L'OPS Laser

[dj_richu]

Pour répondre à la question concernant les OPSL:

à l'opposée d'un montage "classique" de dpss qui, on commence à le savoir, consiste en l'utilisation d'une diode de pompe en 808nm, d une lentille de collimation (+ de tps en tps une partie prisme anamorphique pour une mise en forme du faisceau), un cristal lasant (souvent Nd:YAG ou Nd:yvo4) et d'un cristal non linéaire (NLO) qui joue le rôle de doubleur de fréquence, donc diviseur de longueur d'onde.

Pour le vert classique: Nd:yag et ktp, dans certains gros systèmes utilisation d'un cristal de LBO chauffé dans un four (Coherent Verdi par ex)
Pour le bleu: 473nm à partir du lbo, 457 à partir de bibo, différents montages possibles.

Le soucis pour les sources laser DPSS réside dans leur modulation. A savoir, les cristaux possèdent une certaine inertie à l’allumage ainsi qu’à l’extinction.
Pour de la modulation rapide, c est pas ce qu’il y a de mieux, à moins d’utiliser un AOM voir un pcaom si on couple plusieurs sources ensembles et qu’on les laisse tourner en CW.

De plus, les cristaux étant sensible à la température, il faut une bonne régulation thermique de la diode de pompe afin de tjrs avoir du 808nm ainsi que des 2 cristaux.

Le concept du laser OPS – de l’anglais Optically Pumped Semiconductor (OPS) Laser – également connu sous le nom de « vertical external cavity surface emitting laser » les fameux VECSEL – surpasse certaines limites des semiconducteurs et des laser DPSS.

Les lasers à semi-conducteurs (ie nos diodes rouges) sont connus pour les compacités et leur rendement très élevé (comparé à un dpss ou un laser à gaz pour ceux qui veulent faire la comparaison).

Cependant les laser « edge emitting semiconductor » (émission par le coté du semi-conducteur) ne bénéficient pas de superbes qualités de faisceau avec souvent une divergence elevée.

D’un autre coté, on dispose des lasers « electrically pumped vertical cavity surface emitting laser » VCSEL ayant de bonne qualité de faisceau mais qui sont plutôt limités en puissance de sortie.

Le concept de laser OPS dépasse les limitations et combine les avantages d’un laser à semiconducteur avec les avantages d’un laser pompé par cristaux.
La base du OPS réside en l’utilisation d’un disque fin de cristal. C’est d’ailleurs pourquoi on les nomme aussi « solid stat thin disk laser ».

Ci dessous vous verrez un rapide schéma d’un laser à disque. Le cristal monté sur le dissipateur est traité HR sur le coté arrière et traité AR sur le haut pour les longueurs d’ondes de pompe et de lasage. Le résonateur est formé par le revetement HR et les coupleurs externes incurvés.

Vu la faible longueur d’absorption du cristal (épaisseur de l ordre de 100um), on utilise souvent une géométrie de multi-passage pour pomper le cristal, en utilisant un miroir parabolique ainsi que les prismes que vous pouvez voir sur les cotés.
En source de pompage, une diode laser fibrée est le plus souvent utilisée. Pour un laser à disque utilisant un cristal ytterbium-doped lutetium oxide (Yb:Lu2O3), on a +/- 80% de rendement de conversion après 24 passages de pompage.



Les lasers OPS suivent le même principe de base à l’exception qu’ils utilisent un semiconducteur en tant que matériel de gain plutôt qu’un disque diéléctrique cristallin.
La partie semiconductrice consiste la plupart du temps d’un DBR – réflecteur distribué de Bragg ainsi qu une region de gain contenant plusieurs niveaux de quantum espacés par des couches de barrières. La cavité est – quand à elle – formée par le miroir de Bragg ainsi que d’un OC externe.
Le coefficient d’absorption est nettement plus elevé, typiquement plus de 95% d’intensité de pompage est convertie en un unique passage.

[dj_richu]

Exemple d'un thin disk laser vert devant de Marco

[kl79]

20/20 !
Merci pour ces petites explications !

[blackbird]

Salut Djrichu,

Euh, là je pense que tu mélanges plusieurs technos différents: les OPSL (semi-conducteurs pompés optiquement) et les thin disk lasers qui utilisent eux un cristal de Yb:Yag.
Le schéma de pompage est semblable mais les thin disk lasers sont dispo jusqu'à 2 ou 3kW dans l'IR !
Les VECSEL, différents des VCSEL, sont des OPSL !
A+

BlackBird

[dj_richu]

Salut Djrichu,

Euh, là je pense que tu mélanges plusieurs technos différents: les OPSL (semi-conducteurs pompés optiquement) et les thin disk lasers qui utilisent eux un cristal de Yb:Yag.
Le schéma de pompage est semblable mais les thin disk lasers sont dispo jusqu'à 2 ou 3kW dans l'IR !
Les VECSEL, différents des VCSEL, sont des OPSL !
A+

BlackBird

Je pense pas... je tiens mes infos de plusieurs personnes ayant réalisées leurs travaux de doctorats sur ce sujet là. Ils sont donc incollables en la matière

et les OPSL utilisent quasiment le meme principe.. sauf que c est un semi conducteur a la place du cristal

[jvr33]

merci pour ces explications, je me coucherais moins c.n ce soir une fois encore grace au forum

[blackbird]

Salut Djrichu,

Je pense pas...

ben si justement, tu le dis toi même !

et les OPSL utilisent quasiment le meme principe.. sauf que c est un semi conducteur a la place du cristal

Le "sauf que " a une grande importance ici ! (100 W pour un VECSEL et 2 ou 3 kW pour un thin disk )

On est d'accord sur la conclusion: c'est pas pour nous !

A+

BlackBird

[kl79]

Bon....richard finalement 18/20...
Et les autres aussi !


Et pourquoi 2 a 3kW ne serait pas pour moi ?? ca m'arrive de jouer au loto !
Bon, sûr qu'avec ca, faut souvent changer les miroirs de scans !

[djolek]

Le sujet me paraît intéressant.

J'invite notre compagnon CCD à donner son avis sur la question.
Et éventuellement de complèter certains manquements.

Merci d'avance

[shrad]

plus d'infos, plus d'infos!

c'est clair que si tu sais nous donner aussi des infos, ccd, ca nous serait profitable

les OPSL c'est passionant, la technologie est interessante, surtout que ca commence a etre ameliore: http://www.photonics.com/Content/ReadAr ... leID=32256

un document interessant pour ceux qui veulent savoir comment ca fonctionne a l'interieur, mais il faut etre dans le milieu pour comprendre pas mal de choses:
http://www.tfp.ethz.ch/IR/VECSEL_08.pdf

meme en bossant dans un labo de photophysique avec des docteurs en optique non lineaire, je vous rassure, ils ne savent pas m'expliquer ^^

eux memes ne sont pas forcement tres au fait du fonctionnement meme d'un DPSS ou autre systeme, ils sont plutot dans les niveaux d'energie atomiques et dans les molecules et leur absorption...

[dj_richu]

Grace à la gentillesse de Pitchoun - qui me fourni un cristal de thin disk laser (un autre viendra de Marco) - et du fait que j'ai le doubleur spécialement traité pour un montage en thin disk laser, je pense, dès récéption du matériel, me lancer dans la réalisation d'un petit projet



Ca donne ca comme montage

diode fibrée IR
lentille de collimation
doubleur traité

manque plus que le disque laser...

[blackbird]

Salut Djrichu,

ça va être sympa comme projet !

Sur la photo ya un truc que je ne comprend pas: je vois bien le thindisk sur son radiateur au fond , l'arrivée de l'IR de pompe sur le coté en bas, je suppose que la monture au milieu c'est l'OC ... mais où est le doubleur pour faire du vert ?

A+

BlackBird

[shrad]

ne serait-ce pas le thin disk lui meme dans ce cas la? ou un cristal optiquement colle au thin disk?

[pitchoun]

Sur la photo ya un truc que je ne comprend pas: je vois bien le thindisk sur son radiateur au fond , l'arrivée de l'IR de pompe sur le coté en bas, je suppose que la monture au milieu c'est l'OC ... mais où est le doubleur pour faire du vert ?

Je pense que la monture sur le côté en bas est celle du doubleur. Il doit aussi y avoir un miroir HR@1064 - 532 HT@808 et le coupleur de fibre pour l'IR. Mais ce n'est qu'une supposition.

[dj_richu]

Le doubleur joue en meme temps le role de OC car il est traité:

coté 1: HR 808 / HT 1064
coté 2 (sortie): HR1064 / Transmission faible 532 pour réaliser le rôle du OC

[ccd]

@djolek :

Le sujet est intéressant, mais techniquement assez hardu. Et les milieux amplificateurs (quelqu'ils soient) doivent être à des prix "dissuasifs" vu la technicité de la chose. Donc pour le moment, à moi qu'une application grand public soit trouvée à ces systèmes (Vecsels, vcesl, OPSL et tout ce que tu veux...), je pense pas que les prix baissent rapidement.
Pour le 532 je pense que le YAG ou l'YVO4 resterons encore pendant un petit moment dans les "projecteurs" pour leur "bas coût"...

Mais ça reste une techno à suivre. Car c'est une rares technologies de ces 20 dernières années qui permettent de sortir du jaune (par exemple) à cette puissance et à cette qualité (et pour le jaune il me semble qu'il y a des applications en dermato donc peut-être que...).

Et sinon, je connais pas plus la technologie OPSL/VECSEL/VCSEL que ça... Mais je sais lire et porter un regard critique sur les infos qui peuvent être données ici par certaines personnes et vu que je n'ai pas envie de dire des conneries (...) je me tais.
Et de plus, internet regorge d'infos sur tout... Faut juste avoir envie de chercher, de comprendre... etc. etc. Mais là vu que ça reste des trucs assez théorique (si on veut rentrer dans les détails), faut vraiment avoir envie de les comprendre...

[djolek]

@ ccd

Merci à toi d'avoir répondu.
Je pensais juste que tu aurais des informations un peu plus poussées sur le sujet. Et que tu pourrais nous en dire d'avantage vu que tu avais pris les choses à coeur dans le topic précédent. Enfin soit.

Moi de mon côté je me contente d'assembler les pièces donc il me serait impossible de m'aventurer dans ce genre de manip.
C'est pour ça que je me contente de lire tout en étant critique.

On est pas certains de voir le jour de ces beaux jouets avant longtemps vu le prix si je comprends bien, ça reste pour une élite. Il nous reste tjrs le rouge et le vert pour faire du jaune.

[jvr33]

et les diode blu ray pour faire du bleu

[kl79]

La "technologie thin disk" est deja utilisée dans les projos "haut de gamme"...
http://www.arctoslaser.de/en/files/lass ... ortis_data

[dj_richu]

La "technologie thin disk" est deja utilisée dans les projos "haut de gamme"...
http://www.arctoslaser.de/en/files/lass ... ortis_data

oui source verte provenant de Jenoptik / Jenlas

ca marche plutôt bien mais ca reste quand meme inabordable pour nos budgets..
(a moins de gagner au lotto)

[jvr33]

y pas le prix ..........................

[james]

La conversation à demarée,des KNBO3 doublés et des télés lasers. J'ai reçue aujourd'hui, une petite diode 976nm.
Pour vous elle est de quelle type ? (photo du vendeur,diametre du cylindre environ 3mm)
Si,je suis totalement HS,desolé.

OK. Richard,tu peux effacer,ce message. Je ne le puis.

[dj_richu]

La conversation à demarée,des KNBO3 doublés et des télés lasers. J'ai reçue aujourd'hui, une petite diode 976nm.
Pour vous elle est de quelle type ? (photo du vendeur,diametre du cylindre environ 3mm)
Si,je suis totalement HS,desolé.

Vaudrait mieux replacer ta question dans la topic de base qui évoquait le doublage de 976 en 488

Réponse qd même: postes une photo plus grande dans l autre topic, pour qu on puisse voir qqchs
A part ca, diode inconnue au bataillon.

[shrad]

diode VCSEL l'avantage est que le doublage se fait alors en intracavite et que le rendement passe vers les 30% si je me souviens bien

c'est le pont qu'il y a entre les VECSELs, thin disks, et les diodes laser conventionelles, car il n'y a pas de miroir OC dans la diode, si je me souviens bien

[james]

Je vais peux etre encore faire un gros HS. Mais vu l'origine du produit,il y à des chance que cela soit une technologie semblable.
Vu ça tout à l'heure sur Ebay: http://cgi.ebay.com/Novalux-NECSEL-4-Wa ... 0467791328 jolie,non ?

[dj_richu]

Je vais peux etre encore faire un gros HS. Mais vu l'origine du produit,il y à des chance que cela soit une technologie semblable.
Vu ça tout à l'heure sur Ebay: http://cgi.ebay.com/Novalux-NECSEL-4-Wa ... 0467791328 jolie,non ?

un peu cher ^^ mais mignon

[james]

Alors,donc,dans ce cas ce produit n'est pas hors sujet.
Ce n'est pas dans ma game de prix,mais 4W de 465nm pour 2800 euros,moi je trouve ça pas chere. Voir - chere qu'un vert de meme puissance.
Mais le gros defaut,c'est que ça sent le prototype à plein nez,durée de vie, humm !

[shrad]

si tu baisse a 3W, la duree de vie de la diode de pompe doublera

[dj_richu]

mais le faisceau m avait l air bien large :/ et les finances ne me permettent pas de telles "experimentations"