0191 -9067/81 /010115-12S02.00/0 Copyright 1981 SUNSAT Energy Council LASERS ET TRANSMISSION D’ÉNERGIE A. ORSZAG Laboratoire d’Optique appliquée Ecole Polytechnique — Ecole Nationale des Techniques Avancées 91400 Palaiseau, France Le concept d’utilisation de lasers pour la transmission d'énergie en général, et depuis l’espace en particulier, a déjà fait l’objet de nombreuses études (1). Tout d’abord, il faut noter que l’évaluation des perspectives offertes par des lasers tirant leur énergie du soleil, puis rayonnant depuis l’espace vers des collecteurs terrestres, fait intervenir plusieurs processus qui ont en commun de présenter des rendements faibles, et de se situer dans des domaines scientifiques ou technologiques en rapide évolution. Le rendement final du système complet, produit des rendements des différents processus précédents, dépend donc au premier chef de l’état de la technique, et même, trop souvent, de l’optimisme dont les auteurs font preuve dans l’évaluation de l’état courant, et plus encore des progrès à attendre, dans les différents domaines concernés. L’un des plus cruciaux est, bien entendu, celui des lasers, et je vous propose donc d’examiner de plus près les divers cheminements au terme desquels l’énergie primaire — provenant du sol — peut se retrouver sous forme d'un faisceau de lumière cohérente. 1. LE POMPAGE Pour évaluer plus précisément les possibilités, il est nécessaire de rappeler les propriétés “énergétiques” du laser qui sont essentiellement définies par son milieu amplificateur. Les atomes (2) de celui-ci sont caractérisés généralement par des niveaux d’énergie disposés comme le montre la Fig. 1. Durant le fonctionnement du laser, une source énergétique appropriée porte un flux continu d’atomes d’un état de départ d’énergie minimum Eo vers un état excité E2. De cet état les atomes se désexcitent spontanément, par un mécanisme quelconque (radiatif, thermique ou vibrationnel), mais qui doit être rapide, vers le niveau E} qui sera le point de départ de l’émission “laser.” Celle-ci tire son énergie des transitions de Et vers Eo (ou éventuellement vers un ou des niveaux intermédiaires E3, E4 . . d’où ils font finalement retour vers Eo) pour recommencer ensuite leur cycle. La “retombée” de chaque atome de E, vers Eo (ou E4) s’accompagne de l’émission d’un photon dont l’énergie hv emporte l’énergie correspondante. Dans le meilleur des cas apparaît ainsi une limite au rendement de tout laser: c’est
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