Etude d'une source laser multi-longueurs d'onde émettant dans le visible

par Emmanuelle Lafond Schultz

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Pierre Boquillon.

Soutenue en 2000

à Dijon .

mots clés

• Rayonnements
• Lasers à solide
• Optique non linéaire
• Génération de troisième harmonique
• Génération de second harmonique
• Holographie
• Lithium -- Composés
• Titane -- Composés
• Potassium -- Composés

Résumé

Une source laser impulsionnelle émettant à 1. 34 μm est associée à des cristaux convertisseurs de fréquence pour générer les rayonnements rouge (λ= 0. 67 m) et bleu (λ= 0. 447 m). Superposés à un rayonnement laser vert produit par un Nd : YAG double en fréquence, ils permettent de réaliser l'hologramme en couleurs réelles d'un objet en mouvement. Des tests holographiques ont validé la bonne cohérence de ces rayonnements, et la bonne sensibilité spectrale des plaques holographiques. La source à 1. 34 μm est constituée d'un oscillateur et de trois amplificateurs Nd : YAP. Elle émet des impulsions de 50 ns de durée à mi-hauteur et de 300 mJ d'énergie. La largeur spectrale est de 250 MHz. Le faisceau est monomode transverse. Nd:YAP est choisi pour sa forte section efficace d'émission stimulée et ses bonnes propriétés thermiques, mécaniques et optiques. Le rayonnement rouge est généré par doublement de fréquence du rayonnement fondamental à 1. 34 m. Par accord de phase angulaire non critique de type I dans un cristal de LBO, les rendements de génération de second harmonique obtenus (67%) sont nettement supérieurs a ceux réalisés dans KTP (52. 5%), RTA (55. 4%) et dans KTP en compensation de walk-off (57%). Le rayonnement bleu est généré par somme de fréquence d'une fraction du rayonnement rouge et du fondamental. En accord de phase angulaire critique de type II, KTP est plus efficace que LBO : le rendement de conversion de tierce harmonique est de 27% dans KTP et 13% dans LBO. Ce rendement est optimum si le rendement de SHG est de 50%, et si le rapport des énergies (rouge/fondamental) est égal a 2/1. Pour 300 mJ d'energie a 1. 34 m, nous obtenons 90 mJ de rouge et 25 mJ de bleu. Nous proposons une optimisation de la chaine d'amplification de la source à 1. 34 μm pour produire 1 J à cette longueur d’onde, ce qui permettra de générer 250 mJ de rouge et 100 mJ de bleu.

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