Caractéristiques principales du milieu amplificateur laser

Quelles sont les caractéristiques principales des milieux amplificateurs laser ?

Le milieu amplificateur laser, également appelé substance active laser, désigne le système de matériaux utilisé pour réaliser l'inversion de population des particules et générer un rayonnement stimulé permettant l'amplification de la lumière. Composant essentiel du laser, il est constitué d'un grand nombre d'atomes ou de molécules qui, sous l'effet d'une excitation énergétique externe, peuvent passer à un état excité et émettre des photons, formant ainsi un faisceau.lumière laserLe milieu amplificateur du laser peut être un matériau solide, liquide, gazeux ou semi-conducteur.
Dans les lasers à semi-conducteurs, les milieux amplificateurs couramment utilisés sont des cristaux dopés aux ions de terres rares ou de métaux de transition, tels que les cristaux Nd:YAG et Nd:YVO4. Dans les lasers liquides, on utilise souvent des colorants organiques comme milieux amplificateurs. Les lasers à gaz utilisent un gaz comme milieu amplificateur : le dioxyde de carbone dans les lasers à dioxyde de carbone, et l’hélium et le néon dans les lasers hélium-néon.Lasers à semi-conducteursutiliser des matériaux semi-conducteurs comme milieu amplificateur, tels que l'arséniure de gallium (GaAs).
Les principales caractéristiques du milieu amplificateur laser sont les suivantes :
Structure des niveaux d'énergie : Les atomes ou molécules du milieu amplificateur doivent posséder une structure de niveaux d'énergie adaptée pour permettre une inversion de population sous l'effet d'une excitation énergétique externe. Cela signifie généralement que la différence d'énergie entre les niveaux d'énergie supérieurs et inférieurs doit correspondre à l'énergie photonique d'une longueur d'onde donnée.

Propriétés de transition : Les atomes ou molécules à l’état excité doivent présenter des propriétés de transition stables pour émettre des photons cohérents lors de l’émission de rayonnements excités. Ceci requiert un rendement quantique élevé et de faibles pertes pour le milieu amplificateur.
Stabilité thermique et résistance mécanique : Dans les applications pratiques, le milieu amplificateur doit résister à la lumière de pompe de haute puissance et à la sortie laser ; il doit donc présenter une bonne stabilité thermique et une bonne résistance mécanique.
Qualité optique : La qualité optique du milieu amplificateur est essentielle aux performances du laser. Ce milieu doit présenter une transmittance lumineuse élevée et de faibles pertes par diffusion afin de garantir la qualité et la stabilité du faisceau laser. Le choix du milieu amplificateur dépend des exigences de l’application.laserLa longueur d'onde de fonctionnement, la puissance de sortie et d'autres facteurs sont autant de facteurs à prendre en compte. En optimisant les matériaux et la structure du milieu amplificateur, il est possible d'améliorer encore les performances et l'efficacité du laser.