Brevet FR2080606A1 — publié le 19711119

0256î 1 20&0606 L'invention concerne un laser de balayage à faisceau d'électrons comprenant une lentille "oeil de mouche" daîs lequel on obtient des directions du faisceau laser, discrétisées ou digitalisées avec précision et, dans lequel également, les effets indésirables dus à des imperfections de surface dans la couche 5 électro-optique ou à la détérioration du revêtement optique réfléchissant de celle-ci sont minimisés. Une lentille "oeil de mouche" est située sur la trajectoire des modes dans la section résonateur du laser de balayage à faiseau d'électrons et, les modes sont focalisés dans un plan différent de celui de la surface du cristal électro-optique. Dans l'une des réalisations, la lentille "oeil de 10 mouche" est située du cflté du milieu actif de la couche électro-optique de sorts que seul un nombre discret déterminé de modes soit collimaté dans le cristal électro-optique et reviennent sur eux mêmes après réflexion sur le revêtement à forte réflectivité du cûté faisceau d'électrons de la couche électro-optique, □ans une autre réalisation, la lentille "oeil de mouche" est fixée du cfité fais-15 ceau d'électrons de la couche électro-optique en utilisant une colle ayant un indice de réfraction convenable entre le dispositif et la surface de la coucha électro-optique. Dans ce cas, les modes ne sont pas collimatés dans le cristal électro-optique et seul, un nombre discret déterminé de ceux-ci reviennent sur eux mêmes après réflexion depuis une surface de miroir sur la lentille "oeil de 20 mouche". Les lasers de balayage de type antérieur qui sont les plus proches par leur genre et leur fonctionnement de la structure de base du laser de balayage de cette invention, mais sans lentille "oeil de mouche") sont décrits dans les articles suivants: 25 a) "The Electron Beam Scanlaser: Theoretical and Qperational Studies " de R.A. Myers et R.V. Polej IBM Journal of Research and Development, Vol. N°5 Septembre 1967, pages 502-510. b) "Fast Electron Beam Scanlaser" de R.A. Myers , IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-4, N°B Juin 1960, pages 406-411. 30 Un laser de balayage à faisceau d'électrons est une source lumineuse de balayage dans lequel le faisceau d'électrons aisément dévié d'un tube à rayons cathodiques détermine un point d'où la lumière laser est émise. Le laser de balayage à faisceau d'électrons décrit dans l'article de R.A. Myers et al comprenait deux miroirs di-électriques et deux lentilles espacées 35 de façon à ce que l'un des miroirs ait son image représentée sur l'autre, le rayon principal pour chaque point à incidence normale sur les deux miroirs formant un résonateur conjugué à champ plat. Il y a un grand nombre de modes dégénérés similaires, le noirbre étant donné approximativement par la formule : N » 1 Cab/Xf)2 dans laquelle 2a représente la largeur de l'ouverture utile 2 40 du milieu actif, 2b représente la largeur de l'ouverture de sortie au miroir 71 02581 2 2080606 de sortie, f représente la distance focale des lentilles situées de part et d'autre du milieu actif et A représente la longueur d'onde. Normalement» le facteur Q est détruit pour tous les modes sauf un qui arrive à être supérieur au seuil et oscille. Ceci se fait en changeant localement la biréfringence dans 5 la cavité laser. En sélectionnant un mode ou un ensemble de modes différents, le point d'où est émise la lumière peut être déplacé. Actuellement, le cristal électro-optique qui convient le mieux à la sélection de mode dans un laser de balayage à faisceau d'électrons est le phosphate de potassium diacide Kh^PO^tappelé KDP} . Dans les premiers lasers de balayage 10 à faisceau d'électrons, un miroir de laser est formé par un revêtement à forte réflectivité sur une surface de KDP et les modes laser sont focalisés sur cette surface. Pour obtenir un champ de sortie uniforme, il faut que les effets des imperfections, par exemple des rayures et des trous sur la surface de cristal de KDP soient minimisés. 15 Un autre type de laser de balayage obtenant des changements locaux de bi réfringence dans la cavité laser d'une manière différente de celle utilisée par le laser de balayage à faisceau d'électrons est le lasër de balayage de Kerr-Babinet tel qu'il est décrit dans l'article intitulé : "Laser Deflection and Scanning" de R.V. Pôle et al au chapitre 21 pages 351-364 du livre "Optical 20 and Electro-optical Information Processing", M.I.T. Press 1965 . Le laser de balayage ou Kerr-Babinet est basé sur un résonateur, par exemple un résonateur conjugué capable de supporter plusieurs modes transversaux angulairement dégénérés, il comprend une section sélecteur de modes pour la sélection de modes de ce type. La sélection de mode se fait par effet réciproque 25 de trois éléments. L'un de ces éléments produit un retard de phase commandé par tension, variable en temps mais invariable en mode; cet élément peut être une cellule de Kerr ou une couche de cristal/électro-optique. Le deuxième élément ' produit un retard de phase qui est invariable en temps mais varie de mode transversal à mode transversal. Cet élément est un compensateur de Babinet. Le troi-30 sième élément est un polariseur rectiligne. Comme pour le laser de balayage à faisceau d'électrons, la sélection de mode se fait en détruisant le facteur Q pour tous les modes sauf celui qui est sélectionné. Le facteur Q pour un mode d'une cavité laser est là durée possible du mode dans la cavité. Quand le facteur Q est détruit, le mode ne peut pas être main-35 tenu dans la cavité. Pour les modes non sélectionnés, le facteur Q est détruit par atténuation par le polariseur rectiligne parce qu'ils sont polarisés élip-tiquement quand ils viennent en contact avec le polariseur rectiligne. Un mode déterminé est sélectionné en choisissant le' retard de phase variable en temps de façon, à ce qu'il compense exactement celui, introduit par le compensateur de 4Q Babinet pour ce mode. Ce mode "a ainsi une atténuation minimum au polariseur 71 02581 3 2080606 rectiligne et son facteur 0 est alors intact. Un des objectifs de cette invention est de fournir un laser de balayage ayant un degré de cohérence spatiale relativement élevé et une puissance relativement grande pour la sortie de lumière. 5 Autres objectifs de cette invention: Réaliser l'objectif précédent avec une lentille "oeil de mouche" dispositif dans lequel chaque petite lentille élémentaire agit en tant que sélecteur de mode et ne sélectionne qu'un seul mode transversal. - Discrétiser ou digitaliser l'ensemble du champ lumineux d'un laser de 10 balayage - Fournir un laser de balayage dans lequel une altération des revêtements du miroir du résonateur due à une chaleur excessive ou au claquage du diélectrique soit réduite au minimum. - Fournir un laser de balayage à faisceau d'électrons dans lequel l'effet 15 nuisible de rayures ou autres imperfections de la surface réfléchissante d'une couche électro-optique soit réduit au minimum. - Réaliser l'objectif précédent au moyen d'une lentille "oeil de mouche" dans laquelle la lumière est focalisée dans la couche du matériau électro-opti-que. 20 - Digitaliser l'ensemble du champ lumineux dans un laser de balayage à faisceau d'électrons pourvu d'une lentille "oeil de mouche" dans lequel la position de chaque mode sélectionné est déterminée à la fois par la géométrie de la lentille "oeil de mouche" et par les tensions de déflexion analogiques du tube à rayons cathodiques. -25 - Fournir un laser de balayage à faisceau d'électrons dans lequel l'altéra tion du revêtement à haute réflectivité sur le cristal électro-optique, altération due à une chaleur excessive ou à une déficience du diléectrique, soit réduite au minimum. Les avantages décrits ci-dessus sont caractéristiques d'un laser de ba-30 layage digitalisé conforme aux principes de cette invention: Premièrement: chaque petite lentille élémentaire agit en tant que sélecteur de mode et ne sélectionne qu'un mode transversal. Cela donne un degré relativement élevé de cohérence spatiale de la lumière ainsi qu'une puissance de sortie plus grande, ce qui serait autrement impossible avec l'action d'un seul 35 mode. Deuxièmement: Le fait que la lumière ne soit pas focalisée sur la surface du cristal électro-optique, élimine l'effet nuisible des rayures sur le cristal. Troisièmement: l'ensecrible du champ optique est discrétisé de sorte que la position de chaque mode sélectionné est déterminée à la fois par la géométrie 40 de la lentille "oeil de mouche'* et par les tensions de déflexion analogiques 71 02581 4 2080606 du tube à rayons cathodiques. Ceci donne des émissions laser discrétisées et coïncidant avec précision. Quatrièmement: Le danger de destruction des différentes couches dans les revêtements à forte réflectivité, destruction due soit à une chaleur excessive 5 soit à une déficience du diélectrique, est réduit au minimum. De façon générale, cette invention fournit un laser de balayage avec une lentille "oeil de mouche" pour une sélection'de mode discrétisée ou digitalisée, □ans un laser de balayage un changement localisé dans la biréfringence modifie le facteur Q de la cavité laser associée de sorte que, seuls certains modes se-10 ront maintenus dans la cavité. Un laser de balayage conforme à cettB invention comprend une lentille "oeil de mouche" qui sélectionne un seu3 de ces modes pour produire l'effet laser dans la cavité. Plus précisément, dans la réalisation de cette invention, on a un laser de balayage à faisceau d'électrons dans lequel une lentille "oeil de mouche" 15 est incorporée sur la trajectoire des modes optiques de la section résonateur. Dans l'une des réalisations de cette invention, la lentille "oeil de mouche" se trouve dans la cavité du résonateur, entre la lentille de focalisation de celui-ci et une couche de KDP. Ceci fait que, dans la section résonateur du laser de balayage à faisceau d'électrons, les modes optiques sont collimatés en ra-20 yons parallèles qui éclairent une zone sur la couche réfléchissante contigue à la surface optique de la couche de KDP du côté du faisceau d'électrons du tube à rayons cathodiques. Dans une autre réalisation de cette invention, une lentille "oeil de mouche" est fixée entre le faisceau d'électrons et la surface optique de la couche de KDP grâce à une colle ayant un indice de réfraction 25 approprié. Ainsi, les modes optiques de la section résonateur du laser de balayage à faisceau d'électrons peuvent être focalisés, par rapport à la couche de KDP , de façon à ce que les effets nuisibles des imperfections soient évités. La possibilité qu'offre cette réalisation du laser de balayage à faisceau d'électrons de focaliser les modes optiques ailleurs que sur la surface réflé-30 chissante, diminue l'échaufferment nuisible de la surface réfléchissante optique de KDP, échauffement provoqué par la focalisation sur cette surface des modes produisant l'effet laser. Le fait que la position des modes produisant l'effet laser soit établie par le concours du faisceau d'électrons de balayage et d'une lentille de "oeil 35 de mouche" est un autre avantage que présente le dispositif de laser de balayage à faisceau d'électrons décrit ici. Car, ainsi un mode donné apparait toujours sur la même position géométrique du miroir, près de la charge d'électrons, même si la position du faisceau d'électrons est incertaine dans certaines limites. Le fait que chaque petite lentille ne sélectionne qu'un seul mode trans-4Q versai est un autre avantage présentée par le laser de balayage à faisceau 71 02581 5 2080606 d'électrons de cette invention. Ceci donne un degré relativement élevé de cohérence spatiale du faisceau de sortie et une puissance de sortie plus grande que celle que l'on obtiendrait autrement avec l'action d'un seul mode. Bien que l'utilisation d'une lentille "oeil de mouche" comme moyen de dis-5 crétiser les modes dans le laser de balayage soit décrite plus loin à propos de la sélection de mode au moyen d'un faisceau d'électrons, les principes de cette invention sont applicables à tout autre moyen de sélection de mode dans un laser à modes multiples spacialement dégénéré comme par exemple, le laser de balayage de Kerr-Babinet déjà mentionné. 10 Dans la réalisation des principes de cette invention avec le laser de ba layage de Kerr-Babinet par exemple, des lentilles "oeil de mouche" sont situées soit de façon à ce que les modes passant par les foyers de petites lentilles élémentaires soient collimatés sur chaque miroir laser et soient réfléchis pour revenir sur eux mêmes, soit de façon à ce que les parties courbes de la lentil-15 le "oeil de mouche" agissent en tant que réflecteurs sphériques aux extrémités de la cavité laser. Dans les deux cas, il y a discrétisation avantageuse des modes, amélioration de l'uniformité du champ, action d'un sbuI mode transversal avec puissance de sortie accrue et diminution de l'effet de la chaleur sur les miroirs. Si une couche électro-optique mince est utilisée dans le sélecteur de 2Q mode pour produire un retard de phase variable en temps mais invariable en mode, une lentille "oeil de mouche" est utilisée pour collimater les modes sélectionnées dans cette couche, produisant ainsi une diminution de la sensibilité aux rayures et autres imperfections de cette surface. L'utilisation de la lentille "oeil ds mouche" est décrite en détails plus 25 loin, à propos du cfité sélecteur de mode du résonateur laser d'un laser de balayage. Cependant, une lentille "oeil de mouche" peut être utilisée en relation avec l'autre miroir du résonateur de deux façons différentes. La lentille "oeil de mouche" peut être placée entre ce miroir et le reste du résonateur de façon à ce que ses petites lentilles collimateÈt les modes sur ce miroir. L'au-3Q tre possibilité étant de remplacer ce miroir résonateur par une lentille "oeil de moucheH qui soit recouverte d'un revêtement approprié et située de façon à ce que ses surfaces courbes agissent comme des miroirs sphériques. Dans l'une ou l'autre possibilité, la détérioration de ce miroir est considérablement diminuée. 35 ce qui précède ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de cette invention vont apparaître de façon-évidente dans la description plus détaillée des réalisations préférées.de l'invention illustrées par les schémas "ci-joints. La figure 1 est un schéma d'un laser de balayage à faisceau d'électrons 40 montrant le genre et le fonctionnement, de ce laser et montrant la focalisation 71 02581 6 2080606 d'un mode optique sur la surface d'une couche électro-optique en l'absence de lentille "oeil de mouche''. La figure 2 est un schéma d'urre réalisation d'un laser de balayage à faisceau d'électrons conforme aux principes de cette invention et comprenant une 5 lentille "oeil de mouche" situé dans la section résonateur entre la couche électro-optique et une lentille de focalisation. La figure 3 est une autre réalisation du laser de balayage à faisceau d'électrons conforme aux principes de cette invention, dans laquelle une lentille "oeil de mouche" est située entre la couche électro-optique et le faisceau d'é-10 lectrons. Nous allons donner une brève description (avec référence à la figure I) du genre et du fonctionnement d'un laser de balayage à faisceau d'électrons de l'art antérieur, description qui permettra de comprendre les avantages apportés par le laser de balayage à faisceau d'électrons conforme à la présente inven-15 tion tel qu'il est présenté sur les figures 2 et 3. Le laser de. balayage à faisceau d'électrons servant d'exemple pour la figure I, conforme au modèle décrit dans l'article de R.A. Myers, I.E.E.E. Journal □f Quantum Electronics. Vol. QE-4, N°6, juin 1966 pages 408-411, comporte deux sections principales tqui se chevauchent): - la section résonateur 10 et la 20 section sélecteur de mode 12. La section résonateur 10 comprend un milieu actif 22 avec des composants optiques fournissant un résonateur laser conjugué à champ plan. Le sélecteur de mode 12 comprend un faisceau d'électrons 55 qui peut être dévié, une couche de phosphate de potassium diacide (KDP) 34, un po-larisateur Cfenêtres 24 et 26 du milieu actif 22) et une plaque de polarisation 25 28. _ . Dans la section résonateur 10 du laser de balayage à faisceau d'électrons de la figure 1, est inclus un miroir de sortie 14 situé dans le plan focal de la lentille 16. Un ensemble de rayons 17,18 et 19 forme un mode optique 20 dans la section résonateur 10; cet enserrible a un foyer sur le miroir de' sortie 14, 30 qui est partiellement transparent. Les rayons 17, 18 et 19 du mode optique 20 sont transmis comme des rayons parallèles au plan focal situé à la surface 32 du cristal de KDP 34, à travers le milieu actif amplifiant 22 puis à travers la plaque de polarisation 28 et via une lentille 30. La couche de KDP 34 fait partie d'une structure, en sandwich 36 comprenant le revêtement anti-réfléchis-35 sant 38 sur la surface antérieure 33 de la couche de KDP 34, un revêtement à forte, réflectivité 39, la surface 32 contigue à la couche de KDP 34 et la couche de germanium 40 sur le revêtement à forte réflectivité 39. La couche de germanium 40 est connectée à la masse 42 via la connexion 44. La coùche de germanium peut être- rsnplacêe par tout© couche partiellement isolante permettant m die caramasKier ï.e .temps eÊ* évacuation de charge;- grâce à une épaisseur convenable 71 Q25E1 7 2080606 ment choisie, ou bien, elle peutêtre supprimée et la charge de surface enlevée par un faisceau de plus d'électrons ayant une énergie appropriée. La partie tube à rayons cathodique 46 de la section sélecteur de mode 12 comprend une chambre à vide 48, une bobine de déflexion 50 et une source de fais-5 ceau d'électrons 52 avec une connexion pour cable 54 pour exciter le canon d'électrons Cnon montré), diverses électrodes, des électrodes de focalisation et la bobine de déflexion, 50. Le laser de balayage à faisceau d'électrons de la figure 1 émet dB la lumière dans les directions 17d, 18d et 19d d'un point sélectionné 21 sur le mi-10 roir de sortie 14, à un temps donné. La section résonateur 10 de celui-ci est capable de supporter un grand nombre de modes transversaux, tel le mode 20 et, la section sélecteur de mode 12 sélectionne celui des modes qui produit l'effet laser à un instant donné. La section résonateur du laser de balayage doit répondre à un certain nombre d'exigences. Elle doit supporter un grand nombre de mo-15 des transversaux qui doivent avoir un facteur Q aussi semblable que possible, c'est à dire que le résonateur doit être fortement dégénéré. De plus, au moins un certain nombre de ces modes dégénérés doit être spatialement distinct afin que soit possible une sélection de mode spatiale. Il est également souhaitable pour économiser l'utilisation du milieu actif 20 produisant l'effet laser et pour une uniformité de sortie, que tous les modes possibles utilisent le même volume actif. Les surfaces de miroir 15 et 32 sont situées respectivement dans les plans focaux des lentilles 16 et 30, et les modes résonants sont ainsi focalisés sur ces miroirs. Un mode type, identifié par 1s numéro 20, est focalisé au point 21 25 sur la surface de miroir 15 et au point 23 sur la surface 32 du miroir 39. Le rayon principal de chaque mode, par exemple, le rayon 18 du mode 20 aboutit perpendiculairement à chaque miroir plan 15 et 39. La section sélecteur de mode 12 a pour fonction d'établir avec une charge d'électrons, un champ électrique dans la couche de KDP 34 qui par effet électro-optique produit une biréfringen-30 ce dans cette couche, dans la région de la trajectoire du mode 20. Le mode 20 est polarisé rectilignement par les fenêtres à angle de Brewster 24 et 26 sur le milieu actif 22, ou par un polariseur rectiligne à perte faible à l'intérieur du résonateur (non montré). La plaque dé polarisation 28, qui a une biréfringence uniforme, convertit la sortie polarisée rectilignement du milieu actif 22 35 en une lumière polarisée élliptiquement. Quand le faisceau réfléchi par le cristal de KDP 34 passe de nouveau à travers les fenêtres à angle Brewster 24 et 26 agissant maintenant comme un analyseur, il est atténué, diminuant ainsi le facteur 0 de la cavité du résonateur. Le facteur Q de la cavité est ainsi détruit sur l'ensenble du champ optique. La charge électronique 56 déposée par le fais-40 ceau d'électrons 55 sur la couche de germanium 40 agit de façon à réhausser 71 02581 8 2080606 localement le facteur Q de la cavité du résonateur en induisant une biréfringence dans la couche électro-optique de KDP 34 pour compenser les effets de polarisation éliptique de la plaque de polarisation. De ce fait, seul un mode déterminé 20, ou un ensemble de modes, localisé dans la région du champ électrique, est 5 capable d'osciller dans le résonateur 10 et est ainsi sélectionné. Les lentilles identiques 16 et 30 sont sélectionnées de façon à ce que leur distance focale f pour le milieu actif 22 soit la plus courte possible, ceci afin de produire un effet optimum. A la place d'une couche semi-conductrice 40 pour l'évacuation de la charge 10 électronique déposée, on peut utiliser une couche conductrice transparente, par exemple de l'oxyde de cadmimum CCdO) comme revêtement sur la face 38 de la couche de KDP , comme cela est décrit dans l'article de R.A. Myers et R.V Pôle dans IBM Journal Of Research and Development; Vol 5, N°5 septembre 1967; pages 502-510. Cette couche est connectée à la masse électrique 42. La charge s'éva-15 eue alors à travers la couche de KDP vers la masse via la couche conductrice. Les divers éléments des lasers de balayage à faisceau d'électrons des figures 2 et 3 conformes aux principes de cette invention, sont numérotés de la même façon que ]es éléments semblables du dispositif de type antérieur schématisé sur la figure 1 ; ces éléments ont un numéro pour la figure 2 et " sur la figure 20 3. Les changements apportés au laser de balayage à faisceau d'électrons de la figure 1 pour obtenir le laser de balayage à faisceau d'électrons schématisé sur la figure 2, comprennent la supression du revêtement anti-réfléchissant 38 de la surface du cristal de KDP du côté du résonateur 10 et, la fixation, 25 au moyen de colle, au cristal de KDP 34' d'une lentille "oeil de mouche" 100' avec des petites lentilles individuelles 104'. Un revêtement anti-réfléchissant 38' est posé sur les petites lentilles 104'. La lentille "oeil de mouche" 100' est foxée au cristal de KDP 34' par une couche de colle 102' ayant un indice de réfraction approprié. De plus, le point focal 23' du mode optique 20' se 30 trouve dans le plan focal de la lentille "oeil de mouche". Ce plan focal se trouve dans la cavité 10' à l'extérieur de la structure en sandwich 36'. Les rayons 17', 18' et 19' du mode optique 20' deviennent parallèles après être passés à travers une des petites lentilles 104' et éclairent une zone 106' sur le surface du revêtement à forte réflectivité 32'. 35 Un dispositif de lentille 'beil de mouche" comprend un très grand nombre de petites lentilles qui sont très près les unes des autres selon un dessin régulier. Dans les lasers de type antérieur, la lentille "oeil de mouche" consistait en une pluralité de lentilles ayant une caractéristique optique déterminée, elles étaient soient fabriquées séparément et organisées en un ensemble 40 ou bien, se présentaient sous forme de feuille dans laquelle les petites len 71 02581 9 2080606 tilles élémentaires étaient moulées sur un matériau ayant la qualité optique requise. Les petites lentilles 104' , en tant que lentilles élémentaires de la lentille "oeil de mouche" ont une caractéristique optique particulière. On dit communément d'une lentille "oeil de mouche" qu'elle a une structure lenticu-5 laire. Elle peut être moulée dans du plastique, du verre ou d'autres matières ayant des caractéristiques de réfraction ae lumière appropriées. Chaque petite lentille 104' de la lentille "oeil de ouche" a une caractéristique optique telle que, les rayons lumineux arrivant sur sa surface depuis le mode focalisé au point focal d'une telle lentille sont collimatés en un faisceau de rayons qui 10 tombe perpendiculairement sur la surface réfléchissante 32' et revient sur lui-même. Le revêtement anti-réfléchissant 38' est montré sur la figure 2 comme étant identique au contour de la surface de la lentille "oeil de mouche" 100. Le revêtement anti-réfléchissant 38' a pour fonction de diminuer les pertes par réflexion. 15 L'action des composants optiques dans la partie résonateur 10' est la même que celle qui a été décrite plus haut à propos du laser de balayage à faisceau d'électrons de type antérieur de la figure I. La cavité laser du résonateur 10' peut maintenir un grand nombre de modes optiques différents, chacun d'eux produisant un faisceau de sortie émanant d'un point différent 21' sur la surface 20 15' du miroir de sortie 14'. Quand un mode optique 20' est excité dans la cavité du résonateur 10', il est stabilisé au point de vue nature et lieu entre le point 21' sur la surface 15' du miroir de sortie et une zone 106* du revêtement à forte réflectivité 32'. Comme cela a été décrit pour le laser de balayage de type antérieur, de la 25 figure 1, la plaque de polarisation 28' détruit le facteur Q de tous les modes en l'absence de toute charge électronique sur le revêtement semi-conducteur 40'. Pour provoquer un mode optique déterminé 20' qui passe à travers le point focal 23' de l'une des petites lentilles 104' de la lentille "oeil de mouche" 100' dans la cavité du résonateur 10', le faisceau d'électrons du tube à rayons 30 cathodiques 46' est dirigé sur un point donné sur la surface de la couche semi-conductrice 41' proche de la zone 106' de la surface 32* frappée par le faisceau 105' des rayons optiques du mode optique 20'. La charge électroniquê 56' sur la surface 41' produit un champ électrique dans le cristal de KDP 34' qui produit dans celui-ci une biréfringence parce que le KDP est un cristal électro-35 optique. Le champ électrique provoqué par la charge est sélectionné de façon à ce que la biréfringence produite dans la couche de KDP 34" compense les effets de polarisation elliptique dans la plaque de polarisation 28'. De ce fait, le ' mode paeticulier 20' qui est collimaté sur la zone 106' a un retard de phase nul dû à l'action combinée de la plaque de polarisation 28* et du champ élec-40 trique produit par la charge électronique 56' dans la couche de KDP 34'. Ainsi, 71 02581 10 2080606 quand ce mode revient en arrière à travers le milieu actif 22', il est intégralement transmis et, c'est ce seul ffioefe qui produira l'effet laser dans la cavité du résonateur 10'. Tout mode de la cavité laser qui n'est pas focalisé au point focal 23' d'une 5 petite lentille 104' de la lentille "oeil de mouche'' 100', n'oscillera pas dans la cavité laser parce qu'il ne reviendra pas sur lui-même après réflexion sur le revêement à forte réflectivité 39'. Par conséquent, le champ optique de sortie depuis le miroir de sortie 14' du laser de balayage à faisceau d'électrons schématisé sur la figure 2, est digitalisé. 10 Etant donné que le point focal 23' du mode optique 20' à la lentille 30' ne se trouve pas à la surface de la couche de KDP 34', à cet endroit, la chaleur ainsi que l'effet des imperfections sont évités en provoquant un déplacement du faisceau de rayons 105' sur la zone 106's Le mode optique 20' est effectivement collimaté sur une zone approximativement égale au diamètre de la petite lentille 15 104' de la lentille "oeil de mouche" 100* sur lequel il est dirigé. De ce fait, chaque mode optique 20* utilise une zone relativement grande de la surface de KDP 32' et toute rayure sur celle-ci est sans importance puisque chaque mode optique occupe une zone importante de la surface de miroir. A la place de la couche semi-conductrice 40' utilisée dans cette réalisation 20 pour évacuer la charge, on peut utiliser un revêtement conducteur transparent, relié à la masse» comme par exemple de l'oxyde de Cadmium (CdO), placé entre la couche de colle 102* et la couche de KDP 34'. Ce revêtement recueille la charge déposée après qu'elle ait traversé la couche de KDP. La nature et la fonction de ce revêtement transparent conducteur d'oxyde de Cadmium est décrite avec 25 plus de détails dans l'article de R.A. Myers et R.V. Pôle dans IBM Journal Of Research and Development Vol. 5 N°5 Septembre 1967 pages 502-510. La réalisation du laser de balayage à faisceau d'électrons, conforme aux principes de cette invention, schématisé sur la figure 3, utilise une lentille " oeil de mouche" 100" située entre la couche de KDP 34" et le faisceau d'élec-30 trons 55". La lentille "oeil de mouche" 100" est fixée à la surface 32" du cristal de KDP 34" par une couche de colle 106" qui possède u indice de réfraction approximativement égal à celui du cristal de KDP 34". La colle 106" recouvre toutes rayures et autres imperfections sur la surface 32" du cristal de KDP 34" et, la propriété optique de la surface 32" est effectivement telle qu'-35 elle serait si ces imperfections n'existaient pas. Sur la figure 3, le mode optique 20" est focalisé par la lentille 30" au point focal 23" de la petite lentille 104" à l'intérieur de la couche de KDP 34". La petite lentille 104" ren-voit, le faisceau 105" au point focal. 23".. Le faisceau 105" intercepte une zone sur la surface 32" de la couche d:a KDP 34* qui n'agit pas en tant que surface 40 réfléchissante. La lentille "oeil de mouche" 10Q" avec les petites lentilles 71 02581 11 2080605 104" et le revêtement à forte réflectivité 39" sert de miroir pour la cavité du résonateur 10". Le revêtement à forte réflectivité 39" et la couche semiconduc-trice 40" sont montrées, pour le laser de balayage à faisceau d'électrons conforme au principe de cette invention schématisée sur la figure 3, comme étant 5 identiques au contour de la lentille "oeil de mouche" et ayant une surface identique à celui-ci du côté du faisceau d'électrons 55". Tout mode de la cavité laser qui n'est pas focalisé au centre de courbure effectif 23" de la petite lentille 104" dans la lentille "oeil de mouche" 100", n'oscillera pas dans la cavité laser parce qu'il ne reviendra pas sur lui-même 10 après réflexion sur le revêtement à forte réflectivité 39". Par conséquent, le champ optique de sortie depuis le miroir de sortie 14" du laser de balayage à faisceau d'électrons de la figure 3 est digitalisé. Etant donné que l'effet optiquement nuisible des raynures sur la surface de la couche de KDP a été évité grâce à la couche de colle 108" ayant un indice 15 de réfraction égal à celui de la couche de KDP, le point focal 23" du mode optique 20" peut être focalisé près de ou sur la surface 32" du cristal de KDP 34". Cependant, il n'est pas obligatoirement focalisé à cet endroit, comme par exemple, lorsque l'on doit réduire les effets de la chaleur. La section résonateur 10" du laser de balayage à faisceau d'électrons de 20 la figure 3 est par ailleurs identique à la section résonateur schématisée sur la figure 2. Cette invention fournit une cavité laser angulairement dégénérée, comprenant unmilieu actif situé entre deux surfaces réfléchissantes.La cavité laser est capable d'émettre des faisceaux de lumière laser le long de plusieurs axes 25 différents de la cavité. Un polariseur rectiligne et une plaque de retardement optique sont insérés dans la cavité laser afin d'introduire une polarisation. Un tube à rayons cathodiques est situé sur l'une des surfaces réfléchissantes de la cavité de laser, et une couche d'un matériau électro-optique est contigue à cette surface réfléchissante. La couche électro-optique répond à des charges 30 électroniques formées près d'elles par le faisceau d'électrons du tube à rayons cathodiques et elle produit une biréfringence qui neutralise l'effet de retard introduit par la plaque de polarisation. Ainsi est créé le meilleur axe pour produire l'effet laser au point ou est situé le faisceau d'électrons. Dans l'une des réalisations de l'invention, la lentille "oeil de mouche" est incor-35 porée sur la trajectoire du mode optique.Grâce à ce dipositif, les rayons du mode optique éclairent une partie cylindrique du cristal de KDP dans lequel le faisceau d'électrons établit un champ électrique. La lentille "oeil de mouche" est située de façon à collimater les modes optiques en un faisceau de rayons parallèles qui sont alors réfléchis vers la surface du cristal de KDP.D'après 40 un autre aspect de l'invention, la lentille "oeil de mouche" du côté du fais- â 71 02581 12 2080605 ceau d'électrons, est positionné de façon à renvoyer le mode optique incident au résonateur optique via le point focal à l'intérieur ou près du cristal de KDP. Le cristal électro-optique qui est choisi de préférence et que l'on trouve maintenant en grandes dimensions avec une qualité optique excellente et une 5 grande constante électro-optique est le phosphate de potassium diacide KH2P04, (KDP) . Etant donné son peu de dureté et sa grande sensibilité à la corrosion par humidité, il est extrêmement difficile de revêtir le cristal de KDP d'un vernis qui soit à la fois aussi plat que l'exigent les limites: 1/5 à 1/10 d'une longueur d'onde optique standard, c'est à dire la longueur d'onde de la 10 ligne D du sodium, et ne présente ni rayures ni trous. Les rayures et les trous nuisent à l'uniformité du champ optique de sortie. Dans la pratique, la focalisation des modes sur la surface du cristal de KDP peut être évitée par l'action d'une lentille "oeil de mouche" . Dans l'une des réalisations de l'invention présentée ici, une lentille "oeil de mouche" 15 est collée sur la surface du cristal de KDP. La structure en sandwich du cristal est située de façon à ce que les modes optiques soient focalisés dans le plan focal antérieur de la lentille "oeil de mouche". Seuls les modes produisant l'effet laser qui sont focalisés sur les axes des petites lentilles élémentaires sont collimatés par celles-ci et reviennent sur eux mêmes après réflexion 20 produisant ainsi une digitalisation du champ optique de sortie. Ces rayons forment des faisceaux essentillement parallèles dans le cristal de KDP, chaque faisceau occupant une section transversale du cristal ayant à peu près la taille d'une petite lentille c'est à dire environ 0,254 mm ou plus. Ces dimensions sont bien plus grandes que les rayures ou les trous qui sont en gébéral de di-25 mension inférieure à 0,02254 mm, de sorte que la zone réfléchissante du miroir pour une petite lentille est à peu près la même de petite lentille à petite lentille. Dans une autre réalisation de l'invention présentée ici, la lentille "oeil de mouche" est collée à la surface postérieure du cristal de KDP, du côté du 30 tube à rayons cathodiques et les surfaces des petites lentilles sont recouvertes d'un miroir diélectrique et agissent comme des miroirs sphériques. On utilise une colle ayant un indice de réfraction correspondant à celui du cristal de KDP et les modes sont focalisés sur la surface postérieure du cristal de KDP ou à l'intérieur du cristal de KDP. -- 35 Etant donné la sélectivité angulaire des petites lentilles de la lentille "oeil de mouche", on peut obtenir le fonctionnement d'un seul mode transversal avec une forte densité de la charge électronique déposée. La puissance de sortie est donc plus grande que sans la lentille "oeil de mouche". Le fonctionnement d'un seul mode dans les lasers de type antérieur, étant obtenu en .limitant 40 la densité de charge de sorte queseule une petite région du point de -charge 71 02581 13 2080605 se trouva au-dessus du seuil, mais elle ne pouvait pas être très supérieure au seuil. La résolution du laser de balayage à faisceau d'électrons de cette invention dépend de la dimension des petites lentilles. On trouve dans le commerce 5 des petites lentilles ayant un espacement de 0,25 mm . La lentille "oeil de mouche" peut être utilisée par exemple ayec un espace d'un millimètre entre les centres des petites lentilles. Avec un cristal de KDP de 5,08 cm par 5,0B cm oti obtient un champ ds sortie digitalisé d'environ 200 x 200 points résolva-bles. 10 Nous présentons maintenant quelques détails additionnels pour le fonction nement des réalisations schématisées sur les figures 2 et 3 en nous référant à l'appareil de type antérieur de la figure I. La structure en sandwich 36 est fixée à la face 56 de la chambre 48 par le (Joint torique 58 qui entoure la fenêtre 60 sur la face 56 de la chambre 48. 15 Quand la chambre 48 est sous vide, la pression atmosphérique extérieure maintient la structure en sandwich 36 en liaison de vide avec la chambre 48 par la surface 56. Une autre technique servant à maintenir la structure en sandwich 36 en liaison avec la chambre 48 du tube à rayons cathodiques 46 peut très bien convenir. 20 Le résonateur 10 du laser de balayage à faisceau d'électrons de la figure 1 est un résonateur optiquement conjugué pour lequel le terme conjugué implique que la surface réfléchissante 15 du miroir de sortie 14 et la surface réfléchissante 32 de la structure en sandwich 36 sont optiquement conecctées de façon à avoir leur image l'une sur l'autre, c'est à dire que les plans objet et image 25 coïncident . La partie résonateur 10 est le résonateur conjugué à champ plat du type décrit dans l'article de R.A. Myers et R.V. Pôle dans le Journal of the Opticaî Society of America, Vol 55, 1965, page 1574 et suivantes. L'action lenticulaire produisant l'image est séparée du milieu actif 222 et est produite par des lentilles différentes qui sont sélectionnées et situées de façon à ce 30 que la dégénérescence se produise sur un champ optique plat ou plan. Le milieu actif 22 est un tube de décharge à mercure ionisé à cathode creuse du type décrit dans un article de R.L. Bauer et al, Journal of the Optical Society of America, vol, 55, 1965 pages 1598 et suivantes. Un exemple pour le milieu actif 22 est un tube cathodique de 25 mm de diamètre et de 75 à 200 mm 35 de long qui est monté dans un tube de verre de dimensions très voisines avec des fils soudés et flexibles qui servent de conducteurs de cathode. Une anode en fil de tantale de gabarit 20 est placée à environ I cm de chaque extrémité de la cathode sous forme de bague et est soudée à un câble d'alimentation en tungstène. Les fenêtres à angle de Brewster 24 et 16 sont montées sur les ex-40 trémités de tube de verre avec une mince couche de ciment epoxy. L'alimentation à 71 02581 14 2080605 peut être utf générateur d:fimpulsions â haute tension fonctionnant à un rythme cf; * d'environ 200; â 5.000 impulsions* par secondes. A titre/exemple, une durée d'impulsions de 0,8 microsesondes, une tension d'impulsion pour l'effet laser de 2,2kv, et un courant d'impulsion d'environ 30 A sont des paramètres utilisés. 5 D'autres milieux actifs conventionnels dans le domaine du laser peuvent convenir, comme par exemple le cristal de grenat d'yttrium alimunium dopé au néodyme ou une décharge dans l'argon. La couche électro-optique 34 est taillée suivant l'axe Z du cristal de KDP phiosphate ou du cristal de KDP deutéré ayant comme dimensions 25 mm x 25 1Q mm x 3 mm. A la place du KDP on peut utiliser une autre matière ayant un effet électro-optique longitudinal. Les fenêtres à angle de Brewster 24 et 26 sur le milieu actif 22 effectuent une polarisation de l'émission laser. A la place des fenêtres on peut utiliser un polariseur à faible perte si cela est exigé par un laser à gain élevé. La couche de germanium 40 détermine le temps de détériora-15 tion selon ses propriétés de conductivité et la résistance et capacité de ses circuits. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter 20 toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre et de la portée de ladite invention. i 71 025C1 15 2080606 REVENDICATIONS 1.- Laser de balayage à faisceau d'électrons caractérisé en ce qu'il comprend: 5 - une cavité laser angulairement dégénérée capable d'osciller selon plu sieurs modes optiques transversaux dégénérés , chacun des dits modes correspondant à un faisceau de sortie de ladite cavité, émanant d'un point différent sur le miroir de sortie de ladite cavité, - des moyens de polarisation situés dans ladite cavité pour polariser rec-1Q tilignement les dits modes optiques, - une plaque de polarisation située dans ladite cavité pour introduire un certain retard de phase entre deux composantes de polarisation orthogonales de chacun des dits modes polarisés rectilignement, - un milieu actif dans ladite cavité pour entretenir l'oscillation des dits 15 modes dans ladite cavité, - une lentille pour introduire ladite dégénérescence angulaire dans ladite cavité, grâce à quoi celle-ci devient une cavité conjuguée à champ plan, - un tube à rayons cathodiques délivrant un faisceau d'électrons mobile, et - des moyens pour sélectionner l'un des dits modes pour osciller dans la 2Q dite cavité, comprenant une couche d'un monocristal électro-optique pour introduire par l'intermédiaire dudit faisceau d'électrons un retard de phase compensant celui introduit dans ledit mode optique par ladite plaque de polarisation et une lentille "oeil de mouche" comprenant plusieurs petites lentilles pour éclairer sélectivement ladite couche électro-optique avec les dits modes opti- 25 ques. 2.- Laser selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit matériau électro-optique est du phosphate diacide de potassium (Kh^PO^)• 3Q 3.- Appareil pour commander la direction d'un faisceau laser caractérisé en ce qu'il comprend: - une cavité laser conjuguée à champ plat dégénérée pouvant supporter plusieurs modes d'oscillation différents, - des moyens de commande de l'émission du faisceau laser comprenant un ma-35 tériau électro-optique placé dans ladite cavité dans le chemin des dits différents modes d'oscillation, - des moyens pour diriger sélectivement un faisceau d'électrons sur ledit matériau électro-optique pour établir un champ électrique dans une partie sélectionnée de celui-ci, 4Q - une lentille disposée dans ladite cavité pour focaliser les dits fais- 0 71 02581 16 2080606 tro ceaux laser par rapport audit matériau éleof-optique, et - une lentille "oeil de mouche" composée de plusieurs petites lentilles arrangées selon une configuration géométrique bien déterminée pour coupler l'un des dits modes audit champ électrique dans ladite partie sélectionnée audit 5 matériau électro-optique. 4.- Appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite lentille "oeil de mouche" collimaté ledit faisceau lumineux dans ledit matériau électro-optique. 10 5.- Appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite lentille "oeil de mouche" focalise ledit faisceau lumineux dans ledit matériau électro-optique. 15 6.- Laser de balayage à faisceau d'électrons comprenant une section réson nateur capable d'entretenir plusieurs modes optiques et une section de sélection de mode composée d'une source de faisceau d'électrons pour sélectionner séquentiellement les dits modes, laser caractérisé en ce qu'il comprend: - une couche d'un matériau électro-optique pour coupler ledit faisceau 20 d'électrons et les dits modes dans ladite section résonnateur pour obtenir une sélection spatiale grossière des modes, et une lentille "oeil de mouche" pour la sélection spatiale fine des dits modes. 7.- Laser selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite lentille 25 "oeil de mouche" comporte plusieurs petites lentilles fournissant respectivement un mode sélectionné parmi un nombre discret de mode dudit ensemble de modes. 6.- Laser selon la revendication 7 caractérisé en ce que ladite lentille 30 "oeil de mouche" est placée dans la section résonnateur pour collimater ledit mode dans ladite couche électro-optique par l'intermédiaire d'une des dites petites lentilles.