoire interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en...) de la plupart des molécules. Le développement des sources de lumière dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière...) moyen ouvre donc de nouvelles opportunités, en particulier dans la spectroscopie par rapport aux spectromètres de transformation de Fourier généralement utilisés. Les principaux avantages sont la cohérence, la faible durée des impulsions et la grande luminosité spectrale.

Les chercheurs du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) ASEL-MID-IR (Compact, high-energy, and wavelength-diverse coherent (Le systèmes d'exploitation Coherent a été créé en 1983 par la défunte Mark Williams Company comme l'un des premiers systèmes de type...) mid-infrared source) ont cherché à convertir les fréquences de lasers solides fonctionnant dans les zones presque infrarouges et des infrarouges moyens. Un oscillateur (En physique, un oscillateur est un système manifestant une variation périodique dans le temps (ou pseudo-périodique s'il existe une dissipation d'énergie). Les...) paramétrique optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) (OPO) contenant des éléments non-linéaires a converti les ondes laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...) d'entrée (pompe) de lasers solides en ondes d'une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) supérieure.

À la suite d'un examen approfondi de la littérature sur les architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) laser solides, les chercheurs ont utilisé un laser tandem à fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) de thulium et un laser YAG holmium à impulsions géantes fonctionnant à 2.1 ?m. Ces sources présentent de meilleures capacités de gestion thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de...) et de graduation de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) que les lasers solides à 1 µm conventionnels. Un OPO construit par un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition...) ZGP avec des non linéarités de second ordre devrait convertir la longueur d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) de cette pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) en ondes d'infrarouge moyen.

Le laser YAG holmium à impulsions géantes a produit plus de 25 W de puissance pulsée à 2.1 ?m, avec un taux de répétition des impulsions à 10-200 kHz et une durée d'impulsion inférieure à 15 ns. L'OPO contenant le cristal ZGP a produit un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets...) mid-IR à large bande avec une puissance moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) supérieure à 5 W et un spectre allant de 3.5 à 5 ?m. L'efficacité de la conversion était d'environ 40 %, dépassant les estimations initiales.

L'utilisation de configurations OPO alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) telles qu'une intracavité OPO a montré que le signal de sortie pouvait être reconverti dans le signal de la pompe, imitant efficacement un support non linéaire de troisième ordre. Pour exploiter la troisième génération harmonique (Dans plusieurs domaines, une harmonique est un élément constitutif d'un phénomène périodique ou vibratoire (par exemple en...), l'équipe a utilisé un laser Raman à cavité externe avec un cristal BaWO4. La longueur d'onde de sortie générée était la plus longue jamais signalée qui présentait une graduation de puissance de sortie de niveau watt (Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour la puissance. Un watt est la puissance d'un système énergétique dans lequel une énergie de 1 joule est...). Le chevauchement de la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) spectrale source avec la fenêtre d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie...) de la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ouvre des applications dans l'hygrométrie infrarouge et la détection de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...).

Les chercheurs ont enfin remplacé le laser à fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les...) dopée avec du thulium par un laser à diode de thulium contenant un cristal YLF comme milieu à effet laser pour fournir un conditionnement compact pour le prototype.

Les applications foisonnent pour les lasers à infrarouges moyens. Les prototypes de source de lumière mid-IR portables et compactes d'ASEL-MID-IR avec des taux de répétition d'impulsion et puissance de sortie élevés peuvent bénéficier aux applications de sécurité, de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par,...) médical et de détection de gaz.

pour plus d'information voir:
"Compact, high-energy, and wavelength-diverse coherent mid-infrared source"

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Source: CORDIS-Europa