DAVID H. SHOEMAKER - LIGO - Caltech

T II
Diueloppcment d'un laser Nd:YAG stabilis{: les comportements statiques 161
L'6tat de polarisation
Pour notre application, nous souhaitons que l'onde laser soit polaris6e
liniairement;
cela p€rmet I'emploi des modulateurs ilectro-optiques ei des fen6tres ir I'angle de
Brewster, parmi d'autres avantages. L'6tat de polarisation du laser Nd:YAG n,est
pas ditermin6 par la structure du crisial si le cristal ne subit pas des contraintes
nr6caniques externes (c'est-i-dire qu'il n'y a pas d'anisotropie intrinsique).
L'6tat de polarisation du faisceau de pompage induit l6g6rement une polarisation
pour le laser Nd:YAG paralllle i la polarisation de la diode laser. pour
montrer cette ddpendance,
nous avons fait tourner la polarisation du laser pompe
(qui est polarisi par contruction), et l'6tzt de polarisation du laser Nd:yAG a dt6
mesuri. On trouve une polarisaiion elliptique du faisceau Nd:yAG avec un rap-
port d'i peu prds z/V = O.l, avec I'axe principal aligni sur I'axe de polarisation
du faisceau pompe.
Plus importants sont les phdnomines li6s i la sensibilit6 de I'indice optique
I la pression m&anique. Parce que les constantes 6lasto-optiques pour des di-
rections diffirentes ne sont pas identiques, une pression sur le cristal induit une
bir6fringence. Ceci donne des axes privil6gi€s et aussi des longueurs optiques
diffdrentes, donc des fr€quences d'oscillations diff6rentes pour les deux directions
de polarisation.
Pour obsewer cet effet, on applique une pression sur un c6td du cristal cylin-
drique en serrant une visl le faisceau laser est analysd avec un polariseur i, un
angle rf4 par lapport aux axes induits, et I'on observe une modulation d'intensitd
i, la frdquence de battement entre les deux 6tats de polarisation, pour notre cristal
de longueur de 6 mm, une force correspondant ir plusieurc dizaines de grammes
cause une fr6quence de batt€ment de plusieurs MHz (une difdrence en longueur
optique de quelques t0-10 m). Autrement dit, si on veut que la friquence de bat-
tement reste plus basse que nos signaux astrophysiques (disons 100 Hz), les forces
r6siduelles sur le cristal doivent 6tre inf6rieures i = 100 4g (moins que Ie poids du
cristal!), ce qui n'est pas rdaliste.
Noire solution consiste ). produire une autte contrainte, plus forte que celle
venant du cristal, sur I'axe de polarisation dans la cavii6 laser. Une lame ir l,angle
de Brewster suffit; et si le cristal Nd:YAG est tenu d,une fagon qui 6viie tes pressions
asym6t,riques inutiles, il n'y a pas de perte introduite dans le laser (i.e., le
seuil et la pente restent les m€mes avec ou sans Ia lame i I'angle de Brewster).