Brevet FR2104918A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne l'es générateurs lasers et plus particulièrement les lasers dans lesquels l'émission stimulée est obtenue dans un matériau actif liquide. Un générateur laser comprend très schématiquement un milieu actif disposé dans 5 une cavité résonnante Fabry-Pérot, constituée de deux miroirs partiellement réfléchissants, et un moyen de pompage associé au milieu actif. On connaît actuellement trois sortes de milieux actifs, un milieu actif solide qui peut être par exemple un cristal de Rubis ou un barreau de verre dopé au Néodyme, ou bien un milieu actif gazeux tel que par exemple un mélange de gaz comprenant de 10 l'Hélium et du Néon, et enfin un milieu liquide. Les milieux actifs liquides qui sont actuellement utilisés dans les générateurs lasers sont constitués généralement d'un matériau dopant, tel que du Néodyme ou une autre terre rare, dissout dans un solvant. Les solvants connus et utilisés actuellement sont de différentes natures : par •J5 exemple, on utilise un mélange d'oxychlorure de Sélénium (Se 0 C12) et de chlorure d'étain (Sn C14]s on connaît aussi un solvant constitué par un mélange d'oxychlorure de Phosphore (PO C13] et d'un chlorure métallique (M Cln), dans lequel M peut être choisi dans la liste des métaux suivants : Etain, Zirconium, Bore, Titane ... Ce mélange peut aussi comprendre quelquefois de l'eau (H20]. 20 Bien entendu, dans ces différentes sortes de solvants, le dopant actif est dis sout dans des proportions déterminées,- par exemple le Néodyme est dissout sous la forme d'un oxyde (Nd2 03] dans des proportions de 10 % en poids, ce pourcentage n'étant pas critique et pouvant varier dans une proportion assez grande. Les générateurs lasers, qui utilisent des milieux actifs liquides tels que ceux qui sont 25 décrits ci-dessus, ne peuvent fonctionner que dans une plage de température assez faiblej en effet en dehors de la plage de température permise comprise par exemple entre 10 et 80° C, on constate un phénomène de précipitation qui interdit aussitôt toute émission stimulée. La présente invention a pour but de pallier, ces inconvénients. 30 La présente invention a aussi pour but de réaliser un générateur laser à mi lieu actif liquide pouvant fonctionner dans une plage de température plus grande que celle dans laquelle fonctionnent les générateurs lasers qui existent actuellement. La présente invention a pour objet un générateur laser à milieu actif liquide 35 constitué par un milieu dopant dissout dans un solvant, caractérisé par le fait que ledit solvant est constitué d'un mélange de produits d'hydrolyse, du chlorure de Thionyle (S0 C12] et du chlorure d'Antimoine CSb C15). D'autres caractéristiques st avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illus-40 tratif mais nullement limitatif, dans lequel la figure unique représente un schéma 70 32265 2 2104918 , de principe d'un générateur laser à milieu actif liquide. La figure unique représente en coupe longitudinale une forme de réalisation d'un générateur laser à milieu actif liquide. Il comprend une enceinte 1 de préférence cylindrique comportant une amenée et une sortie 2 et 3 de fluide, par exem-5 pie disposées à chacune des extrémités du cylindre. L'enceinte cylindrique 1 a ses faces d'extrémité taillées perpendiculairement à son axe, et porte sur celles-ci deux miroirs 4 et 5, dont un au moins est à couches multidiélectriques pour permettre à l'émission laser de pouvoir émerger de la cavité résonnante Fabry-Pérot formés par les deux miroirs 4 et 5. 10 Lse générateur laser comprend aussi un moyen de pompage permettant d'exciter le milieu actif liquide; ce moyen peut être, comme illustré schématiquement sur la figure, un tube à décharge B enroulé en hélice autour de l'enceinte cylindrique 1, dont les électrodes 7 et 8 sont reliées à une source 9 permettant de fournir au tube à décharge B une énergie suffisante pour que le tube à décharge produise un 15 éclair lumineux, afin d'effectuer un pompage optique du milieu actif laser liquida contenu dans l'enceinte cylindrique 1; cette énergie est en général fournie par la décharge de condensateurs. Un générateur laser à liquide peut fonctionner en statique ou en dynamique, c'est-à-dire avec un fluide qui est fixe dans l'enceinte, ou un fluide qui est 20 constamment renouvelée. A titre d'exemple, l'un des générateurs lasers qui sert à l'expérimentation du milieu actif liquide fonctionne en statique. Le milieu est constitué par un mélange de produits d'hydrolyse du chlorure d'Antimoine (Sb C153 et du chlorure de Thionyle CSO C12]. On entend par produits d'hydrolyse tous les produits que 25 l'on peut obtenir en faisant réagir l'un de ces deux derniers corps avec de l'eau. Ce mélange constitue le solvant dans lequel est dissout un milieu actif dopant, tel que par exemple un oxyde de terre rare telle que le Néodyme (Nd2 03]. A titre d'exemple, le milieu actif expérimenté a la composition suivante en proportions vôlumiques : B5 % de chlorue d'Antimoine pour 35 % de chlorure 30 de Thionyle. L'oxyde de Néodyme est dissout dans le mélange de ces deux corps de telle façon que la concentration en Néodyme CNd 3+] soit d'environ 0,1 mole par litre. Le milieu actif comporte en outre de l'eau en concentration de 0,6 mole par litre. Une autre expérience a été réalisée dans laquelle au mélange défini ci-dessus 35 a été ajouté du chlorure de Titane (Ti C14], pour faciliter l'élimination des groupements hydroxydes résiduels (0H]. Le mélange de chlorure d'Antimoine, de chlorure de Thionyle et de chlorure de Titane sont dans des proportions vôlumiques voisines respectivement de B0 %, 35 % et 5 %, la concentration de Néodyme (Nd 3+j et d'eau restant la même que précédemment. 40 Les générateurs lasers avec de tels milieux actifs liquides ont donné des 70 32265 3 2104918 . résultats aussi satisfaisants que ceux que l'on obtient avec les générateurs lasers connus fonctionnant avec des milieux actifs liquides classiques,* en Effet on constate : - que l'aosorption de ce nouveau milieu actif liquide à 1,06 micron de longueur 5 d'onde est très faible et que l'addition ds chlorure de Thionyle ne contribue absolument pas à augmenter cette absorption, - que la durée de vie radiative est toujours aussi bonne, c'est-à-dire supérieure à 200 microsecondes, - mais que par contre, et c'est l'un des principaux avantages de l'invention, 10 Iss milieux actifs liquides selon l'invention permettent un fonctionnement du générateur laser dans une plage de température comprise environ entre - 80°C et * 70°C, tandis que les milieux actifs sans chlorure de Thionyle ne permettent un fonctionnement du générateur laser qu'entre 10° C et 90e C environ. 70 32265 4 2104918 REVENDICATIONS 1/ - Générateur laser à milieu actif liquide constitué par un milieu dopant dissout dans un solvant, caractérisé par le fait que ledit solvant est constitué d'un milan-,, ge de produits d'hydrolyse du chlorure de Thionyle (SO C12] et du chlorure d'An-5 timoine [Sb C15). 2/ - Générateur laser selon la revendication 1 caractérisé par le -fait que ledit mélange comporte en outre du chlorure de Titane (Ti C14]. 3/ - Générateur laser selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit mélange est constitué par un mélange de chlorure de Thionyle [SO C123, de chlorure ^ d'Antimoine (Sb C15) et d'eau. 4/ - Générateur laser selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit mélange comporte, en proportions vôlumiques, sensiblement 65 % de chlorure d'Antimoine pour 35 % de chlorure en Thionyle avec une concentration d'eau de 0,6 mole par litre. 5/ - Générateur laser selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que ledit mélange comporte en proportion volumique, 60 % de chlorure d'Antimoine, 35 % de chlorure de Thionyle et 5 % de chlorure de Titane avec une concentration d'eau de 0,6 mole par litre.