Paramètres laser

Remarque : ces grandeurs dépendent de la concentration Nd³⁺, de la température et de la méthode de mesure. Je donne des ordres de grandeur « utilisables pour des calculs de conception ». Sources citées.

• Section efficace d’émission stimulée σₑ (à ≈1.06 µm)

  • ED-2 (silicate) : ≈ 2.7 × 10⁻²⁰ cm² (valeur mesurée classique pour ED-2).

  • Verres phosphate (LHG-8, N-types) : typiquement plus élevée, par ex. ≈ 3.8 – 4.0 × 10⁻²⁰ cm² pour certains types (LHG-8 / N31 selon l’échantillon).

• Durée de fluorescence τ_f (niveau 4F₃/₂ → ^)

  • Ordre de grandeur : ~300 – 400 µs pour les verres Nd:glass usuels. Exemples publiés donnent ~330 µs pour certaines séries N (valeurs varient selon composition et [Nd]).

• Indice non-linéaire n₂ (effet Kerr)

  • Pour verres silicatés (dont ED-2 / LG-type) : ordre de 1.7 – 2.7 × 10⁻¹⁶ cm²/W (≈2×10⁻¹6 cm²/W) — proche de la valeur du verre siliceux. (mesures publiées sur familles de silicates).

  • Pour phosphates : n₂ du même ordre de grandeur (quelques 10⁻¹⁶ cm²/W), peut varier selon composition — certains phosphate montrent n₂ légèrement plus élevé ou comparable.

• Seuil de dommage (LIDT) — très dépendant : qualité du polissage, propreté, revêtement AR, durée d’impulsion, diamètre du faisceau, présence d’inclusions (Pt) etc.

  • Ordonnees usuelles (pour impulsions nanosecondes, conditions laboratoire / AR coatings/pristine surfaces) : ≈ 5 – 30 J/cm² (10 ns order of magnitude). Les gros systèmes (NIF / Nova) rapportent valeurs moyennes de l’ordre de ~10–20 J/cm² pour éléments de haute qualité ; mais il existe une large distribution statistique (Weibull) — certains sites faibles cassent bien en dessous.

Différences pratiques ED-2 (≈LG-670) vs verres phosphate (LHG-8 / N-series)

1. Spectroscopie / gain

   • Phosphate → généralement σₑ plus élevé (donc meilleure capacité de gain par unité de longueur) et possibilité de plus fortes concentrations de Nd sans quenching => avantage pour amplificateurs compacts et haut-pic.

   • Silicate (ED-2 / LG-670) → σₑ plus faible → nécessite plus d’épaisseur de verre pour obtenir même gain, mais historique et très robuste pour certaines architectures.

2. Durée de fluorescence

   • Phosphate : souvent τ_f comparable ou un peu plus élevé selon formulation (dépendant du réseau). Cela peut aider pour l’accumulation d’énergie (stockage de population).

3. Thermo-mécanique et traitement

   • Silicate (ED-2) : meilleure tenue mécanique, plus de robustesse chimique et plus familière aux procédés de fabrication traditionnels.

   • Phosphate : meilleure solubilité en Nd, plus sensible aux inclusions (Pt), parfois plus exigeant en contrôle de pureté et traitement pour éviter inclusions qui réduisent le LIDT. Des formulations « Pt-free » ont été développées pour améliorer la résistance au dommage.

4. Non-linéarité optique (n₂)

   • Ordres de grandeur similaires (quelques 10⁻¹⁶ cm²/W) ; différences existent mais restent modestes comparées à la variabilité due aux impuretés et à la température.

5. Domaine d’application historique / industriel

   • ED-2 / LG-670 (silicate) : verres « historiques » des premiers grands lasers (Shiva/Nova) — robustes pour grands disques.

   • Phosphate (LHG-8, N-series) : choisis pour lasers de très haute énergie / très haute densité de puissance (car rendement spectroscopique et possibilité de fortes concentrations Nd).

Résumé (rapide)

• ED-2 ≈ LG-670 (équivalents commerciaux / historiques).

• σₑ (ED-2) ≈ 2.7×10⁻²⁰ cm² ; σₑ (phosphate LHG-8 / N-type) typ. 3.8–4.0×10⁻²⁰ cm².

• τ_f ≈ 300–400 µs selon type & concentration.

• n₂ ordre 10⁻¹⁶ cm²/W (silicates ≈2×10⁻¹⁶ cm²/W).

• LIDT (ns pulses) : quelques J/cm² → quelques dizaines J/cm² (typ. 5–30 J/cm² pour optiques AR/bon polissage ; NIF rapporte ~19 J/cm² statistiques selon lot/zone).

peux tu me dire l’énergie par pulse que je peux obtenir avec un barreau laser ED-2 de diamètre 10mm et de 940 mm de long pompé par un tube flash linéaire de 8000 joules en 2 ms avec un couplage procche