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INTRODUCTION ` A LA TH´ EORIE DU LASER
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1Pompage de l’amplificateur et transition laser
Pompage : porter assez d’atomes sur le niveau 2pour avoir inversion
de population donc amplification
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2
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Syst`eme ferm´e `a 4
niveaux
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Syst`eme ferm´e `a 3
niveaux
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Syst`eme ferm´e `a 3
niveaux
1

Syst`eme ouvert `a deux niveaux :
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1/τ − Α
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Exemples de m´ethodes de pompage :
– pompage optique (flash, lasers, diodes lasers)
– collision avec un autre atome excit´e.
– collisions ´electrons(qq kV)-atomes
– pompage chimique : lasers `a Excim`ere : Ar + 1/2F2−→ ArF ∗
form´e directement sur le niveau 2, le niveau 1 ´etant dissociatif
donc instable.
– pompage par interaction directe ´electron-photons dans un ondu-
leur (Laser `a ´electrons libres CLIO)
– pompage par injection de porteurs : courant parcourant une jonc-
tion p-n dans un semiconducteur
2

Remarque : les syst`emes physiques utilisables doivent permettre un
pompage efficace par des dispositifs faciles `a mettre en oeuvre. En
pratique, il n’en existe pas beaucoup.
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2Propri´et´es d’une cavit´e laser
2.1 Cavit´es lin´eaires ou en anneau
Cavit´es lin´eaires :
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1
M
2
M
3
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M
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3
M
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Le faisceau revient sur lui mˆeme au niveau des miroirs d’extr´emit´e.
Cavit´es ’en anneau’ :
M
1
M
2
M
3
M
1
M
2
M
3
M
4
On y ajoute souvent un ”isolateur optique” (”diode optique”) pour
imposer un sens de parcours unique.
4

2.2 Longueur optique d’une cavit´e
∗cavit´e en anneau contenant des ´el´ements optiques d’indice n(z).
Temps d’un parcours complet :
∆t=cavit´e
dz
c=cavit´e
n(z)dz
c0
=d
c0
par d´efinition de la longueur optique dde la cavit´e.
∗Cavit´e lin´eaire ;
d: longueur optique d’un miroir d’extr´emit´e `a l’autre.
∆t=2d
c0(aller-retour).
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