CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 1 WO2017/029363 1 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 LASER TÉRAHERTZ, SOURCE TÉRAHERTZ ET UTILISATION Terahertz laser, terahertz source and use D'UN TEL LASER TÉRAHERTZ FROM SUCH A TERAHERTZ LASER DESCRIPTION DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL FIELD L'invention concerne le domaine des mesures et de l'imagerie térahertz et concerne plus particulièrement les sources d'ondes électromagnétiques qui émettent dans la gamme de fréquences du térahertz et qui permettent de telles mesures et une telle imagerie. Ces sources d'ondes électromagnétiques sont dénommées par commodité dans le reste de ce document sources térahertz" The invention relates to the field of terahertz measurements and imaging, and more particularly to electromagnetic wave sources that emit in the terahertz frequency range and enable such measurements and imaging. For convenience, these electromagnetic wave sources are referred to throughout this document as "terahertz sources." ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE PREVIOUS STATE OF THE ART Malgré les forts potentiels qu'elles pourraient offrir, les mesures et l'imagerie térahertz restent peu répandues ceci faute de sources optiques adéquates dans la gamme de fréquences du térahertz. En effet, dans ces fréquences d'émission comprises entre 700 et 1200 GHz, les sources d'ondes électromagnétiques continues sont relativement rares et restent relativement complexes. Despite their significant potential, terahertz measurements and imaging remain uncommon due to a lack of suitable optical sources in the terahertz frequency range. Indeed, in these emission frequencies between 700 and 1200 GHz, sources of continuous electromagnetic waves are relatively rare and complex. En effet, ces sources térahertz peuvent être par exemple être fournies par une génération au moyen d'effet non-linéaire d'harmoniques d'une source micro-onde ou par une différence de fréquence de deux fréquences optiques. Le rendement de conversion de ces méthodes reste toutefois faible. Ces sources émettant directement dans le domaine térahertz sont les carcinotrons. Ces sources térahertz sont complexes à utiliser et sont donc peu utilisées en dehors des laboratoires de recherche. Elles nécessitent en effet un vide poussé, de hautes tensions et un fort champ magnétique qui les rendent peu compatibles avec une utilisation industrielle ou commerciale. Indeed, these terahertz sources can be provided, for example, by generating harmonics from a microwave source using the nonlinear effect, or by a frequency difference between two optical frequencies. However, the conversion efficiency of these methods remains low. Sources emitting directly in the terahertz range are carcinotrons. These terahertz sources are complex to use and are therefore rarely employed outside of research laboratories. They require a high vacuum, high voltages, and a strong magnetic field, making them poorly suited for industrial or commercial use. Une autre voie utilisée pour fournir des sources térahertz est le pompage optique d'une cavité résonnante dans laquelle se trouve un milieu amplificateur sous forme gazeux. Le pompage optique est obtenu par une source laser dite pompe. Another method used to provide terahertz sources is optical pumping of a resonant cavity containing a gaseous amplifying medium. Optical pumping is achieved using a laser source known as a pump. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 2 WO2017/029363 2 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Dans une telle configuration, pour obtenir une émission dans le térahertz, il est nécessaire que la source laser pompe et le milieu amplificateur respectent un certain nombre de critères. La longueur d'onde d'émission de la source laser pompe doit coïncider au moins partiellement avec une énergie d'excitation des molécules du milieu amplificateur d'un état initial vers un état excité. Cet état excité doit être un état dans lequel les molécules du milieu amplificateur sont susceptibles de se désexciter par une transition dont l'énergie correspond à une fréquence d'émission comprise entre 700 et 1200 GHz. De cette manière, et avec une cavité résonnante présentant des dimensions adéquates, la source laser pompe permet, par un placement d'une partie des molécules du milieu amplificateur dans l'état excité, de fournir une inversion de population pour générer un effet laser dans la cavité résonnante. In such a configuration, to achieve terahertz emission, the pump laser source and the amplifying medium must meet several criteria. The emission wavelength of the pump laser source must coincide, at least partially, with the excitation energy of the molecules in the amplifying medium, transitioning them from an initial to an excited state. This excited state must be one in which the molecules of the amplifying medium are likely to de-excite via a transition with an energy corresponding to an emission frequency between 700 and 1200 GHz. In this way, and with a resonant cavity of suitable dimensions, the pump laser source, by placing some of the molecules of the amplifying medium in the excited state, induces a population inversion to generate a laser effect within the resonant cavity. Dans une configuration classique, c'est-à-dire en utilisant un pompage optique avec une seule source laser pompe et sans stresser le milieu amplificateur autrement que par le pompage optique, il existe peu de sources optiques aux alentours de la gamme de fréquences du térahertz. On peut ainsi citer par exemple les sources commerciales fournies par Edinburgh lnstruments qui utilisent une cavité résonnante qui peut utiliser des milieux amplificateurs tels que du difluorométhane et de l'acide méthanoïque qui fournisse une émission à des fréquences respectives de 1627 In a conventional configuration, that is, using optical pumping with a single laser pump source and without stressing the amplifying medium other than through optical pumping, there are few optical sources available in the terahertz frequency range. One example is the commercial sources supplied by Edinburgh Instruments, which use a resonant cavity and can employ amplifying media such as difluoromethane and methanoic acid, providing emission at frequencies of 1627 Hz and 1627 Hz, respectively. GHz et 693 GHz qui ne sont pas comprises dans la gamme de fréquence du térahertz. Si certaines de ces sources peuvent être des sources térahertz, elles présentent néanmoins généralement des rendements faibles, liés à un faible accord en longueur d'onde entre les raie d'émission de la source pompe, classiquement un laser CO2, et le niveau énergétique à exciter du milieu amplificateur. GHz and 693 GHz are not included in the terahertz frequency range. While some of these sources may be terahertz sources, they generally exhibit low efficiencies due to poor wavelength matching between the emission lines of the pump source, typically a CO2 laser, and the energy level to be excited in the amplifying medium. Dans la gamme de fréquence du térahertz, on connait par contre la source térahertz décrite par Chang et ses co-auteurs dans leurs travaux publiés dans la revue scientifique Applied Physic Letters volume 17 pages 357 à 358 en 1970 qui permet de bénéficier d'un bon accord en longueur d'onde entre la source pompe et le niveau énergétique à exciter. In the terahertz frequency range, however, we know the terahertz source described by Chang and his co-authors in their work published in the scientific journal Applied Physic Letters volume 17 pages 357 to 358 in 1970 which allows us to benefit from a good wavelength match between the pump source and the energy level to be excited. Cette source térahertz comporte une cavité pompée optiquement au moyen d'un laser au protoxyde d'azote, le milieu amplificateur de la cavité étant de This terahertz source comprises a cavity optically pumped using a nitrous oxide laser, the cavity's amplifying medium being CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 3 WO2017/029363 3 PCT/EP2016/069622 l'ammoniac gazeux. Le rayonnement pompe du laser au protoxyde d'azote permet de placer les molécules d'ammoniac dans un état excité dans lequel elles sont susceptibles de se désexciter dans un état intermédiaire par une transition de rotation. PCT/EP2016/069622 gaseous ammonia. The pump radiation from the nitrous oxide laser allows ammonia molecules to be placed in an excited state in which they are likely to de-excite into an intermediate state by a rotational transition. L'énergie de cette transition de rotation correspond à une fréquence d'émission de 3,68 THz. Les molécules d'ammoniac dans cet état intermédiaire sont alors susceptibles de se désexciter par une transition dite d'inversion d'énergie correspond à une fréquence d'émission de 1,14 THz (phénomène connu sous le nom de cascade de transitions ). Cette transition d'inversion est possible grâce à l'effet tunnel qui permet à l'atome d'azote de passer à travers le triangle formé par les trois atomes d'hydrogène (la molécule NH3 de forme pyramidale se renverse à la manière d'un parapluie). Ainsi, avec la cavité proposée par The energy of this rotational transition corresponds to an emission frequency of 3.68 THz. Ammonia molecules in this intermediate state are then likely to de-excite via a so-called energy inversion transition, corresponding to an emission frequency of 1.14 THz (a phenomenon known as a cascade of transitions). This inversion transition is possible thanks to the tunneling effect, which allows the nitrogen atom to pass through the triangle formed by the three hydrogen atoms (the pyramidal NH3 molecule inverts like an umbrella). Thus, with the cavity proposed by Chang et ses co-auteurs, une telle source térahertz permet de fournir une double émission dont l'une des fréquences d'émission est comprise dans la gamme de fréquences du térahertz. Néanmoins, cette source présente un rendement faible, puisqu'elle utilise une cascade de transition, et ne donne accès, dans la gamme du térahertz, qu'a la seule fréquence d'émission de 1,14 THz. Chang and his co-authors found that such a terahertz source provides dual emission, one of the emission frequencies of which falls within the terahertz range. However, this source has low efficiency, as it uses a transition cascade and only provides access to the single 1.14 THz emission frequency within the terahertz range. Afin de pallier ce problème d'accord en longueur d'onde entre la source pompe et le niveau énergétique à exciter du milieu amplificateur, il existe également des sources optiques dans la gamme de fréquences du térahertz présentant des configurations moins classiques, exploitant des phénomènes tels que l'effet Stark ou un pompage optique à deux photons. Si ces sources optiques ne sont pas limitées à une seule fréquence d'émission dans la gamme du térahertz comme c'est le cas pour la configuration classique proposée par Chang et ses co-auteurs, elles sont relativement complexes. En effet, l'exploitation de l'effet Stark nécessite à la fois d'appliquer un fort champ électrique au milieu amplificateur -tandis que le pompage optique à deux photons nécessite deux sources distinctes et présente un rendement relativement faible par rapport à un pompage à un seul photon. To overcome this wavelength matching problem between the pump source and the energy level to be excited in the amplifying medium, there are also optical sources in the terahertz frequency range with less conventional configurations, exploiting phenomena such as the Stark effect or two-photon optical pumping. While these optical sources are not limited to a single emission frequency in the terahertz range, as is the case for the classic configuration proposed by Chang and his co-authors, they are relatively complex. Indeed, exploiting the Stark effect requires applying a strong electric field to the amplifying medium, while two-photon optical pumping requires two separate sources and has a relatively low efficiency compared to single-photon pumping. De plus, si des travaux récents, comme ceux de Belkin et ses co-auteurs publiés dans la revue scientifique nature photonics volume 1, pages 288 à 292 ou encore ceux de Q. Y. Lu et ses co-auteurs publiés dans la revue scientifique Furthermore, recent work, such as that of Belkin and his co-authors published in the scientific journal Nature Photonics, Volume 1, pages 288 to 292, or that of Q. Y. Lu and his co-authors published in the scientific journal Applied Applied Physics Letters volume 101 page 251121(1-4) en 2012, ont démontré la possibilité de Physics Letters volume 101 page 251121(1-4) in 2012, demonstrated the possibility of CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 4 WO2017/029363 4 PCT/EP2016/069622 fournir des sources optiques dont la fréquences d'émission est dans la gamme des térahertz en utilisant une génération par différence de fréquence intracavité avec deux lasers à cascade quantique, ces sources optiques émettent à des fréquences d'émission de 1 à 5 THz. Néanmoins, ces sources présentent un rendement de conversion qui baisse fortement dans la gamme du térahertz et sont donc peu, voire pas, exploitables. PCT/EP2016/069622 provides optical sources with emission frequencies in the terahertz range using intracavity frequency difference generation with two quantum cascade lasers; these optical sources emit at frequencies of 1 to 5 THz. However, these sources exhibit a conversion efficiency that drops sharply in the terahertz range and are therefore of limited, if any, practical use. Ainsi, actuellement, pour effectuer des mesures et l'imagerie térahertz dans la gamme de fréquences du térahertz, il n'existe pas un type de sources optiques continues qui soit à la fois simple, et donc n'utilise pas d'effet tel que l'effet Stark ou un pompage à double photons et nécessite une faible température, et qui donne accès à plusieurs fréquences d'émission dans cette gamme de fréquences, la source térahertz de Thus, currently, for performing terahertz measurements and imaging in the terahertz frequency range, there is no type of continuous optical source that is both simple, and therefore does not use effects such as the Stark effect or double-photon pumping, and requires a low temperature, and that provides access to multiple emission frequencies in this frequency range, the terahertz source of Chang et de ses co-auteurs, par exemple, ne donnant accès qu'a une fréquence d'émission de 1,14 THz. On notera, de plus que la source térahertz de Chang et de ses co- auteurs ne permet pas d'obtenir une émission dans les gammes de fréquences autour de 850, 940 et 1040 GHz pour lesquelles les pertes dans l'atmosphère sont relativement contenues puisqu'inférieures à 0,5 dB/m. Chang and his co-authors, for example, only provide access to an emission frequency of 1.14 THz. It should also be noted that the terahertz source of Chang and his co-authors does not allow emission in the frequency ranges around 850, 940 and 1040 GHz for which atmospheric losses are relatively low, being less than 0.5 dB/m. EXPOSÉ DE L'INVENTION DESCRIPTION OF THE INVENTION La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et a ainsi pour but de fournir une source térahertz qui soit simple et donne accès à plusieurs fréquences discrètes d'émission dans la gamme de fréquences du térahertz. The present invention aims to remedy these drawbacks and thus aims to provide a terahertz source that is simple and gives access to several discrete emission frequencies in the terahertz frequency range. L'invention a également pour but de fournir une source térahertz qui soit simple et qui donne accès à une émission dans la gamme de fréquences du térahertz à des fréquences inférieures à 1060 GHz et notamment aux gammes de fréquences autour de 850, 940 GHz et 1040 GHz The invention also aims to provide a simple terahertz source that gives access to transmission in the terahertz frequency range at frequencies below 1060 GHz, and in particular to the frequency ranges around 850, 940 GHz and 1040 GHz. Il doit être entendu, ci-dessus et dans le reste de ce document, par gammes de fréquences autour de 850 GHz, 940 GHz et 1040 GHz, les gammes de fréquences dont les fréquences présentent une différence de fréquence avec ladite de valeur de fréquence inférieure ou égale à 20 GHz. Ainsi, par exemple, la gamme de fréquences autour de 850 GHz correspond aux fréquences v respectant l'inégalité suivante : In the above and throughout the rest of this document, the frequency ranges around 850 GHz, 940 GHz, and 1040 GHz should be understood to mean frequency ranges whose frequencies differ from the aforementioned range by a value less than or equal to 20 GHz. Thus, for example, the frequency range around 850 GHz corresponds to frequencies satisfying the following inequality: CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 5 WO2017/029363 5 PCT/EP2016/069622 830 GHz v 870 GHz PCT/EP2016/069622 830 GHz v 870 GHz L'invention concerne à cet effet un laser térahertz adapté pour émettre au moins un premier rayonnement électromagnétique dont une première fréquence d'émission est comprise entre 700 GHz et 1200 GHz, ledit laser comportant : une source laser infrarouge, une cavité résonnante agencée pour être pompée optiquement par la source laser infrarouge, ladite cavité résonnante contenant de l'ammoniac gazeux en tant que milieu amplificateur et présentant au moins une configuration pour laquelle la cavité résonnante est une cavité résonnante à la première fréquence d'émission, la source laser infrarouge étant une source laser à semiconducteur continue apte à exciter les molécules du milieu amplificateur d'un niveau énergétique initial vers au moins un premier niveau énergétique excité, les molécules du milieu amplificateur placées dans ce premier niveau énergétique excité étant susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion pure liée au mode de renversement de type parapluie de la molécule d'ammoniac dont l'énergie de désexcitation correspond à la première fréquence d'émission. The invention relates to a terahertz laser adapted to emit at least a first electromagnetic radiation whose first emission frequency is between 700 GHz and 1200 GHz, said laser comprising: an infrared laser source, a resonant cavity arranged to be optically pumped by the infrared laser source, said resonant cavity containing gaseous ammonia as an amplifying medium and having at least one configuration for which the resonant cavity is a resonant cavity at the first emission frequency, the infrared laser source being a continuous semiconductor laser source capable of exciting the molecules of the amplifying medium from an initial energy level to at least a first excited energy level, the molecules of the amplifying medium placed in this first excited energy level being capable of de-exciting themselves by a pure inversion transition linked to the umbrella-type reversal mode of the ammonia molecule whose de-excitation energy corresponds to the first emission frequency. Un tel laser térahertz, utilisant directement les transitions d'inversion des molécules d'ammoniac, donne accès à de nombreuses de fréquences d'émission réparties sur toute la plage de fréquences du térahertz. En effet, les transitions par inversion de l'ammoniac, si l'on prend une excitation du seul mode de vibration v2 par la branche Q, donne accès à plus de 85 raies d'émission pour un laser selon l'invention avec une différence de fréquence moyenne et maximale, entre deux raies accessibles qui se succèdent, de respectivement del GHz et 480 GHz. De plus l'utilisation d'une source laser à semiconducteur, qui présente l'avantage, contrairement aux sources laser infrarouge à gaz, de pouvoir émettre à un nombre d'onde spécifique voire même être accordable en nombre d'onde, permet de choisir spécifiquement la transition d'inversion qui sera excitée dans la cavité résonnante. Such a terahertz laser, directly utilizing the inversion transitions of ammonia molecules, provides access to numerous emission frequencies distributed across the entire terahertz frequency range. Indeed, the inversion transitions of ammonia, when only the v2 vibrational mode is excited by the Q branch, yield more than 85 emission lines for a laser according to the invention, with a mean and maximum frequency difference, between two successive accessible lines, of 1 GHz and 480 GHz, respectively. Furthermore, the use of a semiconductor laser source, which has the advantage, unlike gas-based infrared laser sources, of being able to emit at a specific wavenumber or even be tunable in wavenumber, allows for the specific selection of the inversion transition to be excited in the resonant cavity. Ainsi, le laser selon l'invention permet de fournir une source térahertz dans la gamme de fréquences du térahertz qui permet, par une adaptation adéquate de sa Thus, the laser according to the invention makes it possible to provide a terahertz source in the terahertz frequency range which allows, through an appropriate adaptation of its CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 6 WO2017/029363 6 PCT/EP2016/069622 cavité résonnante et de sa source laser infrarouge, d'obtenir un rayonnement dont la fréquence peut être choisie dans un nombre important de fréquences discrètes d'émission dans la gamme de fréquences du térahertz. Un tel laser rend donc envisageable de nombreuses applications optiques dans la gamme du térahertz telles que les mesures et l'imagerie térahertz. PCT/EP2016/069622 resonant cavity and its infrared laser source, to obtain radiation whose frequency can be chosen from a large number of discrete emission frequencies in the terahertz frequency range. Such a laser therefore makes possible numerous optical applications in the terahertz range such as terahertz measurements and imaging. On notera de plus qu'une émission dans la gamme du térahertz générée par une transition d'inversion pure de l'ammoniac permet d'avoir accès à des raies d'émission correspondant à des fréquences d'émission inférieures à 1060 GHz et notamment aux gammes de fréquences autour de 850, 940 et 1040 GHz. De telles raies d'émission sont particulièrement avantageuses du fait de leur faible absorption dans l'atmosphère et dont par rapport aux possibilités de mesures à l'atmosphère qu'elles offrent. It should also be noted that an emission in the terahertz range generated by a pure inversion transition of ammonia provides access to emission lines corresponding to emission frequencies below 1060 GHz, and in particular to the frequency ranges around 850, 940, and 1040 GHz. Such emission lines are particularly advantageous due to their low absorption in the atmosphere and the resulting possibilities for atmospheric measurements. Il est rappelé qu'une molécule d'ammoniac NH3 dans son état fondamental présente 4 modes de vibration accessibles, dont deux sont dégénérés : - le mode vi, qui correspond à l'élongation vibration symétrique (A1) des liaisons NH, - le mode v2, qui correspond à la déformation angulaire symétrique (A1) des liaisons NH, - les modes v3a et v3b, qui correspondent à l'élongation antisymétrique doublement dégénérée (E) des liaisons NH, - les modes vzia et v4b, qui correspondent à la déformation angulaire doublement dégénérée (E) entre les liaisons NH. It is recalled that an ammonia molecule NH3 in its ground state has 4 accessible vibrational modes, two of which are degenerate: - the vi mode, which corresponds to the symmetric vibrational stretching (A1) of the NH bonds, - the v2 mode, which corresponds to the symmetric angular deformation (A1) of the NH bonds, - the v3a and v3b modes, which correspond to the doubly degenerate antisymmetric stretching (E) of the NH bonds, - the vzia and v4b modes, which correspond to the doubly degenerate angular deformation (E) between the NH bonds. Achaque mode de vibration correspond un certain nombre d'états de rotation accessibles pour la molécule d'ammoniac qui sont qualifiés par deux paramètres qui sont J et K. Ces états sont eux-mêmes dédoublés par l'effet tunnel en deux symétries possibles : les états symétriques (s) et les états antisymétriques (a). Ainsi, un état de vibration du mode de vibration v2=1 s'écrira respectivement v2=1 s(J,K) s'il est symétrique et v2=1 a(J,K) s'il est antisymétrique avec J le nombre quantique qui définit le moment angulaire rotationnel de la molécule et K le nombre quantique qui définit la composante vectorielle du moment angulaire rotationnel suivant l'axe principal de symétrie de la Each vibrational mode corresponds to a certain number of accessible rotational states for the ammonia molecule, which are defined by two parameters: J and K. These states are themselves split by the tunneling effect into two possible symmetries: symmetrical states (s) and antisymmetrical states (a). Thus, a vibrational state of the vibrational mode v²=1 will be written respectively as v²=1 s(J,K) if it is symmetrical and v²=1 a(J,K) if it is antisymmetric, where J is the quantum number that defines the rotational angular momentum of the molecule and K is the quantum number that defines the vector component of the rotational angular momentum along the principal axis of symmetry of the molecule. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 7 WO2017/029363 7 PCT/EP2016/069622 molécule. J est un nombre quantique positif, donc un entier naturel. K étant la projection de J sur l'axe de symétrie de la molécule, il est un entier relatif compris entre -J et +J. PCT/EP2016/069622 molecule. J is a positive quantum number, therefore a natural number. K being the projection of J onto the axis of symmetry of the molecule, it is an integer between -J and +J. Chaque état de vibration-rotation-symétrie correspond à un niveau énergétique. Each state of vibration-rotation-symmetry corresponds to an energy level. Ainsi lorsque l'on quantifie l'état d'une molécule d'ammoniac, il peut être fait mention aussi bien de l'état de vibration-rotation-symétrie de la molécule que du niveau énergétique dans lequel elle se trouve. Thus, when quantifying the state of an ammonia molecule, one can refer both to the vibration-rotation-symmetry state of the molecule and to the energy level in which it is found. Il est également rappelé qu'une transition optique infrarouge d'un mode de vibration-rotation-symétrie de la molécule d'ammoniac à un autre mode de vibration- rotation-symétrie de la molécule d'ammoniac pour une bande parallèle comme v2 doit respecter les conditions (règles de sélection) suivantes : Av=-1 ou +1, AK=0, et AJ=-1, 0 ou +1, et as ou sa. Ces trois types de transitions, ou branches, sont dites respectivement, transition de la branche P si AJ=-1, transition de la branche Q si AJ=0 et transition de la branche R si AJ=+1. It is also worth noting that an infrared optical transition from one vibration-rotation-symmetry mode of the ammonia molecule to another vibration-rotation-symmetry mode for a parallel band such as v2 must satisfy the following conditions (selection rules): Av = -1 or +1, AK = 0, and AJ = -1, 0, or +1, and as or sa. These three types of transitions, or branches, are respectively called P-branch transitions if AJ = -1, Q-branch transitions if AJ = 0, and R-branch transitions if AJ = +1. Dans un mode de vibration-rotation-symétrie donné une molécule d'ammoniac est susceptible de se désexciter par différentes transitions. In a given vibration-rotation-symmetry mode, an ammonia molecule is likely to de-excite through different transitions. Ainsi, dans le cas de l'invention, une molécule susceptible de se désexciter par une transition d'inversion dite pure est une molécule qui est susceptible se désexciter d'un état de vibration du type a(J,K), donc antisymétrique, en un état de vibration s(J,K), donc symétrique l'état vibrationnel et de rotation ne changeant pas (Av=0, AK=0, AJ=0). Ainsi dans le cadre de l'invention, la source laser est apte à exciter une molécule d'ammoniac d'un état initial vx=0 s(J,K) (x étant choisi dans parmi 1, 2, 3a, 3b, 4a, 4b) dans un état vibrationnel excité du type vx=1 a(J,K), une telle transition est donc une transition de la branche Thus, in the case of the invention, a molecule capable of de-exciting via a so-called pure inversion transition is a molecule that can de-excite from a vibrational state of the type a(J,K), therefore antisymmetric, to a vibrational state s(J,K), therefore symmetric, the vibrational and rotational states remaining unchanged (Av=0, AK=0, AJ=0). Thus, within the framework of the invention, the laser source is capable of exciting an ammonia molecule from an initial state vx=0 s(J,K) (x being chosen from 1, 2, 3a, 3b, 4a, 4b) to an excited vibrational state of the type vx=1 a(J,K); such a transition is therefore a branch transition Q. Dans cet état vibrationnel excité, la molécule d'ammoniac est susceptible de se désexciter par une transition d'inversion pure dans un état vibrationnel vx=1 s(J,K). Une telle transition est une transition directe, c'est-à-dire que la molécule est susceptible de se désexciter directement par une transition d'inversion dans l'état vibrationnel vx=1 s(J,K). La molécule lors de cette désexcitation passe donc directement de l'état vibrationnel dans lequel elle a été excitée par le pompage optique dans un état vibrationnel de plus basse énergie par une transition d'inversion pure sans passer par un état vibrationnel intermédiaire. Q. In this excited vibrational state, the ammonia molecule is likely to de-excite via a pure inversion transition to a vibrational state vx=1 s(J,K). Such a transition is a direct transition, meaning that the molecule is likely to de-excite directly via an inversion transition to the vibrational state vx=1 s(J,K). During this de-excitation, the molecule therefore passes directly from the vibrational state to which it was excited by optical pumping to a lower-energy vibrational state via a pure inversion transition without passing through an intermediate vibrational state. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 8 WO2017/029363 8 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Il est également à noter que l'ammoniac gazeux dans le milieu amplificateur peut être de deux types d'isotope, l'ammoniac 141\1H3 dont l'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac 151\1H3 dont l'azote est l'isotope 15. Bien entendu, chacun de ces types d'isotope de l'ammoniac comporte des énergies d'état vibrationnel qui lui sont propres. Une telle isotopie de la molécule d'ammoniac permet donc de doubler le nombre de raies d'émissions accessibles par un laser selon l'invention dans la gamme du térahertz. It should also be noted that the gaseous ammonia in the amplifying medium can be of two types of isotope: ammonia (¹⁴H₃), in which nitrogen is isotope ¹⁴, and ammonia (¹⁵H₃), in which nitrogen is isotope ¹⁵. Naturally, each of these ammonia isotopes has its own specific vibrational energy levels. Such an isotopy of the ammonia molecule thus makes it possible to double the number of emission lines accessible by a laser according to the invention in the terahertz range. La source laser infrarouge peut être un laser à cascade quantique. The infrared laser source can be a quantum cascade laser. Une telle source laser semiconductrice est particulièrement adaptée pour fournir un rayonnement pompe efficace à une longueur d'onde infrarouge apte à exciter les molécules du milieu amplificateur avec un bon accord en longueur d'onde entre la source laser et le niveau énergétique à exciter du milieu amplificateur. En effet, de tels lasers à cascade quantique peuvent aisément être rendus accordables en longueur d'onde pour assurer un tel accord en longueur d'onde. Si l'on ajoute à cela les fortes puissances accessibles avec de telles sources, qui peuvent de plus être combinées entre elles, elles permettent d'assurer un bon pompage optique de la cavité résonnante et donc une émission térahertz efficace. Such a semiconductor laser source is particularly well-suited for providing efficient pump radiation at an infrared wavelength capable of exciting the molecules of the amplifying medium with good wavelength matching between the laser source and the energy level to be excited in the amplifying medium. Indeed, such quantum cascade lasers can easily be made wavelength-tunable to ensure this wavelength matching. Adding to this the high power levels achievable with such sources, which can also be combined, they ensure good optical pumping of the resonant cavity and therefore efficient terahertz emission. Le laser térahertz peut être adapté pour émettre au moins un deuxième rayonnement électromagnétique dont une deuxième fréquence d'émission est comprise entre 700 GHz et 1200 GHz, dans lequel la source laser infrarouge est un laser à cascade quantique accordable sur une plage de longueurs d'onde comportant au moins deux longueurs d'onde aptes à exciter les molécules du milieu amplificateur du niveau énergétique initial vers respectivement le premier et un deuxième niveau énergétique excité, les molécules du milieu amplificateur placées dans ce deuxième niveau énergétique excité étant susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion pure liée au mode de renversement de type parapluie de la molécule d'ammoniac dont l'énergie de désexcitation correspond à la deuxième fréquence d'émission, la cavité résonnante présentant au moins une configuration pour laquelle la cavité résonnante est une cavité résonnante à la deuxième fréquence d'émission. The terahertz laser can be adapted to emit at least a second electromagnetic radiation with a second emission frequency between 700 GHz and 1200 GHz, wherein the infrared laser source is a quantum cascade laser tunable over a wavelength range comprising at least two wavelengths capable of exciting the molecules of the amplifying medium from the initial energy level to respectively the first and a second excited energy level, the molecules of the amplifying medium placed in this second excited energy level being capable of de-exciting by a pure inversion transition linked to the umbrella-type reversal mode of the ammonia molecule whose de-excitation energy corresponds to the second emission frequency, the resonant cavity having at least one configuration for which the resonant cavity is a resonant cavity at the second emission frequency. Un tel laser térahertz permet de fournir une source térahertz modulable puisqu'elle est apte à fournir au moins deux fréquences d'émission dans le térahertz avec Such a terahertz laser makes it possible to provide a tunable terahertz source since it is capable of providing at least two emission frequencies in the terahertz range with CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 9 WO2017/029363 9 PCT/EP2016/069622 une seule configuration. En effet la cavité et la source laser infrarouge étant toutes deux accordables, les émissions laser à ces deux fréquences présentent toutes deux une bonne efficacité. On notera que cela est particulièrement avantageux vis-à-vis des sources térahertz de l'art antérieur qui sont généralement adaptées pour émettre à une seule fréquence d'émission. PCT/EP2016/069622 a single configuration. Indeed, since both the cavity and the infrared laser source are tunable, laser emissions at both frequencies exhibit good efficiency. It should be noted that this is particularly advantageous compared to prior art terahertz sources, which are generally designed to emit at a single frequency. Le premier niveau énergétique excité par la source laser infrarouge peut être un niveau énergétique de vibration v2=1 accessible par une transition de la branche Q avec un nombre quantique J inférieur à 10. The first energy level excited by the infrared laser source can be a vibrational energy level v2=1 accessible by a transition of the Q branch with a quantum number J less than 10. Un tel niveau énergétique est particulièrement avantageux puisqu'il donne accès avec un bon rendement d'émission à un grand nombre de fréquences d'émission comprises dans la gamme du térahertz. Ainsi et comme illustré sur les figures 4a et 4b, même avec un seul type d'ammoniac, que ce soit l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 ou l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 15, il est possible de fournir un laser térahertz selon l'invention avec une fréquence d'émission choisie dans la gamme du térahertz ceci sans être réellement limité dans le choix de cette fréquence. Such an energy level is particularly advantageous since it provides access, with good emission efficiency, to a large number of emission frequencies within the terahertz range. Thus, as illustrated in Figures 4a and 4b, even with a single type of ammonia, whether ammonia with nitrogen isotope 14 or ammonia with nitrogen isotope 15, it is possible to provide a terahertz laser according to the invention with an emission frequency chosen within the terahertz range, without being truly limited in the choice of this frequency. En effet deux fréquences d'émission accessibles consécutives présentent une différence qui est inférieure à 30 GHz et qui est égale, en moyenne, à 15 GHz. Indeed, two consecutive accessible transmission frequencies have a difference that is less than 30 GHz and is equal, on average, to 15 GHz. L'ammoniac gazeux est choisi dans le groupe comportant l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14, l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 et leur mélange, et dans lequel la proportion volumique relative dans le milieu amplificateur de l'un parmi l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 est supérieure à 90% et préférentiellement à 95%. Gaseous ammonia is chosen from the group comprising ammonia with nitrogen atom is isotope 14, ammonia with nitrogen atom is isotope 15 and their mixture, and in which the relative volume proportion in the enhancing medium of one of the ammonia with nitrogen atom is isotope 14 and ammonia with nitrogen atom is isotope 15 is greater than 90% and preferably 95%. Avec un tel mélange gazeux en tant que milieu amplificateur, l'émission est particulièrement efficace puisque la grande majorité des molécules du milieu amplificateur sont susceptible de participer à l'émission. With such a gaseous mixture as the amplifying medium, the emission is particularly efficient since the vast majority of molecules in the amplifying medium are likely to participate in the emission. L'ammoniac gazeux peut être un mélange d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15, les proportions volumiques relatives dans le milieu amplificateur de l'ammoniac dont l'atome Gaseous ammonia can be a mixture of ammonia in which the nitrogen atom is the isotope 14 and ammonia in which the nitrogen atom is the isotope 15, the relative volume proportions in the amplifying medium of the ammonia in which the atom CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 10 WO2017/029363 10 PCT/EP2016/069622 d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 étant toutes deux comprises entre 40 et 60%. PCT/EP2016/069622 of nitrogen is the isotope 14 and ammonia whose nitrogen atom is the isotope 15 are both between 40 and 60%. Avec un tel mélange gazeux, la source laser donne un accès un grand nombre de fréquences d'émission puisque les fréquences d'émission de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 sont accessibles. With such a gaseous mixture, the laser source provides access to a large number of emission frequencies since the emission frequencies of ammonia whose nitrogen atom is isotope 14 and of ammonia whose nitrogen atom is isotope 15 are accessible. L'ammoniac gazeux peut être un mélange d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15, la cavité résonnante étant configurée pour permettre une modification des proportions volumiques relatives dans le milieu amplificateur de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15. Gaseous ammonia can be a mixture of ammonia with nitrogen atom is isotope 14 and ammonia with nitrogen atom is isotope 15, the resonant cavity being configured to allow a modification of the relative volume proportions in the amplifying medium of ammonia with nitrogen atom is isotope 14 and ammonia with nitrogen atom is isotope 15. Une telle source laser permet, en offrant la possibilité de modifier la composition du milieu amplificateur, de permettre de choisir aisément la fréquence d'émission parmi celles offertes par l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et par l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 tout en gardant une efficacité d'émission qui reste entière. Such a laser source, by offering the possibility of modifying the composition of the amplifying medium, makes it easy to choose the emission frequency from those offered by ammonia whose nitrogen atom is the isotope 14 and by ammonia whose nitrogen atom is the isotope 15 while maintaining an emission efficiency that remains intact. Le laser térahertz peut comporter au moins une fibre optique infrarouge, telle qu'une fibre optique creuse, comprenant une première et une deuxième extrémité, la première extrémité étant connectée à la sortie de la source laser infrarouge et la deuxième extrémité étant connectée à la cavité résonnante de manière à fournir une liaison optique entre la source laser infrarouge et la cavité résonnante. The terahertz laser may include at least one infrared optical fiber, such as a hollow optical fiber, comprising a first and a second end, the first end being connected to the output of the infrared laser source and the second end being connected to the resonant cavity so as to provide an optical link between the infrared laser source and the resonant cavity. On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par fibre optique infrarouge, une fibre optique adaptée pour transmettre les rayonnements électromagnétiques compris dans la gamme des infrarouges. On notera ainsi qu'une fibre optique infrarouge peut être une fibre optique creuse, une fibre optique à verre de chalcogénure ou une fibre optique microstructurée. la source laser infrarouge peut être adaptée pour émettre un rayonnement pompe pour pomper optiquement la cavité résonnante, et dans lequel la cavité résonnante peut comporter une entrée pour l'injection du rayonnement pompe dont les dimensions sont inférieures à 71,706f avec c In the above and throughout the rest of this document, infrared optical fiber refers to an optical fiber adapted to transmit electromagnetic radiation in the infrared range. It should be noted that an infrared optical fiber can be a hollow optical fiber, a chalcogenide glass optical fiber, or a microstructured optical fiber. The infrared laser source can be adapted to emit pump radiation to optically pump the resonant cavity, and the resonant cavity may include an inlet for injecting the pump radiation with dimensions less than 71.706f with c CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 11 WO2017/029363 11 PCT/EP2016/069622 la vitesse de la lumière et f la première fréquence d'émission, les dimensions de l'entrée pour l'injection du rayonnement pompe étant préférentiellement inférieures à 72f . PCT/EP2016/069622 the speed of light and f the first emission frequency, the dimensions of the inlet for pump radiation injection being preferably less than 72f. L'entrée pour l'injection du rayonnement pompe peut avoir des dimensions inférieur à 176 um. The inlet for pump radiation injection can have dimensions less than 176 µm. La sortie de la source laser infrarouge peut être positionnée au niveau de l'entrée de la cavité résonnante. The output of the infrared laser source can be positioned at the level of the entrance of the resonant cavity. De telles configurations permettent de fournir un laser selon l'invention avec un couplage optique optimisé. Such configurations make it possible to provide a laser according to the invention with optimized optical coupling. On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par une sortie de la source infrarouge placée au niveau de l'entrée de la cavité résonnante que ladite sortie est disposée par rapport à ladite entrée de manière à ce que l'entrée intercepte la totalité du cône d'émission du rayonnement infrarouge sortant par la sortie de la source laser infrarouge. Plus généralement, une telle caractéristique correspond à une sortie de la source laser infrarouge alignée avec l'axe optique de la cavité résonnante à une distance de l'entrée de l'entrée de la cavité résonnante inférieure au centimètre In the above and the rest of this document, an output of the infrared source located at the entrance of the resonant cavity is understood to mean that said output is positioned relative to said entrance such that the entrance intercepts the entire emission cone of the infrared radiation exiting through the output of the infrared laser source. More generally, such a characteristic corresponds to an output of the infrared laser source aligned with the optical axis of the resonant cavity at a distance from the entrance of the resonant cavity of less than one centimeter. La cavité résonnante peut comporter une lentille convergente agencée pour diminuer la divergence du rayonnement pompe en sortie de la fenêtre d'entrée. The resonant cavity may include a converging lens arranged to decrease the divergence of the pump radiation exiting the inlet window. Une telle lentille permet d'assurer un bon pompage optique du milieu amplificateur. Such a lens ensures good optical pumping of the amplifying medium. L'invention concerne en outre une source térahertz adaptée pour émettre au moins un troisième rayonnement électromagnétique dont une troisième fréquence d'émission est comprise entre 700 GHz et 1200 GHz, la source térahertz comportant : - Un laser térahertz selon l'invention, - une source hyperfréquence apte à émettre un rayonnement hyperfréquence dont la fréquence d'émission est comprise entre 1 GHz et 200 The invention further relates to a terahertz source adapted to emit at least a third electromagnetic radiation with a third emission frequency between 700 GHz and 1200 GHz, the terahertz source comprising: - A terahertz laser according to the invention, - A microwave source capable of emitting microwave radiation with an emission frequency between 1 GHz and 200 GHz, - un milieu ou dispositif non linéaire agencé pour mélanger le premier rayonnement térahertz fourni par la source laser térahertz et le rayonnement hyperfréquence pour fournir le troisième rayonnement. GHz, - a nonlinear medium or device arranged to mix the first terahertz radiation supplied by the terahertz laser source and the microwave radiation to provide the third radiation. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 12 WO2017/029363 12 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Une telle source permet de fournir un troisième rayonnement dont la fréquence d'émission peut précisément être choisie dans la gamme du térahertz ceci grâce au décalage en fréquence offert par l'utilisation du milieu ou dispositif non linéaire. Such a source makes it possible to provide a third radiation whose emission frequency can be precisely chosen in the terahertz range thanks to the frequency shift offered by the use of the nonlinear medium or device. L'invention concerne en outre l'utilisation d'un laser térahertz selon l'invention pour effectuer de l'imagerie, de la spectroscopie, de la transmission de données ou de la détection d'obstacles dans la gamme du térahertz The invention further relates to the use of a terahertz laser according to the invention for performing imaging, spectroscopy, data transmission or obstacle detection in the terahertz range Une telle utilisation bénéficie des possibilités d'accordabilité et de bon rendement offert par un laser selon l'invention. Such a use benefits from the tunability and good efficiency offered by a laser according to the invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un laser selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre les diagrammes énergétiques de deux transitions énergétiques de la molécule d'ammoniac susceptibles d'être utilisées dans un laser selon l'invention, - la figure 3 illustre un exemple de configuration de la cavité résonnante d'un laser selon l'invention, - les figures 4a et 4b illustrent respectivement un graphique des fréquences d'émission accessibles pour un laser selon l'invention par une transition d'inversion, ceci en fonction du nombre d'onde de la source laser infrarouge employée pour pomper la cavité résonnante, et une frise en fréquences sur laquelle sont représentées les différentes fréquences d'émission accessibles au moyen d'une transition d'inversion, ceci pour les deux isotopes de l'ammoniac, - la figure 5 est un graphique illustrant expérimentalement la puissance d'émission d'un laser selon l'invention en fonction de la puissance de la source laser infrarouge pompant la cavité résonnante pour deux modes de vibration-rotation de la molécule d'ammoniac, The present invention will be better understood upon reading the description of exemplary embodiments, given by way of illustration only and in no way limiting, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 schematically illustrates a laser according to a first embodiment of the invention, - Figure 2 illustrates the energy diagrams of two energy transitions of the ammonia molecule that can be used in a laser according to the invention, - Figure 3 illustrates an example of the configuration of the resonant cavity of a laser according to the invention, - Figures 4a and 4b respectively illustrate a graph of the emission frequencies accessible for a laser according to the invention by means of an inversion transition, as a function of the wavenumber of the infrared laser source used to pump the resonant cavity, and a frequency band on which are represented the different emission frequencies accessible by means of an inversion transition, for the two isotopes of ammonia, - Figure 5 is a graph experimentally illustrating the emission power of a laser according to the invention as a function of the power of the infrared laser source pumping the resonant cavity for two vibration-rotation modes of the ammonia molecule, CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 13 WO2017/029363 13 PCT/EP2016/069622 - la figure 6 illustre un exemple de couplage optique entre la cavité résonnante et le laser pompe au moyen d'une fibre optique selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 7 illustre un autre exemple de couplage optique entre la cavité résonnante et le laser pompe au moyen d'une fibre optique selon un troisième mode de réalisation dans lequel la cavité résonnante comporte une lentille convergente, - la figure 8 illustre un laser selon un quatrième mode de réalisation dans lequel la cavité résonnante comporte une ouverture faisant office d'entrée par laquelle est introduit le rayonnement pompe émis par la source laser infrarouge et dans lequel la sortie de la source laser est positionnée au niveau de l'entrée, - la figure 9 illustre une source térahertz comportant un laser térahertz selon l'invention et une source hyperfréquence dont les émissions respectives sont combinées au moyen d'un milieu ou dispositif non linéaire. PCT/EP2016/069622 - Figure 6 illustrates an example of optical coupling between the resonant cavity and the pump laser by means of an optical fiber according to a second embodiment, - Figure 7 illustrates another example of optical coupling between the resonant cavity and the pump laser by means of an optical fiber according to a third embodiment in which the resonant cavity comprises a converging lens, - Figure 8 illustrates a laser according to a fourth embodiment in which the resonant cavity comprises an opening acting as an inlet through which the pump radiation emitted by the infrared laser source is introduced and in which the output of the laser source is positioned at the level of the inlet, - Figure 9 illustrates a terahertz source comprising a terahertz laser according to the invention and a microwave source whose respective emissions are combined by means of a nonlinear medium or device. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Identical, similar or equivalent parts of the different figures carry the same numerical references in order to facilitate the transition from one figure to another. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. The different parts represented in the figures are not necessarily shown on a uniform scale, in order to make the figures more legible. Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. The different possibilities (variants and modes of implementation) should be understood as not being mutually exclusive and can be combined with each other. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS DETAILED DESCRIPTION OF SPECIFIC IMPLEMENTATION METHODS La figure 1 illustre schématiquement un laser térahertz 1 selon l'invention. Un tel laser térahertz 1 est adapté pour émettre au moins un premier rayonnement électromagnétique dont une première fréquence d'émission est comprise dans la gamme de fréquences du térahertz comprise entre 700 GHz et 1200 GHz. Figure 1 schematically illustrates a terahertz laser 1 according to the invention. Such a terahertz laser 1 is adapted to emit at least a first electromagnetic radiation whose first emission frequency is within the terahertz frequency range between 700 GHz and 1200 GHz. Ce laser térahertz 1 est plus particulièrement dédié aux mesures et/ou l'imagerie térahertz tel que cela est illustré sur la figure 1 sur laquelle est figuré un échantillon 40 soumis au This terahertz laser 1 is more specifically dedicated to terahertz measurements and/or imaging, as illustrated in Figure 1, which shows a sample 40 subjected to CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 14 WO2017/029363 14 PCT/EP2016/069622 rayonnement du laser térahertz un détecteur THz 50 pour détecter le rayonnement THz issu de cette soumission. PCT/EP2016/069622 terahertz laser radiation a THz 50 detector to detect the THz radiation from this submission. Le laser térahertz 1 comporte : une source laser infrarouge 10, une cavité résonnante 20 agencée pour être pompée optiquement par la source laser infrarouge 10, ladite cavité résonnante contenant de l'ammoniac gazeux NH3 en tant que milieu amplificateur. The terahertz laser 1 comprises: an infrared laser source 10, a resonant cavity 20 arranged to be optically pumped by the infrared laser source 10, said resonant cavity containing gaseous ammonia NH3 as an amplifying medium. La source laser infrarouge 10 est une source laser continue à semiconducteur apte à exciter les molécules du milieu amplificateur d'un niveau énergétique initial vers au moins un premier niveau énergétique excité, les molécules du milieu amplificateur placées dans ce premier niveau énergétique excité étant susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion pure dont l'énergie de désexcitation correspond à la première fréquence d'émission. The infrared laser source 10 is a continuous semiconductor laser source capable of exciting the molecules of the amplifying medium from an initial energy level to at least one first excited energy level, the molecules of the amplifying medium placed in this first excited energy level being capable of de-exciting themselves by a pure inversion transition whose de-excitation energy corresponds to the first emission frequency. Le premier niveau énergétique excité est, pour qu'une molécule placée dans ce dernier soit susceptible de se désexciter spontanément par une transition d'inversion, un niveau énergétique correspondant à un état de vibration antisymétrique du type a(J,K) depuis lequel la molécule est susceptible de se désexciter dans un niveau énergétique correspondant à un état de vibration symétrique du type s(J,K). The first excited energy level is, for a molecule placed in the latter to be likely to de-excite spontaneously by an inversion transition, an energy level corresponding to an antisymmetric vibrational state of the type a(J,K) from which the molecule is likely to de-excite into an energy level corresponding to a symmetric vibrational state of the type s(J,K). Dans une application usuelle de l'invention, le premier niveau énergétique excité par la source laser infrarouge 10 est un niveau énergétique accessible par une transition de la branche Q avec un J, le nombre quantique qui définit le moment angulaire rotationnel de la molécule, inférieur à 10. Le mode de vibration dans lequel les molécules d'ammoniac sont excitées dans cette application usuelle de l'invention est le mode de vibration v2. In a typical application of the invention, the first energy level excited by the infrared laser source 10 is an energy level accessible by a transition of the Q branch with a J, the quantum number that defines the rotational angular momentum of the molecule, less than 10. The vibrational mode in which the ammonia molecules are excited in this typical application of the invention is the v2 vibrational mode. Le principe d'une telle adaptation de la source laser infrarouge 10 est illustré sur la figure 2 dans le cas où la cavité résonnante comporte de l'ammoniac dont l'azote d'isotope 14. Ainsi, si on prend l'exemple à gauche de la figure 2, la source laser infrarouge 10 peut être un laser infrarouge présentant au moins une configuration dans laquelle son nombre d'onde d'émission est égal à 967,4067 cm'. Avec un tel nombre d'onde, le rayonnement pompe émis par la source laser infrarouge 10 est apte à exciter les The principle of such an adaptation of the infrared laser source 10 is illustrated in Figure 2 in the case where the resonant cavity contains ammonia with nitrogen isotope 14. Thus, taking the example on the left of Figure 2, the infrared laser source 10 can be an infrared laser with at least one configuration in which its emission wavenumber is equal to 967.4067 cm⁻¹. With such a wavenumber, the pump radiation emitted by the infrared laser source 10 is capable of exciting the CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 15 WO2017/029363 15 PCT/EP2016/069622 molécules d'ammoniac de la cavité résonnante se trouvant dans un état fondamental PCT/EP2016/069622 ammonia molecules of the resonant cavity in a ground state V2=0 s(3,2) à un niveau excité v2=1 a(3,2). Les molécules d'ammoniac dans ce niveau énergétique sont susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion pure dans un niveau excité v2=1 s(3,2). Lors de cette désexcitation, un photon correspondant à l'énergie de cette transition d'inversion pure est émis. La fréquence d'émission de ce photon, correspondant à la première fréquence, est de 1,036 THz et est comprise dans la gamme du térahertz. V2=0 s(3,2) to an excited level v2=1 a(3,2). Ammonia molecules in this energy level are susceptible to de-excitation via a pure inversion transition to an excited level v2=1 s(3,2). During this de-excitation, a photon corresponding to the energy of this pure inversion transition is emitted. The emission frequency of this photon, corresponding to the first frequency, is 1.036 THz and is in the terahertz range. De la même façon, si on prend l'exemple à droite de la figure 2, la source laser peut être une source laser infrarouge présentant au moins une configuration dans laquelle son nombre d'onde d'émission est égal à 967,3463 cm'. Avec un tel nombre d'onde, le rayonnement pompe émis par la source laser infrarouge 10 est apte à exciter les molécules d'ammoniac de la cavité résonnante se trouvant dans un état fondamental v2=0 s(3,3) à un niveau excité v2=1 a(3,3). Les molécules d'ammoniac dans ce niveau énergétique sont susceptibles de se désexciter par une transition d'inversion puredans un niveau excité v2=1 s(3,3). Lors de cette désexcitation, un photon correspondant à l'énergie de cette transition d'inversion est émis. La fréquence d'émission de ce photon, correspondant à la première fréquence, est de 1,073 THz et est comprise dans la gamme du térahertz. Similarly, if we take the example on the right of Figure 2, the laser source can be an infrared laser source with at least one configuration in which its emission wavenumber is equal to 967.3463 cm⁻¹. With such a wavenumber, the pump radiation emitted by the infrared laser source 10 is capable of exciting the ammonia molecules in the resonant cavity, which are in a ground state v₂ = 0 s(3,3), to an excited level v₂ = 1 a(3,3). The ammonia molecules in this energy level are likely to de-excite via a pure inversion transition to an excited level v₂ = 1 s(3,3). During this de-excitation, a photon corresponding to the energy of this inversion transition is emitted. The emission frequency of this photon, corresponding to the first frequency, is 1.073 THz and is in the terahertz range. Afin de fournir une telle adaptation, selon une première possibilité de l'invention, la source laser peut être une source laser accordable adaptée pour émettre dans une gamme de longueurs d'onde au moins partiellement contenue dans la gamme des infrarouges. Cette gamme de longueurs d'onde comprend le nombre d'onde d'émission pour exciter les molécules du milieu amplificateur du niveau énergétique initial vers le premier niveau énergétique excité. Ainsi, selon les exemples de la figure 2, la source laser infrarouge 10 est accordable dans une gamme de longueurs d'onde comprenant respectivement le nombre d'onde d'émission de 967,4067 cm' et de 967,3463 cm'. To provide such adaptation, according to a first embodiment of the invention, the laser source can be a tunable laser source adapted to emit in a wavelength range at least partially contained within the infrared range. This wavelength range includes the emission wavenumber required to excite the molecules of the amplifying medium from the initial energy level to the first excited energy level. Thus, according to the examples in Figure 2, the infrared laser source 10 is tunable in a wavelength range comprising emission wavenumbers of 967.4067 cm⁻¹ and 967.3463 cm⁻¹, respectively. Pour permettre une telle possibilité, la source laser infrarouge 10 peut être un laser à cascade quantique accordable dans les infrarouges et notamment dans une plage de longueurs d'onde au moins partiellement comprise dans la plage de longueurs d'onde correspondant aux nombres d'onde d'émission alla nt de 955 à 970 cm'. To enable such a possibility, the infrared laser source 10 can be a tunable quantum cascade laser in the infrared and in particular in a range of wavelengths at least partially included in the range of wavelengths corresponding to emission wavenumbers from 955 to 970 cm'. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 16 WO2017/029363 16 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Selon une deuxième possibilité, la source laser infrarouge 10 peut être un laser adapté pour émettre une seule longueur d'onde dans la gamme des infrarouges, cette longueur d'onde correspondant au nombre d'onde d'émission pour exciter les molécules du milieu amplificateur du niveau énergétique initial vers le premier niveau énergétique excité. Ainsi, selon les exemples de la figure 2, la source laser infrarouge, selon cette deuxième possibilité, émet à un nombre d'onde d'émission de 967,4067 cm' ou de 967,3463 cm'. According to a second possibility, the infrared laser source 10 can be a laser adapted to emit a single wavelength in the infrared range, this wavelength corresponding to the emission wavenumber required to excite the molecules of the amplifying medium from the initial energy level to the first excited energy level. Thus, according to the examples in Figure 2, the infrared laser source, according to this second possibility, emits at an emission wavenumber of 967.4067 cm⁻¹ or 967.3463 cm⁻¹. Selon une variante de l'invention applicable à ces deux possibilités, la source laser infrarouge peut également être un laser à semiconducteur du type à diode comme par exemple un laser à sel de plomb ou d'un ou plusieurs lasers à semiconducteur de type à diode proche infrarouge suivi d'un système de conversion nonlinéaire dont au moins une longueur d'onde d'émission est une longueur d'onde correspondant à un nombre d'onde d'émission compris entre 955 à 970 cm-1. En d'autre termes, la longueur d'onde est comprise dans la gamme de longueur d'onde allant de 10.309 um à 10.471 um. According to a variant of the invention applicable to these two possibilities, the infrared laser source can also be a semiconductor diode laser such as, for example, a lead salt laser, or one or more near-infrared diode semiconductor lasers followed by a nonlinear conversion system, at least one of whose emission wavelengths corresponds to an emission wavenumber between 955 and 970 cm-1. In other words, the wavelength is in the range of wavelengths from 10.309 µm to 10.471 µm. La sortie de la source laser infrarouge 10 est couplée optiquement à la cavité résonnante 20 de manière à permettre son pompage optique. Dans le premier mode de réalisation, comme cela est illustré sur la figure 1, le couplage optique entre la sortie de la source laser infrarouge 10 et la cavité résonnante 20 est réalisé au moyen de deux miroirs 30 qui guident le rayonnement de pompage émis par la source laser en direction de la cavité résonnante 20. The output of the infrared laser source 10 is optically coupled to the resonant cavity 20 to enable its optical pumping. In the first embodiment, as illustrated in Figure 1, the optical coupling between the output of the infrared laser source 10 and the resonant cavity 20 is achieved by means of two mirrors 30 which guide the pumping radiation emitted by the laser source towards the resonant cavity 20. La cavité résonnante 20 est une cavité résonnante à la première fréquence d'émission. La figure 3 illustre un exemple de configuration de cavité résonnante 20 selon le premier mode de réalisation. The resonant cavity 20 is a resonant cavity at the first emission frequency. Figure 3 illustrates an example of a resonant cavity 20 configuration according to the first embodiment. La cavité résonnante 20 comporte : une paroi latérale tubulaire 23 délimitant l'intérieur de la cavité résonnante 20 et formant un guide d'onde dans la gamme de longueur d'onde du té ra hertz, un premier miroir 21 fermant la paroi latérale à l'une de ses extrémités, le premier miroir 21 comportant une ouverture 21a pour l'introduction du The resonant cavity 20 comprises: a tubular side wall 23 delimiting the interior of the resonant cavity 20 and forming a waveguide in the terahertz wavelength range, a first mirror 21 closing the side wall at one of its ends, the first mirror 21 having an opening 21a for the introduction of the CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 17 WO2017/029363 17 PCT/EP2016/069622 rayonnement de pompage dans la cavité résonnante 20, ladite ouverture 21a faisant office d'entrée pour le rayonnement pompe dans la cavité résonnante 20, un deuxième miroir 22 fermant la paroi latérale 23 à l'autre de ses extrémités, le deuxième miroir 22 comportant une ouverture 22a pour extraire une partie des photons issus de la désexcitation des molécules du milieu amplificateur. PCT/EP2016/069622 pump radiation in the resonant cavity 20, said aperture 21a acting as an inlet for the pump radiation in the resonant cavity 20, a second mirror 22 closing the lateral wall 23 at the other end of it, the second mirror 22 having an aperture 22a to extract a part of the photons from the de-excitation of the molecules of the amplifying medium. Le premier et deuxième miroir 21, 22 sont des miroirs au moins partiellement réfléchissant dans la gamme de longueur d'onde du térahertz et avantageusement dans une partie de la gamme des infrarouges comprenant la longueur d'onde d'émission de la source laser infrarouge. Suivant la transition excitée, les pertes de la cavité et la puissance du rayonnement pompe, le deuxième miroir 22 aura un coefficient de réflexion choisi entre 75 à 98 %. Le premier miroir 21 présente préférentiellement un coefficient de réflexion élevé, ainsi typiquement le taux de réflexion du premier miroir 21 est supérieur à 95%, voire 98%. The first and second mirrors 21, 22 are at least partially reflective in the terahertz wavelength range and advantageously in a portion of the infrared range, including the emission wavelength of the infrared laser source. Depending on the excited transition, cavity losses, and pump radiation power, the second mirror 22 will have a chosen reflection coefficient between 75% and 98%. The first mirror 21 preferentially exhibits a high reflection coefficient; thus, typically, the reflection rate of the first mirror 21 is greater than 95%, or even 98%. Le premier miroir 21 est donc préférentiellement le miroir qui présente le taux de réflexion dans la gamme du térahertz le plus important. Un tel taux plus important peut notamment être obtenu par un diamètre de l'ouverture 21a du premier miroir 21 adéquat. En effet, une telle ouverture formant un guide d'onde conducteur cylindrique, la fréquence de coupure du mode fondamental TEH est donnée par: c fc = 1,706d où c est la vitesse de la lumière et d le diamètre de l'ouverture. Ainsi un diamètre inférieur à 176 um permet d'éviter la propagation des fréquences inférieures à 1 THz. The first mirror 21 is therefore preferentially the mirror with the highest terahertz reflection rate. Such a higher rate can be achieved, in particular, by using a suitable aperture diameter 21a of the first mirror 21. Indeed, since such an aperture forms a cylindrical conducting waveguide, the cutoff frequency of the fundamental mode TEH is given by: c fc = 1.706d, where c is the speed of light and d is the diameter of the aperture. Thus, a diameter less than 176 µm prevents the propagation of frequencies below 1 THz. Ainsi, l'ouverture 21a du premier miroir, qui forme une entrée pour l'injection du rayonnement pompe, présente des dimensions inférieures àct / 1,706f les dimensions de cette même ouverture 21a étant préférentiellement inférieures à 72f . Thus, the aperture 21a of the first mirror, which forms an entrance for the injection of the pump radiation, has dimensions less than ct / 1.706f, the dimensions of this same aperture 21a being preferentially less than 72f. Plus généralement, pour une première fréquence d'émission f donnée, l'ouverture 21a formant l'entrée pour l'injection du rayonnement pompe présente préférentiellement un diamètre inférieure à 71,706f. Pour une ouverture 21a du premier miroir rectangulaire ou carré, les dimensions de l'entrée de l'ouverture 21a formant More generally, for a given first emission frequency f, the aperture 21a forming the inlet for the injection of the pump radiation preferentially has a diameter less than 71.706f. For an aperture 21a of the first rectangular or square mirror, the dimensions of the inlet of the aperture 21a forming CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 18 WO2017/029363 18 PCT/EP2016/069622 l'entrée pour l'injection du rayonnement pompe, notamment ses diagonales, sont préférentiellement inférieures à 72f. PCT/EP2016/069622 the inlet for pump radiation injection, in particular its diagonals, are preferably less than 72f. Ainsi, par exemple, une ouverture circulaire de diamètre 150 um (fréquence de coupure: 1,17 THz) permettra la transmission du faisceau infrarouge de pompe tout en interdisant la propagation dans la gamme du térahertz. Thus, for example, a circular aperture with a diameter of 150 µm (cutoff frequency: 1.17 THz) will allow the transmission of the pump infrared beam while prohibiting propagation in the terahertz range. La cavité comporte également sur la figure 3, en amont du premier miroir, une fenêtre 21b transparente aux infrarouges. Cette fenêtre 21b est réalisée en bromure de potassium (KBr) ou en un autre matériau transparent dans la gamme du rayonnement de pompe comme le chlorure de sodium NaCI, le séléniure de zinc The cavity also includes, as shown in Figure 3, upstream of the first mirror, a window 21b transparent to infrared radiation. This window 21b is made of potassium bromide (KBr) or another material transparent in the pump radiation range, such as sodium chloride (NaCl) or zinc selenide. ZnSe, le silicium Si ou le germanium Ge. L'angle [3 de la fenêtre 21b par rapport à l'axe optique de la cavité résonnante est choisi pour être en incidence de Brewster de manière à annuler la réflexion partielle du rayonnement pompe sur ladite fenêtre 21b. ZnSe, silicon Si or germanium Ge. The angle [3 of the window 21b with respect to the optical axis of the resonant cavity is chosen to be in Brewster incidence so as to cancel the partial reflection of the pump radiation on said window 21b. La forme du deuxième miroir 22 est adaptée pour limiter la divergence du faisceau du rayonnement térahertz en sortie de sa fenêtre. En effet, afin de fournir un deuxième miroir avec un taux de réflexion adéquat, l'ouverture 22a du deuxième miroir est de l'ordre des longueurs d'onde correspondant à la gamme du térahertz, c'est- à-dire de l'ordre du 0,3 mm. Sans une forme adéquate permettant de faire partiellement converger le rayonnement issu du laser, la faible dimension de l'ouverture 22a du deuxième miroir 22 fait diverger le faisceau de sortie. Le deuxième miroir 22 peut, pour fournir une telle adaptation pour limiter la divergence du faisceau, présenter en sortie de l'ouverture 22a une section conique avec un diamètre extérieur augmentant régulièrement, préférentiellement monotonement, le long de l'axe optique de la cavité résonnante 20. Selon une variante de l'invention, le laser peut également comporter en aval de l'ouverture 22a du deuxième miroir 22 une lentille convergente. Selon une variante de l'invention, le miroir 22 peut également être constitué par une grille métallique, celle-ci pouvant être auto-supportée ou disposée à la surface d'un support diélectrique. Dans ce cas le couplage s'effectue sur toute la surface du miroir et permet de minimiser la divergence du faisceau. Suivant l'art antérieur cette grille peut être de type capacitif ou inductif. The shape of the second mirror 22 is adapted to limit the divergence of the terahertz radiation beam exiting its window. Indeed, in order to provide a second mirror with an adequate reflection rate, the aperture 22a of the second mirror is on the order of the wavelengths corresponding to the terahertz range, that is, on the order of 0.3 mm. Without a suitable shape allowing partial convergence of the radiation from the laser, the small size of the aperture 22a of the second mirror 22 causes the output beam to diverge. To provide such an adaptation to limit beam divergence, the second mirror 22 can have, at the exit of the aperture 22a, a conical section with an outer diameter that increases regularly, preferably monotonically, along the optical axis of the resonant cavity 20. According to a variant of the invention, the laser can also include a converging lens downstream of the aperture 22a of the second mirror 22. According to one embodiment of the invention, the mirror 22 can also be made of a metallic grid, which may be self-supporting or disposed on the surface of a dielectric support. In this case, the coupling occurs over the entire surface of the mirror and minimizes beam divergence. According to the prior art, this grid may be of the capacitive or inductive type. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 19 WO2017/029363 19 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 La cavité résonnante 20 est conformée étanche de manière à éviter les fuites d'ammoniac et ainsi limiter les pertes d'ammoniac qui pourraient être préjudiciables à la fois pour la puissance du laser térahertz let pour un technicien qui serait amené à manipuler le laser. The resonant cavity 20 is shaped to be airtight in order to prevent ammonia leaks and thus limit ammonia losses which could be detrimental both to the power of the terahertz laser and to a technician who would have to handle the laser. La paroi latérale 23 tubulaire présente une forme tubulaire longitudinale de section transversale circulaire. Bien entendu, la paroi latérale 23 peut également présenter une forme tubulaire autre sans que l'on sorte du cadre de l'invention et peut ainsi présenter, par exemple, une section transversale rectangulaire ou plus généralement polygonale ou elliptique sans que l'on sorte du cadre de l'invention. La paroi latérale 23 peut ainsi être réalisée dans un métal tel que du cuivre. Selon une possibilité de l'invention, la surface de cuivre à l'intérieur de la cavité résonnante 20 peut également être recouverte d'un diélectrique comme par exemple un polymère. Selon une autre possibilité de l'invention la paroi latérale 23 peut également être réalisée dans un diélectrique comme la silice fondue ou du verre. The tubular side wall 23 has a longitudinal tubular shape with a circular cross-section. Of course, the side wall 23 can also have another tubular shape without departing from the scope of the invention and can thus have, for example, a rectangular cross-section or, more generally, a polygonal or elliptical one without departing from the scope of the invention. The side wall 23 can therefore be made of a metal such as copper. According to one embodiment of the invention, the copper surface inside the resonant cavity 20 can also be coated with a dielectric such as a polymer. According to another embodiment of the invention, the side wall 23 can also be made of a dielectric such as fused silica or glass. Dans ce premier mode réalisation illustré sur la figure 3, le deuxième miroir 22 est monté mobile relativement au premier miroir 21. Un tel montage permet de modifier aisément la fréquence de résonnance de la cavité résonnante 20. In this first embodiment illustrated in figure 3, the second mirror 22 is mounted movable relative to the first mirror 21. Such an arrangement makes it easy to modify the resonance frequency of the resonant cavity 20. Le montage mobile du deuxième miroir 22 est fourni par un placement du deuxième miroir 22 libre en translation à l'intérieur de la paroi latérale 23 avec une partie du deuxième miroir 22 qui fait saillie et d'une chambre étanche 24 agencée autour de la deuxième extrémité de la paroi latérale 23. Cette chambre étanche 24 comporte une cloison 24a en matériau flexible, telle qu'une membrane métallique, reliée à la partie du deuxième miroir 22 faisant saillie de la paroi latérale 23. De cette manière, la flexibilité offerte par la cloison 24a flexible, permet un déplacement du deuxième miroir 22 et permet, pour une source laser infrarouge 10 accordable, d'exploiter plusieurs transitions d'inversion de l'ammoniac. The mobile mounting of the second mirror 22 is provided by placing the second mirror 22 freely in translation inside the side wall 23 with a part of the second mirror 22 protruding and a sealed chamber 24 arranged around the second end of the side wall 23. This sealed chamber 24 has a partition 24a made of flexible material, such as a metallic membrane, connected to the part of the second mirror 22 protruding from the side wall 23. In this way, the flexibility offered by the flexible partition 24a allows movement of the second mirror 22 and allows, for a tunable infrared laser source 10, the exploitation of several ammonia inversion transitions. Ce montage mobile illustré sur la figure 3 n'est donné qu'a titre d'exemple et n'est bien entendu pas limitatif de l'invention. L'invention englobe tout type de montage du premier et du deuxième miroir 21, 22 dans lequel le deuxième miroir 22 est mobile relativement au premier miroir 21. Ainsi par exemple, l'invention englobe The movable assembly illustrated in Figure 3 is given only as an example and is by no means limiting the invention. The invention encompasses any type of mounting of the first and second mirrors 21, 22 in which the second mirror 22 is movable relative to the first mirror 21. Thus, for example, the invention encompasses CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 20 WO2017/029363 20 PCT/EP2016/069622 également la possibilité non illustrée selon laquelle la paroi latérale 23 comporterait sur une portion un soufflet métallique de manière à permettre une extension de sa longueur, le deuxième miroir 22 étant alors fixé à la deuxième extrémité de la paroi latérale 23. Selon cette possibilité c'est l'extension de la paroi latérale 23 autorisé par le soufflé métallique qui permet de déplacer le deuxième miroir 22 par rapport au premier miroir 21. PCT/EP2016/069622 also includes the unillustrated possibility that the side wall 23 has a metal bellows in a portion to allow its length to be extended, with the second mirror 22 then being fixed to the second end of the side wall 23. According to this possibility, it is the extension of the side wall 23 allowed by the metal bellows that allows the second mirror 22 to be moved relative to the first mirror 21. Selon une autre possibilité de l'invention non illustrée, il est également envisageable que ce soit le premier miroir 21 qui soit monté mobile par rapport à la paroi latérale 23 et au deuxième miroir 22. Avec cette possibilité, le deuxième miroir 22 est également mobile relativement au premier miroir de manière à permettre de changer la fréquence de résonance de la cavité résonnante 20 et donc de l'accorder en fonction de la première fréquence choisie. According to another possibility of the invention not illustrated, it is also conceivable that the first mirror 21 is mounted movable relative to the side wall 23 and the second mirror 22. With this possibility, the second mirror 22 is also movable relative to the first mirror so as to allow the resonance frequency of the resonant cavity 20 to be changed and thus tuned according to the first frequency chosen. Le montage mobile du deuxième miroir 22 relativement au premier miroir 21 permet donc de modifier la fréquence de résonnance de la cavité résonnante 20 par un placement adéquate du deuxième miroir 22 par rapport au premier miroir 21. Ainsi une telle cavité résonnante 20 est apte à présenter une première configuration dans laquelle la cavité résonnante 20 est une cavité résonnante à la première fréquence d'émission et une deuxième configuration dans laquelle la cavité résonnante 20 est une cavité résonnante à une deuxième fréquence d'émission. The movable mounting of the second mirror 22 relative to the first mirror 21 therefore allows the resonance frequency of the resonant cavity 20 to be modified by an appropriate placement of the second mirror 22 relative to the first mirror 21. Thus such a resonant cavity 20 is able to present a first configuration in which the resonant cavity 20 is a resonant cavity at the first emission frequency and a second configuration in which the resonant cavity 20 is a resonant cavity at a second emission frequency. Dans ce premier mode de réalisation, l'atmosphère de la cavité résonnante peut être modifiée aussi bien en composition qu'en pression. Pour ce faire, la chambre étanche 24 est munie d'une entrée des gaz 24b et d'une sortie de pompage 24c. In this first embodiment, the atmosphere of the resonant cavity can be modified in both composition and pressure. To achieve this, the sealed chamber 24 is provided with a gas inlet 24b and a pump outlet 24c. Ainsi, avec une cavité résonnante 20 selon ce premier mode de réalisation peut comporter l'ammoniac gazeux en tant que milieu amplificateur choisi dans le groupe comportant l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14, l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 et leur mélange. Thus, with a resonant cavity 20 according to this first embodiment can include gaseous ammonia as an amplifying medium chosen from the group including ammonia whose nitrogen atom is isotope 14, ammonia whose nitrogen atom is isotope 15 and their mixture. Dans le cas où un seul isotope de l'ammoniac est requis, la proportion volumique relative dans le milieu amplificateur de l'un parmi l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 est supérieure à 90% et préférentiellement à 95%. In the case where only one isotope of ammonia is required, the relative volume proportion in the enhancing medium of one of the ammonia whose nitrogen atom is isotope 14 and the ammonia whose nitrogen atom is isotope 15 is greater than 90% and preferably 95%. Par contre, dans le cas où il est préféré un mélange des deux isotopes de l'ammoniac, notamment pour donner accès à la fois aux fréquences d'émission However, in cases where a mixture of the two ammonia isotopes is preferred, particularly to provide access to both emission frequencies CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 21 WO2017/029363 21 PCT/EP2016/069622 admissibles avec l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et avec l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15, les proportions volumiques relatives dans le milieu amplificateur de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 sont tous deux comprises entre 40 et 60%. PCT/EP2016/069622 admissible with ammonia having nitrogen atom is isotope 14 and with ammonia having nitrogen atom is isotope 15, the relative volume proportions in the enhancing medium of ammonia having nitrogen atom is isotope 14 and ammonia having nitrogen atom is isotope 15 are both between 40 and 60%. Bien entendu, dans le cas où des propriétés intermédiaire entre celles offertes par ces deux types de proportions volumiques relatives sont recherchées, la proportion volumique relative dans le milieu amplificateur de l'un parmi l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 14 et l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 peut être intermédiaire entre celles de ces deux types de proportions volumiques sans que l'on sorte de l'invention. Of course, in the case where intermediate properties between those offered by these two types of relative volume proportions are sought, the relative volume proportion in the amplifying medium of one of the ammonia whose nitrogen atom is the isotope 14 and the ammonia whose nitrogen atom is the isotope 15 can be intermediate between those of these two types of volume proportions without departing from the invention. La pression d'ammoniac dans la cavité résonnante est préférentiellement comprise entre 1 ubar et 1 mbar, préférentiellement entre 10 ubar et 500 bar. Ainsi, la pression d'ammoniac dans la cavité résonnante peut être par exemple égale à 50 bar. The ammonia pressure in the resonant cavity is preferably between 1 ubar and 1 mbar, preferably between 10 ubar and 500 bar. Thus, the ammonia pressure in the resonant cavity can be, for example, equal to 50 bar. L'entrée et cette sortie de gaz 24b, 24c sont reliées respectivement à une source d'ammoniac gazeux et à un système de pompage et permettent de définir l'atmosphère en ammoniac dans la cavité résonnante 20. De cette manière il est possible de modifier les proportions relatives d'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 et d'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 dans la cavité résonnante 20. The inlet and outlet of gas 24b, 24c are connected respectively to a source of gaseous ammonia and to a pumping system and allow the ammonia atmosphere in the resonant cavity 20 to be defined. In this way it is possible to modify the relative proportions of ammonia whose nitrogen is the isotope 14 and ammonia whose nitrogen atom is the isotope 15 in the resonant cavity 20. Une telle possibilité de modification du milieu amplificateur de la cavité résonnante 20 est particulièrement avantageuse puisqu'elle permet, en combinaison avec la possibilité d'accorder le rayonnement pompe et la fréquence de résonnance de la cavité optique, de rendre accessible à la fois les raies d'émission térahertz de l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 et celles de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15. Such a possibility of modifying the amplifying medium of the resonant cavity 20 is particularly advantageous since it allows, in combination with the possibility of tuning the pump radiation and the resonance frequency of the optical cavity, to make accessible both the terahertz emission lines of ammonia whose nitrogen is the isotope 14 and those of ammonia whose nitrogen atom is the isotope 15. On peut noter qu'en alternative, dans le cas par exemple, où seules les raies d'émission du térahertz de l'un de l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 et de l'ammoniac dont l'atome d'azote est l'isotope 15 est nécessaire, la cavité résonnante 20 peut être scellée hermétiquement, l'atmosphère de la cavité résonnante étant alors prédéfinie. It can be noted that, alternatively, in the case, for example, where only the terahertz emission lines of one of the ammonia whose nitrogen is isotope 14 and of the ammonia whose nitrogen atom is isotope 15 are needed, the resonant cavity 20 can be hermetically sealed, the atmosphere of the resonant cavity then being predefined. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 22 WO2017/029363 22 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Afin d'assurer une fermeture hermétique de la deuxième extrémité de la paroi latérale, la cavité résonnante 20 comporte, sur le deuxième miroir, une fenêtre 25 du deuxième miroir 22 au moins partiellement, préférentiellement totalement, transparente aux fréquences du térahertz. La fenêtre 25 du deuxième miroir 20 peut ainsi être une fenêtre en copolymère d'oléfine cyclique (connu sous son sigle COC) ou encore en polypropylène, en quartz, en polyéthylène ou en polyméthylpentène (plus connu sous ses sigles PMP ou TPX). To ensure a hermetic seal at the second end of the side wall, the resonant cavity 20 has, on the second mirror, a window 25 of the second mirror 22 that is at least partially, preferably totally, transparent to terahertz frequencies. The window 25 of the second mirror 20 can thus be made of cyclic olefin copolymer (known by its acronym COC) or of polypropylene, quartz, polyethylene, or polymethylpentene (better known by its acronyms PMP or TPX). Une cavité résonnante 20 selon ce premier mode de réalisation couplée optiquement avec une source laser infrarouge 10 accordable, tel qu'un laser à cascade quantique, forme un laser térahertz 1 selon une possibilité de l'invention qui est apte à émettre sur l'ensemble des raies d'émission accessibles de l'ammoniac gazeux dans la gamme du térahertz. A resonant cavity 20 according to this first embodiment optically coupled with a tunable infrared laser source 10, such as a quantum cascade laser, forms a terahertz laser 1 according to a possibility of the invention which is capable of emitting on all accessible emission lines of gaseous ammonia in the terahertz range. Les figures 4a et 4b illustrent les raies d'émission accessibles aussi bien pour l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 que l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 15 ceci pour une transition d'inversion selon l'invention avec un pompage du milieu amplificateur par une excitation par la banche Q du mode de vibration v2 de l'ammoniac avec J qui reste inférieur ou égal à 10. La figure 4a illustre ainsi graphiquement les raies d'émission de l'ammoniac avec en abscisse la fréquence de l'émission du laser térahertz 1 et en ordonnée le nombre d'onde du rayonnement pompe émis par la source laser infrarouge 10. On peut voir sur ce graphique que les raies d'émission de l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14, représentées par les points noirs, sont réparties sur toute la largeur de la gamme du térahertz. Cette même observation peut être faite pour les raies d'émission de l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 15, représentées par les cercles sur la figure 4a. Ainsi, même avec un seul type d'ammoniac, que ce soit l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 ou l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 15, il est possible de fournir un laser térahertz selon l'invention avec une fréquence d'émission choisie dans la gamme du térahertz ceci sans réelle limitation dans le choix de cette fréquence. En effet deux fréquences d'émission accessibles consécutives présentent une différence qui est inférieure à 30 GHz et qui est égale, en moyenne à 15 GHz. Figures 4a and 4b illustrate the accessible emission lines for both ammonia with nitrogen isotope 14 and ammonia with nitrogen isotope 15, for an inversion transition according to the invention with pumping of the amplifying medium by excitation by the Q branch of the v2 vibrational mode of ammonia with J remaining less than or equal to 10. Figure 4a graphically illustrates the emission lines of ammonia with the emission frequency of the terahertz laser 1 on the x-axis and the wavenumber of the pump radiation emitted by the infrared laser source 10 on the y-axis. It can be seen on this graph that the emission lines of ammonia with nitrogen isotope 14, represented by the black dots, are distributed over the entire width of the terahertz range. The same observation can be made for the emission lines of ammonia with nitrogen isotope 15, represented by the circles in Figure 4a. Thus, even with only one type of ammonia, whether ammonia with nitrogen isotope 14 or ammonia with nitrogen isotope 15, it is possible to provide a terahertz laser according to the invention with an emission frequency chosen within the terahertz range, without any real limitation in the choice of this frequency. Indeed, two consecutive accessible emission frequencies have a difference that is less than 30 GHz and is equal, on average, to 15 GHz. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 23 WO2017/029363 23 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 On peut de plus observer, comme cela est illustré sur la figure 4b qui est une frise représentant sur une échelle de fréquence toutes les raies d'émission accessibles selon le principe de l'invention (bande Q et mode de vibration v2=1, J<10), qu'un nombre important de raies d'émission est accessible dans la partie de la gamme de fréquences du térahertz dont la fréquence est inférieure à 1060 GHz. Ceci est particulièrement avantageux, puisque dans cette partie de la gamme du térahertz l'atténuation du rayonnement est relativement faible. En effet, si l'on considère une humidité relative de 50%, l'atténuation passe tour à tour de 0,1 dB/m, à 0,15 dB/m et 0,4 dB/m pour les fréquences respectives de la gamme du térahertz que sont les fréquences 840-860 GHz, 940 GHz et 1025-1040 GHz. Ainsi, cette partie de la gamme du térahertz est particulièrement avantageuse pour effectuer des mesures et/ou de l'imagerie puisqu'il est possible de les réaliser à l'atmosphère ambiante et ne nécessite donc pas d'atmosphère particulière telle qu'une atmosphère asséchée ou faible pression, c'est-à-dire inférieur à l'atmosphérique. Furthermore, as illustrated in Figure 4b, which is a frieze representing on a frequency scale all the emission lines accessible according to the principle of the invention (Q-band and vibration mode v2=1, J<10), a significant number of emission lines are accessible in the portion of the terahertz frequency range below 1060 GHz. This is particularly advantageous, since radiation attenuation is relatively low in this part of the terahertz range. Indeed, considering a relative humidity of 50%, the attenuation decreases successively from 0.1 dB/m to 0.15 dB/m and 0.4 dB/m for the respective terahertz frequencies of 840-860 GHz, 940 GHz, and 1025-1040 GHz. Thus, this part of the terahertz range is particularly advantageous for carrying out measurements and/or imaging since it is possible to perform them in the ambient atmosphere and therefore does not require a special atmosphere such as a dry or low pressure atmosphere, i.e. lower than atmospheric. De même, les lasers térahertz 1 selon l'invention, de par cette densité importante de raies d'émission, notamment en raison de l'isotopie de l'azote, permet de bénéficier dans la gamme du térahertz de plusieurs doublés de raies d'émission, et donc de lasers térahertz, dont la différence de fréquence d'émission est inférieure à 1 GHz. Les lasers térahertz selon l'invention sont donc adaptés pour leur utilisation dans un récepteur hétérodyne dans la gamme du térahertz. Une telle utilisation peut se faire en combinant les deux faisceaux de deux lasers térahertz de fréquence d'émission proches (différence inférieure à 1 GHz) au moyen d'un mélangeur, par exemple une diode Schottky, et d'ainsi générer cette différence de fréquence. Cette différence de fréquence peut ensuite être amplifiée électroniquement de manière à autoriser la détection de l'un des deux faisceaux. Similarly, the terahertz lasers according to the invention, due to their high density of emission lines, particularly because of the nitrogen isotope, allow for the use of multiple emission line pairs in the terahertz range, and therefore terahertz lasers, whose emission frequency difference is less than 1 GHz. The terahertz lasers according to the invention are thus suitable for use in a heterodyne receiver in the terahertz range. Such use can be achieved by combining the two beams of two terahertz lasers with similar emission frequencies (difference less than 1 GHz) using a mixer, for example, a Schottky diode, thereby generating this frequency difference. This frequency difference can then be electronically amplified to allow the detection of one of the two beams. C'est cette possibilité qui est démontré dans le tableau 1 ci-dessous qui liste les différents doublés de raies d'émission qui pourraient être utilisés pour une telle application. On notera qu'il s'agit ici uniquement des doublés se trouvant dans la gamme du térahertz et dont les fréquences sont inférieures à 1040 GHz correspondant à l'application usuelle de l'invention, c'est-à-dire le mode de vibration v2=1 pour une excitation par la branche Q et un J inférieur à 10. This possibility is demonstrated in Table 1 below, which lists the various emission line doubles that could be used for such an application. It should be noted that this only includes doubles in the terahertz range with frequencies below 1040 GHz, corresponding to the typical application of the invention, i.e., the vibration mode v2=1 for excitation by the Q branch and a J less than 10. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 24 WO2017/029363 24 PCT/EP2016/069622 141\1E13 15NE13 f (GHz) Etat vibrationnel supérieur f (GHz) Etat vibrationnel supérieur if(MHz) f1 921,95 v2=1 a(6,3) 922,01 v2=1 a(8,6) -60 f2 925,66 v2=1 a(5,1) 925,28 v2=1 a(7,5) 380 f3 958,83 v2=1 a(8,6) 958,23 v2=1 a(4,2) 600 f4 994,75 v2=1 a(4,2) 994,65 v2=1 a(6,5) 100 f5 1029,37 v2=1 a(5,4) 1029,22 v2=1 a(1,1) 150 f6 1030,53 v2=1 a(4,3) 1030,12 v2=1 a(2,2) 410 f7 1035, 82 v2=1 a(3,2) 1035,21 v2=1 a(3,3) 610 PCT/EP2016/069622 141\1E13 15NE13 f (GHz) Higher vibrational state f (GHz) Higher vibrational state if(MHz) f1 921.95 v2=1 a(6.3) 922.01 v2=1 a(8.6) -60 f2 925.66 v2=1 a(5.1) 925.28 v2=1 a(7.5) 380 f3 958.83 v2=1 a(8.6) 958.23 v2=1 a(4.2) 600 f4 994.75 v2=1 a(4.2) 994.65 v2=1 a(6.5) 100 f5 1029.37 v2=1 a(5.4) 1029.22 v2=1 a(1,1) 150 f6 1030.53 v2=1 a(4.3) 1030.12 v2=1 a(2.2) 410 f7 1035.82 v2=1 a(3.2) 1035.21 v2=1 a(3.3) 610 Tableau 1 : doublés de raies laser ayant une différence de fréquence inférieure à 1 GHz dans la gamme de fréquences du térahertz et dont les fréquences sont inférieures à 1,04 THz, la première raie de chaque doublé étant une raie accessible avec l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 14 tandis que la deuxième raie de chaque doublé est une raie accessible avec l'ammoniac dont l'azote est l'isotope 15. Table 1: Laser line doubles having a frequency difference of less than 1 GHz in the terahertz frequency range and whose frequencies are less than 1.04 THz, the first line of each double being a line accessible with ammonia whose nitrogen is isotope 14 while the second line of each double is a line accessible with ammonia whose nitrogen is isotope 15. Bien entendu, si dans le premier mode de réalisation de l'invention, la cavité résonnante est une cavité dont la fréquence de résonnance peut être modifiée, l'invention englobe également les lasers térahertz dont la cavité résonnante 20 présente une seule et unique configuration. Dans cette configuration, la cavité résonnante 20 est une cavité résonnante à la première fréquence d'émission. Of course, while in the first embodiment of the invention the resonant cavity is a cavity whose resonant frequency can be modified, the invention also encompasses terahertz lasers in which the resonant cavity 20 has a single, unique configuration. In this configuration, the resonant cavity 20 is a resonant cavity at the first emission frequency. La figure 5 illustre expérimentalement la puissance d'émission d'un laser selon l'invention obtenue par les inventeurs dans une configuration similaire à celle du premier mode de réalisation et illustrée sur la figure 3. Lors de ces mesures, les inventeurs ont démontré l'effet laser pour deux fréquences d'émission qui sont celles qui correspondent aux schémas énergétiques illustrés sur la figure 2. Ainsi, il s'agit dans les deux cas d'une excitation des molécules d'ammoniac dans le mode de vibration par la branche Q, le premier dans l'état vibrationnel v2=1 a(3,2) (noté sur la figure asQ(3,2) et représenté par des points noirs), le deuxième dans l'état de vibrationnel v2=1 a(3,2) (noté sur la figure asQ(3,3) et représenté par des carrés noirs). Figure 5 experimentally illustrates the emission power of a laser according to the invention obtained by the inventors in a configuration similar to that of the first embodiment and illustrated in Figure 3. During these measurements, the inventors demonstrated the laser effect for two emission frequencies which are those which correspond to the energy schemes illustrated in Figure 2. Thus, in both cases, it is a matter of excitation of the ammonia molecules in the vibrational mode by the Q branch, the first in the vibrational state v2=1 a(3,2) (noted in the figure asQ(3,2) and represented by black dots), the second in the vibrational state v2=1 a(3,2) (noted in the figure asQ(3,3) and represented by black squares). La configuration précise de la cavité résonnante utilisée lors de ces expérimentations est la suivante : The precise configuration of the resonant cavity used in these experiments is as follows: CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 25 WO2017/029363 25 PCT/EP2016/069622 la paroi latérale 23 est une paroi latérale tubulaire à section circulaire 23 en cuivre qui présente un diamètre intérieur de 10 mm et une longueur de cavité de 50 cm, chacun des premier et deuxième miroirs 21, 22 est un miroir en laiton avec une ouverture 21a, 22a de 1,2 mm de diamètre pour respectivement l'introduction du rayonnement pompe et l'extraction du rayonnement laser, la pression en ammoniac gazeux est maintenue dans la cavité résonnante de 20 à 100 bar. PCT/EP2016/069622 the side wall 23 is a tubular side wall with a circular cross-section 23 made of copper which has an internal diameter of 10 mm and a cavity length of 50 cm, each of the first and second mirrors 21, 22 is a brass mirror with an opening 21a, 22a of 1.2 mm in diameter for respectively the introduction of the pump radiation and the extraction of the laser radiation, the pressure of ammonia gas is maintained in the resonant cavity from 20 to 100 bar. On peut voir sur la figure 5 que l'effet laser apparait aussi bien pour la transition asQ(3,2) que pour la transition asQ(3,3) à une puissance de pompage de 2- 3 mW et qu'en raison d'une ouverture symétrique au niveau du premier et deuxième miroir 21, 22, la puissance émisse est divisée par deux. On atteint ainsi en réalité des puissances de l'ordre de 16-18 W pour un pompage avec un rayonnement infrarouge d'environ 25 mW. Les rendements atteints lors de cette expérimentation d'un laser selon l'invention sont donc relativement important et les puissances de pompe seuil relativement faibles vis- à-vis de ceux d'un laser térahertz de l'art antérieur. Figure 5 shows that the laser effect appears for both the asQ(3,2) and asQ(3,3) transitions at a pumping power of 2-3 mW, and that due to a symmetrical aperture at the first and second mirrors 21, 22, the emitted power is halved. Thus, actual power levels of around 16-18 W are achieved for pumping with approximately 25 mW of infrared radiation. The efficiencies achieved during this experiment with a laser according to the invention are therefore relatively high, and the threshold pumping powers relatively low compared to those of a prior art terahertz laser. La figure 6 illustre le couplage optique entre une cavité résonnante 20 et une source laser infrarouge 10 selon un deuxième mode de réalisation. Un laser térahertz 1 selon ce deuxième mode de réalisation se différencie en ce que la cavité résonnante 20 et la source laser infrarouge sont couplées optiquement l'une à l'autre par une fibre optique infrarouge 31. Figure 6 illustrates the optical coupling between a resonant cavity 20 and an infrared laser source 10 according to a second embodiment. A terahertz laser 1 according to this second embodiment differs in that the resonant cavity 20 and the infrared laser source are optically coupled to each other by an infrared optical fiber 31. Dans la figure 6, la fibre optique infrarouge 31 est une fibre optique infrarouge du type creuse, c'est-à-dire que le coeur de fibre est constitué d'air. On peut néanmoins noter que si c'est une fibre optique dite creuse qui est illustrée sur la figure 6, d'autres fibres optiques infrarouge sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention. In Figure 6, the infrared optical fiber 31 is a hollow-core infrared optical fiber, meaning that the fiber core is made of air. It should be noted, however, that while Figure 6 illustrates a hollow optical fiber, other types of infrared optical fibers are conceivable without departing from the scope of the invention. Ainsi la fibre optique infrarouge peut également être, par exemple, une fibre optique à verre de chalcogénure ou une fibre optique microstructurée. Thus, infrared optical fiber can also be, for example, a chalcogenide glass optical fiber or a microstructured optical fiber. Pour permettre un tel couplage de la source laser infrarouge 10 à la cavité résonnante 20 par la fibre optique infrarouge 31, la fibre optique 31 comporte une première et une deuxième extrémité connectées respectivement à la sortie de la source To enable such coupling of the infrared laser source 10 to the resonant cavity 20 by the infrared optical fiber 31, the optical fiber 31 has a first and a second end connected respectively to the output of the source CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 26 WO2017/029363 26 PCT/EP2016/069622 laser infrarouge 10 et à l'ouverture du premier miroir 21 de la cavité résonnante 20. Afin de loger la deuxième extrémité de la fibre optique infrarouge 31, le premier miroir 21 comporte, sur sa face opposée au deuxième miroir 22, une cavité d'accueil. Une telle cavité d'accueil permet de faciliter le placement de la deuxième extrémité de la fibre optique infrarouge 31 de manière à ce que cette dernière soit parfaitement alignée par rapport à l'ouverture 21a du premier miroir 21. PCT/EP2016/069622 infrared laser 10 and the aperture of the first mirror 21 of the resonant cavity 20. In order to house the second end of the infrared optical fiber 31, the first mirror 21 has, on its face opposite the second mirror 22, a receiving cavity. Such a receiving cavity facilitates the placement of the second end of the infrared optical fiber 31 so that it is perfectly aligned with the aperture 21a of the first mirror 21. Dans le cas de la fibre optique infrarouge 31 du type creuse illustrée sur la figure 6, afin de limiter les risques de fuites au niveau de la fibre optique infrarouge 31, cette dernière étant creuse, l'ouverture 21a du premier miroir 21 est fermée hermétiquement par une fenêtre transparente 21b au rayonnement infrarouge, par exemple en bromure de potassium. De même et de manière identique au premier mode de réalisation, le taux de réflexion du premier miroir 21 peut être optimisé avec une ouverture 21a du premier miroir 21 dont les dimensions sont inférieures à 176 um et supérieures à 40 um. Cette ouverture 21a du premier miroir peut ainsi être un orifice circulaire dont le diamètre est compris entre 176 um et 40 um. Ainsi, l'orifice 21a ne laisse pas passer le rayonnement laser issu de la transition d'inversion des molécules d'ammoniac alors qu'il autorise l'introduction du rayonnement de pompe dont la longueur d'onde est inférieure à 70 um. In the case of the hollow infrared optical fiber 31 illustrated in Figure 6, to limit the risk of leakage in the hollow infrared optical fiber 31, the aperture 21a of the first mirror 21 is hermetically sealed by a transparent window 21b, for example, made of potassium bromide. Similarly, and identically to the first embodiment, the reflection rate of the first mirror 21 can be optimized with an aperture 21a of the first mirror 21 whose dimensions are less than 176 µm and greater than 40 µm. This aperture 21a of the first mirror can thus be a circular orifice with a diameter between 176 µm and 40 µm. Therefore, the orifice 21a does not allow the passage of laser radiation from the inversion transition of ammonia molecules, while allowing the introduction of pump radiation with a wavelength less than 70 µm. La figure 7 illustre un laser térahertz 1 selon un troisième mode de réalisation dans lequel le couplage optique par la fibre optique infrarouge 31 est optimisé. Figure 7 illustrates a terahertz laser 1 according to a third embodiment in which the optical coupling by the infrared optical fiber 31 is optimized. Un laser térahertz 1 selon ce troisième mode de réalisation se différencie d'un laser térahertz 1 selon le deuxième mode de réalisation en ce que le premier miroir comporte une pièce d'adaptation 21d afin d'améliorer la transmission du rayonnement pompe par l'ouverture 21a du premier miroir 21 et une lentille convergente 21c afin de compenser la divergence du rayonnement pompe lors de son passage par la pièce d'adaptation 21d du premier miroir 21. A terahertz 1 laser according to this third embodiment differs from a terahertz 1 laser according to the second embodiment in that the first mirror includes an adapter piece 21d to improve the transmission of the pump radiation through the aperture 21a of the first mirror 21 and a converging lens 21c to compensate for the divergence of the pump radiation when it passes through the adapter piece 21d of the first mirror 21. Le premier miroir comporte, au niveau de son ouverture 21a, une cavité d'accueil pour la pièce d'adaptation 21d, cette dernière pièce accueillant elle-même la fibre optique infrarouge 31. La pièce d'adaptation 21d est réalisée dans un matériau au moins partiellement réfléchissant dans la de l'infrarouge du rayonnement de pompe et The first mirror has, at its opening 21a, a cavity for the adapter piece 21d, which itself houses the infrared optical fiber 31. The adapter piece 21d is made of a material that is at least partially reflective in the infrared range of the pump radiation and CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 27 WO2017/029363 27 PCT/EP2016/069622 préférentiellement totalement réfléchissant dans cette même gamme de fréquences. La pièce d'adaptation comporte un orifice d'introduction pour permettre l'injection du rayonnement pompe. Cet orifice d'introduction présente les mêmes contraintes dimensionnelles que l'ouverture 21a du premier miroir 21 selon le deuxième mode de réalisation. L'orifice de la pièce d'adaptation 21d peut ainsi être circulaire avec un diamètre minimal, en direction du deuxième miroir 22, compris 176 um et 40 m. PCT/EP2016/069622 preferably fully reflective in this same frequency range. The adapter piece has an inlet orifice to allow the injection of the pump radiation. This inlet orifice has the same dimensional constraints as the opening 21a of the first mirror 21 according to the second embodiment. The orifice of the adapter piece 21d can therefore be circular with a minimum diameter, in the direction of the second mirror 22, between 176 µm and 40 m. L'orifice, de manière à améliorer l'injection du rayonnement pompe dans la cavité optique, comporte une section conique avec un diamètre maximal, en regard de la fibre optique infrarouge 31, sensiblement égal au coeur de la fibre optique, ici la cavité guidante de la fibre optique infrarouge 31 du type creuse. The orifice, in order to improve the injection of the pump radiation into the optical cavity, has a conical section with a maximum diameter, in relation to the infrared optical fiber 31, substantially equal to the core of the optical fiber, here the guiding cavity of the hollow type infrared optical fiber 31. L'orifice de la pièce d'adaptation 21d ayant pour fonction de ne pas laisser passer le rayonnement térahertz, l'ouverture 21a ne présente pas de contrainte dimensionnelle particulière. Le premier miroir 21 présente, en sortie de l'ouverture 21a, un épaulement pour loger la lentille convergente 21c. La focale de la lentille convergente 21c est préférentiellement dépendante des dimensions de l'orifice de la pièce d'adaptation 21d de manière à diminuer la divergence du rayonnement pompe lors de son injection dans la cavité résonnante 20. En variante, il également possible de placer entre la fibre 31 et la pièce 21d une ou plusieurs lentilles convergentes afin de focaliser le faisceau infrarouge de pompe dans le diamètre minimal de la pièce 21d. Since the orifice of the adapter piece 21d is designed to prevent the passage of terahertz radiation, the opening 21a has no particular dimensional constraints. The first mirror 21 has a shoulder at the exit of the opening 21a to accommodate the converging lens 21c. The focal length of the converging lens 21c is preferentially dependent on the dimensions of the orifice of the adapter piece 21d in order to reduce the divergence of the pump radiation during its injection into the resonant cavity 20. Alternatively, it is also possible to place one or more converging lenses between the fiber 31 and the piece 21d in order to focus the infrared pump beam into the minimum diameter of the piece 21d. La figure 8 illustre un quatrième mode de réalisation de l'invention dans lequel la sortie de la source laser infrarouge 10 est directement positionnée au niveau de l'ouverture du premier miroir 21, c'est-à-dire de l'entrée de la cavité résonnante 20. Un laser térahertz 1 selon ce quatrième mode de réalisation se différencie d'un laser térahertz selon le deuxième mode de réalisation en ce qu'il ne nécessite pas de dispositif de couplage optique entre la source laser infrarouge 10 et la cavité résonnante 20, tel que des miroirs ou une fibre optique infrarouge 31, le couplage optique étant directement fourni par le placement de la source laser infrarouge 10 par rapport à la cavité résonnante 20. Figure 8 illustrates a fourth embodiment of the invention in which the output of the infrared laser source 10 is directly positioned at the opening of the first mirror 21, i.e. the entrance of the resonant cavity 20. A terahertz laser 1 according to this fourth embodiment differs from a terahertz laser according to the second embodiment in that it does not require an optical coupling device between the infrared laser source 10 and the resonant cavity 20, such as mirrors or an infrared optical fiber 31, the optical coupling being directly provided by the placement of the infrared laser source 10 relative to the resonant cavity 20. Un tel mode de réalisation est plus particulièrement adapté pour les sources laser infrarouge à semiconducteur libre de cavité résonnante externe et donc avec 30 une sortie optique particulièrement divergente. Ainsi avec un tel agencement de la sortie This embodiment is particularly well-suited for semiconductor-free infrared laser sources with an external resonant cavity and therefore a particularly divergent optical output. Thus, with such an output arrangement CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 28 WO2017/029363 28 PCT/EP2016/069622 de la source laser infrarouge 10 par rapport à l'entrée de la cavité résonnante 20, c'est-à- dire, sur la figure 8 l'ouverture 21a du premier miroir 21, la totalité du cône d'émission de la source laser infrarouge est injectée dans la cavité résonnante 20. PCT/EP2016/069622 of the infrared laser source 10 with respect to the entrance of the resonant cavity 20, that is to say, in Figure 8 the opening 21a of the first mirror 21, the entire emission cone of the infrared laser source is injected into the resonant cavity 20. Afin d'assurer l'étanchéité, il est prévu comme le montre la figure 8, dans le prolongement de la cavité et du premier miroir un logement étanche adapté pour recevoir la source laser infrarouge 10. En variante, il est bien entendu possible, de la même façon que pour le deuxième mode de réalisation de munir l'ouverture 21a du premier miroir 21 d'une fenêtre transparente aux infrarouges ou d'utiliser une combinaison de lentilles pour focaliser le rayonnement infrarouge dans l'ouverture 21a. To ensure sealing, as shown in Figure 8, a sealed housing adapted to receive the infrared laser source 10 is provided in the extension of the cavity and the first mirror. Alternatively, it is of course possible, in the same way as for the second embodiment, to equip the opening 21a of the first mirror 21 with a window transparent to infrared or to use a combination of lenses to focus the infrared radiation into the opening 21a. La figure 9 est un schéma de principe d'une source térahertz 100 adapte à émettre dans la gamme du térahertz, ladite source térahertz 100 comportant : un laser térahertz 1 selon l'invention, tel que par exemple l'un parmi ceux du premier au cinquième mode de réalisation, une source hyperfréquence 50 apte à émettre un rayonnement électromagnétique compris entre 1 GHz et 200 GHz préférentiellement entre 1 et 50 GHz, un milieu ou dispositif non linéaire 60, tel qu'une diode Figure 9 is a schematic diagram of a terahertz source 100 adapted to emit in the terahertz range, said terahertz source 100 comprising: a terahertz laser 1 according to the invention, such as, for example, one of those of the first to fifth embodiment, a microwave source 50 capable of emitting electromagnetic radiation between 1 GHz and 200 GHz, preferably between 1 and 50 GHz, a nonlinear medium or device 60, such as a diode Schottky, agencé pour mélanger le rayonnement térahertz du laser térahertz et le rayonnement hyperfréquence pour fournir le deuxième rayonnement térahertz dont la fréquence d'émission correspond à la fréquence d'émission du rayonnement térahertz à laquelle a été ajoutée ou retranchée celle du rayonnement électromagnétique émis par la source hyperfréquence 50. Schottky, arranged to mix the terahertz radiation from the terahertz laser and the microwave radiation to provide the second terahertz radiation whose emission frequency corresponds to the emission frequency of the terahertz radiation to which has been added or subtracted that of the electromagnetic radiation emitted by the microwave source 50. Une telle source térahertz 100 permet de fournir une source de rayonnement électromagnétique dans la gamme du térahertz dont la fréquence d'émission est en dehors des raies d'émission accessible par une transition d'inversion pure de l'ammoniac. On peut donc, en combinant une source laser térahertz selon l'invention et une source hyperfréquence accordable en fréquence couvrir l'ensemble de la gamme du térahertz. Une telle source térahertz 100 peut permettre de développer de nouveaux systèmes de mesure, tels que des spectrométres térahertz, qui n'ont pu voir le jour jusqu'ici faute de sources térahertz adaptées, notamment en puissance. Such a 100 terahertz source provides an electromagnetic radiation source in the terahertz range whose emission frequency lies outside the emission lines accessible via a pure inversion transition of ammonia. Therefore, by combining a terahertz laser source according to the invention and a frequency-tunable microwave source, the entire terahertz range can be covered. Such a 100 terahertz source could enable the development of new measurement systems, such as terahertz spectrometers, which have not yet been possible due to a lack of suitable terahertz sources, particularly those with sufficient power. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 29 WO2017/029363 29 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Selon une possibilité de l'invention, non illustrée, afin d'assurer une inversion de population adéquate des molécules du milieu amplificateur et limiter les risques d'accumulation de molécules dans le niveau énergétique dans lequel elle se trouve après la désexcitation par une transition d'inversion, il peut être prévu une deuxième source laser. Cette deuxième source laser présente au moins une configuration dans laquelle elle émet un rayonnement dont la longueur d'onde correspond sensiblement à la différence d'énergie entre le rayonnement émis par la source laser infrarouge et celui émis par le laser térahertz. De cette manière, cette deuxième source laser va permettre de stimuler une transition des molécules du milieu amplificateur du niveau énergétique dans lequel elle se trouve après la désexcitation par une transition d'inversion vers le niveau initial. Une telle possibilité permet de limiter le temps de vie moyen d'une molécule dans le niveau énergétique dans lequel elle se trouve après la désexcitation par une transition d'inversion et d'augmenter le nombre de molécules susceptibles d'être placées dans le premier niveau excité par le pompage au moyen de la source laser infrarouge. According to one embodiment of the invention, not illustrated, a second laser source may be provided to ensure adequate population inversion of the molecules in the amplifying medium and to limit the risk of molecule accumulation in the energy level they occupy after de-excitation by an inversion transition. This second laser source has at least one configuration in which it emits radiation whose wavelength corresponds substantially to the energy difference between the radiation emitted by the infrared laser source and that emitted by the terahertz laser. In this way, this second laser source will stimulate a transition of the molecules in the amplifying medium from the energy level they occupy after de-excitation by an inversion transition back to the initial level. Such a feature makes it possible to limit the average lifetime of a molecule in the energy level it occupies after de-excitation by an inversion transition and to increase the number of molecules that can be placed in the first excited level by pumping with the infrared laser source. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l'injection du rayonnement pompe a lieu à une extrémité de la cavité résonnante selon une direction longitudinale de la cavité optique. Il est néanmoins également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que l'injection du rayonnement pompe soit réalisée selon une géométrie différente. En effet, cette injection peut également avoir lieu selon une direction inclinée par rapport à l'axe longitudinal. Une telle configuration, pouvant alors se faire par des ouvertures latérales aménagées dans la paroi latérale, elle présente l'avantage de permettre un pompage par plusieurs sources laser infrarouge. In the embodiments described above, the pump radiation is injected at one end of the resonant cavity along the longitudinal axis of the optical cavity. However, it is also conceivable, without departing from the scope of the invention, that the pump radiation be injected according to a different geometry. Indeed, this injection can also take place along a direction inclined relative to the longitudinal axis. Such a configuration, which can then be achieved through lateral openings in the side wall, has the advantage of allowing pumping by several infrared laser sources. Donc, de la même façon, si dans les modes de réalisation décrits ci- dessus, une seule source laser infrarouge est mise en oeuvre pour le pompage optique de la cavité optique, il est également envisageable, sans que l'on sorte du cadre de l'invention, que le laser térahertz comprennent deux, ou plus, sources laser infrarouge pour pomper la cavité optique. Bien entendu, il s'agit ici de plusieurs sources laser infrarouge émettant à la même longueur d'onde afin d'obtenir un pompage plus efficace de la cavité résonnante et non un pompage à deux longueurs d'onde comme c'est le cas pour certains lasers térahertz de l'art antérieur. Therefore, similarly, while in the embodiments described above only one infrared laser source is used for optically pumping the optical cavity, it is also conceivable, without departing from the scope of the invention, that the terahertz laser could comprise two or more infrared laser sources for pumping the optical cavity. Of course, this would involve multiple infrared laser sources emitting at the same wavelength to achieve more efficient pumping of the resonant cavity, and not pumping at two wavelengths as is the case for some prior art terahertz lasers. CA02995406 2018-02-12 CA02995406 2018-02-12 WO2017/029363 30 WO2017/029363 30 PCT/EP2016/069622 PCT/EP2016/069622 Par contre, si dans les modes de réalisations décrit ci-dessus dans lesquelles l'émission du laser térahertz peut être modulée le pompage optique However, if in the embodiments described above in which the terahertz laser emission can be modulated the optical pumping On peut également noter que si les lasers térahertz selon l'invention sont principalement dédiés à fournir un rayonnement continu, un tel laser peut être adapté pour fournir un rayonnement pulsé par l'utilisation d'un obturateur, tel qu'un modulateur acousto-optique ,électro-optique ou élasto-optique, obturant de manière régulière, soit le rayonnement pompe fourni par la source laser infrarouge, soit le rayonnement térahertz émis par le laser lui-même. Bien entendu, quelle que soit la solution retenue, la source laser infrarouge d'un laser selon l'invention reste une source laser infrarouge continue à semiconducteur. It can also be noted that while terahertz lasers according to the invention are primarily designed to provide continuous radiation, such a laser can be adapted to provide pulsed radiation by using a shutter, such as an acousto-optic, electro-optic, or elasto-optic modulator, which regularly blocks either the pump radiation provided by the infrared laser source or the terahertz radiation emitted by the laser itself. Of course, regardless of the solution chosen, the infrared laser source of a laser according to the invention remains a continuous-wave semiconductor infrared laser source. Le laser térahertz 1 selon l'invention est particulièrement dédié aux applications optiques du térahertz que sont l'imagerie, la spectroscopie, la transmission de données et la détection d'obstacles dans la gamme du térahertz. The terahertz laser 1 according to the invention is particularly dedicated to the optical applications of the terahertz such as imaging, spectroscopy, data transmission and obstacle detection in the terahertz range.