Brevet FR2093928A1 — publié le 19720204

La presente invention concerne un dispositif pour réduire l'énergie de pompage nécessaire (énergie de seuil) dans le cas d'oscillateurs paramétriques optiques. L'oscillateur paramétrique optique s'est avéré très prometteur en tant que source lumineuse à fréquence réglable. Cependant, la puissance de pompage relativement élevée requise présente des inconvénients en cas de service continu. C'est pourquoi il est souhaitable de réduire l'énergie de seuil. les dispositifs connus jusqu'ici pour produire des oscillations paramétriques dang le domaine optique présentent différents agencements de résonateur pour l'onde d'excitation et l'onde d'émis- sion, tandis que le rayonnement de pompage traverse en général en tant qu'onde continue le cristal utilisé comme élément non linéaire. Un tel dispositif permet certes pour une puissance de pompage suffisamment élevée d'obtenir un très haut rendement. En effet, la valeur maximale théoriquement possible s'élève à 100% pour une énergie de pompage quatre fois supérieure à la valeur de seuil, cette dernière étant cependant elle-même déjà relative- ment élevée. Les oscillateurs paramétriques optiques jusqu'ici couramment utilisés sont dans la plupart des cas exploités de la façon décrite ci-dessus. La présente invention a pour objet de permettre la construction d'oscillateurs paramétriques optiques à plus faible énergie de pompage et de réaliser un oscillateur paramétrique optique de telle façon que l'onde de pompage, après avoir traversé le cristal une première fois, soit utilisée en vue d'un renforcement ultérieur de l'onde d'excitation et de l'onde d'émission. Ce résultat est obtenu suivant la présente invention en munissant dans le cas d'un oscillateur paramétrique optique l'un des miroirs de résonateur prévus tant pour ltonde d'excitation que pour l'onde d'émission d'une couché réfléchissant tonde de pompage et en disposant devant cette couche une plaquette N4 ou en plaçant parallèlement audit miroir de résonateur à une distance X/4 + n h, de celui-ci un miroir pour l'onde de pom page, k représentant la longueur d'onde de la lumière de pompage et n un nombre entier positif. La plaquette \/4 a pour effet que la différence de phase représentent la phase des ondes d'excitation, d'émission et de pompage, varie de cette variation étant par exemple obtenue par le fait que l'onde de pompage traverse la plaquette X/ en tant qu'onde extraordi 4 naire alors que les ondes d'excitation et d'émission la traversent en tant qu'ondes ordinaires. Un abaissement encore plus important de l'énergie de seuil pour le rayonnement de pompage, qui toutefois par rapport au dispositif décrit plus haut entraîne une diminution du rendement maximal pouvant etre atteint, peut être obtenu suivant le même principe en utilisant un résonateur du type Fabry-Pétrot pour le rayonnement de pompage. Un tel dispositif peut être réalisé de façon que le résonateur pour le rayonnement de pompage se trouve à l'emplacement du résonateur prévu tant pour l'onde d'excitation que pour l'onde d'émission et qu'une plaquette > /4 soit disposée devant chacun des miroirs de résonateur Une autre possibilité consiste à déplacer les miroirs de résonateur pour l'onde de pompage parallèlement de façon qu'ils se trouvent chaque fois à la distance \/4 + n +n\/2 par rapport aux miroirs de résonateur prévus tant pour l'onde d'excitation que pour l'onde d'émission, n représentant un nombre entier quelconque. Les réalisations suivant la présente invention permettent au rayonnement de pompage de traverser l'élément non linéaire de l'oscillateur deux ou plusieurs fois. Par suite des mesures proposées il se produit lors du retour de l'onde de pompage éga lement un rapport de phase 6 ? tel entre les trois ondes que l'on- de d'excitation et par conséquent également l'onde d'émission se trouvent encore renforcées. Cela présuppose que la condition d'accord de phase en tant que vecteur du nombre d'onde j 2 1, 2, 3) soit remplie. Un dispositif suivant l'invention permet d'exploiter des oscillateurs paramétriques optiques fonctionnant en continu avec une puissance de pompage relativement faible. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessow à l'aide d'exemples de réalisation non limitatifs d'oscillateurs paramétriques optiques illustrés schématiquement au dessin annexé. La fig. 1 représente un dispositif comportant d'une part une couche réfléchissante prévue pour l'onde de pompage et disposée sur l'un des miroirs de résonateur de l'oscillateur et d'autre part une plaquette X/4 placée devant la couche réfléchissante. La fig. ; représente un dispositif comportant un miroir pour l'onde de pompage disposé parallèlement à l'un des miroirs de résonateur de l'oscillateur. La fig. 3 représente un oscillateur comportant un résonateur prévu pour l'onde de pompage et disposé à l'emplacement du résonateur pour l'onde d'escitation et l'onde d'émission, une plaquette t / étant prévue devant chaque miroir de résonateur. La fig. 4 représente un oscillateur comportant un résonateur pour l'onde de pompage, ce résonateur étant déplacé parallèlement au résonateur pour l'onde d'excitation et l'onde d'émis- sion. Dans l'oscillateur paramétrique optique représenté schématiquement à la iig. I le miroir de résonateur 2 pour l'onde d'excitation et l'onde d'émission 7 et le miroir de résonateur 3 pour les ondes d'excitation, d'émission et de pompage sont disposés aux côtés frontaux du cristal 1 utilisé en tant que milieu actif. Sur le miroir de résonateur 3 il est prévu une couche 10 réfléchissant l'onde de pompage 4et devant laquelle il se trouve une plaquette V4 désignée par 5. L'onde de pompage 4 traversant le miroir de résonateur 2 et pénétrant le cristal 1 est réfléchie par le miroir de résonateur 3 de façon à traverser le cristal 1 deux fois.La plaquette V4 désignée par 5 assure pendant le retour de l'onde de pompage 4 un rapport de phase tel entre les trois ondes que l'onde d'excitation et l'onde d'émission se trouvent renforcées. h la fig. 2 le miroir 6 pour l'onde de pompage 4 est disposé parallèlement à l'un des miroirs de résonateur 2, 3 de l'os- cillateur et à une distance 4 + n \/2 de ce miroir. De ce fait l'onde de pompage 4 traverse ici aussi deux fois le cristal 1. les oscillateurs paramétriques optiques représentés aux fig. 3 et 4 sont suivant l'invention équipés d'un résonateur supplémentaire du type h abry-Pérot pour le rayonnement de pompa- ge. A la fig. 3 ce résonateur se trouve à l'emplacement du r- sonateur prévu pour l'onde d'excitation et l'onde d'émission, c'est-à-dire que les deux miroirs de résonateur 2 et 3 disposés aux côtés frontaux du cristal 1 servent pour l'ensemble des trois ondes. Devant chacun des miroirs de résonateur 2, 3 il est disposé une plaquette \/4 désignée par 5. L'onde de pompage 4 traverse le cristal 1 plusieurs fois et provoque un renforcement de l'onde d'excitation et de l'onde d'émission 7. A la fig. 4 les miroirs 8,9 du résonateur pour-l'onde de pompage 4 sont chacun déplacés parallèlement de façon à se trouver à une distance > /4 + n X/2 par rapport aux miroirs de résonateur 2, 3 prévus aux côtés frontaux du cristal 1. Dans ce cas ces distances ne doivent pas obligatoirement être identiques puisque n peut être un nombre entier quelconque. Dans cette réalisation le cristal 1 est également traversé plusieurs fois par l'onde de pompage 4 qui contribue au renforcement. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour réduire l'énergie de pompage nécessaire dans le cas d'oscillateurs paramétriques optiques, caractérisé en ce que l'un des miroirs de résonateur prévus tant pour l'onde d'excitation que pour l'onde d'émission est muni d'une couche réfléchissant l'onde de pompage et qu'une plaquette 4 est disposée devant cette couche, ou en ce que parallèlement audit miroir de résonateur il est placé à une distance X/4 + n X/2 de celui-ci un miroir pour l'onde de pompage. 2 - Dispositif pour réduire l'énergie de pompage nécessaire dans le cas d'oscillateurs paramétriques optiques, caractérisé en ce qu'il comprend un résonateur du type Fabry-Pérot pour le rayonnement-de pompage qui ou bien se trouve à l'emplacement du rEsonCeur prévu tant pour l'onde d'excitation que pour l'onde d'émission et présente une plaquette 94 placée devant chacun des miroirs de résonateur, ou bien dans lequel les miroirs de résonateur pour l'onde de pompage sont chaque fois déplacés pa rallèlement de façon à se trouver à une distance X/4 + n X/2 4 2 par rapport aux miroirs de résonateur prévus tant pour l'onde d'excitation que pour l'onde a d'émission.