{"id":6752,"date":"2026-06-09T13:27:46","date_gmt":"2026-06-09T11:27:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/?p=6752"},"modified":"2026-06-09T19:23:00","modified_gmt":"2026-06-09T17:23:00","slug":"mon-second-laser-a-rubis-1969","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/mon-second-laser-a-rubis-1969\/","title":{"rendered":"Mon second laser \u00e0 rubis 1969"},"content":{"rendered":"

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\n
L’\u00e9nergie stock\u00e9e maximum dans l’\u00e9tat d’\u00e9nergie E2 = 2.18 J\/cm3. Au niveau de la lampe flash l’\u00e9nergie pour obtenir le seuil laser se situe entre 100-300 J\/cm3 d\u00e9pendant de la concentration des ions Cr<\/span><\/span>+3<\/span><\/span>\u00a0<\/span>du diam\u00e8tre du barreau de sa longueur et du pouvoir de r\u00e9flexion des miroirs.<\/span><\/span>
\nLa puissance \u00e9lectrique de la lampe au x\u00e9non doit \u00eatre de 70kW\/cm3<\/span><\/span>
\nL’angle de Brewster pour un rubis est de 30\u00b034′<\/span><\/span>
\nLe signal gain pour un passage dans le rubis Go= 1.1\u00a0 pour un verre au N\u00e9odyme Go=2.3\u00a0 et pour un YAG Go=1720<\/span><\/span>
\nConclusion un YAG ne peut pas stock\u00e9 de l’\u00e9nergie dans l’\u00e9tat E3 ce qui limite l’\u00e9nergie \u00e0 300mJ pour un barreau de 5mm de diam\u00e8tre en mode d\u00e9clench\u00e9 et 900mJ pour un barreau de 9mm de diam\u00e8tre.<\/span><\/span> <\/span><\/h5>\n
Le laser \u00e0 rubis est un laser \u00e0 3 niveaux: lors de la d\u00e9charge dans le tube flash les photons \u00e9mis par celui-ci sont diriger par le r\u00e9flecteur elliptique sur le barreau de rubis dop\u00e9 \u00e0 0.05% de chrome et donc les \u00e9lectrons de l’\u00e9tat fondamental E1 sont pomp\u00e9s sur l’\u00e9tat d’\u00e9nergie E3 par absorption des photons correspondant \u00e0 cette diff\u00e9rence d’\u00e9nergie. On appelle cela une inversion de population.<\/span><\/span>
\nPour atteindre le seuil minimum d’inversion de population permettant d’obtenir l’effet laser dans un syst\u00e8me \u00e0 3 niveaux il faut que la mo\u00eetier des atomes soient en \u00e9tat d’excitation E3. Ceci implique beaucoup d’\u00e9nergie pompe pour atteindre le seuil laser ce qui n’est pas le cas avec un syst\u00e8me \u00e0 4 niveaux comme le YAG:Nd<\/span><\/span> <\/span><\/h5>\n<\/div><\/section><\/p><\/div>\n
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Premier essai premi\u00e8re explosion d’un tube flash avec les condensateurs HYDRAWERK\u00a0 49 uF\u00a0 6kV papier non inductif . J’ai compris qu’il fallait mettre une self dans le circuit de d\u00e9charge pour limit\u00e9 le courant<\/h4>\n

Pourquoi le tube a explos\u00e9 ?<\/h3>\n

Les condensateurs papier HYDRAWERK sont tr\u00e8s peu inductifs. C’est un avantage dans certaines applications puls\u00e9es, mais cela signifie aussi que le courant de d\u00e9charge peut monter extr\u00eamement vite.<\/p>\n

Sans self s\u00e9rie :<\/p>\n

    \n
  • le courant peut atteindre plusieurs dizaines de kiloamp\u00e8res ;<\/li>\n
  • le plasma dans le tube devient tr\u00e8s dense ;<\/li>\n
  • des ondes de choc apparaissent dans le gaz ;<\/li>\n
  • l’enveloppe en quartz subit un choc thermique et m\u00e9canique brutal ;<\/li>\n
  • le tube peut \u00e9clater.<\/li>\n<\/ul>\n

    Le probl\u00e8me n’est pas seulement l’\u00e9nergie totale (882 J), mais surtout le pic de courant<\/strong> et le dI\/dt<\/strong> (vitesse de mont\u00e9e du courant).<\/p>\n

    Que fait la self ?<\/h3>\n

    Une inductance s’oppose aux variations rapides du courant :<\/p>\n

    V=LdIdtV=L\\frac{dI}{dt}<\/span>V<\/span>=<\/span><\/span>L<\/span>d<\/span>t<\/span><\/span><\/span>d<\/span>I<\/span><\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

    Plus L est grande :<\/p>\n

      \n
    • plus la mont\u00e9e du courant est lente ;<\/li>\n
    • plus le pic de courant diminue ;<\/li>\n
    • plus la dur\u00e9e de l’\u00e9clair augmente ;<\/li>\n
    • moins le tube est sollicit\u00e9 m\u00e9caniquement.<\/li>\n<\/ul>\n

      En pratique, la self transforme une impulsion extr\u00eamement brutale en impulsion plus douce.<\/p>\n

      Exemple simplifi\u00e9<\/h3>\n

      Sans self :<\/p>\n

        \n
      • temps de d\u00e9charge : quelques microsecondes ;<\/li>\n
      • courant de cr\u00eate : plusieurs dizaines de kA.<\/li>\n<\/ul>\n

        Avec quelques \u00b5H :<\/p>\n

          \n
        • courant de cr\u00eate r\u00e9duit ;<\/li>\n
        • dur\u00e9e du flash multipli\u00e9e par 2 \u00e0 10 ;<\/li>\n
        • dur\u00e9e de vie du tube fortement augment\u00e9e<\/li>\n<\/ul>\n<\/div><\/section><\/div>\n

          <\/div><\/div><\/div>
          \n

          2 \u00e8me version:<\/h3>\n

          Ce laser se compose d’un rubis de 4 mm de diam\u00e8tre et 60 mm de long. Il se trouve au foyer d’une chambre en aluminium polie frais\u00e9e dans un bloc d’aluminium. A l’autre foyer se trouve un tube flash lin\u00e9aire de diam\u00e8tre 6 mm int\u00e9rieur et 60 mm de long.<\/span><\/span>
          \nLe seuil pour obtenir l’effet laser est de 190 J en 1 ms<\/span><\/span> <\/span><\/h5>\n<\/div><\/section><\/p><\/div>\n
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          \n
          \n
          \n

          Je connais assez bien ces condensateurs HYDRAWERK\/HYDRA utilis\u00e9s dans les lasers \u00e0 lampe flash et les g\u00e9n\u00e9rateurs d’impulsions, mais je n’ai jamais vu de documentation constructeur indiquant explicitement l’ESL (Equivalent Series Inductance) du mod\u00e8le 50 \u00b5F 6,6 kV<\/strong>. Les catalogues HYDRA mentionnent qu’ils sont con\u00e7us pour une forte tenue aux impulsions et une construction \u00e0 faible inductance, mais sans valeur chiffr\u00e9e d’ESL.<\/p>\n

          Pour les anciens condensateurs papier-huile ou papier impr\u00e9gn\u00e9 non inductifs destin\u00e9s aux tubes flash, on rencontre g\u00e9n\u00e9ralement :<\/p>\n

            \n
          • ESL typique : 20 \u00e0 100 nH<\/strong><\/li>\n
          • tr\u00e8s gros mod\u00e8les \u00ab\u00a0low inductance\u00a0\u00bb : 10 \u00e0 30 nH<\/strong><\/li>\n
          • condensateurs \u00e0 bornes oppos\u00e9es classiques : 50 \u00e0 200 nH<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n

            Si ton HYDRAWERK est le gros cylindre aluminium \u00e0 connexions coaxiales ou \u00e0 larges bornes oppos\u00e9es utilis\u00e9 sur les lasers \u00e0 rubis ou Nd:YAG des ann\u00e9es 1970-1980, je soup\u00e7onnerais une inductance de l’ordre de 30 \u00e0 80 nH<\/strong>.<\/p>\n

            On peut faire une estimation :<\/p>\n

            Avec :<\/p>\n

              \n
            • C = 50 \u00b5F<\/li>\n
            • L = 50 nH<\/li>\n<\/ul>\n

              La p\u00e9riode propre du circuit vaut :<\/p>\n

              T=2\u03c0LCT=2\\pi\\sqrt{LC}<\/span>T<\/span>=<\/span><\/span>2<\/span>\u03c0<\/span>L<\/span>C<\/span><\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

              ce qui donne environ 10 \u00b5s<\/strong>.<\/p>\n

              Le courant th\u00e9orique de court-circuit serait alors :<\/p>\n

              Imax=VCLI_{max}=V\\sqrt{\\frac{C}{L}}<\/span>I<\/span>ma<\/span>x<\/span><\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span>=<\/span><\/span>V<\/span>L<\/span><\/span><\/span>C<\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

              Avec 6,6 kV, 50 \u00b5F et 50 nH :<\/p>\n

              Imax \u2248 2\u00d710\u2075 A<\/strong>, soit environ 200 kA<\/strong>.<\/p>\n

              Bien entendu, le tube flash, les c\u00e2bles et les connexions ajoutent de la r\u00e9sistance et de l’inductance, donc on n’atteint jamais cette valeur, mais cela montre pourquoi un tube peut exploser si aucune self de limitation n’est pr\u00e9sente.<\/p>\n

              Pour obtenir une estimation beaucoup plus r\u00e9aliste, peux-tu me donner :<\/p>\n

                \n
              • le diam\u00e8tre du condensateur ;<\/li>\n
              • sa longueur ;<\/li>\n
              • une photo des bornes ;<\/li>\n
              • et surtout la r\u00e9f\u00e9rence exacte inscrite sur l’\u00e9tiquette ?<\/li>\n<\/ul>\n

                Avec ces informations je pourrai probablement estimer son ESL \u00e0 \u00b120 % et calculer le courant de cr\u00eate r\u00e9el de ton montage.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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                \n
                \n
                en reliant 5 condensateur en parall\u00e8le tu estime \u00e0 combien de kA on peux obtenir ?<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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                \n

                On peut faire une estimation, mais il faut rester prudent : \u00e0 ces niveaux d’\u00e9nergie et de courant, de petits d\u00e9tails de c\u00e2blage changent \u00e9norm\u00e9ment le r\u00e9sultat.<\/p>\n

                Si tu mets 5 condensateurs de 50 \u00b5F \/ 6,6 kV en parall\u00e8le<\/strong>, tu obtiens :<\/p>\n

                  \n
                • Capacit\u00e9 totale : 250 \u00b5F<\/li>\n
                • Tension : 6,6 kV<\/li>\n
                • \u00c9nergie stock\u00e9e :<\/li>\n<\/ul>\n

                  E=12CV2E=\\frac{1}{2}CV^2<\/span>E<\/span>=<\/span><\/span>2<\/span><\/span>1<\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span>C<\/span>V<\/span>2<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

                  soit environ 5,4 kJ<\/strong>.<\/p>\n

                  Cas th\u00e9orique id\u00e9al<\/h3>\n

                  Si chaque condensateur poss\u00e8de environ 50 nH d’ESL et qu’ils sont parfaitement mont\u00e9s en parall\u00e8le, l’inductance \u00e9quivalente devient :<\/p>\n

                    \n
                  • 50 nH \/ 5 \u2248 10 nH<\/li>\n<\/ul>\n

                    Le courant th\u00e9orique maximal serait alors gigantesque :<\/p>\n

                    Imax=VCLI_{max}=V\\sqrt{\\frac{C}{L}}<\/span>I<\/span>ma<\/span>x<\/span><\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span>=<\/span><\/span>V<\/span>L<\/span><\/span><\/span>C<\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span>\u200b<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

                    Avec :<\/p>\n

                      \n
                    • V = 6600 V<\/li>\n
                    • C = 250 \u00b5F<\/li>\n
                    • L = 10 nH<\/li>\n<\/ul>\n

                      on obtient environ 1 MA (1 000 kA)<\/strong>.<\/p>\n

                      Mais ce r\u00e9sultat est purement math\u00e9matique et n’est jamais atteint en pratique.<\/p>\n

                      Cas r\u00e9el d’un banc de condensateurs<\/h3>\n

                      Dans un montage r\u00e9el, l’inductance est domin\u00e9e par :<\/p>\n

                        \n
                      • les barres cuivre,<\/li>\n
                      • les connexions,<\/li>\n
                      • le tube flash,<\/li>\n
                      • le retour de courant.<\/li>\n<\/ul>\n

                        M\u00eame un montage tr\u00e8s compact poss\u00e8de souvent :<\/p>\n

                          \n
                        • 0,2 \u00e0 2 \u00b5H d’inductance totale.<\/li>\n<\/ul>\n

                          Prenons quelques exemples :<\/p>\n

                          \n
                          \n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
                          Inductance totale<\/th>\nCourant de cr\u00eate estim\u00e9<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
                          0,2 \u00b5H<\/td>\n\u2248 230 kA<\/td>\n<\/tr>\n
                          0,5 \u00b5H<\/td>\n\u2248 150 kA<\/td>\n<\/tr>\n
                          1 \u00b5H<\/td>\n\u2248 104 kA<\/td>\n<\/tr>\n
                          2 \u00b5H<\/td>\n\u2248 74 kA<\/td>\n<\/tr>\n
                          5 \u00b5H<\/td>\n\u2248 47 kA<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n<\/div>\n

                          Pour un montage amateur avec quelques dizaines de centim\u00e8tres de liaisons cuivre, je m’attendrais plut\u00f4t \u00e0 50 \u00e0 150 kA<\/strong> de courant de cr\u00eate.<\/p>\n

                          Pourquoi le tube flash a explos\u00e9<\/h3>\n

                          Avec 5,4 kJ stock\u00e9s, m\u00eame si le courant r\u00e9el n’est \u00ab\u00a0que\u00a0\u00bb de 80 kA :<\/p>\n

                            \n
                          • l’\u00e9nergie est comparable \u00e0 celle de nombreux lasers Nd:YAG \u00e0 lampe flash industriels ;<\/li>\n
                          • la puissance instantan\u00e9e peut atteindre plusieurs centaines de m\u00e9gawatts ;<\/li>\n
                          • un tube non pr\u00e9vu pour cette \u00e9nergie peut \u00e9clater d\u00e8s le premier tir.<\/li>\n<\/ul>\n

                            Ordre de grandeur<\/h3>\n

                            Pour donner une id\u00e9e :<\/p>\n

                              \n
                            • Tube photo classique : 100 \u00e0 500 A<\/li>\n
                            • Gros tube stroboscopique : 1 \u00e0 5 kA<\/li>\n
                            • Lampe de pompage laser moyenne : 5 \u00e0 20 kA<\/li>\n
                            • Grosse lampe de pompage laser : 20 \u00e0 50 kA<\/li>\n
                            • Tr\u00e8s gros syst\u00e8mes laser puls\u00e9s : 50 \u00e0 200 kA<\/li>\n<\/ul>\n

                              Donc avec 5 \u00d7 50 \u00b5F \u00e0 6,6 kV<\/strong>, tu es potentiellement dans la plage 50\u2013150 kA r\u00e9els<\/strong>, voire davantage si le montage est extr\u00eamement compact.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/section>\n<\/div>\n<\/div><\/section><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":1,"featured_media":6759,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-6752","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-lasers-a-solides"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6752","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6752"}],"version-history":[{"count":16,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6752\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6778,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6752\/revisions\/6778"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6759"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6752"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6752"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.swissrocketman.fr\/Wordpress\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6752"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}