Le laser se déploie selon cinq familles distinctes (à gaz, solide, fibre, colorant et à semi-conducteurs), classées comme vous l'avez anticipé en fonction du milieu actif. Chaque famille de laser possède des caractéristiques optiques uniques. Voici une vue d'ensemble des types de lasers les plus courants, ainsi que leurs usages.
Les Lasers à gaz
Les lasers à gaz tirent leur énergie d'un milieu amplificateur constitué de gaz. Parmi les plus répandus, on retrouve les lasers hélium-néon, argon et dioxyde de carbone. Ces lasers sont incontournables dans divers domaines tels que la chirurgie, la lithographie et la spectroscopie. Ils utilisent un gaz contenu dans un tube en verre ou en quartz pour générer un faisceau étroit à une fréquence d'émission très précise. Les exemples les plus notables incluent les lasers à hélium-néon, souvent utilisés dans l'alignement de systèmes, ainsi que les lasers au dioxyde de carbone, largement employés pour le marquage laser à haute puissance.
Une sous-famille des lasers à gaz, les lasers excimers, émet dans l'ultraviolet. Ils se composent souvent d'au moins un gaz halogène et parfois d'un gaz rare. Bien que le terme "excimer" dérive de "excited dimer" en anglais (molécule excitée composée de deux atomes identiques), les lasers excimers utilisent des exciplexes, des molécules formées d'atomes différents. Ce type de laser trouve son application dans des domaines tels que la lithographie ultraviolette pour la production de semi-conducteurs et la chirurgie ophtalmologique.
Les Lasers à solide
Les lasers à solide, quant à eux, utilisent un matériau solide comme milieu amplificateur. Parmi les plus répandus, on compte les lasers Nd:YAG et les lasers à rubis. Ils sont employés dans des tâches de gravure, découpe et soudure. Ces lasers exploitent des cristaux ou des verres dopés par des ions pour émettre des photons. La longueur d'onde d'émission dépend de l'ion dopant et du matériau utilisé. Ils peuvent émettre dans le visible, le proche infrarouge et l'ultraviolet, avec des puissances allant du kW au GW en fonctionnement continu ou pulsé.
Les Lasers à fibre
Les lasers à fibre utilisent une fibre optique dopée aux ions terres rares comme milieu amplificateur. Ils sont pompés par des diodes laser semi-conductrices et trouvent leur application dans le marquage, la découpe et la soudure. Comparables aux lasers solides, leur milieu amplificateur repose sur une fibre optique dopée, émettant à différentes longueurs d'onde selon l'ion sélectionné. Ces lasers offrent des avantages en termes de coût et d'encombrement, avec des versions monomodes atteignant des puissances jusqu'à plusieurs kilowatts.
Les Lasers à colorant
Les lasers à colorant se servent de colorants organiques comme milieu amplificateur et sont utilisés dans la spectroscopie et la recherche scientifique. Ils utilisent des colorants organiques en solution liquide pour émettre un rayonnement, pouvant être continu ou discontinu selon le mode de pompage. La couleur du rayon émis dépend du colorant utilisé, ajustable via des filtres optiques.
Les Lasers à semi-conducteurs
Enfin, les lasers à semi-conducteurs s'appuient sur un semi-conducteur comme milieu amplificateur et trouvent leur utilité dans la communication optique et la lecture de disques optiques. Ces lasers, souvent utilisés dans l'industrie pour leur faible coût et leur compacité, convertissent l'énergie électrique en lumière avec un bon rendement. Ils sont largement présents dans les télécommunications, les lecteurs optiques et d'autres applications, émettant principalement dans le rouge et le proche infrarouge.
En conclusion, la diversité des lasers offre un vaste éventail d'applications, que ce soit dans l'industrie, la médecine, la recherche scientifique ou les communications. Chaque type de laser possède ses avantages spécifiques, qui doivent donc être confrontés au type d’application que l’on souhaite réalisé.