Brevet FR2105014A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne un module laser. Le laser selon l'invention est en particulier destiné à être utilisé dans des dispositifs à laser pour le découpage des matières minérales tels que drifts dans la demande de brevet N PV 70 04 945 déposée le 12 Février 1970 au nom du Demandeur. L'invention a pour objet de concevoir un module laser permettant de produire avec des énergies relativement faibles un rayon laser puissant et particulièrement apte pour traiter et découper une matière minérale prédéterminée. Le module selon l'invention est constitué d'un boitier hermétique en un métal bon conducteur thermique, d'un tube ou d'une caisse en une matière minérale similaire ou du même groupe chimique que la matière à découper ou à traiter et qui est logé à l'intérieur dudit boitier métallique et espacé de ce dernier, ledit tube présentant un orifice d'arrivée de gaz débouchant à l'extérieur du boitier métallique et un orifice d'évacuation de gaz débouchant dans l'espace libre ménagé entre le tube et le boitier pour la circulation forcée d'un gaz d'excitation et de refroidissement évacué à travers un orifice convenable prévu dans ledit boîtier métallique, le module comprenant, de plus, à l'intérieur dudit manchon une paire d'électrodes d'excitation auxquelles est appliquée une tension ionisante de fréquence radioélectrique, un résonateur d'émission d'un type connu et un ensemble de miroirs de réflection et d'amplification, et ledit boitier métallique comprenant en regard de l'orifice de passage du rayon dudit tube une ouverture fermée par un élément transparent convenable ou par une optique d'un type connu. Grâce à cette construction, le laser selon l'invention permet d'exploiter certains phénomènes de résonance facilitant la production et l'amplification d'un rayon laser particulièrement avantageux pour découper des matières minérales prédéterminées. Pour le traitement et le découpage du quartz ledit gaz d'excitation et de refroidissement est du propane, ledit tube minéral étant en onyx et ledit ensemble résonateur en agate le laser étant produit par ionisation positive. Suivant un autre mode de réalisation destiné également au traitement et découpage du marbre et du grès, ledit gaz d'excitation et de refroidissement est de lthélium, ledit ensemble résonateur étant en verre synthétique dopé au calcium et le rayon laser étant produit par ionisation négative. Suivant un mode de réalisation préféré du module selon l'invention, ledit tube est en une matière minérale et lesdites électrodes d'excitation sont constituées par une self d'émission en une matière minérale du même groupe chimique que la matière à découper. D'autres réalisations et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et en se référant aux dessins annexés montrant à titre d'exemple un mode de réalisation du module laser selon l'invention. Sur ces dessins Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale du module selon l'invention, et Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure i. Sur les dessins annexés ne sont représentés schématiquement que les éléments essentiels du module laser selon l'invention. Le module représenté ici comprend un boitier hermétique 1 en un métal bon conducteur thermique. Le bottier 1 comprend un couvercle amovible 2 fixé par des brides et boulons 3; 4. A l'intérieur du bottier 1 est logé un tube 5 qui est, selon l'invention, en une matière minérale du meme groupe chimique que la matière à traiter ou à découper. Le tube 5 est maintenu en place par des guides ou éléments d'espacement 6 prévus sur la paroi intérieure du bottier l et du couvercle 2. Les éléments 6 sont ajourés pour permettre la circulation de gaz dans l'espace libre ménagé entre le bottier 1 et le tube 5.Le gaz est envoyé sous pression à l'intérieur du conduit 5 à travers un conduit d'admission 7, traverse le tube 5 et quitte celui-ci à travers un orifice d'évacuation 7a. il traverse l'espace libre ménagé entre le bottier I et le tube 5 et est évacué à travers un orifice de sortie 8. Après un refroidissement dans un dispositif connu convenable, le gaz est recyclé dans le tube 5. A l'intérieur du tube 5 est logé un élément émetteur 9 pour l'émission d'une tension ionisante d'une fréquence radioé lectrique et qui est relié à un généra représenté) à travers des passe-fils 10. De plus, le module comprend à l'in térieur du tube 5 un ensemble résonateur à miroirs Il constitué d'une manière connue par au moins un résonateur, un réflecteur de haute efficacité et par un miroir d'émission perméable à certaines fréquences prédéterminées. En regard de l'extrémité de sortie de l'ensemble de miroirs 11, le tube 5 et le boitier 1 présentent des lumières 12 pour le passage du rayon de sortie. Au niveau des lumières 12 peut étre prévue une optique de focalisation convenable. Les références 13 et 14 désignent deux soupapes de streté du bottier 1. Le module laser selon l'invention fonctionne de la manière suivante Le gaz envoyé à travers l'orifice d'admission 7 est excité à l'intérieur du tube 5 par l'émission radioélectrique de l'émetteur 9. Un grand nombre d'atomes du gaz est ainsi poussé à un haut niveau énergétique. Ils retombent immédiatement à un niveau intermédiaire où ils starretent incapables de perdre l'énergie sauf par collision. Mais ils rentrent en collision avec les atomes de la matière du tube 5 qui s'élèvent ainsi également audit niveau intermédiaire. On obtient ainsi un plus grand nombre d'atomes de gaz audit niveau intermédiaire. Cette action est intensifiée grâce à l'ensemble de miroirs 11.De plus, grâce à l'utilisation d'un tube 5 en une matière similaire à la matière à traiter ou à découper, les photons libérés dans le gaz et qui butent sur les parois du tube 5 semblent acquérir un certain apport d'énergie facilitant une pénétration harmonique dans le résonateur permettant une inversion de la population et ainsi la production d'un rayon laser efficace. Cet apport en énergie particulièrement avantageux semble dû à l'effet Raman. Le module laser selon l'invention est en particulier destiné à un dispositif pour découper des matières minérales tel que décrit dans la demande de brevet NO PV 70 04 945 citée cidessus. Dans un tel cas, on utilise pour le découpage du quartz par exemple dans la branche de ionisation positive dans un tube 5 en onyx avec un résonateur en agate, un gaz de propane et dans la branche d'ionisation négative de l'hélium avec un résonateur en verre synthétique dopé au calcium. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, on pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Module laser notamment pour découper ou traiter une matière minérale telle que de la pierre, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un boîtier hermétique en un métal bon conducteur thermique, d'un tube ou d'une caisse en une matière minérale similaire ou du meme groupe chimique que la matière à découper ou à traiter et qui est logé à l'intérieur dudit boîtier métallique et espacé de ce dernier, ledit tube présentant un orifice d'arrivée de gaz débouchant à l'extérieur du boîtier métallique et un orifice d'évacuation de gaz débouchant dans l'espace libre ménagé entre le tube et le boîtier pour la circulation forcée d'un gaz d'excitation et de refroidissement évacué à travers un orifice convenable prévu dans ledit bottier métallique, le module comprenant de plus à l'intérieur dudit manchon une paire d'électrodes d'excitation auxquelles est appliquée une tension ionisante de fréquence radioélectrique, un résonateur d'émission d'un type connu et un ensemble de miroirs de réflection et d'amplification et ledit boîtier métallique comprenant en regard de l'orifice de passage du rayon dudit tube une ouverture fermée par un élément transparent convenable ou par une optique d'un type connu. 20 - Module suivant la revendication 1 destiné en particulier au découpage ou au traitement du quartz caractérisé en ce que ledit gaz d'excitation et de refroidissement est du propane, ledit tube minéral étant en onyx et ledit ensemble résonateur en agate, le laser étant produit par ionisation positive. 30 - Module suivant la rEvendication 1, destiné en particulier au découpage et au traitement du marbre et du grès, caractérisé en ce que ledit gaz d'excitation et de refroidissement est de l'hélium, ledit ensemble résonateur étant en verre synthétique dopé au calcium et le rayon laser étant produit par ionisation négative.