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, Laser à alexandrite pompeé par LED via des concentrateurs luminescents de Ce:YAG, utilisation en amplificateur de laser Ti:saphir, 2017.
, alexandrite laser LED-pumped via Ce:YAG luminescent concentrators. Conference on Lasers and Electro-Optics, 2017.
, Congrès présentés par François Balembois ou Frédéric Druon
, LED-pumped transition metal lasers, Conference on Lasers and Electro-Optics
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, Advandced Solid State Lasers (ASSL), présentation n o ATu1A.2, 2018.
, LED-pumped alexandrite laser oscillator and amplifier. Advandced Solid State Lasers (ASSL), présentation n o 2763386, 2017.
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, 2 a) représentation de la légende du miroir ardent d'Archimède lors du siège de Syracuse par Giulio Parigi (1571-1635). b) Four solaire d'Odeillo (Pyrénées-Orientales) mis en service en 1970
, Trois cas de figure mettant en évidence l'impossibilité d'augmenter la luminance d'une LED. a) cas d'une LED seule, b) cas d'un ensemble de LED, c) cas d'un ensemble de LED avec un système optique, p.42
, Exemple de géométrie carrée avec quatre cellules photovoltaïques pour les surfaces vitrées, p.43
, Schéma d'un concentrateur luminescent parallélépipédique dont l'une des grandes faces est tapissée de LED
, Évolution de l'efficacité de couplage ? couplage avec le rapport entre la longueur et la largeur du concentrateur
, Évolution du produit ? F resnel .? RT I avec l'indice de réfraction du concentrateur dans le cas d'un concentrateur dans l'air
, Transmission d'un matériau ayant des pertes linéiques de 1,62 x 10 ?2 cm ?1 (cas du Ce :YAG)
, 10 Évolution du produit ? F resnel .? RT I .? extraction avec l'indice de réfraction du concentrateur dans le cas d'un concentrateur dans l'air dont la face de sortie est plongée dans un milieu d'indice n'
, Référence : face polie. b) Face dépolie [Gallinelli 17]. c) Face coupée en biseau [Gallinelli 17]. d) Ajout d'un milieu absorbant, II.11 Différentes stratégies explorées pour extraire la lumière d'un concentrateur. a)
, Vision globale des différents éléments qui interviennent dans le calcul du facteur
, Source : société Crytur, II.13 Spectre d'émission de cristaux utilisés comme scintillateurs (Tl :Nal, BGO, Ce :YAG et Ce :LuAG)
, LuAG ainsi que le recouvrement entre le spectre d'émission d'un LED bleue et les spectres d'absorption du Ce :YAG et du Ce :LuAG
, 15 Schéma d'un module élémentaire de 8 LED en série sur lequel est posé un concentrateur de 2,5 mm de largeur. Plusieurs modules de 8 LED sont ajoutés pour former une ligne. Les branchements schématisés entre les LED sont effectués via le circuit imprimé
, II.16 Représentation du concentrateur luminescent sur le logiciel LightTools. Les LED sont modélisées en rouge et le concentrateur en bleu, p.60
, du dispositif avec le puits thermique de forme pyramidale (le nombre de LED n'est pas conforme à la réalité). b) et c) Photo du dispositif ouvert. b) Concentrateur de 100 mm de long déposé sur le puits thermique avec une lentille boule. c) Circuit imprimé regroupant les 128 LED, p.63
, 18 Spectre d'émission du concentrateur d'Yb,Er :verre superposé avec le spectre d'émission d'un morceau d'Yb,Er :verre ayant un facteur géométrique faible, p.64
, Évolution de la température et de la puissance en sortie du concentrateur en fonction de la puissance fournie par les LED
, II.20 Évolution temporelle de la température et de la puissance en sortie du concentrateur
, 21 Carte puissance / luminance des sources de lumière incohérentes dans le SWIR, p.66
, 73 III.3 a) Laser à polymères pompé par LED développé par l'équipe de Graham Turnbull et Ifor Samuel [Yang 09]. b) Représentation de l'étude menée par Lee et al
, pompage indirect via un concentrateur luminescent
, III.5 Schéma du système de pompage pour un laser Nd :YAG déclenché. Le pompage indirect est réalisé en transverse et
, Spectre des différentes sources de pompage utilisées pour les lasers solides. Le spectre de la lampe flash correspond à une forte densité de courant dans la lampe
, Carte puissance / luminance des sources de pompage dans le visible, p.79
, III.8 Niveaux d'énergie dans les cristaux dopés Cr 3+ . a) Cas où ?E T E <0 (exemple : Cr :colquiriites). b) Cas où ?E T E >0 (exemple : rubis), p.82
, 14) sont rappelés schématiquement pour alléger la figure, III.9 Spectres d'absorption et de fluorescence du Ti :saphir. Les bandes d'émission du Ce :YAG et du Ce :LuAG (figure II
, III.11 Répartition des types de pompages dans les publications liées au Cr :LiSAF. . 85 III.12 Spectres d'absorption et de fluorescence du rubis superposés avec la bande d'émission du Ce :YAG et du Ce :LuAG
, III.13 Spectres d'absorption et de fluorescence de l'alexandrite superposés avec la bande d'émission du Ce :YAG et du Ce, vol.87
, 14 Répartition des types de pompages dans les publications liées à l'alexandrite, vol.88
, III.15 Spectres d'absorption et de fluorescence du Cr :YAG et du Cr :forsterite superposés avec la bande d'émission du Ce :YAG et du Ce, p.89
, Exemple du recouvrement spectral entre l'émission du Ce :YAG et l'absorption du Cr :LiSAF
, 18 Schématisation des trois éléments qui entrent en jeu dans le pompage de lasers solides : les propriétés d'émission du milieu à gain à la longueur d'onde laser et d'absorption du milieu à gain à la longueur d'onde de pompe ainsi que les propriétés d'émission du système de pompage
, Propriétés d'absorption et propriétés d'émission pour différents cristaux laser, p.95
, III.20 Évolution du produit ? e .? avec la température pour le Cr :LiSAF, l'alexandrite
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/in2p3-00009218
, Schéma de l'agencement des LED sur la face du concentrateur. b) Photo des deux concentrateurs collés
, Photos de la tête de pompage ouverte regroupant 2240 LED et deux concentrateurs de 100 mm. À gauche le système éteint, à droite le système allumé, en bas un zoom sur le cristal laser
, Évolution du temps de fluorescence et de l'émission du Ce :YAG avec la température [Arjoca 15]
, Schéma du système de pompage des lasers à colquiriite (l'échelle n'est pas respectée)
, Courbes d'énergie de sortie relaxée en fonction de l'énergie de pompage (?t=150µs et F=10 Hz) des lasers Cr :LiSGAF et Cr :LiSAF (insert : profil spatial). c) et d) Profils temporels des deux lasers
, Évolution de l'énergie laser en fonction du coupleur de sortie pour le Cr :LiS-GaF (a) et le Cr :LiSAF (b)
, 107 IV.8 Évolution avec l'énergie de pompe du gain disponible en double passage dans les lasers Cr :LiSGaF et Cr :LiSAF. La courbe en tirets correspond à la simulation du gain, IV.7 Courbes d'accordabilité des lasers Cr :LiSGaF et Cr
, Évolution du gain des lasers Cr :LiSAF dopés à 3,0 % et 5,5 % avec la cadence pour une énergie de pompe de 86 mJ
, IV.11 Évolution du gain petit signal disponible en double passage avec l'énergie de pompe dans un laser Cr :LiSAF dopé à 5,5 % pour des durées de pompage de 150 µs et 250 µs. Les courbes de gain sont superposées avec l'évolution du temps de fluorescence du Cr :LiSAF
, IV.12 Schéma du système de pompage du laser à alexandrite (l'échelle n'est pas respectée)
, Courbe d'énergie de sortie relaxée en fonction de l'énergie de pompage (?t=260µs et F=10 Hz) du laser à alexandrite pour différentes valeurs de réflectivité des coupleurs de sortie. b) Évolution de l'énergie laser avec la réflectivité du coupleur de sortie. c) Profil temporel du laser à alexandrite, p.111
, Évolution du gain petit signal en double passage du laser à alexandrite en fonction de l'énergie de pompe
, Évolution de l'énergie laser et de la température du cristal d'alexandrite en fonction de la cadence de pompage pour une énergie de pompe fixée à 150 mJ, p.113
, 16 Évolution de la bande d'accordabilité avec la cadence (10 Hz, 268 mJ et 100
,
, Montage expérimental de la cavité à trois miroirs permettant une meilleure extraction de l'énergie stockée dans l'alexandrite
, 18 Courbe d'énergie de sortie relaxée en fonction de l'énergie de pompage (?t=260µs et F=10 Hz) du laser à alexandrite pour différentes valeurs de réflectivité des coupleurs de sortie
, Schéma du système de pompage pour un laser Ti :saphir (l'échelle n'est pas respectée)
, 20 a) Courbe d'énergie de sortie relaxée en fonction de l'énergie de pompage (?t=15µs et F=10 Hz) du laser Ti :saphir pour différentes valeurs de réflectivité des coupleurs de sortie. b) Évolution de l'énergie laser avec la réflectivité du coupleur de sortie. c) et d) Profils temporels et spatiaux du laser multimode et TEM 0,0
, Bande d'accordabilité du laser Ti :saphir. b) Gain petit signal en double passage en fonction de l'énergie de pompe
, IV.22 Spectre d'absorption des cristaux de Cr :YAG, V :YAG et Cr :YSO pouvant êtres utilisés comme absorbants saturables dans l'infrarouge proche, p.122
, IV.23 Montage expérimental du Q-switch passif des lasers à alexandrite et de Cr
, Évolution de l'énergie et de la durée des impulsions en fonction de la transmission du coupleur. Le temps de création des impulsions est ajouté sur la courbe de l'énergie
, Profil temporel et profil spatial de l'impulsion ayant la plus grande puissance crête
, Évolution de l'énergie et de la durée des impulsions en fonction de l'énergie de pompe pour un coupleur de transmission 2 %. Le temps de création des impulsions est ajouté sur la courbe de l'énergie
, Profil de la fluorescence du cristal d'alexandrite lors d'un pompage de 260 µs, l'alignement de la cavité est ajusté ici pour que l'impulsion laser se développe à la fin du cycle de pompage. b) Profil temporel et profil spatial de l'impulsion ayant la plus grande puissance crête
, Montage expérimental du Q-switch actif des lasers à alexandrite et Cr :LiSAF avec un modulateur acousto-optique
, Évolution de l'énergie et de la durée des impulsions en fonction de l'énergie de pompe pour un coupleur de transmission 14 % en TEM 1,0 . Le temps de création des impulsions est ajouté sur la courbe de l'énergie. Pour le mode Gaussien fondamental, seule l'évolution de l'énergie est tracée, p.126
, Profil temporel et profil spatial de l'impulsion ayant la plus grande puissance crête
, Évolution de l'énergie et de la durée des impulsions en fonction de la transmission du coupleur de sortie. Le temps de création des impulsions est ajouté sur la courbe de l'énergie
, Profil temporel et et profil spatial de l'impulsion ayant la plus grande puissance crête
, Évolution de l'énergie et de la durée des impulsions en fonction de la longueur d'onde laser. Le temps de création des impulsions est ajouté sur la courbe de l'énergie
, Accordabilité de la source UV et évolution de l'énergie de pompe en fonction de la longueur d'onde
, Évolution de l'efficacité du doublage en fréquence avec l'intensité à la longueur d'onde fondamentale dans le cristal doubleur
, Montage expérimental du laser Cr :LiSAF en cavity-dump pompé par LED, p.132
, Position du mode laser dans le cristal laser et évolution de l'éclairement de pompe le long de l'axe de pompage
, Évolution de l'amplification de l'impulsion dans la cavité. b) Impulsion éjectée par le polariseur
, Spectre et profil spatial de l'impulsion en cavity-dump, p.135
, 136 IV.42 Montage expérimental du système de conversion de fréquence à deux étages vers l'UV, IV.41 Évolution de l'énergie de l'impulsion dans la cavité avec le temps
, Accordabilité de l'impulsion dans le bleu et profil spatial de l'impulsion. b) Spectre de l'impulsion dans le bleu
, Accordabilité de l'impulsion dans l'UV. b) Profil temporel de l'impulsion à 280 nm. c) Spectre de l'impulsion. d) Profil spatial de l'impulsion UV (mesuré par fluorescence)
, 45 Carte spectrale des différentes sources élaborées lors de ces travaux de thèse, p.142
, Sont représentés en encadré, à gauche un groupe de 8 LED en série sous le Ce :YAG, à droite la lentille boule de saphir, A.1 Photo du concentrateur luminescent de Ce :YAG éclairé par LED
, Schéma du dispositif avec le puits thermique de forme pyramidale (le nombre de LED n'est pas conforme à la réalité)
, Évolution du spectre en sortie du concentrateur après l'ajout individuel ou conjoint d'un miroir en aluminium et d'une lentille boule en saphir. Les spectres sont normalisés par rapport à l'émission d'un concentrateur de Ce :YAG dans l'air
, Puissance en sortie du dispositif ainsi que la température du concentrateur en fonction de la puissance apportée par l'ensemble
, Puissance en sortie du dispositif ainsi que sa température du concentrateur en fonction du temps
, Efficacité optique/optique et facteur de concentration C LED correspondant en fonction de la puissance apportée par l'ensemble des LED avec et sans dispositif de refroidissement du Ce :YAG
, Schéma des niveaux d'énergie de l'alexandrite
, GSA avec la longueur d'onde à 28?(a) et à 290?(b)
, Évolution du temps de fluorescence, de la section efficace d'émission stimulée et de l'allure du produit (? e ?? ESA ).? avec la température en négligeant ? GSA
, Gain linéique de l'alexandrite en fonction de la longueur d'onde pour différentes températures. L'éclairement de pompe est fixé à 7,4 kW/cm 2, p.154
, Banc de mesure du gain petit signal en double passage par insertion de pertes de Fresnel calibrées
, Gain mesurable en fonction de l'angle ? d'une lame à faces parallèles en N-BK7 avec la normale pour la polarisation horizontale. Cas d'une cavité sans pertes passives et un coupleur de transmission nulle (sans offset), p.158
,
, 160 E.2 Montage de l'amplificateur d'impulsions laser en double passage
, Amplification dans un cristal d'alexandrite en fonction de la longueur d'onde
, Répartition spatiale du gain dans les cristaux amplificateurs d'alexandrite et de Cr :LiSAF
, 163 E.6 Montage d'amplification d'un laser Ti :saphir CW dans un cristal d'alexandrite en 8 passages
, Gain obtenu après amplification d'un laser Ti :saphir CW en 8 passages dans un cristal d'alexandrite. a) Gain en fonction de la longueur d'onde. b) Évolution temporelle du gain à 750 nm
, LuAG pour différents régimes de fonctionnement. L'éclairement annoncé correspond à l'éclairement, dans le cristal laser, estimé à l'aide du logiciel de tracé de rayons LightTools (l'adaptation d'indice est prise en compte)
, Tableau récapitulatif des caractéristiques d'émission des lasers pompés par LED en régime relaxé. (*) Cavité permettant un meilleur recouvrement, p.119
, Tableau récapitulatif des seuils et des pentes d'efficacité laser, p.119
, des pertes et des taux de pompage pour les lasers pompés par LED en régime relaxé. (*) Cavité permettant un meilleur recouvrement
, AOM : modulateur acousto-optique, IV.5 Transmissions optimales (T opt ) et mesurées (T exp ) des absorbants saturables. . 122 IV.6 Tableau récapitulatif des caractéristiques des lasers pompés par LED développés en régime déclenché, p.131
, Tableau récapitulatif de la source laser sub-10 ns accordable dans l'UV. . . . 139 IV.8 Tableau récapitulatif des sources développées dans ces travaux de thèse
, A.1 Caractéristiques et performances des sources de lumière incohérentes à 1550 nm en comparaison avec les sources développées dans cette partie
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, Régime de fonctionnement des LED pour un laser à polymère (colorant Rhodamine 640 [Gallinelli 17]), Régimes de fonctionnement des LED. (*)
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