Faisceaux optiques et modes des résonateurs laser.
Depuis l'invention du laser et, suite aux nombreuses applications pratiques de celui-ci, l'étude de la propagation de faisceaux optiques est devenue essentielle pour le physicien et aussi pour l'ingénieur de plusieurs disciplines. À cette fin , au cours des années , une théorie scalaire de propagation, basée sur les matrices de l'optique géométrique et de l'intégrale de diffraction, a été développée et est devenue d'usage courant. Cette monographie présente une dérivation uniformisée de cette théorie à partir de l'optique des rayons géométriques et du spectre angulaire d'ondes planes . Un faisceau optique est défini comme un pinceau de lumière se propageant selon un axe fixé. Il s'en suit que le contenu spectral d'un tel faisceau sera formé d'ondes planes ayant des angles très faibles par rapport à cet axe de propagation. Cette définition permet alors d'accepter l'approximation paraxiale du spectre angulaire d'ondes planes et par la suite de développer une théorie simple mais très précise pour la propagation du faisceau laser.
Le propagateur obtenu selon cette approche est une simple généralisation de l'intégrale d'Huygens pour un système optique caractérisé par les éléments A,B.C,D de la matrice des rayons. L'application de ce propagateur permet de généraliser la loi de propagation des matrices A,B,C,D à la variance d'une distribution spatiale arbitraire du faisceau initial. Par la suite, la recherche d'un faisceau ayant une diverge optimale nous amène naturellement au faisceau gaussien. Une application immédiate de cette théorie est l'étude des résonateurs laser et de leurs propriétés. En particulier, la classification de résonateur à modes confinés et non confinés découle directement de cette approche. Quelques exercices avancés permettent de compléter et d'apprécier la théorie.
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