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Comprendre: L'essentiel sur les lasers3e partie COMMANDER Magazine Sono N° 314
Les lasers YAG - Public  Initié / Expérimenté
Source: Magazine Sono numéro 314 Page 78 - juin 2006 ::: Texte: Jean-Paul Rolin -  :::
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Crédits
Texte: Jean-Paul Rolin -

Après avoir vu les principes fondamentaux de fonctionnement des lasers, «focalisons» sur les YAG et les diodes laser, composants des appareils de notre dossier du mois.Pour les lasers commerciaux destinés au spectacle ou à la discothèque dans une gamme de prix disons «abordable», le laser YAG est incontournable, notamment parce qu'il se contente d'une alimentation modeste (un laser multicolore Argon-Krypton demande une centaine d'ampères en triphasé et s'accompagne d'un refroidissement par circulation d'eau.). Ensuite son rayon est d'un vert-jaune proche du maximum de sensibilité de l'oil humain, donc d'une efficacité redoutable même avec des puissances modestes.On pourrait regretter qu'il n'y ait qu'une seule couleur, mais on sait maintenant faire des sources bleue et rouge sur le même principe que le YAG vert : avec trois générateurs différents modulables en énergie et un regroupement optique, il est possible d'obtenir un rayon capable d'une belle palette de teintes.

:::Le milieu laser
Pratiquement il se présente comme un cristal solide. En ce sens il n'est pas très éloigné de son ancêtre le laser à rubis (dopé au chrome Cr:Al203). La majorité des lasers modernes dérivés de ce laser à rubis utilisent comme support des cristaux baptisés YAG (pour Ytrium-Aluminium-Grenat, Y3 Al15 O12). Mais ce support n'est pas capable seul de générer un rayon laser. On le "dope" donc avec quelques atomes de "néodyme" (symbole "Nd", terre rare également utilisée pour ses propriétés magnétiques) : environ 1 % de néodyme dans le cristal. C'est "Nd" qui va "laser" (j'adore ce terme !) mais d'autres supports sont également en concurrence : YVO4, du simple verre et bien d'autres. Le symbole du cristal YAG dopé s'écrit "Nd:YAG" De tous les milieux couramment exploités, deux sortent complètement du lot pour des applications à petite et moyenne puissance. Le premier laser Nd:YAG est apparu en 1964. C'est un support qui a de bonnes caractéristiques optiques, thermiques et mécaniques et un seuil d'oscillation relativement peu élevé. Son temps de vie métastable est de 230 microsecondes et les bandes d'absorption efficaces pour le pompage sont multiples dont une principale dans la bande 809-810 nm (proche IR). Nd:YVO4 est un des milieux les plus efficaces grâce à une énergie laser au sein du cristal jusqu'à quatre fois plus importante qu'avec le Nd:YAG. En dépit d'une vie métastable réduite à 95 microsecondes et de plus de pertes optiques, il présente un seuil d'oscillation inférieur à un cristal de mêmes dimensions en Nd:YAG car le produit "durée de vie x énergie interne" est presque le double de celui du Nd:YAG. La bande d'absorption principale est 806-813 nm. Nd:YLF a beaucoup gagné en qualité ces douze dernières années. La durée de vie de l'état métastable est le double de celui du Nd:YAG, ce qui permet d'engranger plus d'énergie par le pompage. Ce milieu délivre deux fréquences différentes selon la polarisation : 1 047 et 1 053 nm (IR). Il se refroidit bien. Ce serait un bon choix pour des lasers de forte puissance, si son prix n'était assez dissuasif. Dimensions du cristal YAG dans un laser C'est une caractéristique surprenante des lasers YAG : le barreau de cristal y est minuscule : par exemple un laser 2 W aura un cristal de 3 x 3 x 3 mm et la partie active sera un cylindre de 0,3 mm sur 3 mm de long ! De petits pointeurs laser YAG (maintenant remplacés par de simples diodes laser) utilisaient une partie active de cristal de 0,5 mm sur 0,1 mm. L'importante différence entre les dimensions du cristal et la partie réellement active est imposée par les techniques de fabrication, et de plus facilite le montage et le refroidissement.


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