La commutation-Q (Q-switching en anglais), également appelée formation de grandes pulsations, est une technique permettant à un laser de produire un rayon sortant pulsant. Elle autorise la création de pulsations de lumière de haute puissance (de l’ordre du gigawatt), beaucoup plus que si le laser produisait une onde de sortie continue (mode constant). Comparée au blocage de mode, qui est une autre technique pour produire des pulsations avec un laser, la commutation-Q permet de plus faibles fréquences de répétition, de plus grandes énergies, ainsi que de plus longs temps de pulsations. Les deux techniques sont parfois utilisées conjointement.
La commutation-Q fut pour la première fois proposée en 1958 par Gordon Gould, et découverte et démontrée indépendamment en 1961 ou 1962 par R.W. Hellwarth et F.J. McClung, en utilisant des cellules de Kerr à commutation électrique comme volets sur un laser à rubis.
La commutation-Q est réalisée en intégrant des atténuateurs variables dans le résonateur optique du laser. Quand l’atténuateur fonctionne, la lumière qui quitte le milieu d’amplification ne peut pas revenir, et le processus de laser ne peut démarrer pour cette lumière. Cette atténuation à l’intérieur de la cavité correspond à une baisse du facteur Q, ou facteur qualité du résonateur optique. Un facteur Q élevé correspond à de faibles pertes dans le résonateur par aller-retour, et vice versa. L’atténuateur variable est plus communément appelé un « commutateur-Q », quand il est utilisé dans cette application.
Initialement, le milieu laser est « pompé » dans un état excité grâce à une source d’énergie extérieure pendant que le commutateur-Q est réglé pour empêcher un retour de lumière dans le milieu d’amplification (ce qui produit un résonateur à faible facteur Q). Ceci provoque une inversion de population, mais le processus de laser ne peut pas encore démarrer puisqu’il n’y a aucun retour du résonateur. Sachant que le taux d’émission stimulée dépend de la quantité de lumière entrant dans le milieu, la quantité d’énergie stockée dans le milieu d’amplification augmente au fur et à mesure que le milieu est « pompé ».
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La commutation-Q (Q-switching en anglais), également appelée formation de grandes pulsations, est une technique permettant à un laser de produire un rayon sortant pulsant. Elle autorise la création de pulsations de lumière de haute puissance (de l’ordre du gigawatt), beaucoup plus que si le laser produisait une onde de sortie continue (mode constant). Comparée au blocage de mode, qui est une autre technique pour produire des pulsations avec un laser, la commutation-Q permet de plus faibles fréquences de répétition, de plus grandes énergies, ainsi que de plus longs temps de pulsations.
Le blocage de mode ou verrouillage de mode désigne une technique de synchronisation de la phase des modes laser destinée à produire de courtes et intenses impulsions lumineuses. Le blocage de mode est réalisé à l'aide de différents éléments optiques : colorant à absorbant saturable, modulateur acousto-optique, cellule de Pockels... La principale application du blocage de mode est la réalisation de laser femtoseconde. Les premiers lasers à colorant délivrant de courtes impulsions sont apparus dans les années 1970, mais les impulsions qu'ils délivrent ne sont pas suffisamment stables .
Un modulateur acousto-optique (MAO, ou AOM en anglais, pour acousto-optic modulator), également appelé cellule de Bragg, utilise l’effet acousto-optique pour diffracter et changer la fréquence de la lumière par ondes sonores (généralement proche des fréquences radio). Il est utilisé dans les lasers pour la commutation-Q, en télécommunication pour effectuer de la modulation du signal, et en spectroscopie pour du contrôle de fréquence.
Provide understanding of the optical properties of materials, principles of laser operation and properties of generated light. Comprehension of basics of interaction between laser light and materials
The course will cover the fundamentals of lasers and focus on selected practical applications using lasers in engineering. The course is divided approximately as 1/3 theory and 2/3 covering selected
The state of the art in the domain of additive production processes
(the part is built by material addition without use of a shape tool) will be presented.
The main application/benefits/shortcomings
Explore les lasers pulsés et les techniques d'adaptation de phase en optique non linéaire, couvrant les matériaux biréfringents, les modulateurs, le Q-switching, le verrouillage de mode et le contrôle de la dispersion.
Explore les applications d'ablation laser, les lasers excimer et leurs diverses utilisations dans la production microélectronique et le prototypage rapide.
Couvre les lasers ultrarapides, l'optique non linéaire, la sélection des modes, le dumping des cavités et l'amplification des impulsions, explorant les contributions en physique et en chimie des lauréats du prix Nobel.
Industrial laser precision machining is predominately based on pulsed Nd:YAG lasers operated at a wavelength of 1.06 µm in a free running pulse regime. The objective of this thesis work has been to in