Brevet FR2003179A1 — publié le 19691107

i 2003179 L'invention est relative à un procédé pour améliorer le rendement des-émetteurs de faisceaux laser, appelés ci-après lasers, notamment, des lasers à liquide contenant des colorants organiques. L'invention est relative aussi aux nouveaux lasers utilisant ce procédé. 5 On rappelle qu'un "laser" ou "maser optique" est un dispositif servant à produire un faisceau étroit de lumière cohérente, ayant une grande intensité et une répartition extrêmement étroite des fréquences, par excitation d'un agent actif sensible à un rayonnement appliqué de l'extérieur. Le rayonnement ainsi émis, le "faisceau laser", a une longueur d'onde toujours plus grande que celle 10 du rayonnement excitateur absorbé (qu'on appelle généralement le "rayonnement de pompage" ou le "rayonnement d'excitation"). Une fois "pompés", les électrons se trouvant à l'intérieur du milieu actif absorbent de l'énergie et sont momentanément excités : leur niveau d'énergie devient plus élevé que leur niveau normal (ou niveau "de base"). Les électrons reprennent rapidement leur niveau 15 énergétique normal, et, pendant le retour à l'état normal, libèrent l'énergie de pompage absorbée sous forme de photons (ou de quanta de lumière). Un photon émis spontanément de cette manière peut faire disparaître l'excitation d'électrons déjà excités, qui retrouvent leur niveau énergétique de base, en émettant prématurément des photons. Cette suite de phénomènes est appelée "émis-2o sion stimulée". Si un nombre suffisant d'électrons de l'agent actif ont été excités de manière à atteindre un niveau plus élevé d'énergie par absorption du rayonnement de pompage, le processus d'émission stimulée produira un phénomène d'avalanche.. Par un jeu de miroirs, on réfléchit les photons émis vers le milieu actif pour accroître ce phénomène d'avalanche. L'intensité lumineuse du 25 faisceau émis croît et on observé l'émission laser. Ce phénomène n'est plus simplement une curiosité de laboratoire et présente des applications dans des domaines très divers. Etroitement focalisés, les faisceaux laser produisent des niveaux énergétiques capables de percer, de souder ou de couper quelques-unes des matières connues pour être les plus dif-30 ficiles à travailler. D'autre part, la fréquence extrêmement grande des faisceaux laser permet de faire des chaînes de transmission capables de faire passer un nombre presque illimité d'informations. D'autre part, les faisceaux laser collimatés et intenses sont des outils de recherches extrêmement puissants, permettant de faire des mesures et des réglages particulièrement précis 35 dans un grand nombre de domaines scientifiques et techniques, notamment en médecine. On a utilisé avec succès, comme agents actifs, un grand nombre d'éléments, sous forme d'ions et de molécules, allant des gaz nobles aux colorants organiques, par exemple ; on a dispersé ces agents actifs dans des gaz, des liquides ou des 40 solides, transparents aux rayonnements absorbés et émis par l'agent actif, pour 69 05774 2 2003179 produire des faisceaux laser de diverses longueurs d'onde. L'importance pratique des lasers croissant , il devient nécessaire de créer des lasers plus puissants, moins encombrants et ayant surtout un meilleur rendement. En effet, les équipements actuels demandent une énergie de pompage d'un ordre de grandeur 5 très supérieur à celle du faisceau laser obtenu : d'abord, l'agent actif n'absorbe qu'une fraction relativement petite du spectre total du rayonnement de pompage qu'il reçoit ; d'autre part, cette étroite bande de longueurs d'onde est souvent complètement absorbée près de la surface du milieu actif, formé par l'agent actif dispersé ou dissous dans le "diluant" gazeux , liquide ou solide, 10 si bien qu'une grande partie du milieu actif entourant la zone centrale de la matrice n'est jamais excitée par le rayonnement de pompage. D'autre part, on sait obtenir un faisceau laser en utilisant, comme milieux actifs des liquides contenant des Colorants qui sont les agents actifs mais il faut pour cela utiliser comme rayonnement excitateur le rayonnement très 15 riche en ultraviolet émis par des lampes à éclairs très ocôteuses, la fraction ultraviolette du rayonnement fournissant une fraction importante de l'énergie de pompage absorbée par les colorants actifs. Des expériences récentes ont montré qu'on peut obtenir, à la température ordinaire, une émission laser en utilisant comme milieux actifs des colorants organiques dispersés dans une 20 matrice solide en matière plastique. Un tel milieu actif serait très avantageux à utiliser par suite de son faible prix de revient, mais l'absorption du rayonnement ultraviolet par la matrice en matière plastique affaiblit considérablement le faisceau laser émis par le colorant dispersé dans la matrice. Le but de l'invention est d'améliorer le rendement des émetteurs de 25 faisceaux laser utilisant des colorants comme agents actifs, en augmentant considérablement l'efficience de ces agents par utilisation d'une fraction plus grande du rayonnement de pompage appliqué de l'extérieur, plus précisément, en faisant réagir cet agent aux radiations d'une plus grande fraction du rayonnement reçu et en fournissant une plus grande énergie de pompage à l'agent actif 30 par pénétration plus profonde du rayonnement dans la matrice. Le perfectionnement apporté par l'invention consiste essentiellement à introduire dans le milieu actif un ou plusieurs colorants auxiliaires, sensibles aux radiations et produisant un rayonnement interne supplémentaire excitant un colorant principal, qui est l'agent actif, en réponse à l'absorption sélective 35 du rayonnement de pompage qui provient de l'extérieur et qui a une longueur d'onde plus petite que celles auxquelles le colorant principal est sensible. Soit, par exemple, un colorant particulier qui peut émettre un faisceau laser infrarouge en réponse à l'absorption de la fraction rouge du rayonnement émis par une lampe à éclairs, donnant une lumière blanche complexe. Le pouvoir émetteur de ce colorant est accru , suivant l'invention, quand on ajoute dans 69 05774 3 2003179 le diluant qui le contient un colorant auxiliaire qui émet le rayonnement rouge , auquel est sensible le colorant principal, quand il absorbe la fraction jaune du rayonnement de pompage émis par la lampe à éclairs» Le colorant auxiliaire absorbe une fraction du rayonnement de pompage sans action sur 5 l'agent actif et transforme une fraction, habituellement perdue, de l'énergie de ce rayonnement en énergie utilisable à la formation du faisceau laser. Les deux colorants étant intimement mélangés dans la matrice, le rayonnement supplémentaire émis sous la surface du milieu actif peut atteindre le colorant principal, générateur du faisceau laser, alors que ce colorant principal, 10 n'est pas touché directement.par le rayonnement de pompage, appliqué de l'extérieur, qui est absorbé près de la surface du milieu actif. Dans la suite, on appelera ces colorants auxiliaires, les colorants de "pompage", puisque leur présence produit l'émission de radiations auxquelles l'agent actif est sensible si bien qu'elle augmente l'énergie de pompage. 15 On peut ajouter plusieurs colorants de pompage au milieu actif, et on peut choisir ceux-ci pour qu'ils répondent à l'excitation des diverses radiations du rayonnement excitateur. Ces colorants peuvent émettre directement un rayonnement auquel le colorant principal est sensible, mais ils peuvent aussi émettre un rayonnement excitant un des autres colorants secondaires, de manièie 2o à renforcer, en définitive, le rayonnement excitant le colorant principal du milieu actif : il s'agit là, en quelque sorte, d'un renforcement en cascade. Dans le cas particulier, exposé ci-dessus à titre d'exemple, on pourra ajouter un second colorant de pompage qui absorbera les rayonnements bleus et verts, en émettant un rayonnement rouge auquel le colorant principal est lui-même 25 sensible ou bien en émettant un rayonnement jaune qui excitera le premier colorant de pompage ; dans ce dernier cas, le second colorant de pompage augmente le rayonnement de pompage tombant sur le premier colorant de pompage qui, à son tour transforme l'énergie supplémentaire ainsi reçue en une forme d'énergie augmentant l'émission laser du colorant principal, qui est l'agent actif. 30 En tout cas, l'addition de colorants auxiliaires de pompage au diluant de l'agent actif augmente la quantité d'énergie disponible, en définitive, pour produire le faisceau laser ; d'autre part, cette addition permet d'exciter une fraction de cet agent actif plus grande que celle qu'on peut exciter suivant la technique connue. En résumé, sans augmenter l'intensité de la source 35 primaire de rayonnement, c'est à dire de la source externe, on obtient, suivant l'invention, un faisceau laser de plus grande intensité ; on peut aussi augmenter le rendement énergétique des lasers utilisant des colorants, dans lesquels on n'utilise pas de générateur externe de rayonnement de pompage riche en ultraviolet. Ce dernier point est particulièrement important, car il 40 permet de faire de grandes économies dans la construction des lasers. 69 05774 4 2003179 Le procédé, suivant l'invention, de réalisation d'un faisceau laser de longueur d'onde ÀT sensiblement déterminée, suivant lequel on dirige de l'exté- u rieur un rayonnement de pompage de plusieurs longueurs d'onde sur un milieu d'émission dont l'agent actif, constitué par un colorant organique qui émet un 5 rayonnement de longueur d'onde À£ en réponse à son absorption d'une des longueurs d'onde A^ du rayonnement de pompage, est dispersé dans une matrice sensiblement transparente pour les longueurs d'onde qu'il émet et absorbe et l'on dirige sélectivement le rayonnement de longueur d'onde A ainsi émis Li par le colorant dans le milieu d'émission suivant un trajet déterminé, est 10 caractérisé en ce que le milieu d'émission contient un deuxième colorant organique qui émet un rayonnement de longueur d'onde A^ en réponse à son absorption d'une seconde longueur d'onde du rayonnement de pompage, plus petite que la longueur d'onde et en ce que la dite matrice est transparente aussi pour la longueur d'onde A ^' 15 Au dessin annexé, - la Fig. 1 est un diagramme schématique simplifié d'un laser à colorant organique dans lequel le diluant est une matrice solide ; et - la Fig. 2 est un diagramme schématique simplifié d'un laser à colorant organique dans lequel le diluant est liquide. 20 laser de la Fig. 1 comprend une matrice 10, solide à la température ambiante, cylindrique, entourée d'une lampe 12 à éclair, de forme hélicoïdale, reliée par des électrodes 13 à un générateur électrique approprié (non représenté) . Gomme il est usuel, la lampe 12 est d'un type donnant des éclairs très brillants et très brefs. Un agent actif est dispersé dans la matrice 10 et 25 absorbe le rayonnement émis par la lampe à éclairs, et des électrons Bfint excités, c'est-à-dire acquièrent un plus haut niveau énergétique. Comme il a été expliqué ci-dessus, ces électrons excités émettent des photons en retombant à leur niveau énergétique initial. Des miroirs 14, 16 réfléchissent ces photons dans la matrice 10, ce qui stimule la libération prématurée d'autres photons 30 et augmente leur nombre par effet d'avalanche. Le miroir 16 est partiellement transparent et une partie de l'avalanche des photons traverse ce miroir en formant le faisceau laser. L'émetteur de faisceau laser de la Fig. 2 fonctionne de manière analogue, mais le diluant 20 est un liquide, à la température ordinaire, qui est contenu 35 dans un récipient 22 transparent. Ce récipient 22 comprend des vases 24 d'expansion qui protègent 1 "-Appareil contre les accidents produits par l'onde de choc thermique produite dans le diluant 20 liquide par les éclairs de pompage. Comme il est connu, ces vases 24 d'expansion servent également à relier l'appareil à un dispositif de circulation (non représenté) qui sert, en particulier, au 40 refroidissement du liquide. L'énergie de pompage est fournie par une lampe à 69 05774 5 2003179 éclairs formée d'une pluralité de tubes 26 placés autour du récipient 22 et reliés à un générateur électrique convenable par les électrodes 27. Un miroir 28, réfléchissant totalement la lumière et un miroir 30 laissant passer une fraction de la lumière renvoient les photons émis par l'agent actif dans ce 5 milieu actif et stimulent la libération prématurée d'autres photons et produisent l'effet d'avalanche d'où résulte l'émission laser. La matrice 10 (Fig. 1) et le diluant 20 (Fig. 2) jouent le même rôle : ils maintiennent te colorant qui forme l'agent actif dans un état tel que ses électrons puissent efficacement absorber le rayonnement émis par la lampe de 10 pompage et ils émettent des photons, ayant la longueur d'onde du faisceau laser de la manière décrite ci-dessus. La matière du diluant, liquide ou de la matrice solide, est choisie de manière à être extrêmement transparente aux longueurs d'onde du rayonnement reçu et du rayonnement laser émis par le colorant. 15 Comme il est connu des spécialistes, l'énergie de pompage, appliquée de l'extérieur, peut être fournie par des courants électriques, par un bombardement électronique ou par un bombardement de photons, c'est-à-dire par une émission de lumière. Le pompage optique permettant d'obtenir l'émission continue d'un faisceau laser était généralement obtenu au moyen de lampes à arc à 20 mercure ou au xénon, ou même par de puissantes lampes à incandescence, à filament de tungstène. En l'état actuel de la technique, la plupart des émetteurs de rayonnement laser, produisant un rayonnement discontinu, par impulsion, utilisent comme moyen de pompage optique des lampes à éclairs au xénon. Pour simplifier l'exposé, on considérera ci-après ce cas particulier, pris comme 25 exemple et ne limitant nullement l'invention. Dans la suite, les émetteurs des Fig. 1 et 2 sont donc des lasers à impulsions et les lampes 12, 26 sont des lampes à éclairs au xénon, émettant une lumière sensiblement blanche, ayant donc un spectre large. Le choix des colorants de pompage doit être fait en fonctions des carac-30 téristiques d'émission et d'absorption de ces colorants. Il est préférable que les colorants de pompage absorbent l'énergie rayonnante des parties du spectre auxquelles le colorant agent actif n'est pas particulièrement sensible ; au moins un des colorants de pompage (celui qu'on a appelé le "premier colorant de pompage" dans ce qui précède) doit émettre des radiations auxquelles l'agent 35 actif est sensible. Si on utilise plusieurs colorants de pompage, ces divers colorants doivent émettre des radiations auxquelles soit l'agent actif, soit un des autres colorants de pompage est actif, pour permettre le renforcement en cascade par le mécanisme déjà exposé» Le tableau suivant expose certaines des diverses combinaisons possibles, quand on se limite à quatre colorants au 40 total. Nombre de colorants de pompage Colorant 2 (sans cascade) 3 (avec cascade) 4 (avec cascade partielle) de pompage agent actif de pompage I de pompage II agent actif de pompage I de pompage II agent actif de pompage I de pompage II de pompage III agent actif O- A absorbée î1 A3 Ai *2 A3 A, A2 ^3 Ai ' ' A4 \ émise A3 Al A3 A3 Al A2 A3 Al M . A4 A4 Al \ contenues dans l'émission de la lampe à éclairs Al, A3 Al, A2, A3 Al, A2, A3, Al, X2, A3, A4 o Cn ■t* K> O O OU ^1 vO 69 05774 7 2003179 Ce tableau montre que deux mécanismes sont possibles quand on utilise plusieurs colorants de pompage : chacun d'eux peut exciter directement le colorant agent actif produisant l'émission laser ou bien un ou plusieurs colorants de pompage excitent un ou plusieurs autres colorants de pompage qui 5 excitent, à leur tour, le colorant agent actif, plusieurs intermédiaires pouvant être utilisés. Dans tous les cas, l'addition de colorant de pompage convenablement choisis améliore le rendement de l'émission laser, puisqu'une plus-/; grande fraction de l'énergie rayonnée par la lampe à éclairs est finalement transformée en radiation cohérente par l'agent actif. 10 Un point important est qu'un autre phénomène contribue à l'augmentation de rendement énergétique ; en effet, le rayonnement interne émis par les colorants de pompage atteint des électrons du colorant agent actif qui, dans d'autres conditions, ne seraient pas excités par l'énergie de pompage apportée directement par le rayonnement de la lampe à éclairs, puisqu'il est bien connu 15 que l'énergie de pompage appliquée de l'extérieur est absorbée au voisinage de la surface du milieu actif. L'invention permet de toucher les électrons situés plus profondément dans le milieu actif, si bien que le rendement est accru de ce fait. L'invention n'est pas limitée à des combinaisons particulières de colo-20 rants agent actif et de colorants de pompage. Bien entendu, il faut associer des colorants ne réagissant pas les uns sur les autres, ne réagissant pas non plus sur le diluant ou la matrice dans les conditions prévues pour l'émission du rayonnement laser. Bien entendu, un, au moins, des colorants utilisés doit être un agent actif, c'est-à-dire un colorant qui transforme avec un rendement 25 notable l'énergie radiante absorbée en émission de photons, la durée de persistance de l'état excité des électrons étant suffisamment petite), mais il n'est pas indispensable que les autres colorants utilisés possèdent cette propriété. Parmi les colorants utilisables comme agents actifs, on peut citer certaines acridines, telles que l'acridone et la 9-aminoacridine, certains 30 aminonaphtalimides, tels que le colorant dénommé "Brilliant Sulpho Flavin" (C.I. Acid Yellow 7), certaines coumarines, telles que la bêta-méthyl-ombelli-férone et l'esculine, certains xanthènes, tels que le Rouge d'Acridine, le sel disodique de la fluorescéine, la 2',7'-dichlorofluorescéine, la Rhodamine B et la Rhodamine G, colorants qui sont connus pour être des agents actifs. Ces 35 colorants sont également utilisables comme colorants de pompage, mais, comme il a été dit, on peut utiliser comme colorants de pompage des colorants inutilisables comme agents actifs, mais sensibles aux rayonnements, par exemple, certaines acridines, certains aminophtalimides, certaines coumarines, certains xanthènes ; on peut aussi utiliser comme colorants de pompage des colorants 40 stilbéniques, des colorants méthiniques, tels que des cyanines, des mérocyaninœ, 69 05774 8 2003179 des colorants styryiiques et des colorants du groupe des oxonols. Le choix des colorants de ponçage et des colorants actifs peut être fait en s'inspirant des considérations suivantes, relatives à des cas particuliers. On sait que le Bouge d'Acridine peut servir à produire un faisceau laser de 5 couleur orange, ayant une longueur d'onde voisine de 600 nm ; la Rhodamine B permet, de même, de produire un faisceau laser ayant une longueur d'onde plus grande, voisine de 620 nm, donc un faisceau plus rouge. Ces colorants peuvent être utilisés dans un diluant liquide tel que l'éthanol, le méthanol ou un autre alcool, ou bien dans une matrice solide, telle qu'une matrice de poly-10 méthacrylate de méthyle, qui est solide à la température ordinaire. Comme le Rouge d'Acridine et la Rhodamine B sont deux colorants sensibles aux radiations du centre de la région verte du spectre, c'est-à-dire, de 530 nm à 570 nm, un colorant de pompage convenable sera, en ce cas, un colorant qui produit une fluorescence verte, dans cette région du spectre. Un colorant xanthénique, la 15 Rhodamine 6 G, émet une telle radiation verte près du pic de sa courbe de fluorescence, et convient donc comme colorant de pompage. La fluorescence verte de la Rhodanine 6 G est excitée par l'absorption de radiations ayant une longueur d'onde voisine de 500 nm (bleu-vert), si bien que le rayonnement de cette longueur d'onde émis par la lampe à éclairs contribuera à la formation 20 du faisceau laser. De même, la 2'-7'-dichlorofluorescéine produit un faisceau laser jaune (environ 560 nm) en réponse à l'absorption de radiations vert-bleu (470 nm-à 550 nm), ce domaine d'absorption recouvrant le spectre de fluorescence émis par un autre colorant xanthénique, la fluorescéine, qui absorbe fortement la 25 région bleue, notamment à 490 nm. On peut donc associer la 2',7'«dichlorofluorescéine, colorant agent actif, et la fluorescéine, colorant de pompage. D'autre part, comme un colorant de la famille des coumarines, la 7-hydroxycouma-rine est fluorescent dans la région bleue, on pourra associer ces deux colorants de pompage, en cascade pour renforcer l'émission laser de la 2',7'.-dichloro-30 fluorescéine. On utilisera ainsi à peu près la totalité de l'énergie rayonnée dans la région bleu-vert du spectre par la lampe à éclairs. Comme une grande partie du spectre excitant un grand nombre de colorants utilisables comme agents actifs se trouve... dans l'ultraviolet, il est évident qu'on ne doit pas utiliser un verre ou une matière plastique absorbant forte-35 ment l'ultraviolet car on observerait une baisse importante de rendement. De même on observe une baisse de rendement quand on utilise comme source de rayonnement de pompage une source, telle qu'une lampe à filament dé tungstène, rayonnant peu d'ultraviolet. Néanmoins, par suite de l'amélioration du pompage obtenu par le rayonnement visible, la perte de rendement dans la région ultraviolette 40 peut être compensée, ce qui permet d'utiliser des sources externes de rayonne- 69 05774 9 2003179 excitateur peu onéreuses et d'utiliser des matrices en matière plastique solides et extrêmement économiques. Un point très important à remarquer est l'augmentation considérable du rendement des milieux actifs obtenue par l'invention. Ce rendement peut 5 être multiplié par 9,5. Le rapport (colorant de pompage)/(colorant agent actif) n'est pas critique, et on obtient des résultats intéressants quand ce rapport est aussi petit que 1:4 ou aussi grand que 6:1. Néanmoins, on peut ajuster expérimentalement ce rapport pour rendre le rendement maximal. Par exemple, on a trouvé que l'intensité du faisceau 10 laser produit avec la Rhodamine B passe par un maximum quand on utilise comme colorant de pompage la Rhodamine G, le rapport des colorants étant de 1:1. Dans ces conditions, l'émission laser est quatre fois plus intense qu'avec la Rhodamine B utilisée seule. Quand le rapport Rhodamine G/Rhodamine B est de 1:4, le rendement est seulement doublé ; quand ce rapport est de 6:1, le rendement 15 est multiplié par 3,5. Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1.- On produit l'émission d'un faisceau laser en excitant une solution 1.10~^M de Rhodamine B dans le méthanol par une lampe à éclairs analogue à celle que décrivent P.P. Sorokin et J.R. Lankard dans "I.B.M. Journal, 10 20 (1966), page 162", différant de cette dernière en ce que la capacité emmagasinant l'énergie est de 1 mF sous 20 kV et que le diamètre du tube contenant cette solution est de 4,8 mm. L'énergie moyenne fournie par cette solution est mesurée pour des éclairs sous 10 kV. On recommence cette expérience en utilisant des solutions méthanoliques molaires 25 contenant la même concentration de Rhodamine B et les concentrations/suivantes en Rhodamine 6 G : I.IO-"'; 2,5.10~^ ; 5.10 ; 1.10 ^ ; 2.10 ^ ; 4.10 ^ et 6.10~^. On constate que l'énergie émise sous forme de faisceau laser croît sensiblement avec la racine carrée de la concentration en Rhodamine 6 G et que cet accroissement se poursuit jusqu'à ce que les concentrations des deux 30 colorants soient égales. L'énergie émise est alors quadruple de l'énergie initiale émise avec la Rhodamine B seule. Si la concentration en colorant de pompage croît davantage, l'énergie émise diminue lentement. Pour une concen--4 tration de 6.10 M en Rhodamine 6 G, celle en Rhodamine B étant toujours de 4 ' , , ■ ' 10 M, l'énergie émise est encore 3,5 fois l'energie émise avec la Rhodamine B seule. EXEMPLE 2.- On fait des expériences analogues à celles de l'exemple 1 en uti- -4 , lisant des solutions 1.10 M de Rouge Acridine dans le methanol comme agent actif, la décharge de la lampe à éclairs se faisant sous 18 kV, contenant les -5 _ 5 proportions suivantes de Rhodamine 6G:0;5.10 M; 1.10 M ; 2.10 M; -5 -4 ^0 5.10 M et 1.10 M. L'énergie fournie par la lampe à éclairs est à peine 69 05774 10 2003179 supérieure au seuil d'excitation du faisceau laser pour la solution de Rouge d'Acridine dans le methanol ne contenant pas dîagent auxiliaire . Le résultat obtenu par l'addition de Rhodamine 6 G est tout à, fait remarquable car l'addition de Rhodamine 6 G en proportion-de 5.10~ M seulement triple l'énergie four-5 nie dans le faisceau laser. EXEMPLE 3.- On opère de manière analogue à l'exemple 2 en utilisant comme solvant de l'éthanol au lieu de methanol, la décharge de la lampe à éclairs se faisant sous 15 kV, c'est-à-dire très supérieure au seuil d'excitation du faisceau laser en utilisant le Rouge d'Acridine seul. L'addition de Rhodamine *6 m6 10 6 G à la concentration de l.'lo" M ou de 2.10~ M est sans effet mesurable. L'action est sensible à partir de 5.10~ M et passe par un maximum pour la con--4 centration de 1.10 M, c'est-à-dire quand les masses des deux colorants sont égales. L'énergie fournie dans le faisceau laser est alors multipliée par 9,5. _3 EXEMPLE 4.- On prépare 100 ml d'une solution 1.10 M de 2*,7'-dichlorofluores-15 céine dans l'éthanol et on ajoute la quantité d'hydroxyde de sodium' (environ huit gouttes de solution 0,2 N) rendant maximale la fluorescence visible de la solution. On ajoute, par petites quantités cette solution à un litre d'éthanol, de manière à atteindre le seuil d'excitation du faisceau laser en utilisant l'appareil ayant servi à l'exemple 1, pour une tension d'excitation de la lampe 20 à éclairs égale à 15 kV. La concentration du colorant est alors de 3.10'^M. On fait des expériences analogues à celles de l'exemple 1 en utilisant le sel disodique de la fluorescéine comme colorant de pompage, aux concentrations suivantes : 1.10 ^M ; 2.10 ^M ; 5.1Q~^M ; 1.10 et 2.10 "*M. Pour la plus grande concentration, l'énergie fournie dans le faisceau laser est 1,4 fois 25 celle qui est fournie avec la dichlorofluorescéine seule. EXEMPLE 5.- On prépare de manière analogue à l'exemple 4, une solution de sel disodique de la fluorescéine dans l'éthanol ayant la concentration seuil provoquant l'excitation d'un faisceau laser. On trouve que le litre de cette solution limite est 5.10 ^M. On prépare, d'autre part, une solution de 7-hydroxy-30 coumarine dans l'éthanol contenant une quantité d'hydroxyde de sodium suffisante pour rendre maximale la fluorescence visible. On ajoute des quantités de la solution de 7-hydroxycoumarine, qui agit comme colorant de pompage, allant * -6 -4 de 1.10 M à 4.10 M. Aucune action n'est décelable pour une concentration in- -4 -4 férieure à 2.10 M. Pour la concentration de 4.10 M, l'energie du faisceau 35 laser est 5,4 fois l'énergie fournie sans colorant de pompage. EXEMPLE 6.- On utilise la solution de l'exemple 5 comme combinaison de colorants de pompage pour augmenter le rendement de l'émission laser d'un troisième colorant, la 2r,7'-dichlorofluorescéine. On opère de manière analogue à l'exemple 4 en utilisant une solution ayant une concentration de 4.10 M 40 en 2',7'-dichlorofluorescéine et de 3.10 ^M en sel disodique de la fluorescéine, 05774 ii 2003179 et on mesure l'énergie émise par le faisceau laser avec cette association de colorants. On ajoute alors des quantités de 7-hydroxycoumarine, échelonnées -4-4 , entre 1.10 M et 4.10 M et on mesure l'energie emise par le faisceau laser dans chaque cas. L'énergie mesurée initialement, la dichlorofluorescéine étant l'agent actif et la fluorescéine l'agent de pompage, est multipliée par 2,6 quand la solution contient de la 7-hydroxycoumarine à la concentration de 2.10~^M. L'énergie ainsi émise avec les deux colorants de pompage est à peu près neuf fois celle qu'* émet la dichlorofluorescéine sans agent de pompage. 69 05774 12 2003179 REVENDICATIONS 1) Procédé de réalisation d'un faisceau laser de longueur d'onde À sensible-ment déterminée, suivant lequel on dirige de l'extérieur un rayonnement de pompage de plusieurs longueurs d'onde sur un milieu d'émission dont l'agent 5 actif, constitué par un colorant organique qui émet un rayonnement de longueur d'onde en réponse à son absorption d'une des longueurs d'onde A 3 du rayonnement de ponçage, est dispersé dans une matrice sensiblement transparente pour les longueurs d'onde qu'il émet et absorbe et l'on dirige sélectivement le rayonnement de longueur d'onde A ainsi émis par le cola- L> 10 rant dans le milieu d'émission suivant un trajet déterminé, caractérisé en ce que le milieu d'émission contient un deuxième colorant organique qui émet un rayonnement de longueur d'onde A ^ en réponse à son absorption d'une seconde longueur d'ondeA2 du rayonnement de pompage, plus petite que la longueur d'onde rl et en ce que la dite matrice est transparente aussi 15 pour la longueur d'onde À ^. 2) Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu d'émission contient au moins un troisième colorant organique qui émet un rayonnement de longueur d'onde A 2 ou A ^ en réponse à son absorption d'un rayonnement de longueur d'onde plus petiteémis à l'extérieur et à 20 l'intérieur du milieu d'émission. 3) Milieu d'émission pour laser émettant un rayonnement cohérent de longueur d'onde déterminée/\ T en réponse à son excitation par un rayonnement de Lt plusieurs longueurs d'onde émis par une source de pompage, du type comprenant une matrice transparente pour les longueurs d'onde émises et absorbées 25 par un agent actif constitué par un colorant organique qui y est dispersé et qui émet le rayonnement cohérent de longueur d'onde /t en réponse à son absorption d'une des longueurs d'onde A^ émises par la source de pompage, caractérisé en ce que la matrice contient un agent de pompage qui est constitué par au moins un autre colorant organique qui émet un rayonnement de 30 longueur d'onde A g en réponse à son absorption d'une seconde longueur d'onde A 2 du rayonnement de pompage, plus petite que la longueur d'onde A3' 4) Milieu d'émission pour laser conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la matrice contient au moins un autre agent de pompage constitué 35 par un troisième colorant organique qui émet un rayonnement de longueur d'onde ^ ou \ en réponse à son absorption d'un rayonnement de longueur d'onde différente de ^ ^ et par la source de pompage. 5) Milieu d'émission pour laser conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur d'onde d'excitation du troisième colorant organique 40 est plus petite que \ 69 05774 2003179 6) Milieu d'émission pour laser conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'agent actif et les agents de pompage sont intimement mélangés dans la matrice de telle manière que tous absorbent de l'énergie rayonnante émise par la source de pompage et que l'agent actif 5 absorbe de l'énergie rayonnante émise par les agents de pompage. 7) Milieu d'émission pour laser conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la matrice est un liquide ou un solide à la température ordinaire. 8) Milieu d'émission pour laser conforme à l'une quelconque des revendications jO 3 à 7, caractérisé en ce que l'agent actif est un colorant organique choisi parmi les acridines, les aminophtalimides, les coumarines et les xanthènes. 9) Milieu d'émission pour laser conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'agent de pompage est un colorant organique choisi parmi les acridines, les aminophtalimides, les coumarines, les colo- 15 rants méthiniques et stilbéniques et les xanthènes. 10) Milieu d'émission pour laser; conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la matrice est un alcool ou du poly(métha-crylate de méthyle). 11) Milieu d'émission pour laser conforme aux revendications 8 et 9, caractérisé 2o en ce que l'agent actif et l'agent de pompage sont associés suivant l'un des groupements ci-après : Rhodamine B ou Rouge d'Acridine et Rhodamine 6 G ; 2',7'-dichlorofluorescéine et sel disodique de la fluorescéine ; sel disodique de la fluorescéine d: 7-hydroxycoumarine. 12) Milieu d'émission pour laser conforme à l'une quelconque des revendications 25 3 à 10, caractérisé en ce qu'il contient de la 2',7'-dichlorofluorescéine comme agent actif, le sel disodique de la fluorescéine comme premier agent de pompage et la 7-hydroxycoumarine comme second agent de pompage. 13) Milieu d'émission pour laser conforme à l'une des revendications 7, 8 et 10, caractérisé en ce qu'il contient du Rouge d'Acridine comme agent actif et de 30 la Rhodamine 6 G comme agent de pompage, en dispersion ou en solution dans l'éthanol, la proportion Rhodamine 6 G/Rouge d'Acridine étant comprise entre 1:4 et 6:1. 14) Lasers comprenant un milieu actif pour produire une radiation cohérente d'une longueur d'onde prédéterminée en réponse à une excitation d'une énergie 35 radiante émise par au moins une source de pompage, cette énergie comprenant des rayonnements dé plusieurs longueurs d'onde et caractérisés en ce que le milieu d'émission est conforme à l'une des revendications 3 à 13.