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Concept
Laser hélium-néon
Résumé
thumb|right|Laser hélium-néon en démonstration au Laboratoire Kastler Brossel.
Un laser hélium-néon est un laser à de petite dimension. Il a de nombreuses applications scientifiques et industrielles, on l'utilise aussi au laboratoire pour les démonstrations d'optique. Il émet dans le rouge à (nanomètres).
Le milieu amplificateur est un mélange de gaz néon et hélium, dans une proportion variant de 1/5 à 1/20, enfermé à basse pression (en moyenne par centimètre de longueur de la cavité) dans une ampoule de verre. La source d'énergie du laser (ou « source de pompage ») est une décharge électrique de l'ordre du kilovolt appliquée à l'anode et à la cathode situées de part et d'autre du tube de verre. Dans le cas d'une émission continue on utilise le plus souvent un courant de 5 à . La cavité optique du laser est ordinairement constituée d'un miroir à haut pouvoir réfléchissant d'un côté du tube, et d'un miroir concave (output coupler) avec un indice de transmission d'environ 1 % de l'autre côté.
Les lasers hélium-néon sont généralement de petite taille avec une cavité optique mesurant de 15 à de long et une puissance de sortie de 1 à .
La longueur d'onde du rouge des lasers à hélium-néon est habituellement donnée pour . Cependant, sa valeur exacte dans l'air étant , serait plus proche de la vérité. Pour calculer l'énergie du photon, il faut retenir la valeur de la longueur d'onde dans le vide qui est de . La longueur d'onde de fonctionnement précise varie d'environ en raison de la dilatation thermique de la cavité. Il existe des versions stabilisées dont la précision est de l'ordre de 10-12 nm.
thumb|upright=1.75|Schéma de principe d'un laser hélium-néon (HeNe).
thumb|upright=1.75|Spectre d'un laser hélium-néon montrant la grande pureté spectrale caractéristique des lasers.
Dans un laser hélium-néon, tout commence par la collision d'un électron provenant de la décharge électrique avec un atome d'hélium dans le mélange de gaz. Cette collision excite l'atome d'hélium de son état fondamental aux états quantiques 23S1 et 21S0 à longue durée de vie, qui sont des états excités métastables.
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