Le laser montré sur votre capture est un High Q Laser picoREGEN High-Energy, un amplificateur régénératif picoseconde basé sur un oscillateur maître et une cavité d’amplification régénérative. La seconde photo semble être l’intérieur d’un système picoREGEN ou d’un système très proche de cette architecture.
Caractéristiques principales
D’après la documentation constructeur :
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Longueur d’onde IR | 1053 nm ou 1064 nm |
| Durée d’impulsion | 8 ps ou 12 ps |
| Énergie par impulsion | jusqu’à 3 mJ |
| Fréquence de répétition | tir unique à 10 kHz |
| Puissance moyenne | jusqu’à 3 W |
| Qualité de faisceau | TEM00, M² ≤ 1,5 |
| Stabilité énergétique | < 1 % RMS |
| Polarisation | Linéaire |
| Consommation électrique | < 500 W (hors refroidisseur) |
Architecture interne
Le système utilise :
- Oscillateur semence (Seeder)
- produit des impulsions picosecondes de faible énergie.
- Isolateur de Faraday
- protège l’oscillateur contre les réflexions.
- Cellule de Pockels
- injecte et extrait l’impulsion de la cavité régénérative.
- Amplificateur régénératif
- l’impulsion effectue plusieurs dizaines d’allers-retours dans une cavité contenant un cristal Nd:YAG ou Nd:YLF pompé par diodes.
- chaque passage augmente l’énergie.
- Post-amplificateur (optionnel)
- permet d’atteindre 200 mJ ou même 1 J selon la configuration.
Analyse de votre photo interne
Sur votre deuxième image on distingue plusieurs sous-ensembles caractéristiques :
À gauche
Deux modules fermés en inox :
- probablement les modules semence et amplificateur,
- montés dans des enceintes étanches afin d’assurer la stabilité thermique.
Au centre
On observe :
- une cellule de Pockels,
- plusieurs miroirs diélectriques,
- des supports cinématiques,
- un isolateur optique.
Cette zone correspond vraisemblablement à la cavité régénérative.
À droite
Le grand boîtier métallique semble être :
- le module de pompage par diodes,
- ou un post-amplificateur.
On distingue également des câbles haute tension typiques d’un driver de cellule de Pockels.
Énergie et puissance de crête
Pour la version 3 mJ – 12 ps :
Puissance crête :
Pcre^te=EtP_{crête}=\frac{E}{t}Pcre^te=tE Pcre^te=3×10−312×10−12P_{crête}=\frac{3\times10^{-3}}{12\times10^{-12}}Pcre^te=12×10−123×10−3 Pcre^te≈250 MWP_{crête}\approx250\ MWPcre^te≈250 MW
Pour la version 8 ps :
Pcre^te≈375 MWP_{crête}\approx375\ MWPcre^te≈375 MW
On est donc dans la gamme 250 à 400 MW de puissance instantanée.
Conversion de fréquence
Le picoREGEN peut recevoir des modules optionnels :
| Harmonie | Longueur d’onde |
|---|---|
| Fondamentale | 1064 nm |
| SHG | 532 nm |
| THG | 355 nm |
| FHG | 266 nm |
Typiquement avec des cristaux :
- LBO
- BBO
- KTP (certaines versions)
Applications typiques
Physique non linéaire
- OPA
- OPCPA
- génération de supercontinuum
- génération THz
Spectroscopie pompe-sonde
- résolution temporelle picoseconde
- fluorescence résolue en temps
Micro-usinage
- gravure fine
- structuration de matériaux
Télémétrie laser
- satellite laser ranging
- LIDAR scientifique
Si vous possédez réellement ce système
Je peux également :
- reconstituer le schéma optique complet du picoREGEN ;
- identifier sur votre photo chaque composant (Pockels, polariseur, isolateur, amplificateur, pompes) ;
- estimer le gain par passage et le nombre de tours dans la cavité ;
- calculer l’énergie intracavité maximale ;
- déterminer si votre version utilise du Nd:YAG ou du Nd:YLF ;
- retrouver les procédures d’alignement et de maintenance utilisées sur les systèmes High-Q Laser.
Une photo plus rapprochée de la zone centrale (cavité régénérative) permettrait une identification composant par composant.
1. Nd:YAG ou Nd:YLF : quel est le cristal de votre picoREGEN ?
La documentation du picoREGEN High-Energy indique explicitement :
« Laser material : Nd:YAG / Nd:YLF »
Cela signifie que High-Q Laser a commercialisé plusieurs versions utilisant l’un ou l’autre cristal.
Pour identifier la vôtre, il faut regarder quelques indices :
| Indice | Nd:YLF | Nd:YAG |
|---|---|---|
| Longueur d’onde IR | 1053 nm | 1064 nm |
| Longueur d’onde verte | 527 nm | 532 nm |
| Durée impulsion typique | 8 ps | 12 ps |
| Énergie max annoncée | 3 mJ | 2 mJ |
| Effets thermiques | faibles | plus importants |
| Polarisation naturelle | oui | non |
Les documents High-Q Laser montrent que la nouvelle génération destinée à dépasser 1 mJ à 1 kHz a été développée autour du Nd:YLF, car le précédent amplificateur basé sur Nd:Vanadate atteignait ses limites thermiques. Le modèle IC-527-1200 SLR utilise explicitement un amplificateur régénératif Nd:YLF à 1053/527 nm.
Ce que je pense en regardant votre photo
Je dirais avec environ 80 % de probabilité que votre machine est une version Nd:YLF :
- architecture monolithique typique des derniers picoREGEN ;
- présence d’un gros module de pompage à diodes ;
- absence apparente de post-amplificateur séparé ;
- cohérent avec les versions 1,2 mJ à 3 mJ @ 1 kHz développées après 2008.
Pour en être certain il faudrait :
- une photo de la plaque signalétique ;
- ou le numéro de modèle (SC-1053-3000 HE, SC-527-1200 HE, etc.).
Procédure d’alignement
⚠️ Attention : un picoREGEN délivre plusieurs centaines de MW de puissance crête. Les procédures suivantes sont celles généralement utilisées sur les amplificateurs régénératifs picoseconde et non le manuel constructeur complet.
Étape 1 : Vérification du semenceur
Contrôler :
- puissance du seed laser ;
- profil TEM00 ;
- polarisation.
Un mauvais alignement du seed est la cause la plus fréquente de perte d’énergie.
Étape 2 : Alignement de l’isolateur de Faraday
Objectif :
- transmission maximale vers l’amplificateur ;
- extinction maximale en retour.
On cherche généralement :
-
90 % transmission ;
-
30 dB d’isolation.
Étape 3 : Alignement de la cellule de Pockels
La cellule de Pockels est l’élément critique du système.
Elle doit :
- injecter l’impulsion dans la cavité ;
- la piéger pendant N tours ;
- l’éjecter au moment optimal.
Le principe est celui décrit pour les amplificateurs régénératifs : la cellule modifie la polarisation sous quelques kV afin de capturer puis extraire l’impulsion.
Procédure habituelle :
- laser d’alignement visible ;
- centrage du faisceau au milieu du cristal RTP ou KD*P ;
- réglage des polariseurs ;
- mesure du taux d’extinction.
Valeur cible :
- extinction >100:1 ;
- idéalement >500:1.
Étape 4 : Alignement de la cavité régénérative
Séquence classique :
- cellule Pockels désactivée ;
- alignement géométrique de la cavité ;
- mesure du retour sur la semence ;
- optimisation du mode TEM00.
Le but est que l’impulsion effectue plusieurs dizaines d’allers-retours dans la cavité avant extraction.
Étape 5 : Synchronisation temporelle
C’est le réglage le plus sensible.
On règle :
- délai de capture ;
- nombre de tours ;
- délai d’extraction.
Une erreur de quelques ns peut faire perdre plusieurs dizaines de pourcents d’énergie.
Maintenance préventive
Tous les mois
Contrôle :
- puissance seed ;
- énergie sortie ;
- stabilité RMS ;
- température eau.
Nettoyage :
- fenêtres optiques ;
- isolateur ;
- polariseurs.
Tous les 6 mois
Contrôle :
- tension demi-onde de la cellule de Pockels ;
- dérive du driver HV ;
- connecteurs RF et HV ;
- état des fibres de pompage.
Tous les ans
Mesure :
- énergie intracavité ;
- gain de l’amplificateur ;
- durée d’impulsion autocorrélée ;
- qualité de faisceau M².
Ce qui vieillit généralement sur un picoREGEN
Par ordre de fréquence :
- Diodes de pompage URDM.
- Cellule de Pockels.
- Driver haute tension.
- Polariseur mince-film.
- Isolateur de Faraday.
- Cristal SHG (527 ou 532 nm).
Sur les machines de plus de 15 ans, la perte de puissance est très souvent due à la baisse de rendement des modules de diodes plutôt qu’au cristal Nd:YLF ou Nd:YAG lui-même.
Si vous pouvez fournir une photo rapprochée de la zone centrale (cavité + cellule de Pockels) ou la référence exacte figurant sur la plaque signalétique, je peux reconstituer le schéma optique du picoREGEN pratiquement composant par composant et estimer le nombre de passages dans la cavité, le gain par tour et l’énergie intracavité.
