Lasers
pour l’Ultraviolet

Des lasers ultraviolets (UV) plus accessibles ouvrent de nouvelles possibilités

De nombreuses applications d'optique laser s'orientent vers l'utilisation de longueurs d'onde UV plus courtes, car cela permet d'améliorer la résolution et de générer des caractéristiques très petites et précises avec un réchauffement minimal des zones environnantes. Jusqu'à récemment, le coût élevé et la taille encombrante des sources laser UV à onde continue (CW) ont traditionnellement empêché leur utilisation dans de nombreuses situations, notamment dans la recherche universitaire. Aujourd'hui, une nouvelle vague de lasers UV compacts et rentables a fait tomber cette barrière, entraînant une expansion des applications UV allant du micro-usinage à la spectroscopie Raman UV, en passant par la désinfection pour l'inactivation des agents pathogènes.

Pourquoi utiliser les lasers UV ?

Les lasers UV peuvent également atteindre une résolution spatiale supérieure aux lasers visibles ou infrarouges, étant donné que la taille de spot laser est directement proportionnelle à la longueur d’onde. Cela leur permet d'être utilisés pour l'inspection précise des défauts dans l'industrie des semi-conducteurs ou dans le micro-usinage. Lors de l’usinage de nombreux matériaux, les lasers UV peuvent briser directement les liaisons atomiques plutôt que de vaporiser ou de faire fondre le matériau, ce qui permet de réduire le chauffage périphérique. Les énergies élevées des longueurs d'onde UV sont idéales pour exciter la fluorescence dans les biomolécules, notamment les protéines, ce qui est utile dans un large éventail d'applications biomédicales. En outre, les lasers UV peuvent être utilisés dans des systèmes de désinfection très efficaces car ils peuvent assainir les surfaces en délivrant un rayonnement UVC de forte puissance (longueurs d'onde comprises entre 200 et 280 nm) plus efficacement que les lampes UVC ou les LED.¹

Qu'est-ce qui ne va pas avec les anciennes technologies de laser UV ?

Les lasers UV à ondes continues (CW) ont traditionnellement fonctionné en utilisant de l'argon ionisé comme milieu de gain ou des lasers au néodyme proche infrarouge quadruplant la fréquence. Les systèmes quadruplés en fréquence nécessitent deux cavités résonnantes externes pour doubler une fois la fréquence du faisceau initial, puis répéter ce processus dans une cavité supplémentaire.² Ces systèmes sont complexes et les deux lasers à ions argon sont au moins aussi grands que deux boîtes à chaussures, ce qui empêche leur utilisation dans des appareils portables.

La nouvelle génération de lasers UV accessibles

Les progrès de la technologie du laser UV ont permis de créer des appareils plus petits et moins coûteux. Les nouveaux lasers à fluorure d'yttrium-lithium (YLF) dopés au praséodyme mis au point par UVC Photonics produisent un faisceau laser de 261 nm en doublant la fréquence plutôt qu'en la quadruplant (Figure 2).² Cela réduit considérablement la complexité du système et le nombre de composants nécessaires. Ces lasers fonctionnent de la même manière que les diodes laser et ne nécessitent pas d'électronique compliquée pour le verrouillage des cavités de résonance ou la stabilisation des températures.

Figure 2 : Les lasers UV compacts de UVC Photonics se composent d'une diode de pompage bleue, d'un cristal de praséodyme, d'un autre cristal pour la génération de deuxième harmonique (SHG) et d'un miroir de sortie à cavité.²
Image reproduite avec l'aimable autorisation de UVC Photonics.

Les lasers d'UVC Photonics atteignent >10 mW de puissance CW à 261 nm, consomment moins de 5 W d'énergie pour fonctionner et ne mesurent que 22 x 24 x 71 mm.¹ Ces propriétés les rendent idéaux pour les systèmes portables ou portatifs, ainsi que pour les laboratoires universitaires et les applications industrielles où les autres sources de laser UV ont un coût prohibitif. Les lasers à ions argon consomment généralement des dizaines de kW de puissance et produisent des dizaines de W de puissance, tandis que les lasers UV à fréquence quadruplée peuvent produire jusqu'à 500 mW et plus. Si les technologies plus anciennes peuvent atteindre des puissances plus élevées, leur taille et leur coût nettement plus importants en font des options moins intéressantes pour certaines applications. La largeur de ligne étroite et la fonctionnalité CW de ces modules de diodes les rendent également bien adaptés à la spectroscopie Raman dans l'ultraviolet. Vous trouverez de plus amples informations sur le site d'UVC Photonics.