MAS SA

ETUDE QUANTITATIVE D’UN LASER PULSE A LIQUIDE APROTIQUE POLAIRE

Dr Pierre Emile Ravussin et Dr Pierre Würsch, Alcyon SA, Lausanne, 11.1971

Abstract. It is first demonstrated how it is possible to calculate the amplification coefficient of a laser medium from the efficiency slopes mesured with two different sets of mirrors. Then preliminary results form a Nd³⁺ aprotic polar liquid laser are given.

Introduction.

Il est apparu depuis peu de temps que les lasers liquides dopés au néodyme ont un grand intérêt dans la réalisation d'impulsions laser de grande énergie, avec une grande puissance moyenne (1).

Tout récemment, une étude a montré qu' il est possible de réaliser une centrale électrique thermonucléaire basée sur la fusion contrôlée, sans passer par un dispositif de confinement électromagnétique du plasma, et ceci au moyen d’impulsions lasers de grande puissance et de grande énergie (2) . Des réactions de fusion nucléaire déclenchées par laser ont déjà été réalisées au moyen d’ un laser solide à verre néodyme (3) . Ces lasers ont un rendement et une durée de vie faible. D' autre part, la densité de puissance est limitée par la rupture du barreau (4).

Les lasers liquides ne sont pas soumis à ces limitations (5).

Les paramètres du laser

Le rendement d'un laser à pompage optique dépend d'un certain nombre de paramètres que l'on peut grouper en trois catégories.

a) le paramètres électriques et optiques de la lampe flash déterminant la puissance électrique fonction du temps p(t) et la densité spectrale de la puissance lumineuse fonction de la longueur d'onde u(l) de la lumière émise.

b) les paramètres optiques de la cavité de pompage ; soit le rendement de transfert de l'énergie lumineuse du flash au milieu laser et les coefficients de réflexion R₁ et R₂ des miroirs.

c) les paramètres optiques du milieu laser proprement dit, dont les principaux sont le spectre d'absorption, le spectre de fluorescence, le temps de relaxation du niveau piège et le coefficient de diffusion du milieu.

Ces paramètres se traduiront expérimentalement par la courbe de rendement E_s / E_e. Cette courbe est généralement une droite définie par l'énergie de seuil E₀ et sa pente DE_s / DE_e. (fig1).

Fig 1

Coefficient de pente et gain au seuil.

La condition d'oscillation du laser, correspondant à l'énergie est donnée par la relation

1) R₁R₂ e^{(g - a) 2 l} = 1 où

R₁, R₂ coefficient de réflexion des miroirs
g       coefficient d’amplification
a                coefficient de perte
l       longueur du laser

g dépend du taux d'inversion de population du niveau piège. Pour une impulsion de pompage de durée convenable, on peut écrire :

2) g = C E_e

C coefficient de proportionnalité
E_e énergie d'entrée du laser.

En mesurant E_o pour deux valeurs de R₁R₂ , on peut tirer, en posant R = R₁R₂

ln(R² / R’)
3) C = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
2 l (E’₀ – E²₀)

1
4) a = C E’₀ + ¾¾¾¾ ln R’
2 l

(A suivre)