laser

4.1

Lasers à solide

Les lasers à solide utilisent des verres et des cristaux comme milieu d'émission et de propagation des photons (notamment des cristaux de rubis et des verres dopés au néodyme). De tous les lasers, ce sont ceux qui fournissent la plus grande puissance utile. Ils opèrent généralement en mode discontinu, générant des impulsions lumineuses extrêmement brèves (de l’ordre de 10^-15 s), permettant d'étudier les phénomènes physiques de très courte durée.

Dans de tels lasers, le pompage préliminaire du milieu est réalisé par des flashs électroniques au xénon, des lampes à arc ou des lampes à vapeur métallique. Les lasers à solide étendent aujourd'hui leur gamme de fonctionnement aux rayons ultraviolets (multiplication de la fréquence lumineuse dans des cristaux de phosphate de potassium), et même aux rayons X (interaction des photons avec une cible en yttrium).

4.2

Lasers à gaz

Dans un laser à gaz, le milieu générateur de photons est un gaz pur, un mélange de gaz ou un métal chauffé à l'état de vapeur, contenu dans un tube en verre ou en quartz. Le pompage du milieu est obtenu par rayonnement ultraviolet ou bombardement d'électrons. Le laser à hélium et néon, en particulier, est connu pour la pureté de sa fréquence d'émission et l'étroitesse (directivité) du faisceau obtenu. Les lasers à dioxyde de carbone sont également répandus et génèrent de fortes puissances en mode continu.

4.3

Lasers à semi-conducteurs

Particulièrement compacts, les lasers à semi-conducteurs utilisent les jonctions électroniques entre semi-conducteurs de conductivités différentes pour générer des photons (l'un des matériaux les plus performants étant l'arséniure de gallium). La production des photons est cantonnée à la jonction électronique par des surfaces réfléchissantes. Le pompage est obtenu par mise sous tension du circuit.

Pour obtenir des puissances élevées, un grand nombre de semi-conducteurs sont montés dans un espace réduit, leur densité pouvant atteindre un million au centimètre carré. Les lasers à semi-conducteurs sont notamment utilisés pour les imprimantes laser et les lecteurs de disques compacts.

4.4

Lasers à liquide

Dans les lasers à liquide, le milieu actif consiste généralement en un colorant inorganique, contenu dans un récipient en verre. Le milieu est pompé par flashage (mode discontinu) ou par un laser auxiliaire à gaz (mode continu). Dans un laser à liquide, la fréquence du rayonnement peut être ajustée au moyen d'un prisme placé dans le récipient, ce qui rend l'appareil d'une grande précision spectrale.

4.5

Lasers à électrons libres

En 1977 sont apparus les lasers à électrons libres, utilisés principalement en recherche fondamentale. Ils mobilisent les électrons d'un plasma, qui se déplacent suivant des trajectoires en spirale autour des lignes de force d'un champ magnétique (voir rayonnement synchrotron). Contrairement aux lasers à liquide, leur fréquence de rayonnement peut être ajustée, de l'infrarouge aux rayons X. À l'avenir, de tels lasers devraient être capables de générer de très hautes énergies à des coûts raisonnables.