Brevet FR2020982A1 — publié le 19700717

La - La présente invention concerne un résonateur optique avec dispositif de découplage du rayonnement cohérent à émettre, et de déviation simultanée du rayonnement dans une direction ne correspondant pas avec l'aie géométrique principal du résonateur. On connait déåà un cristal sélectif fluorescent utilisable dans un amplificateur optique, composé de deux parties, au moyen d'une couche de séparation mince en matière translucide à indice de réfraction défléchissant, et faisant un angle de 450 avec ltate optique de l'amplificateur optique. Le cristal a, aans l'ensemble, la forme d'un barreau, et ses extrémités sont constituées par deux surfaces planes et lisses, inclinées d'environ 450 sur l'ase principal du barreau, et faisant ensemble un angle droit.Un rayon lumineux se propageant dans une direction essentiellement parallèle à ltsse optique principal de l'amplificateur optique, à l'intérieur du barreau, est réfléchi totalement vers l'intérieur, par chacune des surfaces planes extrêmes dudit barreau, et partiellement par la couche mince de séparation, de sorte que deux rayons sont découplés, et sortent du barreau en faisant un angle droit avec son aie géométrique principal. lais on peut prévoir aussi, sur un des côtés de sortie du barreau, une surface réfléchissante spéciale, sur laquelle se rélichira un des rayons découplés, de façon que les deux rayons sortant du barreau soient dirigés dans le même sens. Enfin, il est encore possible, en modifiant encore l'ex tréjité du barreau, de faire sortir ensemble les deux rayons découplés, dans l'amplificateur optique connu, dans une direction perpendiculaire à l'aie optique principal dudit amplifica- teur. Dans le cristal sélectif fluorescent connu, l'élément découplant le rayonnement fluorescent est la couche mince de séparation entre les deux parties de cristal. le pouvoir réfléchis riant de cette couche de séparation est réglable par le choix adéquat de l'épaisseur de la couche, et possède, dans un cas déterminé, un pouvoir réfléchissant d'environ 3%. On connatt aussi un amplificateur de lumière dans lequel des prismes servent à limiter l'enceinte de résonnance ; il s'agit là d'un amplificateur optique à milieu gazeux stimulable (laser à gaz). Des deux c8tés de l'enceinte creuse contenant un agent gazeux, des prismes de réflexion sont disposés, de façon que leurs faces d'entrée des rayons fassent toujours avec longitudinal de l'enceinte creuse, un angle égal à l'angle de Bresster, de façon à éviter des réflexions perturbantes, lors du passage des rayons du milieu optiquement moins dense dans le milieu optiquement plus dense (milieu gazeux). En outre, la face des prismes de réflexion par laquelle pénètrent les rayons, est revêtue d'une couche partiellement réfléchissante servant au découplage, par réflexion, du rayonnement fluorescent renforcé. Par la face de ce prisme, oblique sur l'aie géométrique principal de l'enceinte de résonnance, une partie du rayonnement oscillant dans cette enceinte est donc renvoyée dans une direction faisant un angle obtus avec l'axe principal de ladite enceinte. Un inconvénient des amplificateurs optiques connus qu'en vient de décrire, est que le rayonnement nécessaire à la réaction optique dans l'enceinte de résonnance, doit toujours parcourir deux fois par oscillation les couches réfléchissantes partiellement perméables (dans le prier OU, la couche de sé- paration entre les deux parties du cristal, dans le second cas, la couche superficielle d'un de ces prisses de réflexion), un fois en gagnant l'extrémité du cristal ou la face du prince totalement réfléchissante, et une fois en revenant à l'intérieur du barreau ou de l'enceinte de résonnance. Il en résulte des pertes sensibles d'énergie, aboutissant à X diminution du degré de feedback optique, et par conséquent de l'amplification aceo- sible. L'invention a pour objet d'éliminer ces inconvénients dans un résonateur optique du genre décrit ci-dessus, et de réaliser un dispositif permettant d'obtenir, dans ce résonateur, an degré de feedback optimum, malgré la déviation au rayon découplé dans une direction ne correspondant pas avec l'aie géométrique principal du résonateur optique. Ce but est en outre atteint, confor- mément à l'invention, avec un ensemble d'éléments peu nombreux peu encombrants, et faciles à régler. Partant d'un résonateur optique muni d'un dispositif de découplage du rayonnement cohérent à émettre, et de déviation simultanée du rayonnement dans une direction ne correspondant pas à l'aie géométrique principal du résonateur, le but de l'invention est atteint par une disposition dans laquelle le résonateur optique est limité, sur une de ses faces, par un prisme déviateur dont une des faces d'entrée des rayons est disposée perpendiculairement à l'aie géométrique principal du résonateur, et garnie d'une couche réfléchissante partiellement translucide directement déposée dessus. Le dispositif selon l'invention utilise avantageusement le fait connu que, en plaçant le miroir du résonateur perpendiculairement à l'aie géométrique du résnnateur, on peut obtenir des degrés très élevés de recouplage. En outre, ceci permet d'obtenir en même temps, au moyen d'un élément unique, une dé ration de faisceau de rayons amplifié, quittant le résonateur optique par la couche réfléchissante partiellement translucide, ce qui évite l'abaissement du degré de recouplage du résonateur, contrairement à ce qui se produit dans les autres amplificateurs connus décrits plus haut, puisque le rayonnement fluorescent servant au recouplage est renvoyé directement, depuis la couche réfléchissante partiellement translucide, déposée sur la face d'entrée des rayons du prisme déviateur, jusque dans le résonateur, au lieu de devoir d'abord traverser plusieurs fois cette couche réfléchissante. Conformément à une mise en oeuvre possible de l'invention, le prisme déviateur est constitué par un prisme à angle droit, sur une des faces cathètes duquel (celle par laquelle pénètrent les rayons) on a déposé,.par nébulisation, selon les procédés connus, des couches diélectriques.En même temps, on règle, par des procédés connus, le degré de réflexion de la couche réfléchissante partiellement translucide ainsi obtenue, de façon à pouvoir obtenir le feedback nécessaire à la production des os cillations, Le rayon laser, découplé par la face cathète, constituant un miroir partiellement translucide, du prisme à angle droit, est dévié de 900 sur la face hypothénuse totalement réfléchis sante du prisme, et sort donc par la seconde face cathète du prisme, dans une direction faisant un angle droit avec l'aie géométrique principal du résonateur optique. Mais, à côté des prismes à angle droit, on peut imaginer d'autres formes de prismes, permettant au rayon découplé de faire avec l'aie géométrique principal du résonateur optique un angle non droit, par exemple supérieur à 900e Ces formes de prismes peuvent être quelconques, à condition que, quand la face dtentrée des rayons, rendue réfléchissante, et partiellement translucide, est placée perpendiculairement à l'aie géométrique principal au résonateur, la face intérieure du prisme qui lui fait face soit placée de façon que l'angle d'incidence du rayon laser découplé, soit supérieur à l'angle limite de la réflexion totale, pour la face de prisme en question.Il y a en outre avantage à ce que la face de sortie des rayons de ce prisme déviateur fasse un angle droit avec le rayon laser dévié par la réflexion totale, de façon à diminuer les pertes par réflexion sur cette face, une couche anti-réfléchissante pouvant être en outre déposée sur cette face. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail, en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exem- ple. Le résonateur optique se compose d'un barreau de cristal de rubis 1, servant de milieu fluorescent sélectif, et dont les faces frontales 2 et 3 sont parallèles, dun miroir 4 d'un degré de réflexion proche de 10046, placé er face de l'une des faces 3, et d'un prisme à angle droit 5 placé en face de l'autre face frontale 2, la face cathète de ce prisme, par laquelle entrent les rayons, étant couverte d'une couche réfléchissante 6, partiellement translucide. La face réfléchissante 6, disposé. perpendiculairement à l'aie géométrique longitudinal 7 du résonateur optique, est réfléchissante à 80 environ, et translucide à 20% environ. On a veillé en même temps à ce que la face réfl6- chissante 6 soit aussi parallèle que possible au miroir 4 du résonateur qui lui fait face, pour pouvoir obtenir le degré éle- vé de feedback nécessaire. La lumière d'une lampe-éclair au xénon, non représentée pour plus de clarté, sert, par exemple, à exciter le cristal 1 ; elle pourra avoir la forme d'une hélice entrourant ce barreau 1. Le rayonnement fluorescent émis par le cristal de rubis 1, par suite de l'émission induite, oscille donc entre les deux faces réfléchissantes 4 et 6 du résonateur optique, de sorte qu'il se produit un feedback, aboutissant enfin à l'émission d'un rayon laser fortement concentré, quittant le résonateur optique par la face réfléchissante 6 translucide, à environ 20%. Le rayon découplé est dévié sur la face hypothénuse duprisme 5, et quitte le résonateur optique en 8. La seconde face cathète-du prisme 5, par où sort le rayon, peut être garnie d'une couche anti-réfléchissante pour diminuer les pertes par réflexion. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple REVENDICATIONS 1) Résonateur optique muni d'un dispositif de découplage du rayonnement cohérent à émettre, et de déviation simultanée du rayonnement dans une direction ne correspondant pas à l'axe géométrique principal du résonateur, caractérisé en ce que le résonateur optique est limité, sur une de ses faces, par un prisme déviateur dont une des faces d'entrée du rayon est disposée perpendiculairement à l'aie géométrique principal du résonateur, et garnie d'une couche réfléchissanre partiellement translucide, directement déposée dessus. 2) Résonateur optique selon la revendication 1, caractXri- sé en ce que le prisme déviateur est constitué par TU prisme v angle droit, dont la face cathête d'entrée des rayons, estgar- nie. de couches diélectriques déposées par un procédé connu de nébulisation.