Quelle est la longueur d'onde minimum possible pour un laser ? La réponse sur les limites actuelles et les limites théoriques sont recherchées.
Réponse publiée sur Quora
Le “L” de Laser signifie “light”, Lumière , donc stricto sensu* c’est 400nm, correspondant au violet à la limite du visible.
Plus bas, ou plutôt plus haut en énergie, comme le terme “laser” dérive de Maser avec “M” pour “microwave” , il faudrait parler d’ “UVaser” , mais on préfère “laser à ultraviolet”. Là on se heurte à deux problèmes[1] :
- Le rapport entre les probabilités d’émission stimulée et spontanée est proportionnel à λ^3 [2] et diminue donc fortement vers les courtes longueurs d’onde.
- Tous les verres ou quartz sont opaques aux longueurs d’ondes inférieures à environ 100 nm. On ne peut donc pas réaliser de cavité laser contenant le milieu actif, gazeux ou liquide, faute de « fenêtre » permettant au rayonnement de sortir à l’extrémité de la cavité.
Alors on triche ne mettant un doubleur de fréquence[3] , voire un tripleur derrière un laser optique. Mais on sait aussi faire des LED qui émettent directement dans l’UV. Le record (récent) est de 271.8 nm[4]
Donc les Laser à rayons X sont construites de manière très différente. Ils ressemblent plus à des accélérateurs de particules, ce que sont d’ailleurs les Laser à électrons libres .
XFEL descend à des longueurs d’onde de 4,7 nm à 0,05 nm, 50 picomètres !
Avec un bon bricolage et des tonnes d’énergie on devrait arriver à descendre encore un peu. La limite c’est une (ou deux ?) Longueur de Planck …
Note* : j’adore “stricto sensu ”, ça sonne si bien… je vais essayer d’en placer 10 ce week-end
Notes de bas de page
[2] Ressources scientifiques pour l’enseignement des sciences physiques
[4] World’s Shortest Wavelength Laser Diode Emits Deep UV Light
