Cette tête laser se compose d'un barreau Nd:YAG de diamètre 2mm et 73mm de long dopé à 0.6% de néodyme. Les faces du barreau sont traités anti-réflection pour 808nm et sont convexes pour compenser l'effet de lentille du barreau. Le pompage se fait par 3 rangées de 3 diodes soit 9 diodes lasers de 20W chacune à 808nm. L'alimentation se fait en 18VDC et 26A max. Je vais faire fonctionner ce laser en mode continu, puis en Q-switch avec un AOM , puis en MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) avec une 2ème tête comportant un barreau de 3mm x 65mm. Pour un premier test, je vais utiliser un miroir HR avec un rayon de courbure de -700mm et un miroir de sortie plan à 80% de réflection.
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MONTAGE Q-switch avec un prisme rotatif. Le prisme rotatif permet d'obtenir des impulsions ayant une puissance crête plus élevé. Le barreau est pompé en continu et le facteur de qualité du résonateur est maintenu au plus bas pour que l'inversion de population soit la plus élevée que possible.
Mesure avec le prisme rotatif:
Durée des pulses 100 microsecondes Fréquence de répétition optimum 500 Hz L'intensité des pulses dépend de la fréquence de répétition et l'optimum pour une puissance de pompe de 25A est de 500Hz. Plus la puissance de pompe est élevée plus la fréquence de répétition augmente
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MONTAGE Q-switch avec AOM (modulateur acousto-optique)
L'élément clé d'un AOM est un cristal transparent (ou morceau de quartz) à travers lequel la lumière se propage. Un transducteur piézoélectrique attaché au cristal est utilisé pour créer une onde sonore avec une fréquence de l'ordre de 80 MHz. La lumière peut alors subir la diffraction de Bragg au niveau du réseau d'indice de réfraction périodique mobile généré par l'onde sonore; par conséquent, les AOM sont parfois appelés cellules de Bragg.
Un modulateur acousto-optique (AOM) est un dispositif qui peut être utilisé pour contrôler la puissance, la fréquence ou la direction spatiale d'un faisceau laser avec un signal de commande électrique. Il est basé sur l'effet acousto-optique, c'est-à-dire la modification de l'indice de réfraction par la pression mécanique oscillante d'une onde sonore. L'AOM, appelé Q switch, sert alors à bloquer le résonateur laser avant que l'impulsion ne soit générée. Dans la plupart des cas, le faisceau d'ordre zéro (non diffracté) est utilisé dans des conditions d'effet laser, et l'AOM est activé lorsque l'émission laser doit être interdite. Cela nécessite que les pertes de diffraction provoquées (éventuellement pour deux passages par aller-retour du résonateur) soient plus élevées que le gain du laser.
Avant de monter l'AOM dans la cavité laser, je dois vérifier le bon fonctionnement de celui-ci. Pour cela j'utilise un laser HeNe dont le faisceau traverse l'AOM et est récupéré par une photodiode qui me permet de faire le bon réglage de l'angle de Bragg. Les deux photos ci-dessous sont les signaux de sortie monitor du générateur Intra Action Corp. Model QE 27508 f=27.12 MHz 50W. Le signal obtenu sur la photodiode après avoir traversé un filtre gris servant à ajuster l'intensité au niveau de la photodiode de manière à obtenir un signal de l'ordre du volt sur l'oscilloscope TDS 754A. On constate une modulation de 50%
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MONTAGE Q-switch passif avec absorbant saturable. Un absorbant saturable passif est un composant optique avec une certaine perte optique, qui est réduite à des intensités optiques élevées. Cela peut se produire, par exemple, dans un milieu avec des ions dopants absorbants, lorsqu'une forte intensité optique conduit à une déplétion de l'état fondamental de ces ions. Des effets similaires peuvent se produire dans les semi-conducteurs, où l'excitation des électrons de la bande de valence dans la bande de conduction réduit l'absorption pour les énergies des photons juste au-dessus de l'énergie de la bande interdite.
Voici différents types de matériaux et structures 2D utilisables pour faire du Q-switching ou du mode-locking. Les colorants saturables et les verres saturables comme Schott 695 ont étés les premiers utilisés depuis 1964. Les miroirs SESAM sont venus sur le marché vers 1992 surtout utilisé pour le mode-locking des lasers femtosecondes. Début des années 2000 sont apparus les nano-structures 1D et 2D avec toute une série de nouveaux corps permettant de réduire la durée des impulsions laser.
Je vais tester plusieurs colorants organiques (DYES) et un verre SCHOTT ainsi que du YAG:Cr+4 que je possède. J'aimerai bien tester le graphène (FLUKA swizerland)
Un polymère utilisé comme absorbant saturable passif est le BDN ( Bis 4-dimethylamine dithiobenzil nickel) dissous dans du 1,2 Dichloroéthane est surtout utilisé avec des lasers Nd:YAG pompé par tube flash. Il permet d'obtenir des durées de pulses laser entre 20 et 100ns.
LES MESURES VONT SUIVRE !
MONTAGE Q-switch avec une cellule de Pockels. Une cellule de Pockels est un élément constitué d'un cristal électro-optique à travers lequel passe la lumière. Deux électrodes sont disposés sur le cristal sur lesquels on applique une tension qui produit un retard de phase de la lumière. La cellule de Pockels se comporte comme une lame d'onde qui peut-être modulée
Sous le module BEHLKE HTS 50-06 se trouve une alimentation +5kV NSE Electronic SCHULZ model 590-122. Cette unité sert à faire commuter la cellule de pockels. Celle-ci étant endommagée, je dois retailler les faces du cristal LiNbO3.
LES MESURES VONT SUIVRE !
MONTAGE Q-switch passif avec SAM (Saturable Absorber Mirroir). Le SAM est un miroir non-linéaire dont la réflectivité augmente avec l'énergie du pulse incident. Il permet de faire du Q-switching et du mode locking sur des lasers continus.
MONTAGE en "cavity dumping". Le montage en "cavity dumping" traduit en français cavité vidangée ! Est le contraire du Q-switching où l'énergie laser est stockée dans le milieu amplificateur (inversion de population) ici l'énergie est stockée dans la cavité laser sous forme d'un champs électrique et lorsqu'on applique une tension sur la cellule de Pockel l'énergie stockée est libérée grâce au polariseur ! La durée de pulse d'un laser utilisant la "cavité dumping" est déterminé par la longueur du résonateur et par la vitesse de commutation de la cellule de pockel.
