Liste des types de laser

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Un ouvrier portant des gants et une casquette penché sur un long bloc rouge translucide roulant sur une chaîne de fabrication.
Une dalle de verre dopée au néodyme destinée au National Ignition Facility.

La liste des types de lasers rassemble par grandes familles les multiples lasers existant dans le monde. Il existe plusieurs milliers de sortes de lasers, qu'il est possible de regrouper grâce à leurs points communs, comme la méthode d'amplification, le domaine de longueur d'onde couvert ou les applications qui emploient ces lasers.

Lasers à gaz[modifier | modifier le code]

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Laser hélium-néon 632,8 nm (543,5 nm, 593,9 nm, 611,8 nm, 1,1523 μm, 1,52 μm, 3,3913 μm). Décharge électrique Interférométrie, holographie, spectroscopie, reconnaissance de code-barres, alignement, démonstrations optiques.
Laser à argon 454,6 nm, 488,0 nm, 514,5 nm (351 nm, 363,8 nm, 457,9 nm, 465,8 nm, 476,5 nm, 472,7 nm, 528,7 nm, et aussi avec un doubleur de fréquence pour obtenir 244 nm, 257nm). Décharge électrique Luminothérapie rétinienne (pour les diabétiques), lithographie, microscopie confocale, spectroscopie, stimulateur pour d'autres lasers.
Laser au krypton 416 nm, 530,9 nm, 568,2 nm, 647,1 nm, 676,4 nm, 752,5 nm, 799,3 nm. Décharge électrique Recherche scientifique, en association avec de l'argon pour créer de la lumière d'apparence blanche, jeux de lumière.
Ion laser au xénon De nombreuses raies dans le visible et jusque dans l'UV et l'IR. Décharge électrique Recherche scientifique.
Laser à azote 337,1 nm Décharge électrique Stimulateur pour lasers à colorant organique, mesure de la pollution de l'air, recherche scientifique. Les lasers à azote peuvent fonctionner sans cavité optique. On les retrouve dans certaines constructions de laser en amateur.
Laser au dioxyde de carbone 10,6 μm, (9,4 μm). Décharge électrique transversale (haute puissance) ou longitudinale (faible puissance) Usinage des matériaux (coupe, soudure, etc.), chirurgie, lidar.
Laser à monoxyde de carbone de 2,6 à 4 μm, de 4,8 à 8,3 μm. Décharge électrique Usinage des matériaux (gravure, soudure, etc.), spectroscopie photoacoustique[1].
Laser à excimère 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF). Recombinaison d'un excimère[2] à l'aide d'une décharge électrique. Lithographie ultraviolette pour la fabrication des semi–conducteurs, chirurgie laser, chirurgie laser ophtalmologique réfractive.

Lasers chimiques[modifier | modifier le code]

Ils sont utilisés comme arme à énergie dirigée.

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Laser au fluorure d'hydrogène de 2,7 à 2,9 μm pour le fluorure d'hydrogène (transmission dans l'atmosphère < 80 %) Réaction chimique dans un jet d'éthylène et de trifluorure d'azote (NF3) enflammé. Utilisé pour la recherche pour l'emploi des lasers comme armes par le Département de la Défense des États-Unis, opéré en continu il peut développer une puissance de l'ordre du mégawatt.
Laser au fluorure de deutérium ≈3800 nm (de 3,6 à 4,2 μm) (transmission dans l'atmosphère ≈ 90 %) Réaction chimique Miracl[3], projectile à énergie pulsée et laser tactique à haute énergie (Nautilus).
Laser chimique à l'iodure d'oxygène (Coil[4]) 1,315 μm (transmission dans l'atmosphère < 70 %) Réaction chimique dans un jet d'oxygène singulet et d'iode. Armement laser, recherche scientifique et sur les matériaux, utilisé par le Boeing YAL-1 Airborne Laser, opéré en continu il peut développer une puissance de l'ordre du mégawatt.

Lasers à colorants organiques (Dye lasers)[modifier | modifier le code]

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Dye lasers[5] 390-435 nm (stilbène), 460-515 nm (coumarine 102), 570-640 nm rhodamine 6G) et nombreux autres. Un autre laser ou une lampe flash Recherche, spectroscopie, suppression de taches de naissance, séparation isotopique. La plage de réglage du laser dépend du colorant utilisé.

Lasers à fibre[modifier | modifier le code]

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Le milieu amplificateur est une fibre optique dopée avec des ions de terres rares. 1050-1070 nm (Ytterbium), 1550 nm (Erbium), 2100 nm (Thulium). Un autre laser ou des diodes Soudage, usinage, fabrication rapide par laser, lidar.

Lasers à vapeur métallique[modifier | modifier le code]

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Laser à vapeur métallique d'hélium-cadmium (HeCd) 441,563 nm, 325 nm. Décharge électrique dans une vapeur métallique mélangée à de l'hélium comme gaz tampon. Imprimerie et applications typographiques, excitation de la fluorescence pour la vérification de papier monnaie par exemple, recherche scientifique.
Laser à vapeur métallique d'hélium-mercure (HeHg) 567 nm, 615 nm. Rares, recherche scientifique, lasers de fabrication amateur.
Laser à vapeur métallique d'hélium-sélénium (HeSe) Jusqu'à 24 longueurs d'onde entre le rouge et l'ultraviolet. Rares, recherche scientifique, lasers de fabrication amateur.
Laser à vapeur métallique d'hélium-argent[6] (HeAg) 224,3 nm Recherche scientifique, spectroscopie Raman[7].
Laser à vapeur métallique de néon-cuivre[6] (NeCu) 248,6 nm Décharge électrique dans une vapeur métallique mélangée à du néon comme gaz tampon. Recherche scientifique, spectroscopie Raman.
Laser à vapeur de cuivre 510,6 nm, 578,2 nm Décharge électrique Dermatologie, photographie à grande vitesse, source d'excitation pour les lasers à colorants organiques.
Laser à vapeur d'or 627 nm Rares, dermatologie et luminothérapie.

Lasers à solides[modifier | modifier le code]

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Laser à rubis 694,3 nm Lampe flash Holographie, suppression de tatouages. C'est le premier laser inventé (mai 1960).
Laser Nd-YAG 1,064 μm, (1,32 μm) Lampe flash, diode laser Usinage des matériaux, télémètre laser, lidar, désignation d'une cible, chirurgie, recherche, source d'excitation pour d'autres lasers (associé avec un doubleur de fréquence pour produire un faisceau vert sur 532 nm). C'est un des lasers à haute puissance les plus connus. On l'utilise en général en mode pulsé (avec des périodes de l'ordre de la nanoseconde).
Laser Nd-YAP 1,079 μm, (1,34 μm) Lampe flash, diode laser Principalement utilisé dans le médical : en dentisterie pour des applications de parodontologie et d'endodontie, en chirurgie.
Laser Er-YAG[8] 2,94  μm Lampe flash, diode laser odontologie (dentisterie restauratrice, chirurgie des tissus mous, parodontologie, endodontie, implantologie, dentisterie cosmétique), dermato-esthétique (resurfaçage de la peau).
Laser à néodyme YLF (Nd-YLF)[9] solide 1,047 et 1,053 μm Lampe flash, diode laser Principalement utilisé pour l'excitation de certains types de lasers pulsés (Ti-saphir) en combinaison avec un doubleur de fréquence.
Laser à néodyme dopé à l'yttrium orthovanadate (Nd-YVO4)[10] 1,064 μm Diode laser Principalement utilisé pour l'excitation en continu de lasers Ti-saphir, ou à colorant organique, opérés en mode-locked[11], en combinaison avec un doubleur de fréquence. Utilisé aussi en mode pulsé pour le marquage et la micromécanique. Le laser Nd-YVO4 à fréquence doublée sert également classiquement à la fabrication des pointeurs laser de couleur verte.
Yttrium-oxoborate de calcium dopé au néodyme, Nd-YCa4O(BO3)3[12], ou plus simplement, Nd-YCOB ≈1,060 μm (≈530 nm à l'harmonique 2) Diode laser Le Nd-YCOB est un milieu laser dit « auto-doubleur de fréquence » (SFD, self-frequency doubling) qui est capable à la fois, de produire une émission laser, et qui a des caractéristiques non-linéaires qui conviennent pour générer une harmonique 2. De tels matériaux permettent de simplifier la fabrication des lasers de couleur verte de haute luminosité.
Laser au verre de néodyme (Nd-Glass) ≈1,062 μm (verre de silicate), ≈1,054 μm (verre de phosphate) Lampe flash, diode laser Utilisé pour les très hautes puissances de l'ordre du térawatt, les très hautes énergies de l'ordre du mégajoule des systèmes à faisceaux multiples destinés à la fusion par confinement inertiel. D'une façon générale, on triple la fréquence des lasers à Nd-Glass à la 3e harmonique pour obtenir une longueur d'onde de 351 nm.
Laser au titane saphir (Ti-sapphire[13]) 650-1100 nm Un autre laser Spectroscopie, lidar, recherche. Ce milieu est souvent utilisé pour des lasers infrarouges à forte capacité d'ajustage en mode-locked[11] pour produire des impulsions ultracourtes, et dans des systèmes d'amplification de lasers pour produire des impulsions ultracourtes de très grande intensité.
Laser au thulium YAG (Tm-YAG) 2,0 μm Diode laser Lidar.
Laser à l'ytterbium YAG (Yb-YAG) 1,03 μm Diode laser, lampe flash. Refroidissement d'atomes par laser, usinage des matériaux, recherche sur les impulsions ultracourtes, microscopie multiphotonique, Lidar.
Laser à l'ytterbium-
Yb2O3 (verre ou céramique)
1,03 μm Diode laser Recherche sur les impulsions ultracourtes[14].
Laser à verre dopé à l'ytterbium (barreau, éclat plat, et fibre) 1,0 μm Diode laser La version fibre peut produire plusieurs kilowatts en puissance continue avec une efficacité de ≈ 70-80 % optique/optique et ≈ 25 % électrique/optique. Usinage des matériaux : coupe, soudure, marquage ; fibres optiques non linéaires : sources à large bande basées sur la non-linéarité de la fibre, source d'excitation pour les lasers Raman[15] à fibre ; amplification Raman répartie pour les télécommunications.
Laser à holmium YAG (Ho-YAG) 2,1 μm Diode laser Ablation de tissus vivants, traitement des calculs rénaux, odontologie.
Laser au lithium strontium (ou calcium) fluorure d'aluminium dopé au cérium (respectivement Ce-LiSAF ou Ce-LiCAF) ≈ de 280 à 316 nm Laser à Nd-YAG à impulsions et fréquence quadruplée, laser pulsé à excimer, laser pulsé à vapeur de cuivre. Télédétection atmosphérique, Lidar, recherche sur l'optique.
Laser à solide au verre de phosphate dopé au prométhium 147 (147Pm+3–Glass) 933 nm, 1 098 nm  ?? Le matériau excité est radioactif. Vu une fois en fonctionnement au laboratoire national de Lawrence Livermore (LLNL) en 1987, émission laser de niveau 4 à température ambiante dans un verre étalon de plomb-indium-phosphate dopé au 147Pm.
Laser au chrysobéryl (alexandrite[16]) dopé au chrome Réglé généralement dans la plage 700 à 820 nm Lampe flash, diode laser, arc au mercure (en mode à onde entretenue) Dermatologie, Lidar, usinage au laser.
Laser à verre dopé à l'erbium ou codopé à l'erbium–ytterbium 1,53-1,56 μm. Diode laser Ils sont fabriqués sous les formes barreau, éclat plat, et fibre. Les fibres dopées à l'erbium sont classiquement utilisées pour les amplificateurs optiques dans le domaine des télécommunications.
Laser au fluorure de calcium dopé à l'uranium trivalent (U-CaF2) 2,5 μm Lampe flash Premier laser solide de niveau 4 (novembre 1960) développé par Peter Sorokin et Mirek Stevenson dans les laboratoires de recherche d'IBM. C'est aussi le deuxième laser inventé depuis le début des lasers (après le laser à rubis de Maiman). Il est refroidi à l'hélium liquide. Il n'est plus utilisé de nos jours.
Laser au fluorure de calcium dopé au samarium bivalent (Sm-CaF2) 708,5 nm Lampe flash Également inventé par Peter Sorokin et Mirek Stevenson dans les laboratoires de recherche d'IBM au début de l'année 1961. Il est refroidi à l'hélium liquide. Il n'est plus utilisé de nos jours.
Laser à F-center[17] 2,3-3,3 μm. Laser ion[18] Spectroscopie.

Lasers à semi–conducteur[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Diode laser.
Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Laser à diode semi–conducteur (informations générales) 0,4-20 μm, selon la partie active du matériau utilisée. Courant électrique Télécommunications, holographie, imprimantes laser, armes, usinage, soudure, source d'excitation pour d'autres lasers.
Laser au GaN 0,4 μm Disques optiques.
Laser à l'AlGaAs 0,63-0,9 μm. Disques optiques, pointeurs lasers, transmission de données. Le laser à 780 nm des lecteurs de CD est le laser le plus commun dans le monde. Excitation de lasers à solides, usinage, médecine.
Laser à l'InGaAsP (arséniure de gallium-indium) 1,0-2,1 μm. Télécommunications, excitation de lasers à solides, usinage, etc.
Laser au sel de plomb[réf. nécessaire] 3-20 μm
Diode laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL) 850-1500 nm, selon le milieu. Télécommunications.
Laser à cascade quantique[19] Infrarouge moyen à lointain. Recherche, parmi les applications futures on peut imaginer des radars anti-collision, des procédés de contrôle industriels, des diagnostics médicaux avec des analyseurs de souffle par exemple.
Laser à silicium hybride[20] Infrarouge moyen Recherche.

Autres types de lasers[modifier | modifier le code]

Nature du milieu excité et type Longueur(s) d'onde de service Source d'excitation Applications et notes
Laser à électrons libres Capacité de réglage sur une grande plage de longueurs d'onde : de 100 nm à quelques nanomètres. Faisceau d'électrons relativistes Recherche atmosphérique, science des matériaux, médecine.
Laser à gaz dynamique[21] Quelques lignes autour de 10,5 μm ; d'autres longueurs d'onde sont possibles en faisant des mélanges de gaz. Inversion d'une population d'états de spin dans des molécules de dioxyde de carbone (CO2) à l'aide d'une détente adiabatique d'un mélange d'azote et de dioxyde de carbone. Applications militaires ; ce laser peut opérer en mode à onde continue avec une puissance optique de plusieurs mégawatts.
Laser à samarium « pseudo–nickel » Rayons X à 7,3 nm Excitation dans du plasma de samarium à ultra-haute température formé par une irradiation par double impulsion de l'ordre du térawatt (Nd-verre, Vulcan laser) Première démonstration avec un laser opérant dans les rayons X avec une longueur d'onde inférieure à 10 nm. Applications possibles en microscopie à haute résolution et en holographie, fréquence proche de la « fenêtre de l'eau » de 2,2 à 4,4 nm où l'observation de la structure de l'ADN et de l'action des virus et des drogues sur les cellules peut être envisagée.
Laser Raman[15], qui utilise pour l'amplification une diffusion Raman stimulée non–élastique dans un milieu non–linéaire, le plus souvent de type fibre 1-2 μm pour la version fibre Un autre laser, le plus souvent un laser fibre ytterbium-verre Couverture continue de 1 à 2 μm de longueur d'onde, amplification de signal optique réparti pour les télécommunications, production et amplification de solitons optiques.
Laser à excitation nucléaire[22] Idem lasers à gaz Fission nucléaire Recherche.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. La spectroscopie photoacoustique est basée sur l'effet photoacoustique découvert en 1880 par Alexander Graham Bell qui montra que des disques minces émettaient un son lorsqu'ils étaient exposés au rayonnement solaire et que ce rayonnement était rapidement interrompu par un disque rotatif muni de trous. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : photoacoustic spectroscopy.
  2. Un excimère (excimer en anglais, contraction de excited dimer) est un dimère de faible durée de vie, ou une molécule hétérodimérique, formé à partir de deux éléments dont au moins l'un des deux est dans un état électronique excité.
  3. Le Miracl, ou Mid-Infrared Advanced Chemical Laser (Laser chimique dans l'infrarouge moyen), est la seule arme à énergie dirigée connue utilisée par l'US Navy.
  4. Le Coil (Chemical oxygen-iodine laser) est un laser infrarouge qui ne peut être vu à l'œil nu. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Chemical oxygen iodine laser.
  5. Un laser à colorant organique (dye laser) est un laser qui utilise un colorant organique comme source d'amplification, généralement il s'agit d'une solution liquide. Comparés aux lasers à gaz ou à solide, les dye lasers peuvent être utilisés dans une plus grande plage de longueurs d'onde. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : dye laser.
  6. a et b Storrie-Lombardia et al., Hollow cathode ion lasers for deep ultraviolet Raman spectroscopy and fluorescence imaging (Lasers ioniques à cathode ajourée pour la spectroscopie Raman en ultraviolet lointain et l'imagerie par fluorescence), Review of scientific instruments, volume 72, numéro du 12 décembre 2001.
  7. La spectroscopie Raman est une technique de spectroscopie utilisée en physique de la matière condensée et en chimie pour étudier les modes vibratoire et de rotation, ou autres modes basse fréquence, d'un système. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Raman spectroscopy.
  8. L'Er-YAG (acronyme du nom anglais : erbium-doped yttrium aluminium garnet) ou grenat d'erbium-aluminium dopé à l'erbium (Er-Y3Al5O12), est un cristal utilisé comme milieu amplificateur pour les lasers utilisant des milieux solides. Les lasers utilisant ce cristal émettent dans l'infrarouge (2940 nm). Contrairement à celle des lasers Nd-YAG, cette longueur d'onde est très fortement absorbée par l'eau en raison des résonances atomiques. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Er:YAG laser.
  9. Le Nd-YLF (acronyme du nom anglais : Neodymium-doped yttrium lithium fluoride) ou fluorure d'yttrium-lithium dopé au néodyme, est un cristal utilisé comme milieu amplificateur pour les lasers utilisant des milieux solides. Ce cristal (LiYF4) est biréfringent naturellement, et en utilisation courante le laser qui l'utilise émet sur 1047 nm et 1053 nm. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Neodymium-doped yttrium lithium fluoride.
  10. Le Nd-YVO4 (acronyme du nom anglais : Neodymium-doped yttrium orthovanadate) ou orthovanadate d'yttrium-lithium dopé au néodyme, est un cristal formé par addition d'ions néodyme sur de l'orthovanadate d'yttrium. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : neodymium-doped yttrium orthovanadate.
  11. a et b Le mode-locking est une technique optique par laquelle un laser peut produire des impulsions de lumière extrêmement brèves, de l'ordre de la picoseconde ou de la femtoseconde. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : modelocking.
  12. Le Nd-YCa4O(BO3)3 est un cristal optique non-linéaire utilisé le plus souvent comme milieu amplificateur dans les lasers. Il peut être préparé à partir d'une fusion par le procédé de Czochralski. Il appartient au système monoclinique. Chaque ion néodyme remplace un ion yttrium dans la structure du cristal YCOB. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Nd:YCOB.
  13. Les lasers à Ti-saphir (également connus comme lasers au Ti-Al2O3, lasers au titane-saphir, ou plus simplement Ti-sapphs) sont des lasers ajustables qui émettent dans le rouge et le proche infrarouge avec une plage de longueurs d'onde allant de 650 à 1100 nm. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Ti-sapphire laser.
  14. M. Tokurakawa, K. Takaichi, A. Shirakawa, K. Ueda, H. Yagi, T. Yanagitani et A.A. Kaminskii, Diode-pumped 188 fs mode-locked Yb3+:Y2O3 ceramic laser, Applied Physics Letters, numéro 90, page 071101, 2007.
  15. a et b Le laser Raman est dérivé de la diffusion Raman découvert en 1928 par le prix Nobel Chandrashekhara Venkata Râman et Kariamanickam Srinivasa Krishnan dans les liquides et, de façon indépendante, par Grigory Landsberg et Leonid Mandelshtam dans les cristaux. Quand la lumière rencontre une substance elle fait vibrer les atomes dans cette substance par résonance. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : Raman laser.
  16. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut trouver des informations sur l'alexandrite sur la Wikipedia anglophone à l'article : synthetic alexandrite.
  17. Un F-Center est un type de défaut cristallin dans lequel un anion manquant est compensé par un ou plusieurs électrons selon la charge de l'ion manquant dans le cristal. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : F-Center.
  18. Un laser ion est un laser à gaz qui utilise un gaz ionisé comme milieu amplificateur. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article sur la Wikipedia anglophone : Ion laser.
  19. Les lasers à cascade quantique dont le mode d'émission est particulier et différent des autres lasers à semi-conducteur ont d'abord été mis en évidence par Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson, et Alfred Cho aux laboratoires Bell en 1994. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : quantum cascade laser.
  20. Un laser à silicium hybride est un laser à semi-conducteur fabriqué avec du silicium et un semi-conducteur du groupe III–V. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut consulter l'article de la Wikipedia anglophone : hybrid silicon laser.
  21. Le laser à gaz dynamique est basé sur les différences de vitesse de relaxation des états vibratoires d'une molécule. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) On peut lire l'article de la Wikipedia anglophone : gas dynamic laser.
  22. Un laser à excitation nucléaire est un laser dont la source d'excitation est l'énergie de particules issues de la fission. Le medium du laser est enfermé dans un tube entouré d'uranium 235 (235U) et plongé dans un flux de neutrons intense dans le cœur d'un réacteur nucléaire. Document utilisé pour la rédaction de l’article (en) nuclear pumped laser.

Sources[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Image de l'émission lumineuse sur 442 nm d'un laser à vapeur métallique d'hélium–cadmium.


On peut trouver sur Wikipedia en anglais des articles détaillés sur la plupart de ces lasers.