Résonateur optique
1958
- Charles H. Townes
- Arthur L. Schawlow
Un résonateur optique, ou cavité optique, est un ensemble de miroirs formant une cavité à ondes stationnaires pour les ondes lumineuses. Dans un laser, il entoure le milieu amplificateur, assurant une rétroaction positive. La lumière issue de l'émission stimulée se réfléchit de part et d'autre, traversant plusieurs fois le milieu amplificateur, ce qui conduit à une amplification importante et à la formation d'un faisceau de sortie cohérent.
Le résonateur optique est un composant essentiel de la plupart des lasers ; il permet d’amplifier l’intensité lumineuse et de définir les propriétés du faisceau de sortie. Le type le plus simple et le plus courant est le résonateur Fabry-Pérot, constitué de deux miroirs parallèles placés de part et d’autre du milieu amplificateur. L’un des miroirs est hautement réfléchissant (réflectivité proche de 100 %), tandis que l’autre, le coupleur de sortie, est partiellement réfléchissant (par exemple, 99 %), laissant ainsi une partie de la lumière s’échapper sous forme de faisceau laser.
Les photons générés par émission stimulée se propagent dans la cavité. Ceux qui se déplacent le long de l'axe entre les miroirs sont réfléchis vers le milieu amplificateur, stimulant ainsi une nouvelle émission et amplifiant la lumière. Les photons non alignés avec l'axe sont perdus dans la cavité. Ce processus amplifie la lumière et agit également comme un filtre. Seules les ondes lumineuses de fréquences spécifiques, celles qui forment une onde stationnaire dans la cavité (c'est-à-dire lorsque la longueur de la cavité est un multiple entier de la moitié de la longueur d'onde), sont maintenues. Cet état de résonance détermine les modes longitudinaux du laser. La géométrie des miroirs (par exemple, plats, concaves) détermine la stabilité du résonateur et le profil spatial (modes transversaux) du faisceau de sortie, tel que le mode gaussien fondamental (TEM00).
UNESCO Nomenclature: 2210
- Optique
Taper
Dispositif physique
Perturbation
Fondamentaux
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- interféromètre de Fabry-Pérot
- résonateurs à cavité micro-ondes utilisés dans les masers
- Principes de la réflexion et de l'interférence optiques
Applications
- construction laser
- oscillateurs paramétriques optiques
- interféromètres optiques (par exemple, Fabry-Pérot)
- détecteurs d'ondes gravitationnelles comme LIGO
- étalons de fréquence optique de haute précision
Idées d'innovations potentielles
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En lien avec : résonateur optique, cavité optique, laser, Fabry-Pérot, miroirs, rétroaction, amplification, onde stationnaire, modes laser, qualité du faisceau.