Les sources laser compactes tout solide
(rouge, vert, bleu, uv) sont utiles aujourd'hui pour une grande
variété d'applications : télévision, stockage optique de
grande densité, impression laser, médecine, remplacement des
lasers à gaz, biofluorescence, communications sous-marine...
Elles sont obtenues en convertissant la fréquence des lasers
commerciaux par des processus optiques non linéaires. Le présent
travail est consacré à la génération uv accordable autour de
379 nm à partir d'un laser NYAB (cristal YAl3(BO3)4 :Nd3+). Le
laser fonctionne comme un laser auto-sommeur de fréquences, c'est
à dire que son émission à 1062 nm est mélangée avec le
faisceau de pompe à 590 nm (niveaux 4G5/2-2G7/2 de Nd3+) dans le
cristal laser lui-même qui est de surcroît optiquement non linéaire
(590+1062-->379nm). C'est la première fois à notre
connaissance qu'une telle génération uv est décrite.
Le cristal de NYAB utilisé (longueur : 5mm) a été élaboré
par la société Castech (Chine). Sa concentration en Nd3+ est 2,6
1020 ions/cm3. Il a été pompé longitudinalement par un laser
accordable à colorant Laser Analytical Systems (résolution :0.04
cm-1, colorant : sulforhodamine B), lui-même pompé par un laser
pulsé YAG :Nd de BM Industries. La durée des pulses était 8 ns.
L'émission laser du NYAB et l'émission uv ont été détectées
par un pyromètre Molectron. L'émission uv a été sélectionnée
par un filtre BG25. Le miroir d'entrée de la cavité laser était
plan et avait une réflectivité de 100% à 1062 nm. Les
meilleurs résultats ont été obtenus avec un miroir de sortie
concave (18 cm de rayon de courbure) et de haute réflectivité
à 1062 nm, mais un miroir plan de 90% réflectivité a aussi été
essayé avec un certain succès. La longueur de la cavité était
de 9 cm.
L'énergie de sortie uv est montrée fig. 1 en fonction de l'énergie
de pompe. Les points expérimentaux ne sont pas alignés, comme
on s'y attend pour un processus non linéaire. Sur la fig. 2 nous
montrons le spectre d'excitation de la fluorescence de Nd3+ (courbe
(1)) enregistré sans cavité laser, et celui de l'émission
laser à 1062 nm (courbe (2)). Ils sont tout à fait similaires
et sont l'image du spectre d'absorption des niveaux 4G5/2-2G7/2
en polarisation s. Le spectre d'excitation de la génération uv
(courbe (3)) est moins large à cause du fait que son efficacité
est limitée par la condition d'accord de phases, c'est à dire
par l'acceptance en longueur d'ondes. Ce dernier spectre d'excitation
s'étend de 585 à600 nm, ce qui signifie que nous avons obtenu
une émission uv accordable entre 377 et 383 nm. Remarquons le
fait favorable qu'il n'y a pas de raies d'absorption de Nd3+ dans
cet intervalle, les plus proches dues au niveau 2P3/2 étant situées
à 360,3 et 359,4 nm.
Un modèle théorique a été développé et prédit le rôle des différents
paramètres physiques.
Fig. 1 Energie uv en
fonction de l'énergie de pompe.
Fig. 2 Spectres d'excitation : (1) de la fluorescence de Nd3+ à 1062 nm, (2) de l'émission laser à 1062 nm, (3) de l'émission uv.
