Brevet FR3040246A1 (20170224)
REVENDICATIONS1. Laser térahertz (1) adapté pour émettre au moins un premier rayonnement électromagnétique dont une première fréquence d'émission est comprise entre 700 GHz et 1200 GHz, ledit laser comportant : une source laser infrarouge (10), une cavité résonnante (20) agencée pour être pompée optiquement par la source laser infrarouge (10), ladite cavité optique résonnante (20) contenant de l'ammoniac gazeux en tant que milieu amplificateur et présentant au moins une configuration pour laquelle la cavité résonnante (20) est une cavité résonnante à la première fréquence d'émission, le laser térahertz (1) étant caractérisé en ce que la source laser infrarouge (10) est une source laser à semiconducteur continue apte à exciter les molécules du milieu amplificateur d'un niveau énergétique initial vers au moins un premier niveau énergétique excité, les molécules du milieu amplificateur placées dans ce premier niveau énergétique excité étant susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion pure liée au mode de renversement de type parapluie de la molécule d'ammoniac, dont l'énergie de désexcitation correspond à la première fréquence d'émission.\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon la revendication 1 dans lequel la source laser infrarouge (10) est un laser à cascade quantique.\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon la revendication 2 adapté pour émettre au moins un deuxième rayonnement électromagnétique dont une deuxième fréquence d'émission est comprise entre 700GHz et 1200 GHz, dans lequel la source laser infrarouge (10) est un laser à cascade quantique accordable sur une plage de longueurs d'onde comportant au moins deux longueurs d'onde aptes à exciter les molécules du milieu amplificateur du niveau énergétique initial vers respectivement le premier et un deuxième niveau énergétique excité, les molécules du milieu amplificateur placées dans ce deuxième 3040246 32 niveau énergétique excité étant susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion pure liée au mode de renversement de type parapluie de la molécule d'ammoniac dont l'énergie de désexcitation correspond à la deuxième fréquence d'émission, la cavité résonnante (20) présentant au moins une configuration pour 5 laquelle la cavité résonnante (20) est une cavité résonnante à la deuxième fréquence d'émission.\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier niveau énergétique excité par la source laser infrarouge (10) 10 est un niveau énergétique de vibration v2=1 accessible par une transition de la branche Q avec un nombre quantique J inférieur à\n<CLM>\1\t5. Laser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'ammoniac gazeux est choisi dans le groupe comportant l'ammoniac 15 dont l'atome d'azote est l'isotope 14, l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 et leur mélange, et dans lequel la proportion volumique relative dans le milieu amplificateur de l'un parmi l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 est supérieure à 90% et préférentiellement à 95%. 20\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'ammoniac gazeux est un mélange d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15, les proportions volumiques relatives dans le milieu amplificateur de l'ammoniac dont l'atome d'azote est 25 l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 étant toutes deux comprises entre 40 et 60%.\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'ammoniac gazeux est un mélange d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15, la cavité résonnante (20) 3040246 33 étant configurée pour permettre une modification des proportions volumiques relatives dans le milieu amplificateur de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope\n<CLM>\1\t5\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comportant au moins une fibre optique infrarouge (31), telle qu'une fibre optique creuse, comprenant une première et une deuxième extrémité, la première extrémité étant connectée à la sortie de la source laser infrarouge (10) et la deuxième extrémité étant connectée à la cavité résonnante (20) de manière à fournir une liaison optique entre la 10 source laser infrarouge (10) et la cavité résonnante (20).\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel la source laser infrarouge (10) est adaptée pour émettre un rayonnement pompe pour pomper optiquement la cavité résonnante (20), 15 et dans lequel la cavité résonnante (20) comporte une entrée pour l'injection du rayonnement pompe dont les dimensions sont inférieures à 71,706f avec c la vitesse de la lumière et f la première fréquence d'émission, les dimensions de l'entrée pour l'injection du rayonnement pompe étant préférentiellement inférieures à C/21." 20\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la sortie de la source laser infrarouge (10) est positionnée au niveau de l'entrée de la cavité résonnante (20).\n<CLM>\1\tLaser térahertz (1) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel 25 la cavité résonnante (20) comporte une lentille convergente (21c) agencée pour diminuer la divergence du rayonnement pompe en sortie de la fenêtre d'entrée.\n<CLM>\1\tSource térahertz (100) adaptée pour émettre au moins un troisième rayonnement électromagnétique dont une troisième fréquence d'émission est 30 comprise entre 700 GHz et 1200 GHz, la source térahertz (100) comportant : 3040246 34 un laser térahertz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, une source hyperfréquence apte à émettre un rayonnement hyperfréquence dont la fréquence d'émission est comprise entre 1 GHz et 200 GHz, 5 un milieu ou dispositif non linéaire agencé pour mélanger le premier rayonnement térahertz fourni par le laser térahertz (1) et le rayonnement hyperfréquence pour fournir le troisième rayonnement.\n<CLM>\1\tUtilisation d'un laser térahertz (1) selon l'une des 10 revendications 1 à 11 pour effectuer de l'imagerie, de la spectroscopie, de la transmission de données ou de la détection d'obstacles dans la gamme du térahertz.