Principe de fonctionnement laser

Le pointeur laser puissance http://www.laserpuissant.com/ (de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiations) invention française due à Alfred Kastler, prix Nobel est une source de lumière cohérente, c’est-à-dire monochromatique, collimatée et dont les ondes sont en accord de phase entre elles.

Le phénomène de base qui permet la réalisation d’émetteurs optiques à ondes cohérentes a été prévu sur le plan théorique par Einstein en 1917. L’émission lumineuse d’un corps est due à une certaine diminution de l’énergie des éléments tels qu’atomes, molécules, ions qui le composent, par exemple lors de passages d’électrons des orbites externes aux orbites internes d’un même atome. Cette émission peut être spontanée elle correspond alors à un rayonnement incohérent. Mais si un photon arrive sur un atome convenablement excité, il peut, sous certaines conditions, provoquer l’émission d’un second photon, en phase avec le photon incident et à la même fréquence.

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Pour provoquer l’émission laser, il faut exciter convenablement un milieu actif afin de placer ses atomes dans des conditions telles qu’ils puissent libérer de l’énergie par émission stimulée. Cette excitation, appelée “pompage” peut se faire sous trois formes différentes :

pompage électrique : décharge électrique dans un gaz ou excitation électronique.

pompage optique par exemple, éclairs de tube flash.

pompage chimique réaction entre deux substances chimiques.

La longueur d’onde l du rayonnement émis par chaque type de laser est généralement comprise entre 0,19 micromètres (µm) et 10,60 µm, dans une région du spectre des ondes électromagnétiques comprenant la lumière visible (0,4 à 0,78 µm), l’ultraviolet (inférieure à 0,4 µm) et l’infrarouge (supérieure à 0,78 µm).

Le rayonnement laser puissant 10000mw http://www.laserpuissant.com/10000mw-pointeur-laser-puissant-vert.html peut être émis soit en impulsions déclenchées, d’une durée de quelques picosecondes (ps) à quelques centaines de nanosecondes (ns). Ces impulsions se succèdent à des cadences de répétition extrêmement variables de plusieurs mégahertz (MHz) à quelques impulsions par heure, soit en impulsions relaxées (“Long Pulse” ou “Free Running”), d’une durée de quelques microsecondes (m s) à quelques dizaines de millisecondes (ms), les cadences de répétition étant d’une dizaine par seconde à une par minute, soit enfin en émission continue (conventionnellement, de durée supérieure à 0,25 s).

On peut classer les lasers selon la nature du milieu actif ainsi qu’il est indiqué ci-après. Les matériaux actifs des lasers sont souvent constitués d’une substance de base dans laquelle sont incorporés des atomes d’une substance ” dopante “. On distingue :

les lasers à matériau actif solide : le rubis constitué de corindon (alumine cristallisée) contenant des ions de chrome trivalent ; les verres dopés au néodyme, le grenat d’yttrium et d’aluminium, dopé au néodyme (laser dit “Yag”), des semi-conducteurs tels que l’arséniure de gallium. Ces lasers sont à émission continue ou impulsionnelle. Le laser yag à impulsion est, par exemple, employé en chirurgie oculaire.

les lasers à semi-conducteurs (diode laser). C’est dans cette catégorie que figurent les pointeurs. Ils sont utilisés aussi dans les télécommunications, dans les lecteurs enregistreurs de C.D. Ils émettent surtout dans le rouge ou l’infrarouge. Des recherches sont en cours concernant l’émission dans le bleu.

Risques dus au rayonnement laser

L’effet thermique du rayon laser vert http://www.laserpuissant.com/laser-vert.html peut être dangereux pour la peau, qui ne peut supporter en permanence que des éclairements énergétiques relativement faibles, de l’ordre de quelques dixièmes de W/cm2 ou, fugitivement, de quelques W/cm2 (le rayonnement solaire, par temps clair, en été, apporte une énergie de 0,14 W/cm2 la sensibilité à la chaleur rayonnée dépend de façon importante de la pigmentation de la peau et de la région du corps exposée. La peau réfléchissant plus ou moins bien, selon les épidermes, les rayonnements de longueur d’onde comprise entre 0,4 µm et 1,4 µm, ce sont les rayonnements de longueurs d onde situées hors de cet intervalle (en particulier, ceux du laser C02) qui sont les plus agressifs. Le risque principal est celui de brûlure par effet thermique, mais aussi, d’induction de cancer pour certains lasers à UV. Les lasers à impulsions courtes provoquent des lésions mécaniques ou chimiques très localisées (ex. : cassure des liaisons moléculaires).

Sur l’œil, trois zones de l’œil sont sensibles :

la cornée : les conséquences sont similaires à celles de la peau avec une sensibilité supérieure.

le cristallin : ainsi, la maladie des verriers est une opacification du cristallin pour des fréquences inférieures à 1 600 nm après une longue exposition. Les lasers à UV peuvent créer des dégénérescences similaires. Il est à remarquer que dans les conditions normales d’émission des lasers, on ne peut pas focaliser sur le cristallin.

la rétine : celle-ci est lésée dès qu’elle est atteinte. Les lésions sont fonctions du temps d’exposition, de la fréquence des impulsions, de la longueur d’onde et même de la forme de l’image sur la rétine. La lésion la plus courante est la destruction locale par vaporisation lors d’émission de forte énergie (classe III en particulier). La norme fixe des valeurs empiriques de seuil pour les divers paramètres ci-dessus. Si la durée d’impulsion est de l’ordre de la milliseconde, l’effet produit est essentiellement thermique, s’il est de l’ordre de la microseconde, l’effet est plutôt thermochimique. Pour les appareils de classe II, le réflexe palpébral – s’il est normal – fait qu’on ne constate pas de lésion permanente en moyenne.




Les rayonnements transmis à la rétine par les milieux optiques de l’œil sont focalisés ; les dimensions de l’image d’un objet sur la rétine sont fonction directe de la distance focale de I’œil et du diamètre apparent de l’objet. Leur limite inférieure dépend du phénomène de diffraction de Fraunhofer et leur limite supérieure de la divergence du faisceau. Le diamètre de l’image rétinienne d’un faisceau pointeur laser 200mW http://www.laserpuissant.com/200mw-pointeur-laser-vert-puissant.html peut ainsi varier de quelques microns à une vingtaine de microns. A titre de comparaison, le soleil donne sur la rétine une image d’un diamètre de 160 µm. L’énergie ou la puissance reçue par une unité de surface peut être 5 x 105 fois plus élevée au niveau de la rétine qu’à celui de la cornée. On tient compte de ce facteur pour définir les densités d’énergie ou de puissance maximales à admettre au niveau de la cornée.

Il faut considérer que les réflexions spéculaires (réflexions dues à des miroirs et autres surfaces réfléchissantes) présentent les mêmes dangers que les rayons directs. Elles peuvent, en effet, contenir jusqu’à 95 % de l’énergie de ces derniers. Les rayons diffusés ont une densité d’énergie ou de puissance plus faibles. Les réflexions sur les surfaces rugueuses sont plus dangereuses que celles sur surfaces lisses. Les réflexions perpendiculaires à une surface sont moins dangereuses que celles sous un angle de 10°, par exemple (en effet, on constate dans ce dernier cas que le faisceau reste plus parallèle = collimaté).

Le diamètre de la pupille varie de 2 à 7 mm de la lumière du jour à l’obscurité et modifie le flux lumineux reçu par la rétine dans le rapport de 1 à 12. Cependant, dans le cas des lasers, la contraction de la pupille est trop lente pour participer, dans tous les cas, à la protection de la rétine. Si la densité d’énergie reçue par la rétine est excessive, elle provoque un échauffement des tissus, des brûlures et des lésions de dimensions limitées, mais irréversibles, des éléments sensibles, cônes et bâtonnets (Voir en annexe 1 un développement concernant ces effets extrait de la norme NF EN 60-825). Certaines des personnes auditionnées s’interrogent sur les moyens dont disposent les ophtalmologistes pour détecter les microbrûlures rétiniennes. Un manque de moyens pourrait expliquer le peu de cas recensés.

https://www.petit-mariage-entre-amis.fr/laserpuissant/blog/le-laser-aleatoire/47307

Les lésions de la partie centrale de la rétine (fovéa) ou au niveau du nerf optique sont les plus dangereuses. Leur gravité varie avec la pigmentation de l’épithélium rétinien particulier à chaque individu. La victime d’une agression oculaire ressent un “blast” (choc, douleur) oculo-orbitaire, puis un voile assorti ou non d’un scotome central positif (c’est-à-dire une tâche rémanente durant un temps variable ou exceptionnellement définitive). La sensation d’éblouissement ne peut être occasionnée que par une lumière visible. Des radiations non visibles peuvent donc “griller” certaines parties de l’œil sans que la personne s’en aperçoive, le réflexe palpébral ne se déclenchant pas. Il est rapporté dans la littérature des atteintes de vision centrale (même avec des lasers de classe I) sans lésion rétinienne décelable. Ces atteintes sont plus ou moins transitoires et aucune théorie ne permet à l’heure actuelle de les expliquer. Leur origine organique n’est pas toujours démontrée.

L’effet cumulatif d’expositions répétées n’est pas connu. Un effet additif est fort possible. Harversh et Sperling ont présenté une communication au congrès de Houston (Texas) en 1979 (paru dans la revue Vision Research en 1981). Les essais réalisés sur des primates soumis à des éclairements plusieurs fois par jour durant plusieurs jours ont montré des pertes de sensibilité chromatique durant plusieurs semaines pour le vert et plusieurs mois (~ 1 an) pour le bleu par dégénérescence des segments externes des cônes.