Principe du laser et des 2 niveaux d'énergie

[Bartolomeo]

Bonjour,

je ne suis pas encore sûr de bien comprendre le principe du laser.
Pourquoi faut il 2 niveaux d'énergie élevés.
Au début il y a le pompage, les électrons sont majoritairement au niveau plus élevé. Ensuite il y a l'émission stimulé par des photons de sorte à ce que les électrons reprennent place au niveau d'origine en émettant un photon.
Alors pourquoi dans certaines explications il y a un autre niveau d'énergie entre les deux?

Cordialement
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[Deedee81]

Salut,

Le problème est que les transitions sont "symétriques". S'il est facile de monter (par excitation) du niveau 1 au niveau 2, alors il est tout aussi facile de retomber sur le niveau 1. L'inversion de population est donc difficile à obtenir (et c'est nécessaire pour que l'émission stimulée soit efficace). Car les électrons à peine arrivé en 2 retombe tout de suite en 1, spontanément (donc sans émission stimulée).

Avec 3 niveau, on les choisit de telle manière que 1->3 rapide, 3->2 rapide, 2->1 lent, les électrons peuvent donc s'accumuler dans le niveau 2. Et l'émission stimulée peut agir tranquillement.

Dans certains cas (par exemple dans les rayons X) on n'a pas beaucoup de choix et on a juste deux niveaux utilisables (pas de troisième niveau métastable pour aider). Dans ce cas il faut pomper comme un malade pour avoir assez d'électrons dans le niveau 2 (mais çà ne peut dépasser 50%). Le rendement est donc assez exécrable (mais on y arrive quand même ).

Tout ça se quantifie sans grande difficulté (le diable est dans les détails, surtout les détails pratiques)

[Bartolomeo]

Donc cela veut dire, que dans ces conditions 1 -> 2 est lent aussi?

[Deedee81]

Salut,

Donc cela veut dire, que dans ces conditions 1 -> 2 est lent aussi?

Non, pas particulièrement. La difficulté est juste que 2->1 se produit aussi facilement que 1->2 et donc qu'il est difficile d'avoir une inversion de population.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Bartolomeo]

Bonjour,

mais si 2 -> 1 est plus lent que 1 -> 2 il y aurait plus de chance d'avoir une inversion de population? A moins que la transition n'est pas forcément symétrique dans le temps?

[Deedee81]

mais si 2 -> 1 est plus lent que 1 -> 2 il y aurait plus de chance d'avoir une inversion de population? A moins que la transition n'est pas forcément symétrique dans le temps?

Hé las oui, c'est forcément symétrique. C'est bien pour cela que les lasers à deux états sont moins efficaces.

[Bartolomeo]

Merci beaucoup!

Cordialement.
Bart