Brevet FR2062921A1 — publié le 19710702

La présente invention concerne un laser à gaz à tube à décharge contenant le milieu actif, fonctionnant avec une décharge à courant continu et placé dans un résonateur optique, et dont l'espace de décharge est de préférence divisé en plusieurs 5 sections. Un problème important relatif aux lasers à gaz fonc tionnant avec des décharges à courant continu réside dans l'amorçage de la décharge du gaz à l'enclenchement du laser, en particu- . lier lorsque le laser doit fonctionner par impulsions. Pour l'a-10 morçage on utilise généralement une bobine d'amorçage spéciale munie d'un générateur haute tension approprié contenant normalement un transformateur. En particulier, dans le cas où, pour réduire la tension de décharge, on divise l'espace de décharge en plusieurs sections, ce qui est très important pour les lasers à 15 CO2, il est apparu que l'amorçage par bobines haute fréquence é-tait très irrégulier de sorte que certains espaces de décharge ne peuvent souvent pas s'amorcer. Tandis que ces difficultés pourraient encore etre acceptables dans le cas d'un laser à gaz à fonctionnement continu 20 n'impliquant qu'un seul enclenchement pour une longue durée, pouvant dtre au besoin répété plusieurs fois, ces difficultés peuvent conduire à 1impossibilité complète d'utiliser un.montage laser fonctionnant par impulsions, ce qui est à peu près indispensable dans le cas de lasers à COj et autres lasers à grande puis-25 sance. Même si l'on utilise le montage cascade haute tension déjà proposé dans une précédente demande de Brevet, on ne peut écarter ces difficultés, car en raison des résistances de shuntage branchées en parallèle sur les tubes, on rencontre sou-30 vent le danger de l'amorçage d'un seul espace de décharge, ce qui entraine toujours l'annulation de la tension de décharge de sorte que le deuxième espace ne peut plus être amorcé. Une possibilité pour obtenir un amorçage sur de cha que espace de décharge serait de donner à la tension de fonction-35 nement la valeur de la tension d'amorçage nécessaire, mais après l'amorçage, cette tension excédentaire très élevée devrait être réduite à 1'ai.de de résistances, ce qui conduirait à des pertes de puissance de l'ordre ds quelques kilowatts. La présente invention a pour but de réaliser un mon 40 tage de laser à gaz produisant un amorçage correct dans toutes les 10 33405 2 2062921 parties de l'espace de décharge, même en fonctionnement par impulsions. Pour résoudre ce problème, l'invention propose que, dans le cas d'un laser à gaz du type mentionné au début, les électrodes de chaque partie de l'espace de décharge disposent, en plus 5 de l^ur liaison commutable avec une source de tension de fonctionnement, d'une liaison avec une deuxième source de tension à très haute impédance (source de tension d'amorçage) de manière que la tension de somme soit supérieure à la tension d'amorçage. Dans ce montage, la source de la tension d'amorçage doit être appliquée aux 10 électrodes de 11 espace (ou des espaces de déchargé), avant la tension de fonctionnement, au moins assez longtemps pour qu'une décharge obscure stationnaire et à faible intensité se produise déjà lors de l'application de la tension de fonctionnement. Ceci est obtenu simplement par le fait que la tension auxiliaire reste 15 constamment appliquée pendant la durée de fonctionnement du laser, ce qui ne soulève aucune difficulté par les courant qui passent ne sont que de quelquesJJ A seulement. Suivant un mode d'exécution de l'invention, les électrodes reliées en fonctionnement avec un ptîle, mis à la terre, 20 de la source de tension de fonctionnement sont reliées, par l'intermédiaire de résistances de forte valeur ohmique, à une source de tension d'amorçage présentant une polarité opposée à celle de la tension de fonctionnement. Dans une autre réalisation de l'invention, il est 25 prévu pour l'application de la tension de fonctionnement des éléments de commutation, commandés de l'extérieur, en particulier des tubes, branchés entre la terre et les électrodes correspondantes. La présente invention est décrite plus en détail 30 dans cè qui suit à l'aide d'un exemple de réalisation représenté au dessin annexé. Un transformateur haute tension T produit une haute tension alternative redressée par le pont G-^ et filtrée par le condensateur C^. Le côté positif de cette tension est relié à 35 l'anode 1 de l'espace de décharge tandis que le coté négatif est mis à la terre d'une part et est appliqué d'autre part aux cathodes des tubes R'd^ et reliés aux cathodes 2 des espaces de dé charge. Si ces tubes commandés de l'extérieur sont bloqués, il ne passe aucun courant dans ce circuit. 70 33403 3 2062921 Comme la tension de service qui est dans l'exemple décrit de 10 kV n'est pas suffisante pour amorcer la décharge dans le gaz, on applique aux cathodes des deux espaces de décharge une tension négative de -10 kV bloquée par rapport à la masse par les 5 tubes. Cette tension est obtenue par un montage Villard comprenant les condensateurs C£ et Cg et les redresseurs G2 et G3. Par rapport au point + 10 kV, la tension -10 kV est doublée. Une tension de 20 kV est maintenant appliquée aux espaces de décharge par l'intermédiaire des deux résistances R^ 10 et R2 et elle suffit à amorcer le tube laser, le courant d'ionisation qui passe étant d'environ 100/;A. Ce courant ne provoque pas encore un effet laser appréciable car il ne suffit pas à produire un transfert suffisant du niveau d'énergie décisif. Si maintenant les tubes sont enclenchés, un courant 15 de décharge instantané de 10 à 100 mA, déterminé par la résistance interne des tubes, circule en raison de la préionisation qui existe déjà. Les tubes servent donc à la fois d'interrupteurs et de résistances réglables pour la décharge dans le gaz. Ainsi, le laser peut, à n'importe quel instant, 20 être enclenché ou déclenché sans aucun retard, en sorte qu'un fonctionnement par impulsions est possible. Si la tension doit être appliquée au coté courant alternatif, il faut tenir compte du fait que des retards de commutation peuvent apparaitre en raison des temps de charge des conden-25 sateurs. Si on désire pouvoir supprimer l'application de la tension d'amorçage, en particulier dans le cas d'un fonctionnement continu de longue durée, on peut prévoir un interrupteur S (qui peut etre un contact de relais par exemple). 30 Si l'on portait la tension de fonctionnement à 20 kV, il faudrait pouvoir absorber 10 kV X 100 mA - 1000 Watts pendant le fonctionnement. Cependant, race au montage de l'invention, on transforme en chaleur seulement 10 kV X 10^uA = 1 Watt seulement est transformé en chaleur. 35 La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté. En dehors du fait que l'on peut utiliser un espace de décharge non subdivisé ou encore plus subdivisé, il est en principe possible d'appliquer la tension d'amorçage par les impulsions de commande des tubes, ce qui implique que celle-ci 40 soient retardées par rapport à la tension d'amorçage pour permettre à celle-ci de produire une décharge obseure stationnaire et à faible intensité. 70 33403 4: 2062921 REVENDICATIONS 1. Laser à gaz à tube de décharge, contenant le milieu actif, fonctionnant avec une décharge à courant continu et placé dans un résonateur optique, et dont l'espace de décharge est de préférence subdivisé en plusieurs sections, caractérisé 5 par le fait que les électrodes (1,2) de chaque section de l'espace de décharge disposent en plus de leur liaison commutable avec une source de tension de fonctionnement (H- 10 kV) d'une liaison avec une deuxième source de tension à très haute impédance (source de tension d'amorçage) pour que la tension de somme soit supé-10 rieure à la tension d'amorçage. 2. Laser à gaz suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la source de tension d'amorçage doit etre appliquée aux électrodes de l'espace de décharge, avant la tension de fonctionnement, au moins assez longremps pour qu'une décharge 15 obscure stationnaire et à faible intensité se soit produite avant l'application de la tension de fonctionnement. 3. Laser à gaz suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les électrodes (2) reliées en fonctionnement avec un pôle, mis à la terre, de la source de tension 20 de fonctionnement, sont reliées à une source de tension d'amorçage (-10 kV) présentant une polarité opposée à celle de la tension de fonctionnement, par l'intermédiaire de deux résistances de grande valeur (R^, R9) . 4. Laser à gaz suivant l'une quelconque des reven-25 dications 1 à 3, caractérisé par le fait que des éléments commandés de l'extérieur, en particulier des tubes (RB-^, Rî^) > sont branchés entre la terre et les électrodes correspondantes (2) pour l'application de la tension de fonctionnement.