Laser à rubis
From Wikipedia, the free encyclopedia
Un laser à rubis est un laser qui utilise un rubis synthétique comme milieu amplificateur solide. Le tout premier laser opérationnel était un laser à rubis fabriqué le par Theodore Maiman au Hughes Research Laboratories à Malibu (Californie)[1],[2].
Les lasers à rubis produisent une lumière pulsée dans le visible à une longueur d'onde de 694,3 nm qui correspond à un rouge profond. Généralement la longueur des impulsions d'un laser à rubis est de l'ordre de la milliseconde.
Le plus souvent un laser à rubis consiste en un barreau de rubis synthétique qui doit être excité par une haute énergie, d'habitude un tube pour flash[3] pour obtenir une inversion de population. Le barreau est souvent placé entre deux miroirs qui forment une cavité optique qui fait entrer en oscillation la lumière produite par la fluorescence du rubis conduisant à une émission stimulée. Le laser à rubis est un des rares lasers à l'état solide qui émettent dans le visible avec une largeur spectrale de 0,53 nm[4].
Le laser à rubis est un laser à trois niveaux d'énergie. Le rubis a des bandes d'absorption larges et puissantes dans le visible à 400 et 550 nm ainsi qu'une très longue durée de fluorescence de l'ordre de trois millisecondes. Ceci permet des excitations très énergétiques car la durée des impulsions est beaucoup plus longue qu'avec d'autres matériaux. Alors que le rubis présente une très large absorption, son efficacité est plus faible qu'avec d'autres milieux[4].
Dans les premiers modèles, les extrémités du barreau devaient être polies avec une précision supérieure au quart de la longueur d'onde de la lumière émise et parallèles entre elles à quelques secondes d'arc près. Une fois polies, les deux extrémités étaient argentées, l'une complètement, l'autre partiellement. Le barreau avec ses extrémités réfléchissantes se comportait comme un interféromètre de Fabry-Perot. Les lasers modernes utilisent souvent des barreaux avec des traitements antireflet ou dont les extrémités sont coupées et polies à l'angle de Brewster. Ceci permet d'éliminer les réflexions des extrémités du barreau. Des miroirs diélectriques extérieurs sont alors utilisés pour former la cavité optique. On utilise des miroirs sphériques pour augmenter la tolérance de l'alignement et pour former un résonateur stable[4],[5].
Le rubis absorbe un peu de lumière à sa longueur d'onde d'émission. Pour éviter cette absorption, la totalité du barreau doit être excitée en évitant toute zone d'ombre près des fixations. La partie active du rubis est le dopant qui consiste en des ions chrome disséminés dans un cristal de saphir. Le dopant représente souvent environ 0,05 % du cristal et est responsable de toute l'absorption et l'émission de radiations. Selon la concentration du dopant, le rubis synthétique varie du rose au rouge[4],[5].
