Science du laserlien=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Military_laser_experiment.jpg/250px-Military_laser_experiment.jpg|vignette|250x250px| Une expérience laser sur une table optique lien=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation.jpg/250px-Light_Amplification_by_Stimulated_Emission_of_Radiation.jpg|vignette|250x250px| Modules laser (fréquences de bas en haut : 405, 445, 520, 532, 635 et 660 nm) La science du laser ou physique du laser est une branche de l'optique qui décrit la théorie et la pratique des lasers.
Laserthumb|250px|Lasers rouges (660 & ), verts (532 & ) et bleus (445 & ). thumb|250px|Rayon laser à travers un dispositif optique. thumb|250px|Démonstration de laser hélium-néon au laboratoire Kastler-Brossel à l'Université Pierre-et-Marie-Curie. Un laser (acronyme issu de l'anglais light amplification by stimulated emission of radiation qui signifie « amplification de la lumière par émission stimulée de radiation ») est un système photonique.
Pince optiqueLa pince optique est un outil optique introduit en 1987 et utilisé en laboratoire qui permet le piégeage et la manipulation de cibles telles que les cellules, organites ou particules. Elle utilise la force résultant de la réfraction d’un faisceau laser en milieu transparent, pour maintenir et déplacer physiquement des objets diélectriques microscopiques. Des pinces optiques multiples peuvent même être utilisées pour manipuler simultanément plusieurs cibles.
Ultrashort pulseIn optics, an ultrashort pulse, also known as an ultrafast event, is an electromagnetic pulse whose time duration is of the order of a picosecond (10−12 second) or less. Such pulses have a broadband optical spectrum, and can be created by mode-locked oscillators. Amplification of ultrashort pulses almost always requires the technique of chirped pulse amplification, in order to avoid damage to the gain medium of the amplifier. They are characterized by a high peak intensity (or more correctly, irradiance) that usually leads to nonlinear interactions in various materials, including air.
Amplification par dérive de fréquencevignette|329x329px|Photographie d'un laser femtoseconde à amplification par dérive de fréquence (Laboratoire d'optique Appliquée). L'amplification à dérive de fréquence (CPA en anglais, pour en, chirp désignant le gazouillis d'oiseau, ce terme faisant l'analogie au chant de certains oiseaux qui font varier la fréquence de leur chant) est une technique d'amplification des impulsions laser ultracourtes jusqu'à des niveaux de puissance de l'ordre du pétawatt.
Amplificateur optiqueEn optique, on appelle amplificateur optique un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique. Un amplificateur à fibre dopée fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité.
Refroidissement d'atomes par laservignette|Schéma de refroidissement d'atomes par laser, refroidissement Doppler Le refroidissement d'atomes par laser est une technique qui permet de refroidir un gaz atomique, jusqu'à des températures de l'ordre du mK (refroidissement Doppler), voire de l'ordre du microkelvin (refroidissement Sisyphe) ou encore du nanokelvin. Les gaz ultra-froids ainsi obtenus forment une assemblée d'atomes cohérents, permettant d'accomplir de nombreuses expériences qui n'étaient jusque-là que des expériences de pensée, comme des interférences d'ondes de matière.
Amplificateur paramétrique optiqueUn amplificateur paramétrique optique, abrégé OPA (pour Optical Parametric Amplfier en anglais), est une source de lumière laser qui émet de la lumière de longueur d'onde variable obtenue par un processus d'amplification paramétriquee. C'est essentiellement la même chose qu'un oscillateur paramétrique optique, mais sans la cavité optique (c'est-à-dire que les faisceaux lumineux ne traversent l'appareil qu'une ou deux fois, au lieu de plusieurs fois).
Piège magnéto-optique350px|thumb|Montage expérimental d'un piège magnéto-optique. Un piège magnéto-optique (ou "MOT", de l'anglais magneto-optical trap) est un dispositif qui utilise à la fois le Refroidissement d'atomes par laser et le piégeage magnétique afin de produire des échantillons d'atomes neutres « froids », à des températures pouvant aller jusqu'à quelques microkelvins, à deux ou trois fois la limite de recul du refroidissement Doppler (cf. article principal).
Magnetic tweezersMagnetic tweezers (MT) are scientific instruments for the manipulation and characterization of biomolecules or polymers. These apparatus exert forces and torques to individual molecules or groups of molecules. It can be used to measure the tensile strength or the force generated by molecules. Most commonly magnetic tweezers are used to study mechanical properties of biological macromolecules like DNA or proteins in single-molecule experiments. Other applications are the rheology of soft matter, and studies of force-regulated processes in living cells.
Raman amplificationRaman amplification ˈrɑːmən is based on the stimulated Raman scattering (SRS) phenomenon, when a lower frequency 'signal' photon induces the inelastic scattering of a higher-frequency 'pump' photon in an optical medium in the nonlinear regime. As a result of this, another 'signal' photon is produced, with the surplus energy resonantly passed to the vibrational states of the medium. This process, as with other stimulated emission processes, allows all-optical amplification.
Bandwidth-limited pulseA bandwidth-limited pulse (also known as Fourier-transform-limited pulse, or more commonly, transform-limited pulse) is a pulse of a wave that has the minimum possible duration for a given spectral bandwidth. Bandwidth-limited pulses have a constant phase across all frequencies making up the pulse. Optical pulses of this type can be generated by mode-locked lasers. Any waveform can be disassembled into its spectral components by Fourier analysis or Fourier transformation.
Diode laserUne diode laser est un composant opto-électronique à base de matériaux semi-conducteurs. Elle émet de la lumière monochromatique cohérente (une puissance optique) destinée, entre autres, à transporter un signal contenant des informations sur de longues distances (dans le cas d'un système de télécommunications) ou à apporter de l'énergie lumineuse pour le pompage de certains lasers (lasers à fibre, laser DPSS) et amplificateurs optiques (OFA, Optical Fiber Amplifier).
High harmonic generationHigh harmonic generation (HHG) is a non-linear process during which a target (gas, plasma, solid or liquid sample) is illuminated by an intense laser pulse. Under such conditions, the sample will emit the high harmonics of the generation beam (above the fifth harmonic). Due to the coherent nature of the process, high harmonics generation is a prerequisite of attosecond physics. Perturbative harmonic generation is a process whereby laser light of frequency ω and photon energy ħω can be used to generate new frequencies of light.
Ion laserAn ion laser is a gas laser that uses an ionized gas as its lasing medium. Like other gas lasers, ion lasers feature a sealed cavity containing the laser medium and mirrors forming a Fabry–Pérot resonator. Unlike helium–neon lasers, the energy level transitions that contribute to laser action come from ions. Because of the large amount of energy required to excite the ionic transitions used in ion lasers, the required current is much greater, and as a result almost all except for the smallest ion lasers are water-cooled.
Spectroscopie laser ultrarapideLa spectroscopie laser ultrarapide est une technique spectroscopique qui utilise des lasers à impulsions ultracourtes pour l'étude de la dynamique sur des échelles de temps extrêmement courtes, de l'attoseconde (10−18 s) à la nanoseconde (10−9 s). Différentes méthodes sont utilisées pour examiner la dynamique des porteurs de charge, des atomes et des molécules. De nombreuses procédures différentes ont été développées pour différentes échelles de temps et différentes plages d'énergie des photons ; quelques méthodes courantes sont énumérées ci-dessous.
Laser à colorantvignette|316x316px|Gros plan d'un laser à colorant CW de table à base de rhodamine 6G, émettant à 580 nm (jaune). Le faisceau laser émis est visible sous forme de lignes jaunes pâles entre la fenêtre jaune (au centre) et l'optique jaune (en haut à droite), où il se reflète à travers l'image vers un miroir invisible, et revient dans le jet de colorant depuis le coin inférieur gauche. La solution de colorant orange entre dans le laser par la gauche et sort par la droite, toujours brillante de phosphorescence triplet, et est pompée par un faisceau de 514 nm (bleu-vert) provenant d'un laser à argon.
Science attosecondeLa science attoseconde, abrégé en l’attoseconde, est une science du comportement des molécules inventée par le professeur québécois André D. Bandrauk de l’université de Sherbrooke. Cette science est en quelque sorte une combinaison de chimie numérique, de physique quantique et de photonique moléculaire. En 2011, l’attoseconde a obtenu la deuxième place dans le palmarès des découvertes les plus importantes de l’année 2010 retenues par la revue québécoise La Recherche. Le professeur Bandrauk a reçu le prix Marie-Victorin 2010 pour ses découvertes.
Nitrogen laserA nitrogen laser is a gas laser operating in the ultraviolet range (typically 337.1 nm) using molecular nitrogen as its gain medium, pumped by an electrical discharge. The wall-plug efficiency of the nitrogen laser is low, typically 0.1% or less, though nitrogen lasers with efficiency of up to 3% have been reported in the literature.
Laser pumpingLaser pumping is the act of energy transfer from an external source into the gain medium of a laser. The energy is absorbed in the medium, producing excited states in its atoms. When the number of particles in one excited state exceeds the number of particles in the ground state or a less-excited state, population inversion is achieved. In this condition, the mechanism of stimulated emission can take place and the medium can act as a laser or an optical amplifier. The pump power must be higher than the lasing threshold of the laser.
