Waist d'un laser

guerom00 · 04/07/2007, 00h38

Salut à tous

Je crois me rappeler (ça fait longtemps que j'ai étudié ça…) que le waist d'un laser est limité par $\lambda / 4$ mais je ne trouve rien sur Internet pour corroborer ce vague souvenir

Est-ce correct ? Connaîtriez-vous un lien expliquant un peu ça ?

Merci d'avance

guerom00 · 04/07/2007, 00h45

(je peux pas éditer mon message précédent ?!

)

Au cas où ce ne serait pas la même chose, ma question est surtout quelle est la limite de focalisation d'un laser

mbochud · 04/07/2007, 02h17

Bonjour,

Ce $\lambda$ / 4 semble bien une limite dans le domaine des ondes (Peut- être à l’exception des expériences à inversion temporelle en acoustique). Et cela avec une focale très courte et une grande ouverture numérique (Pas évident de trouver de telles lentilles)

guerom00 · 04/07/2007, 08h18

OK

Donc, c'est plutôt une limite théorique qui n'est de toute façon jamais atteinte expérimentalement ?

guerom00 · 04/07/2007, 08h24

Je me posais cette question à cause de cette nouvelle que j'ai lu : ils veulent remplacer les systèmes mécaniques des disques durs par des lasers (utiliser des lasers pour lire/écrire sur le disque). Ils ont fait une première expérience où la tache du laser faisait 5 microns de diamètre et ils voudrait atteindre une tache de 10 nm.
Et là, 10 nm, je trouvais ça petit… Et je me demandais quel laser pouvait focaliser à ce point

(énervant qu'on ne puisse pas éditer ses messages…

)

ketchupi · 04/07/2007, 08h41

Dans tous les cas, le diamètre de la tâche focale est limité par la diffraction du système optique de focalisation. Supposons dans ce cas que c'est une lentille simple dépourvue d'abérration. La formule de la tâche de diffraction est alors donnée par :

$\phi = \frac{1.22 \lambda f}{D}$

avec $\lambda$ la longueur d'onde, f et D respectivement la focale et le diamètre de la lentille (plus précisément D est le diamètre du faisceau mesuré à l'arrivée sur le premier dioptre de la lentille, mais passons).

On constate donc que cette limite est diminuée pour les courtes focales, les grands diamètres et les courtes longueur d'onde.
Pour arriver à 10 nm, le calcul donne

$\lambda = \frac{\phi\ D}{1.22 f}$

Supposons que f = 1 mm, D = 2 mm (valeurs fictives), alors on a :

$\lambda \approx 17\ nm$

Donc il faudrait émettre dans l'extrême UV !!! Ce sont les longueurs d'onde utilisées en lithographie pour la fabrication des masques de gravure, cependant, elle nécessite des précautions et des mesures de sécurité extrêmes ! De plus, n'oublions pas que l'EUV a beaucoup de mal à se propager dans notre atmosphère (à confirmer), et donc il faudrait faire ça sous vide !

Donc pour les applications commerciales pour particulier, c'est compromis ! reste alors, si possible, à changer la taille de la lentille de focalisation.