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inversion de population         pompage
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cavité résonante« rétroaction » à l’intérieur d’une cavité Fabry-Perot (1898)                                     sélectiv...
le premier laser
laser He-Ne  énergie      He 90%          Ned’excitation       20 eV                                    émission laser    ...
autres lasers
Nombreuses applicationsMétrologie, télémétrie et vélocimétrieLidar, détection des pollutionsSoudure et usinageLecteurs CD-...
laser en microscopie
industrie
industrie suite
bâtiment
code-barre et CD
télécom
manipulation des atomes
Atomes froids
télémétrie : principe
Le laser terre-lunemesurer la distance terre lune (384 000 km) au cm prèsmotivations ? géodésie, satellites, météoTélescop...
Traces des satellitesenregistrement par laser des passages de satellites sur la voute célestepar la station MeO de l’obser...
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Marie-Christine Artru : Me 19/01/11 - La lumière des lasers au quotidien

  1. 1. La lumière des lasers19 janvier 2011 Marie-Christine Artru Découverte du laser, il y a 50 ans Principe du rayonnement laser Techniques et performances Applications scientifiques, industrielles, médicales Des lasers dans la vie quotidienne et quelques expériences Université Populaire de Lyon Thème « Illusions Réalités Création »
  2. 2. Une incroyable illusion de réalité On ne peut pas connaître la de réalitéd’un photon avant de illusion position l’observer, car elle n’existe pas.détection en E aucune en FLes dossiers de la recherche, La lumière quantique No38, février 2010, page 18
  3. 3. les 50 ans du laserAnniversaire en 2010http://www.50ansdulaser.fr/http://www.laserfest.org/ en 1960, en Californie, Theodore Maiman (32 ans, en Californie) est le premier à réaliser un laser : le laser à rubis de 3 cm de long depuis 1964, dix prix Nobel furent attribués dans le domaine des lasers et de leurs applications
  4. 4. Des prix Nobel dans le domaine des lasers et des applications1964 Charles H. Townes (USA), Alexsandr M. Prokhorov et Nicolay G. Basov (URSS) travail théorique, avant le premier laser construit par Théodore Maiman.1966 Alfred Kastler (France) découverte et le développement du pompage optique1981 Nicolaas Bloembergen (Pays-Bas,USA), Arthur L. Schawlow (USA) spectroscopie laser et optique non-linéaire1989 Norman F. Ramsey (USA) maser à hydrogène et principe d’horloges atomiques.1997 Steven Chu(USA), Claude Cohen-Tannoudji (France) et William D. Phillips(USA) refroidissement d’atomes à l’aide de lumière laser.2000 Zhores I. Alferov (Biélorussie) et Herbert Kroemer (All) et Jack S. Kilby (All, USA) lasers à semiconducteurs2009 Charles K. Kao (Chine) fibres optiques, capteur CCD
  5. 5. principe du L.A.S.E.R.Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation amplification rétroaction analogues : les oscillateurs accordables en électronique l’effet Larsen en acoustique
  6. 6. émission stimulée atome excité 1 2 atome au repos 1processus inverse l’absorption 2
  7. 7. inversion de population pompage
  8. 8. spontané ou stimulé ?émission de photons : deux processus en compétition A21 spontané coefficients d’EINSTEIN B21 stimulé énergie spontané 2 stimulé A21 ou B21 1 - usuellement, l’émission spontanée est prépondérante, - dans un laser, l’émission stimulée l’emporte
  9. 9. du MASER. au LASER Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation Light Amplification by Stimulated Emission of RadiationCharles Townes travaillant sur les radars, exploite le résultatd’Einstein (1917) pour fabriquer le premier MASER en 1954(maser à ammoniac NH3, λ ~1cm)Avec son beau-frère Arthur Shawlow, il publie en 1958 unarticle théorique sur la possibilité d’obtenir le même effet enoptique (λ <1µm).Mais c’est plus difficile à réaliser, car B21/A21 ~ λ3 etla probabilité d’émission stimulée est 10 000 fois plus petite.De 1958 à 1960 de nombreux chercheurs tentent l’expérience,jusqu’au succès de Theodore Maiman.
  10. 10. cavité résonante« rétroaction » à l’intérieur d’une cavité Fabry-Perot (1898) sélectivité λk = 2L/k Lmiroir 100% miroir 99% pompage
  11. 11. le premier laser
  12. 12. laser He-Ne énergie He 90% Ned’excitation 20 eV émission laser λ=632,8 nm 0
  13. 13. autres lasers
  14. 14. Nombreuses applicationsMétrologie, télémétrie et vélocimétrieLidar, détection des pollutionsSoudure et usinageLecteurs CD-DVDMédecine et biologieFusion thermonucléaireAtomes ultra-froids et horloges atomiquesLe laser femtoseconde en chimieLes pages suivantes sont tirées de la présentation de Lucile Julien (ENS Paris)http://www.50ansdulaser.com/UserFiles/File/COLOQ11_JULIEN.pdf
  15. 15. laser en microscopie
  16. 16. industrie
  17. 17. industrie suite
  18. 18. bâtiment
  19. 19. code-barre et CD
  20. 20. télécom
  21. 21. manipulation des atomes
  22. 22. Atomes froids
  23. 23. télémétrie : principe
  24. 24. Le laser terre-lunemesurer la distance terre lune (384 000 km) au cm prèsmotivations ? géodésie, satellites, météoTélescope de 1,54 m de diamètrelaser YAG-Nd , λ=1064 nm IR5 réflecteurs sur la lune (coins de cube)10 tirs d’impulsions (0,3 ns) par secondedétection du retour d’un photon sur 1018Plateau de Calern , Observatoire de la Côte d’Azur
  25. 25. Traces des satellitesenregistrement par laser des passages de satellites sur la voute célestepar la station MeO de l’observatoire de Côte d’AzurRapport 2009 du Groupe de Recherche en Géodésie Spatial

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