TP Absorption-émission d'un cristal Nd:YAG

Cet ensemble permet d’introduire toutes les notions indispensables à la compréhension des processus intervenant dans l’effet Laser.

Il peut être complété par des miroirs permettant de réaliser un résonateur et ainsi aborder l’amplification et la cavité Laser Nd:YAG.

La diode laser, munie d’un dispositif de refroidissement thermoélectrique, est utilisée pour pomper un cristal Nd:YAG. Le contrôleur de la diode laser permet de modifier des paramètres comme la température et le courant de la diode de pompage mais également de la moduler en intensité.

Thèmes abordés :
- Coefficient d’Einstein, absorption, émission spontanée et stimulée
- Diode Laser, seuil et courbe d’efficacité de la diode
- Dépendance de la longueur d’onde avec la température de la diode laser
- Pompage optique, optimisation de l’absorption
- Absorption du cristal Nd: YAG
- Décroissance de fluorescence, durée de vie de l’état excité
- Filtre interférentiel et filtre passe-haut

Principes et objectifs :
Absorption et émission stimulée par pompage optique sont des processus importants dans l’effet Laser.
Le pompage optique permet l’inversion de population et son efficacité dépend de l’absorption du milieu actif et des transitions d’émissions possibles dans celui-ci.
En ajustant la température de la diode laser et donc en changeant sa longueur d’onde il est possible d’optimiser l’absorption du cristal Nd:YAG et donc l’efficacité du pompage optique. Le profil spectral d’absorption du cristal peut ainsi être obtenu.
La désexcitation du milieu génère une fluorescence qui est collectée par une optique adaptée et mesurée par une photodiode après avoir été filtrée (1064 nm). La durée de vie de l’état excité est ainsi mesurée.

Composition :
▪ 1 rail optique 0,5 m, avec règle graduée
▪ 1 diode laser 100 mW - 808 nm, stabilisée en température avec support rotatif sur cavalier
▪ 1 contrôleur de diode laser (température, courant, modulation)
▪ 1 optique de mise en forme pour faisceau laser avec support sur cavalier
▪ 1 cristal Nd:YAG en monture avec ajustement 2 axes et support sur cavalier
▪ 2 optiques de mise en forme pour faisceau fluorescent avec support sur cavalier
▪ 1 filtre passe haut
▪ 1 filtre interférentiel (1064 nm)
▪ 1 support filtre sur cavalier
▪ 1 photodiode PIN avec support sur cavalier
▪ 1 carte de visualisation IR (800-1600 nm)
▪ 2 paires de lunettes de sécurité Laser
▪ 1 notice d’expériences (en anglais)