Les laser de réglage à semi-conducteurs sont des lasers semi-conducteurs (ou des diodes) pompés électriquement ou ceux avec une matrice cristalline ou en verre pompé optiquement.

Les lasers à diode utilisent les recombinaisons entre les paires "électron-trous" trouvées dans les semi-conducteurs pour émettre de la lumière sous forme d'émission stimulée. La source de la pompe est électrique avec une efficacité pouvant atteindre 60%. La longueur d'onde peut couvrir de l'UV proche à l'infrarouge proche selon les matériaux choisis.

Ce sont les plus compacts (la cavité utilise les côtés cloisonnés du semi-conducteur et mesure à peine 1 mm de long) et les lasers les plus efficaces disponibles. La puissance peut maintenant atteindre plusieurs kilowatts en rassemblant des centaines de lasers à diodes et en les combinant dans la même fibre optique. Les seuls inconvénients de ces lasers à diodes sont la mauvaise qualité spatiale du faisceau émis et qu'ils ne peuvent pas fonctionner à un débit pulsé.

D'autres lasers à semi-conducteurs peuvent compenser les inconvénients des lasers à diodes. Ils utilisent des matrices qui ne peuvent pas conduire le courant, de sorte qu'elles ne peuvent pas être pompées électriquement. Ils sont pompés optiquement par des laser bleu à diodes ou des lampes à arc (lampes flash). Les matrices sont dopées avec des ions dont les transitions fournissent l'effet laser (Nd 3+ , Yb 3+ , Er 3+ , Ti 3+ ). En général, les lasers à semi-conducteurs émettent dans le rouge et l'infrarouge proche. La longueur d'onde de Nd 3+ : YAG (Y 3 Al 5 O 12 ) présente un intérêt particulier avec une émission à 1064 nm.

À la suite de l'hôte et des ions utilisés, les spectres d'émission peuvent être étroits (fraction de nm) ou large (sans rayons de nm). Tr 3+ : le saphir est l'un des matériaux ayant le plus grand spectre: de 700 nm à 1100 nm.

Grâce à l'optique non linéaire, il est possible de convertir la longueur d'onde des lasers à l'état solide en visible et en ultraviolet. En fait, lorsque l'intensité du champ électrique est très élevée, comme c'est le cas pour les ondes laser, la matière ne répond pas linéairement à l'excitation électromagnétique de la lumière. Il répond en émettant de nouvelles fréquences. La figure 23 montre qu'il est possible de générer de nouvelles fréquences dans une cellule d'eau si le laser rouge est assez intense.

La illustre un autre exemple de l'effet non linéaire créé dans une fibre optique standard lorsque la densité de puissance maximale dépasse GW / cm 2 : une poutre verte (532 nm) est injectée dans la fibre. De nouvelles fréquences sont générées dans l'orange et dans le rouge par l'effet Raman.

Ces effets non linéaires varient en fonction de la nature des matériaux. Pour favoriser cet effet, on utilise des cristaux dits non linéaires. La montre un autre exemple de génération de fréquences dans le visible, cette fois à partir d'un cristal non linéaire. L'effet non linéaire le plus utilisé est le doublement de fréquence, en particulier pour la conversion de (émet dans le vert).

Les lasers à l'état solide diffèrent dans la géométrie de leurs milieux d'amplification: certains sont grands (généralement des cristaux) de dimensions millimétriques et il existe des fibres optiques de plusieurs mètres de long. Les lasers à l'état solide pompés à la diode, et en particulier les lasers à fibre, sont extrêmement robustes et ont une durée de vie supérieure à 10 000 heures. Ils sont très appréciés pour leurs applications industrielles (soudage, marquage). Leur compacité est un avantage supplémentaire.

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