# Sources laser - Principes, propriétés et applications

Auteur(s) : Hugues GUILLET DE CHATELLUS

Relu et validé le 14 sept. 2021 | Read in English

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Présentation

## RÉSUMÉ

Depuis son invention en 1960, le laser a toujours su se positionner sur de nouveaux domaines d’applications. Il est ainsi devenu un objet courant de la vie quotidienne et un acteur important des secteurs scientifiques et économiques. Même si les lasers présentent toutes sortes de caractéristiques physiques (dimension, longueur d’onde démission, puissance…), leurs fonctionnements reposent sur quelques principes communs. Après une brève description théorique de l’effet laser, cet article fait le point sur les différentes sources laser, pour donner ensuite au lecteur un panorama général des lasers et de leurs applications.

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## Auteur(s)

- Hugues GUILLET DE CHATELLUS : Directeur de recherche au CNRS, docteur en physique de l’Université Bordeaux 1 - Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, UMR 5588, - Saint-Martin-d’Hères, France

### INTRODUCTION

L’invention du laser à rubis en 1960 par T. Maiman est l’aboutissement de travaux fondamentaux sur l’interaction entre la lumière et la matière entrepris dès le début du XXe siècle. Les lasers sont devenus, en soixante ans, un objet familier présent dans un nombre toujours croissant d’applications, tout en conservant malgré tout son caractère fascinant. La représentation courante d’un laser, popularisée en particulier par le cinéma, est celle d’un rayon de lumière colorée, qui illustre deux propriétés fondamentales des lasers : la nature spécifique du spectre – le contenu fréquentiel –, et la directivité du rayonnement. Par sa nature, un rayonnement laser est donc très différent des sources lumineuses habituelles (ampoule à incandescence, diode électroluminescente), dont le spectre est généralement large et la directivité faible. Il existe des lasers de toutes tailles, depuis des nanostructures de quelques dizaines de nanomètres, jusqu’aux systèmes laser de fusion contrôlée, qui occupent des bâtiments de plusieurs centaines de mètres. Les types de rayonnement émis sont également très divers, à la fois au niveau des longueurs d’onde (depuis les rayons X et l’UV lointain des lasers excimères, jusqu’à l’infrarouge des lasers CO2), et de la structure temporelle du rayonnement laser (des lasers continus jusqu'aux sources d'impulsions ultra-courtes : femtoseconde (10−15 s), voire attoseconde (10−18 s)). Enfin, les puissances lumineuses instantanées émises varient sur une très large plage, du nanowatt (10−9 W) jusqu’à l’exawatt (1018 W). Par ailleurs, dans un contexte technique et industriel en pleine évolution, les domaines d’application des lasers se sont très largement diversifiés, allant de l’usinage aux télécommunications, en passant par la chirurgie et les grands enjeux énergétiques actuels. Afin de proposer une vision globale des sources lasers, la première partie de cet article rappelle les principes communs des lasers : les mécanismes d’amplification lumineuse, l’effet de la cavité, puis la mise en forme spatiale et temporelle du rayonnement laser. La seconde partie s’applique à dresser un panorama général des sources laser, en fonction de leur domaine d’application.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles utilisés.

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## MOTS-CLÉS

lasers sources lumineuses interaction lumière-matière

## VERSIONS

- Version archivée 1 de sept. 1996 par Gilles BRASSART, Jean-Louis MEYZONNETTE, Jean-Paul POCHOLLE

## DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e4020

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### BIBLIOGRAPHIE

- (1) - SIEGMAN (A.E.) - Lasers. - University Sciences Book (1986).

- (2) - HARTMANN (F.) - Les Lasers. - Que sais-je ? PUF (1991).

- (3) - SVELTO (O.) - Principles of lasers. - Springer (2007).

- (4) - SALEH (B.E.A.), TEICH (M.C.) - Fundamentals of Photonics, 2nd Ed.. - Wiley-Interscience (2007).

### DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

- Spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) pour le diagnostic chimique et biologique.

- Propriétés optiques des terres-rares.

- Lasers accordables.

- Communications optiques haut débit – Introduction et caractérisation.

- Communications optiques haut débit – Conception et validation.

- Lasers à semi-conducteurs.

- Cristaux et optique laser...

### ANNEXES

- 1 Ressources en ligne

1 Ressources en ligne

Le laser – Fondamentaux. Cours de F. Balembois et N. Forget http://www.optique-ingenieur.org/fr/cours/OPI_fr_M01_C01/co/OPI_fr_M01_C01_web_1.html Les lasers : principe et applications. Cours vidéo M. Brunel https://www.scienceaction.asso.fr/ressources/videos/lasers-principe-et-applications-les Laser Fundamentals, Cours vidéo du MIT https://ocw.mit.edu/resources/res-6-005-understanding-lasers-and-fiberoptics-spring-2008/laser-fundamentals-i/

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Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.

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