A mechanism that transfers energy from nitrogen to argon enables bidirectional cascaded lasing in atmospheric air
by Ingrid Fadelli , Phys.org
AUn mécanisme qui transfère l'énergie de l'azote à l'argon permet un effet laser bidirectionnel en cascade dans l'air atmosphérique
par Ingrid Fadelli , Phys.org
Schéma d'un effet laser bidirectionnel en cascade dans l'air par échange de photons de l'azote à l'argon. Crédit : Zan Nie et Chan Joshi.
Pour produire de la lumière, les lasers s'appuient généralement sur des cavités optiques, des paires de miroirs face à face qui amplifient la lumière en la faisant rebondir d'avant en arrière. Récemment, certains physiciens ont étudié la génération de « lumière laser » à l'air libre sans l'utilisation de cavités optiques, un phénomène connu sous le nom d'effet laser sans cavité dans l'air atmosphérique.
Des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et du Max Born Institute ont récemment dévoilé un mécanisme physique qui conduit à ce phénomène. Ce mécanisme, décrit dans un article de Physical Review Letters, consiste en un transfert d'énergie par photons de l'azote (N2) à l'argon (Ar).
« Nous avons remarqué qu'il semblait y avoir une réduction jusqu'alors inconnue du taux d'ionisation de l'Ar dans le régime d'ionisation à champ élevé (en utilisant un laser à pompe de 261 nm) par rapport à celui prédit par la théorie PPT ou l'équation de Schrödinger dépendante du temps », a déclaré Chan Joshi, co-auteur de l'article, à Phys.org. « Nous voulions savoir si l'absorption résonante à 3 photons de photons de 261 nm dans l'Ar pouvait jouer un rôle dans la réduction. »
L'étude récente des collègues de Joshi s'appuie sur les efforts expérimentaux antérieurs de l'équipe. Lors de leurs nouvelles expériences, l'équipe a observé que l'absorption à 3 photons de photons de 261 nm par des atomes d'Ar est suivie de l'émission d'une superfluorescence en cascade, en particulier une émission bidirectionnelle sans cavité et de type laser.
« De plus, nous avons découvert de manière inattendue que la superfluorescence en cascade changeait de longueur d'onde si nous utilisions de l'air contenant 1 % d'Ar », a déclaré Zan Nie, l'auteur principal de l'article. « Des recherches plus poussées sur cet effet curieux ont permis de découvrir un nouveau mécanisme de laser dans l'air qui facilite le transfert d'énergie radiative de l'azote à l'Ar. »
Le nouveau mécanisme découvert par Joshi et ses collègues permet un laser bidirectionnel, bicolore et en cascade dans l'air atmosphérique. Ce mécanisme pourrait ainsi ouvrir de nouvelles voies pour la génération de lasers dans l'air en arrière, ce qui est un objectif de recherche de longue date au sein de la communauté des physiciens.
« Comme l'air ambiant contient différents composants, nous avons étudié ce problème en mélangeant d'abord de l'argon avec différents composants de l'air ambiant, par exemple les composants les plus et les deuxièmes plus abondants : l'azote et l'oxygène », explique Joshi. « Il s'est avéré que le mélange d'azote avec de l'argon a donné les mêmes résultats que l'utilisation de l'air ambiant, tandis que le mélange d'autres gaz comme l'oxygène ou l'hélium n'a pas donné les mêmes résultats. Par conséquent, grâce à cette expérience de comparaison, nous pouvons déduire que l'origine du laser dans l'air était due au couplage entre l'argon et l'azote. »
mécanisme qui transfère l'énergie de l'azote à l'argon permet un effet laser bidirectionnel en cascade dans l'air atmosphérique par Ingrid Fadelli , Phys.org Schéma d'un effet laser bidirectionnel en cascade dans l'air par échange de photons de l'azote à l'argon. Crédits : Zan Nie et Chan Joshi.
Pour produire de la lumière, les lasers s'appuient généralement sur des cavités optiques, des paires de miroirs face à face qui amplifient la lumière en la faisant rebondir d'avant en arrière. Récemment, certains physiciens ont étudié la génération de « lumière laser » à l'air libre sans l'utilisation de cavités optiques, un phénomène connu sous le nom d'effet laser sans cavité dans l'air atmosphérique.
Des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et du Max Born Institute ont récemment dévoilé un mécanisme physique qui conduit à ce phénomène. Ce mécanisme, décrit dans un article de Physical Review Letters, consiste en un transfert d'énergie par photons de l'azote (N2) vers l'argon (Ar).
« Nous avons remarqué qu'il semblait y avoir une réduction jusqu'alors inconnue du taux d'ionisation de l'Ar dans le régime d'ionisation à champ élevé (en utilisant un laser à pompe de 261 nm) par rapport à celui prédit par la théorie PPT ou l'équation de Schrödinger dépendante du temps », a déclaré Chan Joshi, co-auteur de l'article, à Phys.org. « Nous souhaitions savoir si l'absorption résonante à 3 photons de 261 nm dans l'Ar pouvait jouer un rôle dans la réduction. » L'étude récente des collègues de Joshi s'appuie sur les efforts expérimentaux antérieurs de l'équipe. Lors de leurs nouvelles expériences, l'équipe a observé que l'absorption à 3 photons de photons de 261 nm par des atomes d'Ar est suivie de l'émission d'une superfluorescence en cascade, en particulier une émission bidirectionnelle sans cavité et de type laser.
« De plus, nous avons découvert de manière inattendue que la superfluorescence en cascade changeait de longueur d'onde si nous utilisons de l'air contenant 1 % d'Ar », a déclaré Zan Nie, l'auteur principal de l'article. « Des recherches plus avancées sur cet effet curieux ont permis de découvrir un nouveau mécanisme de laser dans l'air qui facilite le transfert d'énergie radiative de l'azote à l'Ar. » Le nouveau mécanisme découvert par Joshi et ses collègues permet un laser bidirectionnel, bicolore et en cascade dans l'air atmosphérique. Ce mécanisme pourrait ainsi ouvrir de nouvelles voies pour la génération de lasers dans l'air en arrière, ce qui est un objectif de recherche de longue date au sein de la communauté des médecins.
« Comme l'air ambiant contient différents composants, nous avons étudié ce problème en mélangeant d'abord de l'argon avec différents composants de l'air ambiant, par exemple les composants les plus et les deuxièmes plus abondants : l'azote et l « oxygène », explique Joshi. « Il s'est avéré que le mélange d'azote avec de l'argon a donné les mêmes résultats que l'utilisation de l'air ambiant, tandis que le mélange d'autres gaz comme l'oxygène ou l'hélium n' a pas donné les mêmes résultats. Par conséquent, grâce à cette expérience de comparaison, nous pouvons déduire que l'origine du laser dans l'air était due au couplage entre l'argon et l'azote. »
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COMMENTAIRES
L article se propose d'éclaicir les rouages d unmécanisme qui transfère l'énergie de l'azote à l'argon et permet un effet laser bidirectionnel en cascade dans l'air atmosphérique
Pour produire de la lumière, les lasers s'appuient généralement sur des cavités optiques, des paires de miroirs face à face qui amplifient la lumière en la faisant rebondir d'avant en arrière. Récemment, certains physiciens ont étudié la génération de « lumière laser » à l'air libre sans utiliser de cavités optiques, un phénomène connu sous le nom d'effet laser sans cavité dans l'air atmosphérique
Mais c est de la cuisine pour moi qui ai travaillé sur laser argon ktypton !!!!
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Pour mes lecteurs :
Quelles sont les 3 propriétés du laser ? Réponse :
La lumière émise par un laser présente une triple cohé- rence : - chromatique : les photons ont une seule longueur d'onde ; - spatiale : les photons sont émis dans une seule direction ; - temporelle : les photons présentent tous la même phase. Elle a également des propriétés remarqua
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More information: Nie, Z. et al. Bidirectional cascaded superfluorescent lasing in air enabled by resonant third harmonic photon exchange from nitrogen to argon, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.063201. On arXiv: arxiv.org/abs/2405.04089
Journal information: Physical Review Letters , arXiv
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