Brevet FR2086322A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne d'une manière générale des lasers et plus spécialement un nouveau laser dans lequel l'énergie laser peut être recueillie aux deux extrémités. Dans certaines applications du laser, tellaÇque le traitement ou l'usinage des matières, on projette un faisceau laser sur une pièce telle qu'une plaquette ou un circuit intégré pour ajuster des résistances, tracer sur des semi-conducteurs etc. Souvent un ouvrier est assis à son poste de travail et traite successivement une série de pièces en les plaçant à la main de manière qu'elles interceptent le faisceau laser. De nombreuses opérations de ce type n'exigent pas de laser de grande puissance et par conséquent on n'utilise pas toujours les possibilités maximales du laser employé. L'utilisation des lasers pour des opérations du type susmentionné est relativement coûteuse. En général, une petite firme ne peut acquérir plus de un ou, au maximum, deux lasers. Au cours d'efforts pour traiter plus efficacement et économiquement des matériaux avec ces lasers, on a suggéra d'installer deux postes de travail séparés et ensuite de scinder le rayonnement émis par un laser unique en deux faisceaux dirigés respectivement sur les pos tes de travail. De cette manière, on peut effectuer Le travail deux fois plus vite,avec un seul laser en/un temps donné.Cependant, la mise en place de la fixation mécanique d'un ou plusieurs séparateurs de faisceaux est techniquément" aonipïiquée, Un très léger déplacement du matériau laser lui-même, par exemple, peut provoquer un déplacement considérablement amplifié du faisceau laser si ledit séparateur de faisceaux est placé à plusieurs mètres du laser. Compte tenu de ce qui précède, l'invention concerne un nouvel ensemble laser dans lequel un laser unique peut être mis en place pour deux postes pour deux postes de travail tout en éliminant les difficul- tés d'alignement et analogues associées aux séparateurs de faisceaux. Plus précisément, la présente invention-concerne un laser unique dans lequel le rayonnement laser peut entre recueilli par les deuxextrémités du laser. Avec cette disposition, le laser peut être placé entre deux postes de travail côte à côte et le rayonnement laser de chaque extrémité est utilisé par les ouvriers à leurs postes de travail. On recueille le rayonnement émis par les deux extrémités du laser, selon la présente invention, en plaçant unmiroir d'extrémité partiellement transparent à chaque-extrémité de la cavité optique. Dans tous les lasers de la technique antérieure connus de la Demanderesse, l'émission du laser était antérieurement recueillie par une seule extrémité. Dans la réalisation préférée de l'invention, les miroirs d'extrémité extérieurs délimitant une cavité optique sont réalisés de manière à avoir des coefficients de réflexion et de transmission égaux, afin que le-s-. énergies laser émises par chaque extrémité' soient égales.En utilisant un laser suffisamment puissant, on peut transmettre une énergie utilisable suffisante à chaque poste de travail, cette énergie étant dirigée sur des pièces appropriées par les système-s optiques normaux placés aus postes de travail. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description-qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue simplifiée en perspective du laser selon l'invention, tel qu'il peut entre utilisé- avec deux postes de travail côte à côte pour des opérations de traitement de matériaux. La figure 2 est- vue schématique en élévation prise sensiblément dans la direction des flèches '2-2 de l'ensemble laser de la figure 1. La figure 1 représente un boîtier unique 10 de laser comportant des tubes 11 et 12 de sortie du r-ayonnement lumineux part-ant- d'extrémités opposées afin de diriger ce rayonnement sur des appareils 13 et 14 appropriés d'examen optiquè.- -Ces- appareils sont places au-dessus- des pièces 15 et -16,- aux postes de travail 17 et 18 côte à côte. Avec la disposition ci-dessus, deux ouvriers peuvent être assis aux postes de travail 17 et 18 et traiter des pièces 15 et 16, respectivement, par le rayonnemént du laser unique à l'intérieur --du-boltier 10. On décrit ci-après, à 1-' aide de la figure 2, l'ensemble qui est dans le boîtier 10 de la figure 1. Comme indiqué, et uniquement à titre explicatif, le- matériau laser est constitué par un-cristal 19- entôuré d'une lampe-éclair 20 hélicoïdale alïme'nt'e'e' par une source-de pompage- optique 21. L'axe dru rayonnement laser est représenté en A-A. Le materiau laser' est de préférence symétrique par rapport au plan P représenté.Bien que le laser décrit soit du type à solide, on peut employer des lasers à gaz ou à liquide, le milieu ou matériau laser étant en général allongé dans le sens de l'axe h-A du rayonnement. les premier et second miroirs d'extrémité 22 et 23 sont placés sur l'axe A-A, en étant convenablement espacés des extrémités 19a et 19b de la tige laser pour délimiter une cavité optique en vue de l'accumulation d'un rayonnement cohérent. Au lieu du miroir d'extrémité unique partiellement réfléchissant et partiellement transparent qui caractérise les lasers classiques, les deux miroirs d'extrémités 22 et 23 sont choisis partiellement réfléchissants et partiellement transparents. Par cet agencement, le rayonnement laser peut étre recueilli simultanément aux deux extrémités de la cavité optique. Le rayonnement laser sortant de la cavité est transmis par des systèmes optiques appropriés, tels que les lentilles 24 et 25, aux fibres optiques 11 et 12, pour aboutir aux appareils d'examen optique 15 et 14, respectivement, de la figure 1. Les divers faisceaux peuvent être déviés vers le bas sur des pièces t5 et 16, comme décrit, en utilisant des systèmes optiques appropriés à l'inté- rieur des appareils d'examen. Dans la réalisation particulière représentée sur la figure 2, un variateur 26 de Q (Q représente le coefficient de suramplification), est placé dans la cavité optique. Le cristal laser lui-même est constitué par un grenat dtyttriumet aluminium. Avec cette disposition, l'ensemble peut faire l'objet d'un pompage optique continu et on peut faire varier Dériodiquement le Q pour transmettre un rayonnement utilisable aux postes de travail. En service, le matériau 19 du laser unique est soumis à un pompage optique par la source 21 de pompage optique. les niveaux à population fortement inversée d'ions d'émission laser sont engendurés par ee pompage optique et lorsque le Q de la cavité est modifié par le variateur 26 de Q, le niveau à population inversée passe à un état énergétique inférieur, émettant un rayonnement de longueur d'onde correspondant à la différence d'énergie. Ce rayonnement se propage dans les deux sens entre les miroirs d'extrémités 22 et 23, du fait de leurs caractéristiques de réflexion partielle de la lu mièvre, pour provoquer une accumulation de rayonnement, ce qui a pour résultat final l'émission drun rayonnement par chaque extrémité sous forme d'une impulsion géante. Le variateur de Q atteint ensuite un état tel qu'il abaisse le Q de la cavité et le niveau à population inversée des ions laser se reforme par pompage optique. Quand le variateur de Q rétablit le Q de la cavité, une seconde impulsion d'énergie est émise par le laser. On peut obtenir une fréquence de récurrence très élevée, si bien qu'en fait le rayonnement émis par chaque extrémité de l'ensemble laser est pratiquement continu. On comprend facilement que, comme l'indique la figure 1, on fait passer le rayonnement émis par chaque extrémité à travers les fibres optiques 11 et 12 et le renvoie sur les pièces, celles-ci étant examinées par les appareils optiques 13 et 14. L'ensemble décrit ci-dessus est particulièrement intéressant pour le traitement des matériaux, comme on l'a expliqué. Dans ces cas-là, la puissance maximale d'un laser normal n'est pas necessaire, Si bien que la quantité d'énergie émise est suffisante, mê- me Si l'on emploie une seule tige laser. Cependant, il va de soi que les principes de l'invention sont applicables à d'autres lasers, tels ceux à liquide et à gaz Dans tous les ensembles de ce genre qui comportent des miroirs d'extrémités délimitant la cavité optique, 1' émission de rayonnement par les deux extrémités est possible.Le plus souvent, le rayonnement émis par les extrémités opposées de l'ensemble laser est égalisé en réalisant des miroirs d'extrémités très sensiblement identiques, c'est-à-dire ayant les mêmes coefficients de réflexion et de transmission. Bien que la réalisation particulière ci-dessus ait été décrite en utilisant un dispositif accumulateur d'énergie constitué par des miroirs d'extremites extérieurs, il va de soi qu'on peut déposer des revêtements isolants partiellement transparents aux extrémités du matériau laser et qu'on peut utiliser des matriaux laser tels que des gaz, la caractéristique essentielle consistant en une émission laser, utilisable pour des opérations de traitement des maté rivaux, par les deux extrémités. Il est évident d'après ce qui precède que la présente invention concerne un nouvel ensemble laser dans lequel le traitement de pièces peut être réalis environ deux fois plus vite que ce n'est actuellement pos-sible, tout en utilisant sewl laser. Il va de soi que la présente invention nra été detcrite cidessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et cue lton pourra y apporter toutes modifications entrant dans son cadre et son esprit. REVENDICATIONS 1. Laser caractérisé en ce qu'il émet une énergie utilisable par les deux extrémités. 2. Ensemble à laser selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : un matériau pour laser, le reste dudit laser, un dispositif de pompage optique dudit matériau et des premier et second dispositifs d'accumulation délimitant une-cavité optique pour ledit matériau laser, lesdits dispositifs d'accumulation étant chacun partiellement transparents de manière à recueillir le rayonnement laser par les deux extrémités dudit ensemble. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau laser est allongé dans le sens du rayonnement laser et est symétrique par rapport à un plan à mi-distance de ses extrémités, ledit dispositif d'accumulation comportant des miroirs terminaux dans le sens du rayonnement laser, lesdits miroirs terminaux ayant des coefficients de transmission et de réflexion partiels égaux, si-bien que les rayonnements émis- par chaque extrémité sont sensiblement de même intensité. 4. Ensemble laser unique selon la revendication 3, employé pour le traitement de matières dans deux postes de travail placés côte à côte, caractérisé en ce qu'il transmet un rayonnement laser à peu près simultanément à chacun desdits postes et qu'il comporte un dispositif optique à chaque poste de travail destiné à recevoir et renvoyer ledit rayonnemeat sur les pièces d'oeuvre correspondantes auxdits-postes pour les- traiter.- 5. Laser selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau laser est constitué par un cristal de grenat d'yttrium et aluminium et un variateur de Q placé dans ladite cavité optique, de manière que ledit ensemble fasse l'objet d'un-pompage-optique continu et que son Q varie périodiqúement pour transmettre un rayonnement utilisable auxdits postes de travail.