LASERS À ÉLECTRONS LIBRES

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Laser à électrons libres : principe

Laser à électrons libres : principe
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Principe de l'effet Doppler-Fizeau relativiste

Principe de l'effet Doppler-Fizeau relativiste
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique


Apparus en 1977, les lasers à électrons libres (LEL) ont suscité un vif intérêt dans la communauté scientifique. En effet, leur milieu actif utilise non pas des atomes et des molécules comme pour les lasers conventionnels, mais un faisceau d'électrons de haute énergie. Ce milieu amplificateur particulier permet de produire un rayonnement laser à toutes les longueurs d'onde, y compris celles qui ne sont pas accessibles aujourd'hui avec les lasers classiques (rayons X, par exemple), et en rend possible une variation continue, ce qui est essentiel pour la spectroscopie. Mais, comme les LEL font appel à des accélérateurs de particules, dont la taille varie d'une vingtaine de mètres – pour produire un effet laser dans l'infrarouge – à plus de 1 kilomètre – pour l'obtenir dans les rayons X –, ils présentent de sérieux désavantages : leur coût et leur encombrement. Malgré ce handicap, qui est justifié par leurs performances exceptionnelles (accordabilité et brillance spectrale), le L.E.L dans l'infrarouge est couramment utilisé aujourd'hui comme outil de recherche, tandis que le LEL dans les rayons X (LELX) a été mis au point en 2009.

Principe du laser à électrons libres (LEL)

Un laser est un amplificateur d'ondes électromagnétiques. Dans un LEL, le milieu amplificateur est constitué d'un faisceau d'électrons de haute énergie qui passe à travers un onduleur (fig. 1). Accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, les électrons entrent en interaction avec un champ magnétique (transverse et alterné), fourni par les différents aimants constituant l'onduleur, et émettent spontanément des photons qui ne constituent rien d'autre qu'un rayonnement synchrotron. Ainsi, à chaque oscillation, un électron émet du rayonnement synchrotron. À la fin de son passage dans l'onduleur, il a émis un train d'onde. Si tous les électrons sont en phase, tous les trains d'onde émis le sont également. Ces derniers s [...]

Laser à électrons libres : principe

Laser à électrons libres : principe

Dessin

Principe du laser à électrons libres. Un faisceau d'électrons (en bleu) issu d'un accélérateur parcourt une structure magnétique périodique, l'onduleur, dont le champ magnétique périodique (?0) fait osciller les particules autour de leur axe de propagation et leur fait émettre de la... 

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, Laboratoire de chimie physique, université de Paris-Sud

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«  LASERS À ÉLECTRONS LIBRES  » est également traité dans :

EUROPEAN XFEL (laser européen à électrons libres et à rayons X)

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
  •  • 1 424 mots
  •  • 4 médias

Le laser européen à électrons libres et à rayons X de quatrième génération, construit à Hambourg en Allemagne, a été inauguré le 1 er  septembre 2017 après une mise en service préliminaire en mai 2017. Cet accélérateur linéaire est à ce jour la source de rayons X monochromatiques la plus intense du monde, capable de produire environ deux cents fois plus de flashes de ray […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/european-xfel/#i_53336

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Pour citer l’article

Jean-Michel ORTEGA, « LASERS À ÉLECTRONS LIBRES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers-a-electrons-libres/