LASERS À ÉLECTRONS LIBRES

Les différents types de LEL

Le LEL infrarouge

Un LEL est plus facile à réaliser pour de grandes longueurs d'onde, et il est moins coûteux car les énergies des faisceaux d'électrons sont plus basses : de 5 à 50 MeV pour l'infrarouge, par exemple. Ces énergies peuvent être obtenues grâce à un accélérateur linéaire de quelques mètres de longueur mais qui doit néanmoins être blindé vis-à-vis des radiations ionisantes, ce qui exige une infrastructure assez lourde. Les LEL ont comblé le manque évident de lasers puissants et accordables dans l'infrarouge. Ils offrent une large gamme spectrale, de fortes crêtes, des impulsions courtes et leur domaine spectral peut s'étendre de l'infrarouge proche jusqu'au domaine millimétrique.

Les applications de ces lasers sont très variées. Elles incluent notamment des études de surfaces, des études de dynamique moléculaire et de dynamique de nanostructures. Les centres serveurs LEL dans le domaine infrarouge, à la disposition des scientifiques, tendent à devenir des centres « multilasers » où divers types de lasers à impulsions courtes, synchronisés avec le LEL, permettent des expériences multiples en associant les domaines spectraux de l'ultraviolet, du visible et de l'infrarouge proche et lointain.

Le LEL en mode SASE dans les rayons X

À côté des LEL infrarouges, fonctionnant sur des petits accélérateurs linéaires, la communauté scientifique s'est intéressée au LEL à courtes longueurs d'onde utilisant des accélérateurs d'énergie bien supérieure (et donc beaucoup plus longs) : de 500 MeV à 20 GeV, selon l'objectif.

Pour mettre en œuvre ce type de LEL, il a fallu surmonter deux problèmes :

– l'absence de miroirs possédant une réflectivité suffisante couvrant une large gamme spectrale ;

– l'obtention de faisceaux d'électrons de qualité suffisante.

Pour résoudre la première difficulté, on a imaginé de réaliser des LEL fonctionnant sans cavité optique (donc sans miroirs), c'est-à-dire en mode SASE. L'idée est séduisante sauf que la qualité du faisceau d'électrons doit être d'autant meilleure, ce qui a [...]

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Laser à électrons libres : principe

Laser à électrons libres : principe
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Principe de l'effet Doppler-Fizeau relativiste

Principe de l'effet Doppler-Fizeau relativiste
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Écrit par :

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

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

  • Écrit par 
  • Gabriel GACHELIN
  •  • 1 426 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 rayons X par seconde (27 000 […] Lire la suite

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Pour citer l’article

Jean-Michel ORTEGA, « LASERS À ÉLECTRONS LIBRES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 octobre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers-a-electrons-libres/