Le laser : Fondamentaux

Questions de cours

Veuillez répondre aux questions suivantes :

Question

Un laser hélium néon émettant à 633 nm donne une tache de 100 mm de rayon à 1/e2 à 500 m du laser. Quel est le rayon du faisceau dans le plan du waist (on suppose que ce plan est situé au niveau du laser) ?

Solution

Question

Un laser en anneau est composé de 4 miroirs identiques de coefficient de réflexion égal à 0,99. Donner la valeur du gain qu'il est nécessaire d'avoir dans le milieu amplificateur pour obtenir une oscillation laser.

Solution

Question

Donner l'écart en fréquence entre deux modes longitudinaux dans une cavité linéaire dont la longueur optique est L=300mm.

Solution

Question

Quelle est la fréquence de répétition des impulsions d'un laser dont les modes sont synchronisés en phase. Ce laser possède une cavité linéaire de longueur optique égale à L=1m.

Solution

Question

Un laser à modes synchronisés en phase émet une puissance moyenne de P=1W. La fréquence de répétition des impulsions issues de ce laser est de 100MHz. Donner l'énergie par impulsion.

Solution

Question

On considère un niveau du bas situé à une énergie égale à 200cm-1 du niveau fondamental. Il n'y a pas d'autre niveau à proximité. Donner la fraction de population qui se trouve dans ce niveau par rapport à la population du niveau fondamental, pour une température de 300K.

On rappelle que la constante de Boltzmann vaut : 1,38.10-23JK-1

On donne également le passage de l'unité en cm-1 à l'unité en joules : E(J)=100hcE(cm-1)

avec h la constante de Planck : h=6,62 10-34Js et c la vitesse de la lumière dans le vide : c=3.108ms-1.

Solution

Question

On suppose un pompage optique à 940nm d'un cristal d'Yb:YAG inséré dans une cavité laser. La longueur d'onde d'émission de l'ytterbium est de 1030nm. En supposant que tous les photons de pompe sont absorbés par le cristal et utilisés pour l'effet laser, donner la puissance maximale qu'il est possible d'obtenir de ce laser. La puissance de pompe est de 1W.

Solution

Question

Le milieu amplificateur hélium néon possède une bande spectrale d'amplification de à 633nm. On suppose que le profil spectral est rectangulaire pour simplifier. La cavité linéaire du laser a une longueur de 30cm. Donner le nombre de modes longitudinaux qui peuvent osciller dans cette cavité.

Solution

Question

Le CO2 possède une bande spectrale d'amplification de à 10,6µm. On suppose que le profil spectral est rectangulaire pour simplifier. La cavité du laser a une longueur de 1m.

  1. Donner le nombre de modes longitudinaux qui peuvent osciller dans cette cavité.

  2. De quelle longueur faut-il déplacer un miroir de la cavité pour être sûr qu'un mode tombe dans la bande d'amplification ?

Solution

Question

Un laser déclenché produit des impulsions de 10µJ avec une durée de 1ns. La fréquence de répétition des impulsions est de 10kHz.

  1. Donner la puissance crête des impulsions

  2. Donner la puissance moyenne en sortie du laser.

Solution
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