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Le Blog à STRUBEL - Page 2

  • Programme de la colle 20

    Colle 20 – lundi 21 au vendredi 25 mars 2022

     

    Rappel : cette semaine de colle est la dernière avant les colles d’oral.

     

    Réflexion/transmission d’une onde à l’interface entre deux milieux : les étudiants doivent savoir écrire les formes des champs réfléchi et transmis, écrire la continuité des champs et en déduire les coefficients de réflexion/transmission en champ, puis en énergie.

    Remarque : donner le cas échéant la formule du vecteur de Poynting moyen permettant le calcul avec des champs complexes.

     

    • Laser : cours et exercices.

     

     

     

    1.     Introduction à la physique du laser

     

    1.1.  Milieu amplificateur de lumière

     

    Absorption, émission stimulée, émission spontanée.

     

     

    Coefficients d’Einstein.

     

     

     

     

    Amplificateur d’ondes lumineuses.

    Distinguer les propriétés d’un photon émis par émission spontanée ou stimulée.

     

     

    Associer l’émission spontanée à la durée de vie d’un niveau excité. Utiliser les coefficients d’Einstein dans le seul cas d’un système à deux niveaux non dégénérés.

     

    Justifier la nécessité d’une inversion de population.

     

    1.2.  Obtention d’un oscillateur

     

    Mise en œuvre électronique d’un oscillateur sur l’exemple de l’oscillateur à pont de Wien.

     

     

     

    Milieu amplificateur à l’intérieur d’un résonateur optique : le laser.

     

     

     

    Identifier l’étage d’amplification.

    Exprimer la condition de bouclage sur un filtre sélectif.

    Mettre en évidence le rôle des non-linéarités.

     

    Exprimer la condition d’oscillation.

     

    Associer la puissance émise à la limitation du gain par une non-linéarité.

     

    1.3.  Propriétés optiques d’un faisceau spatialement limité

     

    Approche descriptive :

     

    Rôle de la diffraction dans l’ouverture angulaire du faisceau à grande distance.

     

    Description simplifiée d’un faisceau de profil gaussien : longueur de Rayleigh LR.

     

     

     

     

     

     

     

    Utilisation d’une lentille pour transformer un faisceau cylindrique en faisceau conique et réciproquement

     

     

     

     

    Relier l’ouverture angulaire λ/a et le rayon minimal a.

     

    Utiliser l’expression fournie du profil radial d’intensité en fonction de la distance axiale.

    Construire l’allure d’un faisceau de profil gaussien à partir de l’enveloppe d’un faisceau cylindrique de rayon a et d’un faisceau conique centré sur l’orifice de sortie du laser, et de demi-ouverture angulaire λ/a.

     

    Exploiter la convergence angulaire du faisceau issue de l’optique géométrique, la loi du retour inverse, et le lien entre l’ouverture angulaire λ/a et le rayon minimal a pour obtenir la dimension et la position de la section minimale.

    Montrer que le rayon minimal est de l’ordre de λ.

    Utiliser un élargisseur de faisceau pour réduire l’ l’ouverture angulaire.