Optique et lasers

Code UE : US440L

  • Cours
  • 4 crédits

Responsable national

Marc HIMBERT

Responsable opérationnel

Marc HIMBERT

Public et conditions d'accès

Electromagnétisme et Optique Physique

Objectifs pédagogiques

introduction aux lasers et leurs applications

Contenu

A.       Introduction au laser
1)       Processus physiques : absorption, émission stimulée, émission spontanée
2)       Approche heuristique : Equations de débit, coefficients d'Einstein
3)       Caractéristiques des faisceaux lasers : cohérence spatiale, temporelle, directivité, focalisation
B.       Optique des Lasers
1)       Les résonateurs ouverts : pertes, durée de vie de photon, nombre de Fresnel
2)       La cavité optique : stabilité, calculs par matrices de transfert ABCD.
3)       Les faisceaux Gaussiens : Définition d'une onde sphérique gaussienne, propagation, rayon de courbure complexe, loi ABCD, adaptation de faisceaux gaussiens
4)       Modes spatiaux (mode gaussien fondamental, laguerre-gaussien, hermite-gaussien), propagation et facteur M²
C.       Physique des Lasers
1)       L'amplification Laser
                                                               i.      Coefficient d'amplification, différence de population
                                                              ii.      Techniques de pompage : processus d'excitations
                                                            iii.      Lasers à 3 et à 4 niveaux
2)       L'oscillation laser
                                                               i.      Condition d'oscillation, équation Gain=pertes
                                                              ii.      Equations d'évolution de l'oscillation
                                                            iii.      Puissance de sortie d'un laser continu : couplage optimal.
                                                            iv.      Spectre du laser : modes longitudinaux
                                                              v.      Regime de fonctionnement continu : élargissement homogène et inhomogène, hole burning.
3)       Régimes de fonctionnement impulsionnels
                                                               i.      Le régime relaxé
                                                              ii.      Le régime déclenché
                                                            iii.      Le régime de verrouillage de phase
D.       Les différents types de Laser
1)       Lasers à gaz
2)       Lasers Solides
3)       Les autres : Lasers à fibres, lasers à colorants...
4)       Sécurité Laser
E.       Applications des Lasers
1)       Usinage et traitement des matériaux
2)       Médecine et biologie
3)       Télécommunications optiques, stockage d'information
4)       Physique fondamentale : l'exemple de la fission
 
Travaux pratiques (4 séances de 4 h)
1) Laser Helium-Néon
Etude de la stabilité de la cavité d'un laser He-Ne, Montage et alignement du laser, mesure du gain mesures de cohérence, étude des modes transverses et spatiaux avec un Fabry-Perot.
2) Réalisation d'un système de télémétrie
Les étudiants réfléchissent, conçoivent puis mettent en place un système complet de télémétrie laser : choix de la longueur d'onde, étude du principe de fonctionnement (par mesure d'un déphasage). Sensibilisation aux problèmes de détection et de bruit.
3) Mise en place d'un laser continu pompé par diode
Montage d'un laser complet à partir d'une diode fibrée, d'un cristal de Nd:YAG et de deux miroirs dichroïques. Caractérisation du faisceau. Exploration du régime déclenché avec un absorbant saturable passif.
4) Manipulation d'un laser à excimère pour la photolithographie
Parallèlement à l'étude des techniques de base de photolithographie, les étudiants étudient plus en détail le laser à excimère : caractérisation spatiale, propriétés particulières du rayonnement UV lointain et normes de sécurité associées. Ils effectuent ensuite des réseaux ou des motifs simples en alignant le laser sur un masque.
 

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Equipe pédagogique
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Modalité(s) / Lieu(x)
  • Enseignée en formation présentielle et/ou partiellement à distance : Paris
  • Type Intitulé Equipe pédagogique Modalité(s) / Lieu(x) Code

    Contact

    Secrétariat Instrumentation-Mesure
    2D7P30, 61.B3.01, 61 Rue du Landy
    93210 La Plaine-Saint-Denis
    Tel :01 40 27 21 71
    secr.instrumesure@cnam.fr

    Voir les dates et horaires, les lieux d'enseignement et les modes d'inscription sur les sites internet des centres régionaux qui proposent cette formation

    Enseignement non programmé en 2017/2018