Pour Noel un green de 400 W cw en construction!

[rocketman340]

voilà je viens de démarrer la construction d'un YAG pompé par 2 tubes Krypton de 10 kW chacun soit 20 kW pompe sur un barreau Nd:YAG de 170 mm x 8 mm sortant déjà plus de 650W cw
les photos vont suivre!
J'ai opté pour un montage en Z pour des raisons de limitation de l'effet de diffraction du barreau YAG comme il est pompé par des tubes krypton!
Je vais utiliser un BBO de 5x5x15 mm avec des fenêtre de Brewster monté sur un TEC avec une régulation PID pour doublé la fréquence à 532 nm avec 350à 420W de sortie !
Le BBO est un cristal biréfrengent uniaxe négatif que je vais utiliser en accord de phase type I .
Le BBO à 2 avantages et 1 inconvénient !
Avantage En effet si les indices optiques varient avec la longueur d'onde, ils varient également avec la températures !
Comme la puissance est très élevée plus de 400W prévu il faut trouver un cristal dont l'indice optique est très peu sensible à la température ce qui est le cas du BBO d(ne)/dT= -9.3.10e-6 1/K et d(n0)/dT= - 16.6.10e-6 1/K
Le deuxième avantage c'est que sa tenue au flux pompe est 20 fois plus élevé qu'un KTP (plusieurs GW/cm2)
L'inconvénient c'est qu'il est légèrement hygroscopique ce qui necessite de le fermer dans une cavité étanche à l'air et sous atmosphère d'oxygène!
La température optimum de travail sera de 15 degrés Celsius: mon BBO je l'ai acheter chez CLEVELAND USA.
Il est tailler à 90 degré par rapport à l'axe optique.
les photos et video vont suivre
Rocketman340

[miikkkllll]

Bonjour "Rocketman",

Alors là, c'est vraiment intéressant car tu contruis cette fois-ci un laser qui donne dans le visible .


Quelles seront (approximativement) les propriétés physiques du faisceau? (divergence, diamètre)


Autres questions, plus personnelles (tu peux me répondre par MP) ; Que fais-tu dans la vie pour avoir autant de budget, autant de temps devant toi pour toutes ces créations? Travailles tu avec des associés pour l'usinage des différentes pièces? Qu'as-tu fais comme études, tu as tout appris "sur le tas"?


Voila, j'espère que je ne suis pas trop curieux .

Bonne soirée.

[nikoones]

super cool sa va encore péter

[shrad]

CW + Q-switch = ?

le Q-switch etant un absorbant saturable, tu travailles en regime impulsionnel, ce n'est donc pas du CW

je regardais justement dans mes pieces pour faire un petit vert de fin d'annee moi aussi mais je n'ai pas de filtre dichroique 808/1064 pour passer a la cavite superieure ^^ je vais donc utiliser un petit hybride sans OC

mais ta cavite est tres interessante! j'espere que tu fera plein de photos comme d'habitude, car c'est un vrai cours d'optique

peux tu expliquer pourquoi la cavite en Z limite les problemes de diffraction dans cette configuration? je pensais que tu devais mettre le YAG dans la focale des deux miroirs courbes, et que c'etait justement cette symetrie qui permettait de toujours renvoyer le faisceau la ou il faut (mode matching) par rapport au thermal lensing qui a lieu... mais peut etre que ce n'est valable que dans le cas du end-pumping?

[rocketman340]

Pour répondre à Miikkkllll ,
le faisceau fera 6 à 7 mm de diamètre, je n'ai pas encore calculer le résonateur mais il sera multimodes car en monomode le YAG ne tiendrait pas le coups ! A la sortie à 1064 nm j'ai 650W le miroir de sortie fait 10% de transmission ça veut dire que dans le résonnateur j'ai un flux de 6500 W continu et le mode TEM00 avec 1 micron de longueur d'onde et un résonateur de 1 mètre le mode fait environ 1 mm de diamètre et il serait impossible de sortir cette puissance avec le mode fondamental sauf en utilisant un résonateur instable mais à ce moment on ne peut pas faire le doublage de fréquence intra-cavité !
Donc la facteur M sera au allentour de 7-20 donc pour un diamètre de 7mm entre 1 et 3 mrad!
Il faudrait travailler avec un laser à fibre et ça ne se trouve pas sur Ebay!
Pour le budjet je fais comme tout le monde je scrute Ebay et achète la bonne occassion!
Vois-tu ce laser je viens de l'acheter sur ebay USA pour 124$ soit 100 euro et 105$ de transport (il pèse 10 kg c'est un monstre!)
Donc au total moins de 200 euro le prix d'une diode de 1W mais là j'ai 650W. Il me reste a faire l'alimentation la dernière est partie pour 3,25$ moins de 2euro50 mais le poids est de 120 kg donc 1000 euro de transport donc pas pour moi!
Donc soit j'attends d'en trouver une en Europe ou je vais la faire moi-même !
Rocketman340

[rocketman340]

pour répondre à Shrad,

j'utilise le résonateur en Z pour la raison suivante:

Le YAG pompé par lampe Krypton produit beacoup plus de diffraction (lentille thermique) que quand il est pompé par diodes lasers:
La lentille thermique se modifie avec la puissance pompe ce qui modifie le diamètre du spot dans le cristal doubleur.
Si l'on ne peut plus controler le diamètre alors on risque de faire éclater le cristal doubleur.
Alors dans le montage Z les miroirs M1 et M2 forme un téléscope (facteur de grossisement 2 à 2.5 ) ce qui fait que si le barreau YAG change de diotrie par effet de "thermal lensing" le diamètre du spot dans le cristal doubleur change pratiquement pas !
voilà le pourquoi de ce montage.
Actuellement j'étudie si je ne vais pas changer le BBO en LBO car moins sensible à l'accord de phase en travaillant à 150 degres!

Rocketman340

[rocketman340]

voici la video explicant le réglage selon les 3 axes XYZ de la tête laser HAAS HL1003D

http://www.youtube.com/watch?v=YsHg0M0doDQ

Rocketman340

[miikkkllll]

Très intéressante comme vidéo,

Ce que l'on voit en "doré", qui sert je présume de réflecteur pour les lampes, c'est du plaqué or? du cuivre? cela sert également de dissipateur thermique? C'est refroidi par eau?

Pour ton alimentation, qu'as tu besoins niveau tension/courant? J'imagine que pour pour le démarrage, il faut une tension énorme pour amorcer un arc de +- 170mm .

Et à propos des propriétés optiques, je m'attendais à bien plus mauvais. Admettons que tu obtiennes 7mm et 1.5mrad, cela pourrait faire un joli "vert".
Il ne manque plus que (à la louche) ; 600W de bleu "445nm" et 400W de rouge "637nm" ayant +- le même diamètre en sortie et même divergence. Un ptit RGB de 1.5kW


Bonne soirée,
Michaël

[shrad]

oui mais avec un Q-switch ca reste du pulse, car l'energie est emmagasinee dans le cristal du Q-switch jusqu'a ce que le cristal soit energise, et la elle se libere d'un coup

le taux de repetition depend de la facon dont on alimente le Q-switch (en general une quarantaine de megahertz)

si tu en as besoin je dois encore avoir un schema de driver qui pourrais correspondre, mais ca se trouve assez facilement car proche des bandes amateur


sympa pour la video, ca permet de voir comment regler un type de cavite qu'on voit plus rarement

as tu une cavite ring quelque part ? ca, j'aimerais bien pouvoir en regler une... j'ai un YAG de VERDI/AVIA dans mes tiroirs, si ca t'interesse, pour du end-pumping par contre, mais avec tes deux miroirs de cavite Z il serait possible d'en faire une cavite ring, et si tu ajoutes un rotateur de faraday, tu peux aller jusqu'a 20W de 1064nm CW (!) en sortie, pour 40W de pompe (20W de chaque cote)

le plus dur est de se procurer les diodes de pompe... je n'en vois pour l'instant pas a mon budget... et puis viennent les miroirs de cavite que je n'ai pas non plus ^^

[nikoones]

jolie reportage en effet, le doré c'est effectivement le réflecteur des deux lampe à arc miikkklll par contre pour un rgb de 1.5kw, j'aimerai bien voir comment çà envoie

[miikkkllll]

ça sera le 1er show laser pour les non-voyants .


Ils ressentiront la chaleur au contact des faisceaux sur leur peau .

[electron190]

Dedans , c'est bien du plaqué or
Et le refroidissement est par eau
J'ai aussi un laser comme ça , il faut que je change les deux arc-lamp et que je fabrique une alim

[rocketman340]

Salut Eléectron190,
je pense pas que tu as le même laser ! ton laser est un YAG pulsé ceci pour 2 raisons
la première est que ton barreau YAG est très foncé il doit contenir 4 à 5 % de Nd et là impossible de le faire fonctionner en CW !
En CW la concentration en Nd pour les barreau pompé par tube krypton est pour les petit diamètre 1 mm à 3 mm est de maximum 1.4% Nd et pour les barreaux de 4 à 8 mm entre 0.3 et 1% Nd !

La 2 ème raison est que d'après la photo le profil des électrodes de décharge sont celle de tube flash au xénon et pas de lamp au krypton !

Tout de même c'est une belle pièce et là tu peux faire du doublage de fréquence à l'extérieur de la cavité par contre ton rendement sera au mieux de 10% donc tu auras une puissance moyenne de 2-3 watts en 532 nm.
Si tu lui mets un q-switch tu auras avec un faisceau polarisé avec une durée de pulse de 15-20 ns un rendement de 40% ce qui te donnera entre 8 et 12 W à 532 nm! ce qui est déjà super !

La seule solution pour obtenir beaucoup de watts converti est de travaillé avec le doubleur intracavité en régime continu avec un q-switch AOM ! la le rendement varie de 50 à 85% en conversion dans le vert !!!!
Rocketman340

[shrad]

ton Q-switch sert d'AOM ?peux tu expliquer l'usage? je ne connaissais pas cette utilisation

est-ce pour limiter les modes?

[rocketman340]

Salut Shrad,
dans ton email tu dis :
par shrad » Dim 02 Déc, 2012 8:03 pm
oui mais avec un Q-switch ca reste du pulse, car l'energie est emmagasinee dans le cristal du Q-switch jusqu'a ce que le cristal soit energise, et la elle se libere d'un coup

En fait comme expliqué à "Electron190" le YAG étant un système à 4 niveaux tu peux travaillé en pompage continu avec des lampes Krypton et comme le rendement de conversion est une fonction exponentielle de l'intensité focalisée dans le cristal doubleur pour augmenter cette intensité on travaille intra cavitè et en régime pulsé entre 10 kHz et 500 kHz.
Le barreau YAG ne peut pas être dopé plus de 0.8 à 1% Nd l'énergie de chaque pulse est très faible dans le cas de ma tête laser Haas
HL1003D qui donne 650W si je travaille disont à 100 kHz (dépendant de la longueur total du résonateur) j'aurais une énergie par pulse de 650J / 100000 = 6.5 mJ mais 100'000 fois par secondes ce qui fait bien 650W cw
La durée de pulse sera avec le q-switch de 20 ns soit une puissance instantanée de 325 kW et non pas 6.5 kW(intra cavité) donc le rendement de conversion sera très bon entre 50% et 85% suivant différents paramètres (polarisation, focalisation, qualité du doubleur etc....)

Si maintenant on prend un laser YAG pulsé comme celui de la photo d'Electron190 là le barreau étant dopé avec 5 à 10 fois fois plus
de ions Néodyme l'énergie stockée est énorme car pendant la durée de pompage disons 350 microsecondes on injecte une énergie lumineuse énorme et là en utilisant un qswitch on aura une centaine de Mégawatt de sotie ce qui est formidable par contre on ne peux plus focalisé dans le cristal doubleur sinon on le fait exploser!!!!
Donc le laser pulsé donnera une puissance crête énorme mais avec une cadence de répétition limitée à 10 pps pour des gros barreau donc la puissance moyenne sera beaucoup plus faible quen régime continu (pulsé).
Le faisceau peut-être considéré comme continu car à 100 kHz on le vois continu (mais il est pulsé légèrement )

Rocketman340

[shrad]

OK donc tu travailles en impulsionnel quand meme ^^ ca me rassure je ne suis pas fou

c'est certain que meme a 1kHz ca aura l'air continu a cause de l'integration retinienne... mais bonjour l'effet pour les retines non protegees... OD7 obbligatoires !

[rocketman340]

petite question à Shrad !

un laser a Argon à verouillage de mode (MODE LOCKED) est-ce un laser continu ou pulsé ?

sans faire de longue théorie tu me dis ce que c'est ?

Après je te répondrais !

Rocketman340

[rocketman340]

message à Electron190,

je pense que le laser photo 1 et 3 que tu as mis dans le poste est un laser Erbium:YAG utilisé en medecine un laser pulsé de 2 joules équipé d'un laser HeNe de visualisation pour le spot au chirugien.
j'ai mis une video sur ce laser regarde:

http://www.youtube.com/watch?v=og9839ci2HI
http://www.youtube.com/watch?v=FI8L_IqpyOY

un autre erbium yag http://www.youtube.com/watch?v=j5LEOwSAkj8

rocketman340

[shrad]

un argon a verouillage de mode est un laser pulse, selon ce que j'en comprends, comme tous les lasers a verrouillage de phase, non?

la frequence et la forme de l'impulsion depend de la cavite et de ses composants, du media lasant (bande passante et bande temporelle) et de la methode de verrouillage (etalon, cellule de Kerr, Q-switch, prisme, grating...)

on peux meme induire un mode locking dans des diodes classiques si on utilise le bon grating et la bonne modulation... sans non plus atteindre des valeurs astronomiques

fais-tu un verrouillage de phase avec le Q-switch?

[rocketman340]

Shrad,
un laser à argon à verouillage de phase est un laser continu dont les modes longitudinaux sont verouillés par un élément intra cavité présentant un perte pour certaines modes qui ne sont pas en phase dans le but de les mettre en phase pour obtenir des pulses courts.
Si le laser n'était pas continu on obtiendrai pas le verrouillage, donc le laser est continuellement pompé par la décharge de courant dans l'argon et la formation des impulsions se font sur les ondes générées continuellement par l'emission stimulée et c'est l'élément ( q-switch, absorbant saturable,effet Kerr ) qui introduit des pertes durant un laps de temps donné necessaire à produire les impulsions.

Exemple typique le laser Ti:saphire qui est un laser continu et quand on induit une perte plus grande dans le résonateur pour un mode donné (par un choc ou vibration d'un miroir) il se met à donné des pulses femto .

Et bien le laser YAG:Nd que j'utilise est le même chose que le laser à argon seulement au lieu d'utiliser des électrons pour le pompé on utilise des photons issue des tubes krypton et au lieu d'avoir un gaz (argon) on a un solide (YAG).

Dans un laser pulsé le processus de pompage se termine et le pulse ou les pulses lasers sortent de la cavité et ont recommence un nouveau cycle.

Par contre ce qu'il faut savoir c'est qu'un laser YAG:Nd CW avec un modulateur q-switch émet un faisceau donc l'intensité crête est 100 fois supérieur à un laser CW donc beaucoup plus dangereux pour les yeux.

Autre exemple d'un laser pulsé c'est le laser à vapeur de cuivre celui-ci est pulsé parce que après la décharge de condensateur le pompage s'arrête et au cycle suivant il recommence même si à 10 kHz on le vois continu.
Rocketman340

[rocketman340]

Ha ! j'ai oublier de te dire :
si le laser HAAS fait 650W continu je n'ai pas dit 650J ce qui n'est pas du tout la même chose ou alors j'aurais du dire qu'il fait 6.5 mJ à 100 kHz.

On parle bien d'un laser continu!

Si on pousse le raisonnement à l'extrême selon ta théorie alors tous les lasers sont pulsés même le continu par exemple un HeNe
serait pulsé 3.10^14 pulses par secondes le battement de chaque onde sortant du laser ?

[rocketman340]

juste pour répondre à :

miikkkllll » Sa 01 Dez, 2012 4:56 pm

voilà comment j'ai débuter quand je me suis mis à mon compte en 1978 c'était mon labo! autant dire que ce n'était rien !

Alors juste encore pour dire si l'on veut réusir dans ce domaine il faut avoir le produit le MEILLEURE QUE LES AUTRES !
Et pour avoir un produit meilleure que les autres il faut d'abord étudier et connaître ce que font les autres, puis avoir une bonne idée pour amélioré ce qui existe et vérifier que ça n'a pas déjà été breveter puis il faut bosser ! bosser ! bosser! tous sacrifier ! BOSSER ! BOSSER ! et un jour le résultat arrive !

Conclusion chacun peut arriver ! mais il faut bosser ! bosser et encore bosser!
Rocketman340

[electron190]

En poussant le raisonnement à l’extrême , absolument toutes les sources lumineuses ( cohérente ou non ) sont pulsées
Cela à cause de la nature quantique du photon

Mon YAG , c'est un LAY 642-AB-OAR de chez Toshiba
Les arcs lamps sont des NL4467 ou NL5046
Mais je n'ai trouvé aucune indication sur ce laser

[shrad]

on s'est mal compris alors

je voulais dire pulse a partir du 1064nm en seconde partie de cavite... le pompage est bien sur continu, et sans Q-switch le 1064nm est continu

mais un modelocking sur un laser continu le rend bien impulsionnel

bien sur que les arc-lamp krypton sont continues (c'est la le probleme de leur alimentation)

je ne me suis sans doute pas exprime correctement

ton laser est donc un laser a pompage continu, dont la sortie est impulsionnelle

bien sur je ne veux pas faire un combat de mots, c'est juste que je ne saisissais pas ou tu voulais en venir

je connais le modelocking et ses implications, et le fait de dire que la sortie est continue me fait tiquer... un femtoseconde serait continu aussi

[rocketman340]

il y a des conventions établies par les physiciens depuis que les lasers existent et je m'en tiens à celles-ci donc pour moi le laser HAAS que je vais monter avec une cavité Z et un modulateur acousto optic et doublé en frequence est un laser CW (continu)

[doctoritchy]

intéressant dit donc ! , j'aurais besoin de fabriquer une caviter yag en quasi CW pour de la découpe sur cnc , il me faudrait dans les 20-80watt cw ir , aucun pompage juste une caviter , et le tout envoyer sur fibre , aurais tu des rod et lampe krypton en rab ? la caviter et le reste je peu fabriquer ! ou une caviter complète as défaut ^^

c'est pour de la découpe diverse de papier, tole fine (2mm max , alu ),pcb , marquage , ect j'ai la tete avec la buse , j'ai une fibre qui devrais tenir la puissance (sma qui etait sur un yag ir de 150watt )

un projet de plus pour moi ^^ pas besoin d'alim j'ai se qu'il faut , il ne me manque que la lampe et le rod et éventuellement les miroir de caviter !

thx

[stratlynx]

Il est preferable d'utiliser du lbo et le stabiliser a 90 Degrés avec un transistor mais il ne faut pas oublié le passage des sous couches qui reduit ton delta de fonctionnement (threshold)