Laser Praséodyme YLF

Le laser Pr:YLF était jusqu'à récemment réservé au domaine scientifique mais les avancées récentes dans le domaine des diodes laser bleues de puissance ont rendu ce laser beaucoup plus accessible. Il est maintenant considéré comme un candidat sérieux pour les application RGB. Le but de ce kit est de montrer le potentiel du laser Pr:YLF, il offre la stimulante possibilité d'étudier un laser à quatre niveaux émettant directement dans le visible.

Principe de fonctionnement
Le cristal de Pr:YLF est pompé optiquement par une diode laser de puissance émettant dans le bleu. La cavité laser est matérialisée par les deux miroirs.

Absorption et émission
Le diagramme des niveaux d'énergie du cristal de Pr:YLF montre le pompage optique à 444 nm et la ré-émission à plusieurs longueurs d'onde dans le domaine du visible.

Pour mesurer le spectre d'absorption du Pr:YLF, la lumière bleue est focalisée dans le cristal et l'absorption est mesurée tout en balayant la longueur d'onde de la pompe grâce à sa température.

Le spectre d'émission du laser est mesuré au moyen d'un spectromètre compact.

Durée de vie de l'état excité
La diode de pompage (LD) est modulée et focalisée dans le cristal (LC). Un filtre bloque la pompe non absorbée. Un photodétecteur (PD) connecté à un oscilloscope collecte la fluorescence et permet de déterminer la durée de vie de l'état excité.

Cavité laser
Une cavité hémisphérique est formée par les miroirs M₁ et M₂. Le seuil d'émission, la courbe de rendement, le critère de stabilité de la cavité, les modes transverses, la polarisation et le mode transitoire du laser sont étudiés.

Sélection de la longueur d'onde par prisme de Littrow
La cavité laser est étendue au moyen d'une lentille (L₂) pour obtenir un faisceau quasi collimaté nécessaire au fonctionnement du prisme de Littrow. Le prisme de Littrow est traité pour avoir une haute réflectivité (>99.98%) sur une large bande (580...725nm), il permet de sélectionner 5  longueurs d'onde : 606nm, 639nm, 676nm, 697nm et 720nm.

Sélection de la longueur d'onde par filtre biréfringent
Un filtre biréfringent (BFT) est inséré dans la cavité hémisphérique et permet de sélectionner 5 longueurs d'ondes : 606nm, 639nm, 676nm, 697nm et 720nm.

Doublage de fréquence : conversion de 640nm vers 320nm
Le gain important à 640nm permet de réaliser le doublage de fréquence (SHG) du rouge vers l'UV, Un cristal de BBO (Bêta-Borate de Baryum) taillé pour un accord de phase de Type I est utilisé pour le doublage intra-cavité.

Thèmes abordés

• Diode bleue à 444nm
• Dépendance en température de la longueur d'onde de la diode bleue
• Spectre d'absorption du Pr:YLF
• Spectre d'émission du Pr:YLF
• Durée de vie des états excités
• Cavité hémisphérique
• Critère de stabilité d'une cavité
• Mode fondamental TEM₀₀ et modes transverses
• Seuil d'émission laser
• Courbe de rendement
• Accordabilité par prisme de Littrow
• Accordabilité par lame biréfringente
• Régime transitoire (spiking)
• Q-switch actif par cellule de Pockels
• Doublage de fréquence

Contact : costel.subran@olix.fr