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072 Laser verre au Néodyme q-switch



Montage d'un laser déclenché équipé d'un verre au néodyme dopé à 3.05.1020ions/cm3 .
Ce type de laser présente la particularité d'extraire une grande énergie avec des pulses dans le domaine des 10-20 nanosecondes.
Le verre dopé au néodyme est un système à quatre niveau comme le YAG:Nd. La grande différence c'est que pour obtenir le seuil laser il faut lui injecter beaucoup plus d'énergie car il présente une largueur spectral d'émission beaucoup plus importante que le YAG:Nd  ce qui présente l'avantage d'obtenir des pulses plus courts.
Le gain et l'énergie stockée dans le niveau  4F3/2 est proportionnel à l'intensité de pompage.
Le gain pour des pulses picoseconde, nanoseconde, microseconde est le même!
Par contre l'énergie maximum (J/cm3 ) que l'on peux extraire dépend de la durée du pulse.
Durant la phase de pompage seulement queques 4 à 5% des ions Nd3+ se trouve sur le niveau d'énergie 4F3/2.

La largueur de la bande d'émission pour les verres silicate est de 35nm, pour le verres aluminate de 43nm et pour les verres phosphates 25nm.



Pour comprendre les niveaux d'énergie dans le ion Nd3+ il est nécessaire d'analyser les différentes transitions.
Chose remarquable c'est que le système Nd:glass se comporte à la fois comme un système à 4 niveaux et également comme un 3 niveaux !
Durant le pompage par tube flash, l'absorption se produit entre le niveau fondamental  4I9/2  et les niveaux et vers 15 états d'excitations. Les atomes de ces divers états excités viennent peuplé l'état  4F3/2  d'où partent les diverses transitions lasers.
La transition 4F3/2  et  4I9/2 est une transition à 3 niveaux (0.88 um) une ligne résonnante émettant et absorbant en même temps (donc perte d'énergie)
La transition  4F3/2 et 4I11/2 est une transition 4 niveaux émettant à 1.06 um produisant le rayonnement laser.
La transition  4F3/2  et 4I13/2 est une transition à 1.35 um le verre présente une absorption relativement forte ce qui ne permet pas d'obtenir d'émission laser.
La transition  4F3/2  et 4I15/2  est une transition à 1.80 um le verre présente une très forte absorption  ce qui ne permet pas d'obtenir d'émission laser.
Le temps de fluorescence 4F3/2 est de l'ordre 300 à 600 us.
La transition  4I11/2 à l'état fondamental 4I9/2 est de 200ps
Les diverses transitions des états excités ( 15 états) dans l'état 4F3/2 se produisent via une transition  radiative ou multiphonons très rapidement



   







Verre au néodyme type GLC7 dopé à 3.05.1020 ions/cm3.
Diamètre du barreau 12mm  longueur 260mm V=29.4cm3   Eg=7.35J
Tube flash hélicoidal type









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