Pompage d’un laser à colorant Rhodamine 6G par plasma de dioxyde de silicium généré par un laser CO₂ TEA

Le pompage d’un laser à colorant par un plasma de dioxyde de silicium (SiO₂) constitue une approche expérimentale originale développée lors d’expériences de claquage diélectrique de l’air réalisées avec un laser CO₂ TEA délivrant des impulsions d’environ 10 J.

Un pompage direct du colorant par ce laser n’est pas possible, car la longueur d’onde d’émission du laser CO₂ TEA est 10,6 µm (10600 nm), tandis que l’excitation efficace de la Rhodamine 6G (Rh6G) nécessite des photons de plus haute énergie correspondant à une bande spectrale située approximativement entre 300 nm et 450 nm.

Le principe proposé consiste donc à convertir le rayonnement infrarouge du laser CO₂ en rayonnement ultraviolet et visible par la création d’un plasma à la surface d’un capillaire de quartz.

Lorsque l’impulsion du laser CO₂ est focalisée sur la surface du quartz, un plasma linéaire d’environ 22 mm de longueur est généré. Ce plasma est constitué principalement de dioxyde de silicium vaporisé et ionisé, porté à une température estimée de l’ordre de 15 000 °C. À cette température, le plasma émet un rayonnement intense dont le spectre se rapproche de celui d’un corps noir à haute température, produisant ainsi une émission continue s’étendant de l’ultraviolet au proche infrarouge.

Cette émission large bande peut servir de source de pompage optique pour un laser à colorant.

Dans la configuration expérimentale actuelle, le volume actif de Rhodamine 6G pompé est d’environ 17 mm³, avec une concentration de 1 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹.