Brevet FR2060123A1 — publié le 19710611

i 2060123 la présente invention est relative aux lasers et plus particulièrement aux lasers solides en anneau. Jusqu'à présent les lasers en anneau ont été réalisés à l'aide de tubes remplis de gaz et à l'aide de miroirs dont l'aligne-5 ment doit être rigoureux. Quand il s'agit d'utiliser un laser à bord d'un avion, celui-ci doit être robuste, et la charge ainsi que le poids qui en résultent le rendent inutilisable en pratique. On a déjà suggéré d'autre part de réaliser un laser solide en forme de tore. Cette solution évite les problèmes posés par les 10 lasers à gaz mais conduit à un faisceau laser insuffisamment cohérent et qui nécessite des revêtements diélectriques sur les surfaces réfléchissantes qui se détériorent avec le temps et les variations de ' température. De"plus le laser à tore ne polarise pas linéairement le faisceau laser. 15 la présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant"1'invention le laser solide en anneau qui est capable de répondre à un faisceau lumineux à large bande et de fournir un faisceau laser polarisé linéairement, est caractérisé en ce qu'il comporte un corps en substance active ayant -une multiplicité de surfaces dispo-20 sées de façon à transformer le faisceau lumineux à large bande en un faisceau laser en anneau ; en ce qu'au moins une de ces surfaces provoque une réfraction pour polariser linéairement le faisceau laser en anneau et en ce qu'une autre de ces surfaces est à même de provoquer à la fois une réfléxion partielle et une réfraction partielle 25 de façon à convertir le faisceau laser en anneau en un faisceau laser. Suivant une caractéristique de réalisation les surfaces provoquant une réfraction forment un angle de Brewster avec le faisceau laser en anneau. 30 Suivant une autre caractéristique de réalisation la substan ce active constituant le corps du laser est choisie parmi les substances" suivantes --: rubis ; verre au néodyme ; grenat d'aliminium et d'yttrium dopé au néodyme. Suivant un premier mode de réalisation sensiblement toutes 35 les surfaces provoquent une réfraction,ce qui conduit à un faisceau laser hautement cohérent. Suivant un second mode de réalisation la multiplicité des surfaces comporte : me paire de surfaces adjacentes provoquant chacune une réfraction de façon à polariser linéairement le faisceau laser 40 en anneau et deux surfaces réfléchissantes sous un angle critique par 70 28689 2 2060123- rapport au faisceau laser en anneau de façon à -obtenir-un angle de réflexion élevé s.ans utilisation de revêtement diélectrique. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée.qu'à titre d'exemple. A cet-effet,en se 5 - reportera aux dessins joints dans lesquels : . , _ .: .. - la figure 1 représente un premier mode-de réalisation du.laser en anneau d'une seule pièce suivant la présente invention ; .et, - - la figure 2 représente un second mode de réalisation du laser en anneau suivant la présente invention. " 10 Suivant le mode de réalisation de la figure 1, une source lumi neuse 1 telle qu'un tube au xénon,- transmet un faisceau lumineux 2 à large bande à un laser en anneau, solide, d'une seule pièce 3 pour obtenir un faisceau laser en anneau 4, bidirectionnel, indiqué par des flèches. 15 Le faisceau laser en anneau 4 est converti en faisceaux lasers classiques 7 et 7A qui peuvent être utilisés directement d'une façon classique, ou reçus par un détecteur 9 pour fournir des tensions alternatives et E-y^ sur des sorties respectives 11 et 1IA qui peuvent correspondre à des vitesses de rotation du laser en anneau. 20 le laser en anneau comprend un corps 3 dont la substance activé est de préférence du rubis bien qu'une autre substance telle que du verre au néodyme ou un grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme puisse également être utilisée- la substance active retenue détermine . . la longueur d'onde du faisceau laser en anneau, l'indice de réfrac-25 . tion de la substance active détermine le nombre minimum de faisceaux lasers successifs et le nombre de surfaces de réflexion et de réfraction qui sont nécessaires pour obtenir le faisceau laser en-anneau. En utilisant le rubis comme substance active du laser 3, le faisceau laser en anneau 4 a une longueur d'onde de 6943J? et le laser 3 30 a des surfaces 15 à 22 provoquant des réfractions et une surface 23 partiellement réfléchissante qui dirigent un faisceau de lumière de cette longueur d'onde suivant un chemin fermé" et-dans-,des directions opposées cornue il est indiqué par la ligne en.traits interrompus 4 représentant les faisceaux lasers en anneaux, la partie du^rayonne-35 ment interne provoquée par le faisceau lumineux..2 - suivant le chemin, fermé est continuellement renforcée par des. rayonnements subséquents pour fournir un faisceau laser en anneau 4. 1e. reste du rayonnement interne qui ne suit pas ce .chemin fermé est dissipé .dans la substance formant le.laser 3• • 40 les surfaces 16,18 et 20 sont disposées.efe-façon à former un an 70 28689 2060123 gle de 59°12-' par rapport aux surfaces 17,19 et 21 si bien que l'angle d'incidence du faisceau laser en anneau 4 par rapport à ces surfaces correspond à l'angle de Brewster ©,_ de 60°24' pour le passage de l'air dans le rubis et à l'angle de Brewster ©^ de 29°36' pour le 5 passage du rubis dans l'air, l'utilisation de l'incidence brewstérien-ne évite l'utilisation de revêtements diélectriques sur les surfaces correspondantés. Les angles d0 Brewster sont déterminés par les indices de réfraction des différents milieux et la longueur d'onde du fais-10 ceau laser en anneau. Dans le dispositif suivant l'invention l'indice de réfraction- du rubis à la longueur d'onde de 64 3 9°-^ est approximativement de 1,76. Lorsque le faisceau laser en anneau 4 est réfracté sous l'angle d'incidence de Brewster d'un milieu dans l'autre il est pola-15 risé linéairement et le nombre de fois que le faisceau laser en anneau 4 est réfracté détermine la mesure de là polarisation linéaire du faisceau laser en anneau 4. ■ Un faisceau laser très polarisé linéairement est hautement souhaitable en holographie ainsi que pourJa détection de la vi-20 tesse de rotation. Les surfaces 15 et 22 sont ménagées à un angle ©^ de 121° 16'1/4 par rapport aux surfaces respectives 16 et 21, si bien que le faisceau laser en anneau 4 frappe les surfaces 15 et 22 au voisinage de l'angle de Brewster de 29°46 en passant du rubis dans 25 l'air et sous l'angle ©2 de Brewster de 60°52'l/4 en passant de l'air dans le rubis.. Les surfaces 15 et 23 ainsi que 22 et 23 forment un aigle 014 de 64°18'^r si bien que l'angle d'incidence du faisceau laser 4 sur la surface 23 se fait sous un angle ©^q de 34°32'-§- qui est sensiblement l'angle critique. Ceci fournit un pourcentage de réflexion 30 élevé qui est obtenu sans utilisation de revêtement diélectrique et permet à une petite partie du faisceau laser en anneau 4 de se réfracter sous un angle ©^? de 56°16'3/4 vers le détecteur 9. Le laser de la figure 2 est semblable à celui de la figure 1. Il en diffère toutefois en ce que le corps solide 30 qui re-35 çoit le faisceau lumineux à large bande 2 et produit un faisceau laser en anneau 31 à deux surfaces réfléchissantes 33 et 38 et une surface partiellement réfléchissante 39» cette dernière provoquant également une réfraction partielle du faisceau laser en anneau 31 vers le détecteur 9. Les surfaces réfléchissantes 33 et 38 du laser 3D 40. sont disposées, de façon à faire un angle ©22 de 75°361 par rapport 70 28689 4: 2060123 aux surfaces de réfraction respectives 34 et 36, si "bien que la chute du faisceau laser en anneau 31 sur des surfaces 34 et 36 se fait sous l'incidence "brewstérienne de 60°24' de l'air dans le rubis et de 29°36'du rubis dans l'air, et l'incidence du faisceau laser 5 en anneau 31 sur les surfaces réfléchissantes 33 et 38 se fait sous l'angle critique 9^ de 45°• . De préférence on munit la surface partiellement réfléchis-santé 39 d'un revêtement diélectrique pour accroître son pouvoir réfléchissant si bien, qu' approximativement 80 $ du faisceau laser en 10 anneau 31 sont réfléchis et que le reste est réfracté par la surface 39 sous un angle ©2g de 56° pour fournir des faisceaux lasers polarisés linéairement 32 et 32A qui peuvent être utilisés de façon classique. Le laser en anneau, solide et d'une seule pièce construit 15 suivant les principes de la présente invention est économique, robuste et il fournit un faisceau laser polarisé linéairement. Les surfaces sr lesquelles s'effectue une réfraction sous l'incidence brewstérienne et les surfaces sur lesquelles s'effectue une réfléxion sous l'angle critique évitent de recouvrir lesdites surfaces d'un diélectrique et aug-20 mentent par conséquent la durée de vie du laser en anneau suivant l'invention. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation représentés et décrits qui ne l'ont été qu'à titre d'exemple. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses 25 modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 70 28689 2060123 KEVSMIICAIIOHS 1) Laser en anneau, solide, d'une seule pièce, capable de répondre à un faisceau lumineux à large bande et de fournir un faisceau laser polarisé linéairement, caractérisé en ce qu'il comporte un corps en substance active présentant une multiplicité de surfaces 5 disposées de façon à transformer le faisceau lumineux à large bande en un faisceau laser en anneau ; en ce qu'au moins une de ces surfaces provoque une réfraction pour polariser linéairement le faisceau laser en anneau et en ce qu'une autre de ces surfaces est à même de provoquer à la fois une réfléxion partielle et une réfraction par- 10 tielle de façon à convertir le faisceau laser en anneau en un faisceau laser classique. 2) Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce que toutes les surfaces sont disposées de façon à provoquer chacune une réfraction. 15 3) Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce que - les -surfaces donnant lieu à réfraction sont disposées de façon que le faisceau laser en anneau tombe sur elles sous 1'incidence brewstérienne . 4) Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la substance active est choisie parmi les corps suivants : rubis ; verre au néodyme ; grenat d'aluminium et d'yttrium dopé au néodyme. 5) Laser suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte quatre paires de surfaces adjacentes donnant lieu à réfraction. 25 6) Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une paire de surfaces adjacentes donnant lieu à refraction et deux surfaces donnant lieu à réflexion sous un angle critique de la part du faisceau laser en anneau.