LASER : définition et fonctionnement
- Définition : Dispositif qui amplifie la lumière et la rassemble en un étroit faisceau, dit
cohérent, où ondes et photons associés se propagent en phase, au lieu d'être
arbitrairement distribués. Cette propriété rend la lumière laser extrêmement
directionnelle et d'une grande pureté spectrale.
Appareil fournissant un
rayonnement lumineux directif et quasiment monochromatique grâce à une émission
stimulée de radiation.
Le mot «LASER» est l'acronyme de l'anglais Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation (« amplification de la
lumière par émission stimulée de radiations »).
Les lasers couvrent aujourd'hui
toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, des rayons X et
ultraviolets aux ondes infrarouges et micrométriques.
- Principe de
fonctionnement optique :
Le laser consiste en un milieu amplificateur placé dans une
cavité résonante qui fournit un rayonnement d'ondes cohérentes et
monochromatiques par émission stimulée.
L'excitation du milieu permet d'obtenir
l'inversion de population, occupation anormale de niveaux d'énergie élevés, qui
favorise l'émission stimulée par rapport à l'émission aléatoire spontanée (dans
des proportions décrites par les coefficients d'Einstein).
La cavité permet, en
effet, de réfléchir au sein du milieu les photons émis, de manière à ce qu'ils
provoquent à leur tour une émission stimulée (production de photons de même
fréquence, de même phase et de même direction de propagation que ceux du
rayonnement stimulateur). La longueur d'onde d'émission doit correspondre à un
mode propre de la cavité (résonateur) pour que puisse s'y installer un système
d'ondes stationnaires. Le gain de l'ensemble milieu amplificateur-cavité doit
être supérieur à ses pertes (dues entre autres aux réflexions).
