THESE Piégeage et refroidissement laser du strontium Etude de l ...

20 CHAPITRE 1. LASER BLEU
1.1 Laser infrarouge
Le laser à 461 nm est obtenu en doublant la fréquence d’un laser à 922 nm.
Pour réaliser le laser à 922 nm, nous avons utilisé un amplificateur optique àsemiconducteur
(”tapered amplifier”) injecté par une diode laser en cavité étendue.
Avec un tel système, il est possible d’obtenir un rayonnement monomode à 922
nm avec une puissance de 500 mW. Nous allons décrire dans la suite les différents
éléments du laser et donner les caractéristiques du laser (puissance, spectre, forme
du faisceau).
1.1.1 Diode laser en cavité étendue
La diode laser en cavité étendue imposera à l’amplificateur optique les propriétés
spectrales d’émission. Avec un tel laser, on s’attend à une largeur spectrale
de l’ordre du MHz sur un temps de 50 ms. Ceci est suffisant pour résoudre la
transition 1 S0 - 1 P1 de largeur naturelle 32 MHz. Il faudra simplement à l’aide
d’un asservissement corriger le bruit basse fréquence et les dérives du laser.
La cavitéétendue de la diode laser est constituée d’un réseau de diffraction en
configuration Littrow. Le montage mécanique de la diode sur réseau a été acheté
chez TuiOptics. L’ensemble du montage est asservi en température à l’aide d’un
module à effet Peltier. On peut changer la longueur d’onde de ce laser en modifiant
l’orientation du réseau à l’aide d’une cale piézo-électrique. La longueur d’onde du
laser est aussi sensible àlatempérature et au courant électrique. La diode laser
utilisée dans le montage est une diode SLI non traitée antireflet émettant en fonctionnement
libre àtempérature ambiante autour de 914 nm avec une puissance
de 80 mW. En cavité étendue, on peut obtenir un rayonnement monomode à
922 nm en jouant sur l’orientation du réseau et en chauffant la diode à31 o C.
La puissance obtenue est alors d’une dizaine de mW. On pourra trouver plus de
détails sur les diodes sur réseau dans le chapitre sur le laser rouge.
1.1.2 Amplificateur optique
L’amplificateur optique à semi-conducteur utilisé est un ”tapered amplifier”
acheté chez SDL (SDL TD444). Il est chargé d’amplifier la puissance du faisceau
laser émis par la diode sur réseau. Il peut émettre une puissance maximum
de 500 mW pour des longueurs d’onde comprises entre 904 nm et 946 nm. Il
est monté sur une base en cuivre asservi en température à l’aide d’un module
à effet Peltier. Deux lentilles asphériques Geltech traitées antireflet collimatent
les deux faisceaux sortant de l’amplificateur. Le montage de l’amplificateur est
montré sur la figure 1.1. On doit faire particulièrement attention au retour de
lumière dans l’amplificateur optique. Cette lumière serait amplifiée de nouveau
et endommagerait l’amplificateur optique.