De nouveaux progrès dans la technologie laser des infrarouges moyens

Publié par Redbran le 25/05/2016 à 12:00
Source: CORDIS-Europa
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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 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...) 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 (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) spectrale.

Les chercheurs du projet ASEL-MID-IR (Compact, high-energy, and wavelength-diverse coherent mid-infrared source) ont cherché à convertir les fréquences de lasers solides fonctionnant dans les zones presque infrarouges et des infrarouges moyens. Un oscillateur paramétrique optique (Un oscillateur paramétrique optique (OPO) est une source de lumière cohérente et...) (OPO) contenant des éléments non-linéaires a converti les ondes laser 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...) d'onde supérieure.

À la suite d'un examen approfondi de la littérature sur les architectures laser solides, les chercheurs ont utilisé un laser tandem à fibre 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...) 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 ZGP avec des non linéarités de second ordre devrait convertir la longueur d'onde de cette pompe 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 mid-IR à large bande avec une puissance moyenne 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 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...), 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 chevauchement de la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté...) spectrale source avec la fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan...) d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par...) de la vapeur d'eau ouvre des applications dans l'hygrométrie (L’hygrométrie caractérise l'humidité de l'air, à savoir la quantité...) infrarouge et la détection de gaz.

Les chercheurs ont enfin remplacé le laser à fibre optique 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 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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