Lasers et modification de la longueur d'onde émise

[inviteca6037b5]

Bientot nous serons en 2005 ...

2005 ... Année de la physique !!!

Et oui ! C'est pour cette raison qu'il a ete decidé qu'une certaine partie de la population devait preparer des sujets variés a presenter en mileµieu public ou scolaire ! Oui mais bon , pour moi le probleme c'est que je dois presenter un truc sur les lasers..

Notre travail consiste en l'etude du fonctionnement d'un laser et du principe de modification de la longueur d'onde d'emission par cristal non lineaire ... ( en gros, on va fabriquer un laser pouvant emettre dans les longueurs d'ondes du visible et il faudra que l'on presente ca ! )
Le probleme arrive la ... Je n'y connais pas grand chose ! J'ai entendu parler de tout ca , mais je n'ai pas de connaissances profondes dans ce domaine ..

Je fais donc appel a vous pour que vous m'eclairiez de votre savoir au large potentiel !

Si vous avez des ouvrages a me conseiller ou des site de confiance la dedans , je vous remercie de me les faire connaitre

( PS : j'ai un niveau de 1er année baccalauréa .. )




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[invite6eae1772]

J'ai fait pas mal d'optique non linéaire l'an dernier dc je peux essayer de t'aider...

Le seul problème vu ton niveau, c'est que les calculs du doublage de fréquence ou de la division de fréquence sont très compliqués et nécessitent des notions que je pense tu n'as pas, notamment en équations de Maxwell.

L'autre problème à la base c'est que ca fait appel à des maths qui semblent évident en supérieur mais surement pas à ton niveu, notamment des équations différentielles....

Mais bon si tu sens que tu as la motivation, je peux toujours essayer de te faire un topo rapide dessus, je le ferai demain si ca te dit ou sinon ca sera à la rentrée, je pars en vacances


Pour que tu saches si tu seras motivé, voilà la version ultra light de ce que je vais devoir aborder :

La lumière, c'est un champ électromagnétique, qui vérifie certaines équations différentielles appellées équations de maxwell. On le caractérise dans une approximation classique (le véritable traitement des cristaux non linéaires se fait en optique quantique mais je pense que c'est même^pas la peine d'y songer...) par un vecteur qu'on appelle vecteur d'onde, qui en gros te dit dans quel sens se propage ton onde électromagnétique, donc ta lumière, mais aussi sa fréquence, sa polarisation (c'est la façon donty ton onde lumineuse vibre)....

Après tu sais qu'un cristal classique a un indice de réfraction de la lumière. En général en terminale on suppose que cet indice est constant (il ne dépend pas de la position), isotrope (ca veut dire que tu as le même indice si le faiceau lumineux va dans un sens ou dans l'autre), et réel.

Mais c'est faux en général pour un cristal, ou cet indice est complexe, et parfois non isotrope. Ca veut dire en particulier que suivant le plan de polarisation de ta lumière tu auras un idice de réfraction différent.

Et alors magie, en faisant quelques calculs, tu peux montrer que dans certaines conditions si tu envoie une onde polarisée de fréquance f1 dans ton cristal, elle va se transformer en une onde de fréquence f2 à la sortie, donc avec une longeur d'onde doférente


Voilà, si ca t'as pas trop dégouté (désolé, j'ai vraiement fait le strict minimum), ben dis le moi je détaillerai plus

[invitea3fc981a]

Le principe du doublement de fréquence est relativement simple à comprendre. Dans un laser, tout est question d'absorption et émission par les atomes : un atomes est d'abord excité, puis en se désexcitant il émet de la lumière.

Si on trouve un atome que l'on peut exciter d'un état E₁ vers un état E₂, puis de E₂ vers E₃ avec la même différence d'énergie, pour qu'ensuite il se désexcite vers l'état E₁, alors on a doublé l'énergie (et donc la fréquence) de la lumière :

E₃ ------------------------------------------------

~~~> photon h.v

E₂ -------------------- photon 2.h.v ~~~>

~~~> photon h.v

E₁ ------------------------------------------------


Bon c'est une explication relativement simpliste, il y a évidemment beaucoup plus que ça dans un laser, mais d'une part ça devrait pouvoir servir de départ à tes explications et investigations, et d'autre part vu l'heure je pense qu'on pourra me pardonner.

[invite5cfe9b8f]

Salut !
Ce que tu peux faire, c'est regarder la :
http://www.canal-u.education.fr/cana...ire_canalu.php

Dans discipline tu met physique, puis tu cliques sur "Rechercher" et enfin tu met "afficher tous les résultats".

C'est un site ou l'on peut voir plein de conférences , et il y en a une justement sur les lasers.(Tu vas le trouver facilement dans la liste (son nom c'est "les lasers" )
Ca te donnera surement quelques idées.

Bonne chance
Marc

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6eae1772]

Oui Konrad ton xplication vaut le coup, le seul problème c'est ue je ne vois pas comment écrire des équations type pompage avec ça...

pour moi le plus simple pour le doublage de fréquence c'ets écrire une conservation de vecteur d'onde, non ?

[invitea4a042cf]

Salut,

Une équation n'a jamais permis d'expliquer quoi que ce soit. C'est une manière de calculer, pas de comprendre !

pour moi le plus simple pour le doublage de fréquence c'ets écrire une conservation de vecteur d'onde, non ?

Tu te vois dire ça à des lycéens ?
Pour moi, le doublage de fréquence peut se comprendre de cette façon : quand tu envoies de la lumière intense sur une molécule, elle absorbe de la lumière (elle est excitée), ce qui la modifie, et se comporte différemment de la molécule non excitée. En particulier, une molécule excitée peut absorber un deuxième photon, et réémettre de la lumière cumulant les énergies des deux photons qu'elle a reçu : c'est le doublage de fréquence.

[invite6eae1772]

je parlais à Konrad qui lui doit voir ce qu'est cette équation.

Et dans les cristaux non linéaires dont on parle, c'est pas du double pompage vu qu'on peut a priori créér une onde de n'importe quelle fréquence et pas seulement le double

[invitea4a042cf]

Le seul problème vu ton niveau, c'est que les calculs du doublage de fréquence ou de la division de fréquence sont très compliqués et nécessitent des notions que je pense tu n'as pas, notamment en équations de Maxwell.
L'autre problème à la base c'est que ca fait appel à des maths qui semblent évident en supérieur mais surement pas à ton niveu, notamment des équations différentielles....

Là, tu ne répondais pas à Konrad, mais à Yatagan, qui t'avait précisé qu'il était en 1ère S.
Je pense qu'on peut toujours expliquer de manière simple, excepté peut être quelques notions hyperpointues de physique théorique. Personnellement, je ne connais pas suffisamment les cristaux non linéaires pour les expliquer correctement, mais je suis sûre qu'on peut le faire sans équation (et sans dégoûter les trop rares personnes intéressées par les sciences).

[invitea3fc981a]

Evidemment que mon explication est simpliste, j'avais prévenu... Mais je voulais juste faire un schéma qui soit simple à comprendre, même pour un élève de 2nde.

La physique des équations est incontournable pour aller jusqu'au bout des choses et faire du quantitatif, mais elle est totalement inaccessible au profane... Il faut se mettre dans la peau du lycéen qu'on était, qui s'intéressait aux phénomènes physiques sans rien comprendre aux équations, et là on peut commencer à faire de la vulgarisation.

[inviteca6037b5]

Merci pour ces quelques données que vous me specifiez, ca me permet d'orienter ma recherche !

Si vous avez d'autres choses en plus que vous seriez a même de me faire savoir , ce serait avec le plus grand plaisir de ma part!


( PS ; Ha oui ... premiere baccalauréa , c'est la premiere année universitaire en belgique depuis la reforme de Bologne ( cette année pour une uniformité au niveau Européen .. Donc je commence a entendre parler des equations differentielles .. )

Encore merci

[invite2c6a0bae]

Salut !
Ce que tu peux faire, c'est regarder la :
http://www.canal-u.education.fr/cana...ire_canalu.php

Marc

il y a aussi : www.diffusion.ens.fr

[invite8f57f819]

J'ai participé à l'élaboration d'un OPA (Amplicateur optique paramétrique ) fonctionant sur ce principe.
J'expose rapidement la technique :

Tous d'abord il faut créer un faiceau original de grande énergie : 800 mW pulsé à 150 femtosecondes. Ona réalisé ceci au moyen de laser commerciaux. Le premier est pompé grace à des diodes laser, les autres lasers étant ensuite pompés optiquement.
Ce faiceaux est ensuite doublé en fréquence au moyen d'un cristal KDP. A partir de la nous avons réalisé deux chemins optiques différents. Un chemin qui consite à créer un continum spectral à partir du pulse laser, et l'autre chemin visant à emplifier le signal pendant la durée de pompe.
Le continum spectral est un spectre larger réalisé à partir de d'un pulse laser à l'intérieur d'un cristal de BBO. en sorti le spectre est visible mais trop peu énergétique, cette impulsion dure environ 1000 fs.
La manip vise à amplifier un morceau de ce spectre en modifiant le trajet optique au moyen d'une ligne à retard. Le pulse d'amplification, amplifie plus ou moins tot le pulse continum est on arrive par conséquent un pule du bleu au rouge en modifaint ce trajet optique.

Si tu veux plus d'info j'ai un rapport la dessus que j'ai réalisé. Voila j'espere avoir été assez claire

[invite86392eec]

Bonjour ,
je suis actuellement en 2°année de cpge filière MP et j ai décidé de travailler sur les lasers dans le cadre des TIPE . (plus précisément la modification de la fréquence du rayon par passage dans un milieu non linéaire) .Le problème, c est que je n ai pas de contacts ni d expériences à réaliser , les lasers requis étant d une certaine puissance. Et un TIPE sans données expérimentales , seulement théorique n est pas souhaitable. Quelqu'un pourrait il me renseigner sur les experiences réalisables et me donner des contacts utiles?
Merci