I. Analyse des modes de la cavité laser

UPMC, L3 SVP, 05/06
LP343
T. Fouchet
TP 4 : Laser
Attention. Les lasers utilisés pendant ce TP sont puissants et dangereux. Ils
peuvent provoquer des accidents graves en cas d’exposition de l’œil au faisceau
ou même à de faibles réflexions du faisceau, ou des brûlures de la peau.
1. Ne pas approcher l’œil du faisceau.
2. Ne pas insérer un élément optique sans avoir au préalable coupé le
faisceau laser.
3. Ne pas exposer de manière prolongée sa peau au faisceau.
Cette séance de travaux pratiques va se dérouler à l’envers. Au début de la séance, les miroirs
sont alignés pour obtenir un effet laser, l’analyseur de mode est réglé. Dans un premier temps,
le but est d’analyser les modes de la cavité laser préréglée. Dans un deuxième temps, le but
sera de reconstituer la cavité laser en ajustant miroirs et tube He-Ne, à l’aide du laser
d’alignement.
I.
Analyse des modes de la cavité laser
L’analyseur de mode est un spectromètre Fabry-Pérot d’intervalle spectral libre
=2GHz, dont la distance d entre les 2 miroirs varie périodiquement au moyen d’un
quartz piézoélectrique. La tension de contrôle du quartz est générée par l’alimentation
interferometer driver, dont on peut régler la vitesse de balayage et le seuil (bias)
I.1. L’analyseur de mode
 Calculer la distance d entre les deux miroirs de l’analyseur de mode.
 Décrire comment l’analyseur de mode peut explorer l’ensemble du spectre des
fréquences.
 Calculer la variation d de la distance d permettant de translater de 2GHz un pic
de transmission de l’analyseur situé vers 632,8 nm.
I.2. Modes de la cavité laser
 Régler l’oscilloscope pour afficher une largeur de bande d’environ 3GHz (pour
visualiser au moins deux fois les modes de la cavité laser). Quelle est l’origine de
l’instabilité à l’écran ?
 Imprimer l’écran. A partir de l’impression, calculer l’intervalle spectral libre de
la cavité laser. Comparer à la distance entre les miroirs de la cavité.
 Calculer la largeur à mi-hauteur de la raie de fluorescence du néon.
 Régler l’oscilloscope pour afficher un mode de la cavité laser. Imprimer. Mesurer
la largeur d’un mode de la cavité laser.
 Augmenter la taille de la cavité laser. Le nombre de modes a-t-il augmenté ? (A
voir après le réglage de la cavité laser.)
I.3. Rendement du laser
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LP343
T. Fouchet
 Mesurer l’intensité du faisceau laser.
 En déduire le rendement du dispositif à partir de la puissance développée par
l’alimentation.
II.
Réglage de la cavité laser
Démonter tout d’abord les deux miroirs et la cavité laser. Il faut laisser en place le laser
d’alignement.
II.1. Réglage du tube laser
 Placer le tube laser sur le banc optique. Régler les vis d’entrée pour que le
faisceau du laser d’alignement pénètre dans la cavité. Régler la vis de sortie pour que
le maximum d’intensité sorte du tube. Repérer le maximum soit avec un écran blanc,
soit avec le détecteur d’intensité.
II.2. Réglage des miroirs de la cavité laser
 Retirer le tube. Placer le miroir M1 sur le banc optique. Régler le miroir pour que
la réflexion du laser d’alignement revienne à l’intérieur du tube.
 Placer le miroir M2, et régler de manière similaire en laissant M1.
II.3. Obtention d’un effet laser
 Replacer le tube comme précédemment. Mettre le tube He-Ne sous tension.
Régler alors finement la position des miroirs M1 et M2, et des faces d’entrée et de
sortie du tube pour obtenir un effet laser. Pour cela chercher le maximum d’intensité
sur un écran blanc ou sur le détecteur d’intensité.