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Submitted on 1 Jan 1979
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REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN LASER A VAPEUR DE CUIVRE
B. Felts
To cite this version:
B. Felts. REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN LASER A VAPEUR DE CUIVRE. Jour-
nal de Physique Colloques, 1979, 40 (C7), pp.C7-383-C7-384. �10.1051/jphyscol:19797188�. �jpa-
00219166�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C7, suppl6ment au n07, Tome 40, J u i l l e t 1979, page C7- 383
REALISATION ET EXPERIMENTATION [TUN LASER A VAPEClR DE CUIVRE
B. Felts.
Laboratoire de P h o t o e Z e c t r i c i t e , Faculte' d e s S c i e n c e s e t Techniques de Saint-J6~6rne, 13397 M a r s e i l l e Cedex 4 .
1 . PRINCIPE. Les lasers
a
vapeur metallique sontd'un i n t e r e t considerable en raison de l e u r e f f i c a - c i t e p o t e n t i e l l e e t de l e u r bonne puissance de sor- t i e en impulsions dans l e spectre visible. Le l a s e r 1 vapeur de cuivre e s t certainement l ' u n des plus interessant en raison de l a position privilegiee des niveaux d' 6nergie electroniques de 1 'atome de cuivre qui interviennent dans l ' e f f e t l a s e r ( f i g . 1 ) .
Nous decrivons ci-apr6s l e s experiences que nous avons realisees avec c e t t e deuxieme solution.
2. DISPOSITIF EmERIMENTAL. ( f i g . 2 ) . La decharge se f a i t e n t r e deux electrodes annul a i r e s , di stantes de 250 mm dans un tube d'alumine. Entre l e s deux Glec- trodes, une nacelle en alumine contient l e cuivre.
Le tube d'alumine e s t entour6 de 3 r e f l e c t e u r s en molybdsne b r i l l a n t , servant 2 diminuer l e s pertes
5r
3 d 9 4 s 4 p de chaleur par rayonnement e ta
constituer ainsiu n
3 / 2 3 d l c 4p('p0)
L A S E R
3 d 9 4sZ('C8) non r a d i a t i v e
3 d 1 0 4 s ( 2 ~ )
-
D i a g r a m m e d ' e n e r g l e d e l ' a t o r n e d e c u i v r e .four dans l a p a r t i e centrale. Ce four e s t contenu dans une enceinte
a
double paroi en a c i e r inoxyda- ble r e f r o i d i e par eau, dans laquelle on peut f a i r e i e vide. A chaque extr6mitG l e montage se termine par des fenetres optiques inclinees selon l ' a n g l e de Brewster. L'anode e s t reliGea
l ' e n c e i n t e metal- lique e t l a cathode au support de fengtre de Pour obtenir l ' e f f e t l a s e r dans l a vapeur de cuivre, qui sert de passage @lectrique.i l f a u t :
1/ Disposer d' un milieu presentant une concentra- tion en atomes de cuivre de 1014
a
1015 c ~ n - ~ , neces- s a i r e au piegeage de l a radiation de resonance.Ceci correspond d une pression de 0 , l t o r r e t neces- s i t e d ' a t t e i n d r e des tempGratures de l ' o r d r e de 1500°C s i l ' o n u t i l i s e du cuivre pur. Si l ' o n f a i t intervenir des composes du cuivre, halogenures / I / , ou organometalliques /2/, des tempgratures inferieu- res
a
500°C seulement sont necessaires.2/ Exciter l e milieu par une decharge electrique transversal e ou longi tudinale. Un gaz tampon sous quel ques dizaines de t o r r favorise c e t t e decharge.
31 Placer l e milieu a c t i f dans une cavi t G 1 aser.
Pour porter ce milieu 2. l a temperature necessaire, on peut, s o i t u t i l i s e r
un
four, s o i t rGcup@rer l a chaleur dissipee au cours de l a dGcharge /4/.F(g.2- du nent.9. du l a s e r I v r p c u r 6c ru4rri.
(1) e n c e l n t e r e f r o i d l e p a r tru (2) antre* ou r o r t t t d.eru (3) support der tuber ( 4 ) t u b e s d'rlumtn. t r o l r n t r
(5) tcrrnr thermtques en nolybdCnt ( 6 ) n a c e l l e d'alua4ne contenrat 1. c u t r r e (7) prrrrpo ( I e c t r t Q u e haute tcnston ( 8 ) f e n e t r s da Brewrter
Le generateur d'impulsions u t i l i s e un thyratron CX 1535 selon
un
montage classique (fig.3). L ' a l i - mentation continue peut fournir 15 kV sous 1 A. En f a i s a n t varier l e s valeurs de C e t L1, on peut t r a v a i l l e ra
des frequences comprises entre 5 e t 10 kHz. La diode Dl s e r t ?i bloquer l a surtension n@e e n t r e l a s e l f e t l e s condensateurs, l a diodeArticle published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19797188
D2 e t l a r e s i s t a n c e de 600 D p r o t s g e n t l e t h y r a t r o n des impulsions inverses.
T.L.
A F i g . 2 - Schema e l e c t r i q u e du montage l a s e r
L1: s e l f d e c h a r g e C : c o n d e n s a t e u r de c h a r q e Dl. D Z : diodes L2: s e l f de 0.5 m H Th: t h y r g t r o n CX 1 5 3 5 1 . L : t u b e i a r e r
3. RESULTATS. En fonctionnement, l a frGquence des impulsions e s t de 5 kHz, l a t e n s i o n continue e s t de 7,5 kV aux bornes de l ' a l i m e n t a t i o n , ce q u i donne une s u r t e n s i o n de 15 kV s u r l e s condensateurs.
L ' e n e r g i e consomm&e p a r l ' a l i m e n t a t i o n e s t de (2,2
+
0,2) kW.La 3uris d f l ' i n p u l s i o n e l e c t r i q u e e s t de 2 us.
Le courant c r & t e e s t de l ' o r d r e de 700 A pour une l a r g e u r .3 base de 200 ns. L ' i m p u l s i o n l a s e r a une l a r g e u r i mi-hauteur de 20 ns. Le systsme emet s u r
0
l e s deux longueurs d'onde : v e r t e 5105 A e t jaune 5782
A.
On p e u t rendre preponderante 1 'une de ces deux longueurs d'onde : jaune en augmentant l a ten- s i o n de charge des condensateurs, v e r t e en diminuant l ' u n e ou l ' a u t r e , ce q u i , en d e f i n i t i v e , f a i t v a r i e r l a temperature de l a vapeur de c u i v r e .Dans l e s premieres experiences, nous avons mesure une energie p a r impulsion de 2
a
5 uJ pour des valeurs de l a p r e s s i o n d'Argon de 10 i 15 T o r r , l ' e n e r g i e augmentant quand l a p r e s s i o n diminue.C e t t e gnergie e s t i n f e r i e u r e i c e l l e que nous avions obtenue prealablement
-
11,5 u J-
avec un l a s e r c h a u f f e i 1 'a i d e d'un f o u r .Nous nous proposons d ' o p t i m a l i s e r ces c o n d i t i o n s de fonctionnement de facon augmenter l a puissance de s o r t i e e t a m e l i o r e r l a f i a b i l i t e du systsme.
REFERENCES.
/1/ S. GARAY, I. S!qIILANSKI, L.A. LEVIN, G. EREZ IEEE J.Quant.Electronics, QE-13, n o 5, 1977, 364 /2/ A.J. ANDREWS, C.E. WEBB, R.C. TOBIN, R. DENNING
Opt.Comm.,
2,
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L.S. SPRINGER, R.S. ANDERSEN
IEEE J.Quant.Electronics, QE-11, 1975, 570
~e t r a v a i l a bGn6ficiG de l ' a i d e de l a DRET ( C o n t r a t 78/1069).
Flg.4- Vlsuallsation de l'lnpulslon laser.(SOns/c ; SOmV/c)
