Diodes LASER
Les diodes pointeur laser 30000mw reposent sur des technologies bien différentes en fonction de la couleur émise. En fonction de la couleur du Laser, le principe sera différent : diode laser simple ou diode laser de pompage et cristaux spécifiques.
Electriquement, une diode laser s’alimente comme une LED. Comme toute diode, elle est polarisée. Le courant qui circule dans la diode laser doit être maîtrisé avec une beaucoup plus grande précision que pour une LED. En effet, une pointe de courant, même très brève, ou une décharge d’électricité statique sont fatales à une diode laser. En tension inverse, une diode laser ne supporte que 2 ou 3V, donc attention à la polarité !
Comme une LED, la caractéristique courant-tension fait qu’il s’établit une tension aux bornes de la diode laser qui varie assez peu avec le courant. La diode laser de réglagedoit donc être contrôlée en courant.
Courant de seuil d’une diode laser
La lumière « laser » ne commence à être émise qu’à partir d’un certain courant (10 à 25% du courant maximum). Par exemple, il faut au moins 80mA pour commencer à voir le faisceau laser rouge pour la diode laser 300mW. Ce phénomène n’existe pas sur les LED.
Faisceau laser fin
La finesse d’un faisceau laser et sa non divergence ne sont que des propriétés d’optiques géométrique de base, rien à voir avec la nature de la lumière (longueur de cohérence, largeur spectrale, polarisation). C’est toujours la lentille qui crée l’allure du faisceau laser. Une diode laser sans lentille émet un faisceau sur une grande ouverture (20 – 60° d’angle)
Faisceau émis par une diode Laser avec lentille
C’est la lentille qui réduit l’angle de divergence à 0.001 radian environ. On ne peut pourtant pas transformer une LED en faisceau Laser… Pourquoi ? En fait, l’étendue de la source lumineuse laser est extrêmement petite (quelques microns) et c’est pour cela que le faisceau diverge très peu. C’est une source quasi ponctuelle extrêmement intense.
Angle d’ouverture en fonction de la taille de la source lumineuse
L’angle d’ouverture est proportionnel à la taille de la source lumineuse (diode laser, LED, filament d’ampoule, etc).
Attention : même sans lentille, une diode pointeur laser vert 10000mW est dangereuse pour les yeux ! L’image qui s’en forme sur la rétine est très ponctuelle, donc très concentrée.
Laser simples
Dans une diode laser simple, le courant électrique est directement converti en lumière laser, comme dans une LED.
Exemple de lasers :
- rouge 650nm (pointeurs laser rouge, lasers pour lightshow)
- rouge 635nm (diodes industrielles spécifiques)
- bleu 445nm (nouvelles diodes laser 1W et 2W pour lightshow)
- bleu 405nm (Blu ray)
Diode laser bleu 1W 445nm
Laser DPSS
C’est l’autre grande famille de lasers à semi-conducteurs. Sans trop entrer dans la théorie de la physique, on peut dire que le principe est différent et que la lumière laser finale est obtenue en plusieurs étapes. Exemple : le laser 3000mw vert 532nm très courant depuis les années 2000.
DPSS : Diode pumped solide state.
Diode laser de pompage et cristaux
La source électrique (piles 1.5V dans les pointeurs, cartes d’alimentation pour les lasers de discothèque) alimente une puissante diode laser infrarouge qui excite un cristal spécifique. Cette diode est la source d’énergie optique : c’est la diode de pompage (elle réalise le « pompage optique »). Souvent, sa longueur d’onde est de 808nm (proche infrarouge).
Le rendement de la diode laser de pompage va de 10 à 25%.
Le faisceau de la diode de pompage est souvent parallèle au faisceau de la cavité laser. Ce type de pompage est plus efficace que le pompage transverse mais requiert aussi plus d’éléments optiques et de réglages.
Autre technique : une puissant tube à éclat (type stroboscope) pour génére un puissant flash qui irradie le cristal.
En lightshow (spectacles, discothèques), les lasers jaunes sont la somme de laser rouge et de laser vert pour des raisons économiques. L’oeil voit du jaune, comme sur un écran de télé, c’est la synthèse additive des couleurs. Il y a synchronisation entre les 2 miroirs mobiles où se réfléchit le faisceau et l’allumage commandé des diodes laser pour produires des zones rouges, vertes et jaunes.
En lightshow (spectacles, discothèques), les lasers blancs sont la somme de laser rouge, laser vert et laser bleu. L’oeil voit du blanc, comme sur un écran de télé, c’est la synthèse additive des couleurs.