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

32 CHAPITRE 1. LASER BLEU
de conversion, sa compensation partielle dans notre cavité monolithiquepermet
donc d’obtenir une meilleur efficacité deconversion.
L’inconvénient de cette géométrie de cavité provient du déphasage à la
réflexion sur la face arrière du cristal entre l’onde infrarouge et l’onde bleu [31].
Le traitement diélectrique qui permet de réfléchir l’infrarouge et le bleu donne
un déphasage entre ces deux longueurs d’onde qui n’est pas contrôlé parlefabriquant.
La valeur du déphasage sera donc inconnue. Si le déphasage est par
exemple égal à π, l’onde bleue créée sur l’aller sera, sur le retour, reconvertie
en infrarouge. Nous reviendrons plus loin sur les conséquences du déphasage sur
l’efficacité du doublage de fréquence.
Contrairement aux cavités en anneau, notre cavité semi-monolithique produit
une onde stationnaire au niveau du cristal. Par rapport à une onde progressive,
l’onde stationnaire ne modifie pas les propriétés du doublage de fréquence.
En effet, le processus supplémentaire dans une onde stationnaire consistant à
créer un photon bleu à partir de deux photons infrarouges contrapropageants est
négligeable car il n’y a pas d’accord de phase possible ( −→
kIR − −→
kIR = −−→
kbleu). Seul
le processus consistant àcréer un photon bleu à partir de deux photons infrarouges
avec le même vecteur d’onde est efficace pour le doublage de fréquence.
L’onde stationnaire présente dans notre cavité monolithiquenemodifiedoncpas
les propriétés de doublage de fréquence.
Nous allons àprésent donner les caractéristiques de cette cavité monolithique
qui optimise le taux de conversion. Nous commencerons par l’étude du doublage
de fréquence sans le coupleur de la cavité c’està dire lorsque le faisceau infrarouge
traverse deux fois le cristal en se réfléchissant sur sa face arrière. Nous
déterminerons dans cette situation le waist qui optimise le doublage de fréquence.
Puis, pour ce waist choisi, nous estimerons après le double passage dans le cristal
le coefficient de conversion γ = P 2ω /P ω 2 .Nousétudierons ensuite le doublage en
cavité. Nous estimerons à partir du coefficient de conversion γ la puissance infrarouge
intracavité Pcav en fonction de la transmission du coupleur. On déterminera
alors la transmission du coupleur qui optimise la puissance d’infrarouge intracavité
etdoncletauxdeconversion.Onpourraenfinà partir du coefficient de
transmission choisi estimer la puissance de bleu obtenue à partir du doublage de
fréquence.
Waistdufaisceauetefficacitédeconversionaprès un double passage
dans le cristal
Le waist du mode TEM00 de la cavité est situé sur la face arrière du cristal.
La taille du waist w0 est déterminée par le rayon de courbure du coupleur Rc et
la distance entre le cristal et le coupleur l0 :
2 λ
w0 =
π2
lc
+ l0 Rc −
n lc
1/4 − l0
n
(1.7)