Les cristaux laser d'alexandrite se révèlent bien adaptés aux applications spatiales

5 mai 2023

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par Laser Zentrum Hannover eV

Les cristaux laser d'alexandrite sont bien adaptés à une utilisation dans les satellites d'observation de la Terre. Ils sont robustes et permettent des systèmes laser avec une longueur d'onde de sortie réglable. Dans le cadre du projet européen Horizon 2020 GALACTIC, les partenaires Laser Zentrum Hannover eV (LZH), Optomaterials Srl (Italie) et Altechna (Lituanie) ont réussi à établir une chaîne d'approvisionnement uniquement européenne pour les cristaux laser d'alexandrite, qui peuvent être utilisés pour des applications spatiales. .

Le partenaire italien Optomaterials produit des cristaux compétitifs, que la société lituanienne Altechna fournit avec un revêtement spécial. Pour obtenir les propriétés nécessaires aux applications spatiales, Altechna a développé des conceptions et des processus de revêtement spéciaux basés sur des processus de pulvérisation par faisceau d'ions et magnétron.

Les scientifiques du LZH ont minutieusement testé les cristaux dans des systèmes laser spéciaux. Ils ont conçu ces systèmes en pensant aux applications futures. Les démonstrateurs pourraient jeter les bases de nouveaux instruments de mesure laser. Les scientifiques du LZH ont exposé les cristaux d'Alexandrite à des rayonnements protoniques et gamma et les ont soumis à plusieurs cycles de température typiques des applications spatiales.

Avant et après ces tests environnementaux, ils ont caractérisé les cristaux, entre autres, en termes de propriétés de transmission et de performances laser. Étant donné que les tests environnementaux n’ont pas modifié de manière significative les paramètres mesurés, l’adéquation spatiale a pu être démontrée. En outre, les chercheurs ont montré que le seuil de dommages induits par le laser (LIDT) des cristaux est égal, voire supérieur, à celui des meilleurs produits sur le marché mondial.

L’équipe GALACTIC a ainsi réussi à augmenter le niveau de préparation technologique (TRL) des cristaux d’alexandrite qualifiés pour l’espace en provenance d’Europe de 4 à 6 et a préparé les cristaux pour le marché.

Les cristaux d'alexandrite ont une très bonne conductivité thermique et une très bonne résistance à la rupture. Par conséquent, ils conviennent à une utilisation dans des systèmes laser haute puissance et sont suffisamment robustes pour résister aux conditions difficiles de l’espace.

Étant donné que les cristaux peuvent être utilisés pour régler la longueur d’onde de sortie des systèmes laser, ils pourraient constituer la base de nouveaux types d’instruments de mesure laser pour les satellites d’observation de la Terre. De tels instruments pourraient être utilisés pour collecter des données climatiques plus précises sur l’état de l’atmosphère ou de la végétation.

Les résultats sont publiés dans la revue Optics Express.

Plus d'information: S. Unland et al, Laser Alexandrite CW à commutation Q haute performance pompé par diode en configuration double passage, Optics Express (2022). DOI : 10.1364/OE.478628

Informations sur la revue :Optique Express

Fourni par Laser Zentrum Hannover eV