lasers : principes et applications -...
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Introduction
T. Coudreau
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Introduction
Principe deslasers
Lasers : Principes et ApplicationsIntroduction
T. Coudreau
Laboratoire Materiaux et Phenomenes Quantiques Laboratoire Kastler BrosselCouloir 24-25 1er etage Pyramide 24-13 1er etage01 44 27 95 19 01 44 27 30 64
M1 - UFR de Physique de l’Universite Paris VII20 janvier - 24 fevrier 2006
Introduction
T. Coudreau
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Principe deslasers
Deroulement du cours
Lasers: 9 cours de 2h, le vendredi matin de 10h45 a12h45 du 20 janvier au 24 mars
Detecteurs: 9 cours de 2h, les jeudis 2, 9 et 16 fevrieret 6 avril de 14h a 18h15 et le vendredi 1er avril
Travaux Pratiques: 6 seances de 4h du 23 fevrier au auCentre d’Instrumentation Lasers (32-42 3eme etage et42-32 1er etage)
1/3 de la note sur examen final de laser
1/3 de la note sur examen final de detecteurs
1/3 de la note sur comptes-rendus de TP
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But(s) du module
Introduction aux lasers
Principes de fonctionnement :cavite optiqueinteraction lumiere-matiere
Mise en œuvre
Applications
Notions transverses
Interaction lumiere – matiere: introduction a la physiqueatomique
Dynamique des lasers : introduction a la physique nonlineaire
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Principe deslasers
References
En francais
Les lasers : cours et exercices corriges, DidierDangoisse, Daniel Hennequin, Veronique Zehnle,Dunod, Cote BIUSJ 621.366 DAN
Introduction aux lasers et a l’optique quantique GilbertGrynberg, Alain Aspect, Claude Fabre, Ellipses, CoteBIUSJ 621.366 GRY
En anglais
Lasers, Anthony E. Siegman, DUniversity ScienceBooks, Cote BIUSJ 621.366 SIE
Principles of lasers, Orazio Svelto, Cote BIUSJ 621.366SVE
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Plan du cours
1 Introduction2 Faisceaux gaussiens3 Cavites lasers4 Interaction lumiere - matiere5 Regime stationnaire6 Etude dynamique7 Lasers usuels8 Applications
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But de la seance
Introduction : historique, Etendue du domaine
Principe des lasers
Introduction a l’interaction lumiere - matiere
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Historique
Etapes dans la conception et la realisation du laser
1905 : Einstein : emission stimulee
≈1950 : Schawlow et Townes :Utilisation d’une cavite Fabry-Perot1958: Schawlow et Townes : Masera Ammoniac
1962 : Maiman : Laser a Rubis
1970 : Laser a semi-conducteurs
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Historique
Quelques prix Nobel lies au laser
1921 : A. Einstein : effet photo-electrique
1964: Townes, Basov et Prokhorov:laser
1966 : A. Kastler : pompage op-tique
1981: Bloembergen et Schawlow:spectroscopie optique
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Historique
Quelques prix Nobel lies aux applications des lasers
1981: Bloembergen et Schawlow:spectroscopie optique
1997: S. Chu, C. Cohen-Tannoudji, B.Phillips: Refroidissement d’atomes
2001: E. Cornell, W. Ketterle, C. Wie-man: condensation de Bose-Einstein
2005: R. Glauber, J. Hall, T. Hansch:theorie de la coherence, spectro-scopie de haute precision
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Etendue du domaine
Du plus petit au plus grand
VCSEL Laser megajouleφ = 20µm L = 150m
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Etendue du domaine
Du plus fondamental au plus applique
Information Quantique Applications industrielles
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Oscillateurs
Le laser: un oscillateur optique
un amplificateur
une boucle de reaction
un couplage vers l’exterieur
Autres oscillateurs
Oscillateur electronique
Effet Larsen
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Gain optique
Interaction lumiere – matiere
Absorption: le milieu absorbe une partie du champ (unphoton)
Emission spontanee: le milieu emet un champlumineux (un photon)
Emission stimulee: en presence d’un champ, le milieuse polarise et emet un champ identique au champ initial
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Equations de bouclage
Le champ doit etre egal a lui-meme apres un tour de cavite
Conditions
Condition sur l’intensite :
G× (1−T )× (1−A ) = 1
Condition sur la phase
exp ikL = 1⇔ νm =mcL,m ∈N
Condition sur le profil transverse d’intensite
Condition sur la polarisation
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Consequences
Coherence temporelle
Coherence spatiale