Laser ionique

Laser à kryptonEdit

Un laser à krypton est un laser ionique utilisant des ions du gaz noble krypton comme milieu de gain. Le pompage du laser se fait par une décharge électrique. Les lasers à krypton sont largement utilisés dans la recherche scientifique, et dans les utilisations commerciales, lorsque le krypton est mélangé à l’argon, il crée un laser à « lumière blanche », utile pour les spectacles de lumière laser. Les lasers au krypton sont également utilisés en médecine (par exemple pour la coagulation de la rétine), pour la fabrication d’hologrammes de sécurité, et à de nombreuses autres fins.

Les lasers à krypton peuvent émettre une lumière visible proche de plusieurs longueurs d’onde différentes, communément 406,7 nm, 413,1 nm, 415,4 nm, 468,0 nm, 476,2 nm, 482,5 nm, 520,8 nm, 530,9 nm, 568,2 nm, 647,1 nm et 676,4 nm.

Laser à argonEdit

Ce laser à ions argon émet une lumière bleu-vert à 488 et 514 nm

Le laser à ions argon a été inventé en 1964 par William Bridges à la Hughes Aircraft Company et il fait partie de la famille des lasers ioniques qui utilisent un gaz noble comme milieu actif.

Les lasers à ions argon sont utilisés pour la photothérapie rétinienne (pour le traitement du diabète), la lithographie et le pompage d’autres lasers. Les lasers à ions argon émettent à 13 longueurs d’onde à travers les spectres visible et ultraviolet, notamment : 351,1 nm, 363,8 nm, 454,6 nm, 457,9 nm, 465,8 nm, 476,5 nm, 488,0 nm, 496,5 nm, 501,7 nm, 514,5 nm, 528,7 nm et 1092,3 nm. Toutefois, les longueurs d’onde les plus couramment utilisées se situent dans la région bleu-vert du spectre visible. Ces longueurs d’onde ont le potentiel d’être utilisées dans les communications sous-marines car l’eau de mer est assez transparente dans cette gamme de longueurs d’onde.

Un faisceau laser à l’argon composé de plusieurs couleurs (longueurs d’onde) frappe un réseau de miroirs de diffraction en silicium et est séparé en plusieurs faisceaux, un pour chaque longueur d’onde (de gauche à droite) : 458 nm, 476 nm, 488 nm, 497 nm, 502 nm et 515 nm

Les lasers à l’argon et au krypton courants sont capables d’émettre des ondes continues (CW) de plusieurs milliwatts à des dizaines de watts. Leurs tubes sont généralement constitués de cloches d’extrémité en nickel, de joints métal-céramique en kovar, de céramiques d’oxyde de béryllium ou de disques de tungstène montés sur un dissipateur thermique en cuivre dans une chemise en céramique. Les premiers tubes étaient en quartz simple, puis en quartz avec des disques en graphite. Par rapport aux lasers hélium-néon, qui ne nécessitent que quelques milliampères de courant d’entrée, le courant utilisé pour le pompage du laser krypton est de plusieurs ampères, car il faut ioniser le gaz. Le tube du laser ionique produit beaucoup de chaleur perdue, et ces lasers nécessitent un refroidissement actif.

Le plasma typique du laser ionique à gaz noble consiste en une décharge lumineuse à haute densité de courant dans un gaz noble en présence d’un champ magnétique. Les conditions typiques d’un plasma à onde continue sont des densités de courant de 100 à 2000 A/cm2, des diamètres de tube de 1,0 à 10 mm, des pressions de remplissage de 0,1 à 1,0 Torr (0,0019 à 0,019 psi), et un champ magnétique axial de l’ordre de 1000 gauss.

William R. Bennett, co-inventeur du premier laser à gaz (le laser hélium-néon), a été le premier à observer les effets de combustion de trous spectraux dans les lasers à gaz, et il a créé la théorie des effets de « combustion de trous » dans l’oscillation du laser. Il a codécouvert les lasers utilisant l’excitation par impact d’électrons dans chacun des gaz nobles, le transfert d’excitation dissociative dans le laser néon-oxygène (le premier laser chimique), et l’excitation par collision dans plusieurs lasers à vapeur métallique.

Autres types disponibles dans le commerceEdit

  • Ar/Kr : Un mélange d’argon et de krypton peut donner un laser dont les longueurs d’onde de sortie apparaissent comme de la lumière blanche.
  • Hélium-cadmium : émission laser bleue à 442 nm et ultraviolette à 325 nm.
  • Vapeur de cuivre : émission jaune et verte à 578 nm et 510 nm.

ExperimentalEdit

  • Xénon
  • Iode
  • Oxygène

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