EN CONSTRUCTION LASER A COLORANT A RETROACTION REPARTIE. (distributed feedback ou DFB)
Le laser (Light Amplification by Stimulated Emission Radiation) est
constitué d’un milieu actif introduit dans une cavité résonnante. Un apport
d’énergie (le pompage) permet la génération d’une onde lumineuse par émission
stimulée. Cette onde va ensuite rétroagir sur sa source par le biais de la
cavité et ainsi créer un phénomène d’amplification qui va donner naissance à
l’émission laser. L’intérêt de cette émission est sa cohérence temporelle et
spatiale.
Le laser DFB est une transposition de ce principe à la différence qu’une
modulation des propriétés du milieu actif se substitue à la cavité résonnante.
Là où des miroirs sont utilisés pour former une cavité laser classique et
assurer l’oscillation photonique, l’émission laser à rétroaction répartie utilise
la rétrodiffusion de Bragg sur une structure périodique placée dans le milieu
actif. La structure périodique peut être formée par une variation d’indice ou
d’épaisseur dans le matériau, de densité de courant dans les matériaux
semiconducteurs, de gain en modulant le faisceau de pompe dans mon cas!
L'émission laser est crée par un effet de
rétroaction répartie (distributed feedback ou DFB) obtenu par le biais d'une
modulation longitudinale temporaire du gain induite dans le milieu actif.
L'utilisation d'un réseau de Bragg permet des propriétés de sélectivité
spectrale tandis que le caractère éphémère de la modulation permet que la
cavité, et donc l'émission, n'existe que pendant un intervalle de temps de
l'ordre de la durée d'excitation. J'utilise la configuration de Zs.BOR (OPTICS COMMUNICATIONS Vol.29 April 1979 p. 103-108) mais en utilisant un laser à excimer au lieu du laser à azote qu'il utilise dans sa publication. L'avantage de ce genre de pompage est d'obtenir un pulse laser unique de 70 ps à partir d'un pulse de pompage de 10ns soit une compression de 130 ! à condition de ne pas dépasser de 20% le seuil laser. Si l'on augmente l'énergie pompe on crée plusieurs pulses mais de durée plus courte et de plus avec une diminution notable de la largueur de raie(0.05Å). Le laser excimer XeCl émet un pulse intense de 500mJ en 10ns avec une largeur de raie de 10nm qui passe à travers une lentille plan-cylindrique en SUPRASIL et traitée anti-réflexion pour 308nm avec une focale de 250mm.
Puis le faisceau UV est dirigé sur un réseau de diffraction holographique de 2400 lignes/mm soit d=417nm, j'ai opté pour un réseau GH25-24U de la société THORLABS. Le faisceau va diffracté en 2 parties (ordre +1) et (ordre -1) avec un angle = arcsin( Lp/d), ces deux faisceaux sont réfléchit sur 2 miroirs (tuning) et dirigés vers la cuvette contenant le colorant Rhodamine 6G où il se forme des zones de pompage par addition des interférences et des zones sans pompage par destruction des interférences.
Chose étonnante la longueur d'onde d'émission de la Rhodamine 110 , 6G, B est identique et dépend uniquement de l'indice de réfraction du solvant. Pour ces 3 colorants R110,R6G,RB l'émission dans le méthanol est à 5450Å dans l'éthanol à 5500Å dans le DMSO à 5960Å et dans l'alcool benzylique à 6310Å. Si l'on désire obtenir des émission entre ces lignes alors il faut faire des mélanges des solvants. Une autre possibilité de changer la longueur d'onde d'émission est de changer l'angle auquel les 2 faisceaux pompe tombent sur la cuvette.
Le rapport x/y dépend du pas du grating d et de la longueur d'onde du laser pompe: pour 308nm x/y= 0.907 pour 337nm x/y= 0.723
