Laser à colorant Rhodamine 6G picoseconde Model Spectra Physics 3500

1) Comment on obtient des pulses picoseconde dans un laser à colorant R6G — principe opérationnel

• Pompage synchronisé par un laser mode-locké : la façon la plus courante pour produire des impulsions picoseconde avec une cavité à colorant est de synchroniser la cavité du colorant sur un laser pompe mode-locké (ex. une seconde harmonique 532 nm d’un Nd:YAG ou Nd:YLF mode-locké). Le pompage périodique excite la molécule de R6G suivant le train d’impulsions du pompe, ce qui permet d’émettre des impulsions picoseconde dans la cavité du colorant. pdxscholar.library.pdx.edu+1.

• Mode-locking intra-cavité (passif ou actif) : on peut aussi mode-locker la cavité du colorant elle-même par un élément saturable (passif) ou par modulation acousto/électro-optique (actif). Le verrouillage passif donne souvent les durées les plus courtes mais réclame optimisation (longueur de cavité, dispersion, gain). AIP Publishing.

• Compression/optimisation : suivant le design on emploie des éléments intracavité (miroirs à dispersion contrôlée, étalons, prismes) pour contrôler la bande spectrale et la dispersion, afin d’obtenir durées d’impulsion de l’ordre du ps (ou sub-ps si dispositif et pompage adaptés). ResearchGate.

• Jet ou cellule de colorant : le colorant Rhodamine 6G est normalement circulé (jet ou cellule) et dissous dans un solvant approprié (ex. éthanol), avec concentration et longueur effective de gain qui influencent l’efficacité et la largeur spectrale. Sirah Lasertechnik.

• 2) Performances techniques typiques attendues (ordres de grandeur)

  Remarque : valeurs typiques — la valeur exacte dépend du montage, du laser pompe et des réglages de cavité.

  • Durée d’impulsion : typiquement ~1–50 ps selon si le système est conçu pour ~1 ps (exige optimisation poussée) ou pour plusieurs ps.

  • Énergie par impulsion : de l’ordre de nJ à µJ pour lasers synchrones picoseconde à faible répétition ; si le pompe est puissant on peut atteindre µJ.

  • Taux de répétition : fixé par le laser pompe (quelques kHz si Q-switché compressé, jusqu’à plusieurs MHz ou dizaines de MHz si pompe mode-locké).

  • Largeur spectrale / réglage : Rhodamine 6G donne une tuneabilité ~563–597 nm (pic d’émission environ 574 nm) ; la bande spectrale dépend d’étalons/inserts intracavité — possible de passer d’une fraction de nm (pour monochromatisation) à plusieurs nm (pour impulsions courtes). Sirah Lasertechnik+1.

  • Stabilité et qualité de faisceau : dépend fortement de l’alignement cavité, qualité du jet, stabilité pompe ; M² proche de 1 possible sur systèmes bien alignés.

  • 3) Éléments du système qu’il faut vérifier sur un Spectra-Physics (ou équivalent) Model 3500 picoseconde

    • Type de pompage recommandé : fréquence et énergie du pompe (ex. Nd:YAG 532 nm mode-locké, répétition et énergie par pulse).

    • Configuration de mode-locking : s’il s’agit d’un système synchronously pumped (pompe synchronisé) ou si le module intègre un mode-locker actif / passif.

    • Spécifications constructeur : durée d’impulsion nominale, énergie/pulse, taux de répétition, tuneabilité, stabilité en puissance, refroidissement, taux de circulation du colorant et recommandations chimiques (solvant, conc.).

    • Accessoires : étalons, filtres, pompes à vide pour jet, circuits d’évacuation/filtration, éléments de sécurité optique.

    • Check-list de maintenance / alignment — Laser à colorant picoseconde (R6G)

      Cette check-list vise à t’aider à maintenir, vérifier et optimiser les performances de ton système :

      Étape / domaine	Actions recommandées	Objectif / ce qu’il faut vérifier
      Préparation / environnement	Vérifier que l’enceinte optique est propre, stable, sans vibrations ; que la température ambiante est contrôlée, hygrométrie acceptable.	Pour éviter que des poussières ou fluctuations thermiques altèrent l’alignement ou la stabilité.
      Circulation du colorant	Vérifier le débit du colorant (pumpage continu du jet ou circulation) ; vérifier les filtres (éviter les impuretés) ; surveiller la photodégradation (changement colorant si nécessaire)	Assurer que le milieu actif soit toujours homogène, éviter la saturation locale ou la décoloration.
      Optiques / miroirs	Nettoyer soigneusement les miroirs, lentilles, fenêtres ; vérifier que les miroirs sont bien alignés (tilt, position) ; vérifier l’alignement du faisceau pompe vers la cavité du colorant.	Une déviation microscopique peut nuire à l’oscillation ou à la qualité d’impulsion.
      Alignement cavité	Ajuster les miroirs de cavité de manière à maximiser le retour dans la cavité, aligner le mode fondamental ; vérifier que le faisceau pompe coïncide bien avec le mode de la cavité de gain.	Pour une forte recirculation de gain et bonne extraction d’impulsions.
      Étalon, filtre ou éléments de sélection de longueur d’onde	Vérifier l’alignement, l’angle, la qualité de surface, et l’usure ; ajuster pour régler la longueur d’onde désirée ; s’assurer que les filtres / étalons n’introduisent pas une dispersion outre mesure.	Pour bien contrôler la bande spectrale, réduire les pertes, éviter les résonances parasites.
      Contrôle de dispersion	Si le laser est conçu pour impulser en picoseconde, vérifier que les éléments (prismes, filtres, verres) ne génèrent pas de dispersion non compensée ; ajuster le biais de dispersion si besoin.	Pour éviter l’élargissement temporel de l’impulsion.
      Synchronisation / mode-locking (si applicable)	Si le système utilise synchronisation avec un laser pompe mode-locké, vérifier que la fréquence de pompe est bien synchrone avec la cavité de colorant ; vérifier le déclenchement, phase, timing.	Une mauvaise synchronisation mène à des instabilités ou absence d’impulsions.
      Mesure des impulsions	Utiliser un autocorrélateur adapté (ps), un photodiode rapide, un oscilloscope à bande passante suffisante ; mesurer durée d’impulsion, forme, stabilité, intensité.	Pour diagnostiquer si les impulsions sont proches de la théorie ou si elles sont détériorées.
      Stabilité / monitoring	Enregistrer les puissances de sortie, les énergies par impulsion, la dérive au fil du temps ; surveiller les fluctuations ; noter les conditions (température, réglage optique) à différents moments.	Pour repérer des dérives ou tendances de performance décroissante.
      Sécurité et contrôle optique	Vérifier les interlocks, volets de sécurité, protections laser (goggles adaptés) ; vérifier les systèmes de purge ou obturation en cas d’arrêt.	La sécurité est cruciale, surtout avec des lasers pulsés puissants.
      Documentation & historique	Tenir un journal de tous les réglages (positions miroirs, angles étalons, etc.), dates de maintenance, changements de colorant.	Aide à revenir à une configuration stable antérieure ou diagnostiquer des dérives.