Brevet FR2137166A1 — publié le 19721229

L'invention décrit une source optique utilisant l'effet d'émission stimulée dans un milieu liquide ou me matière amorphe, dont la longueur d'onde d'émission est réglable au moyen d'une lame de ' cristal liquide cholestérique soumise à une différence de poten-5 tiel électrique variable. On sait qu'dj. est possible d'obtenir des milieux qui, sous l'action d'une lumière excitatrice, donnent naissance à une émission stimulée, en mettant en solution certains pigments organiques soit dans un liquide, soit dans un solide amorphe » Une propriété 10 remarquable de tels milieux est que l'émission stimulée peut y être produite dans un intervalle spectral continu relativement étendu % la sélection de la longueur d'onde désirée s'opère alors très généralement en accordant la cavité résonnante au moyen d'un réseau dont on règle 1 ' inclinaison . c 15 L'invention propose de remplacer ce dispositif de sélection ' de- la longueur d'onde, qui est dispendieux, encombrant et lent7par un dispositif en couche mince peu coûteux et autorisant une disposition géométrique beaucoup plus simple de la cavité résonnante j ce dispositif permet en outre, par application d'uae tension élec-20 trique peu élevée, une exploration très rapide de l'intervalle spectral dans lequel se manifeste l'émission stimulée. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et de la figure annëxée qui représente un dispositif selon l'invention. 25 Suivant l'exemple représenté, un générateur de lumière 1 four- hit un faisceau 2 de lumière excitatrice, dit rayonnement de pompage. Ce rayonnement déclanche l'émission stimulée dans uù milieu actif 3 contenu dans une cuve para"! lélépipédique 30 à parois transparentes ; le faisceau 2 est perpendiculaire à deux des petites 30 faces de la cuve0 Sur l'une des grandes faces est disposé un revêtement 4 à coefficient de réflexion élevé formant miroir» Accolée à l'autre grande face de la cuve 30 se trouve une cuve 50, également parailélépipédique et qui utilise pour une de ses grandes faces la grande face de la cuve 30 ; les grandes faces des deux 35 cuves sonfc.dfégales dimensions et la cuve 50 est très étroite dans la direction perpendiculaire auxdites grandes faces. La cuve 50 contient la lame de cristal liquide choiestérique 5. Les grandes faces des cuveB 30 et 50 sont soigneusement dressées et d'un parallélisme rigoureux. Les parois internes formant les grandes faces 71 17558 2 2137166 de la cuve 50 sont recouvertes d'une couche transparente conductrice, formant deux électrodes 60 et 61 qui enserrent la lame de cristal liquide et sont soumises à une différence de potentiel électrique V réglable, le faisceau 7 de lumière cohérente, résul-5 tant de l'émission stimulée dans le milieu actif 3, est émis per^-pendiculairement à la lame de cristal liquide. le fonctionnement du dispositif est le suivant : On sait que les cristaux cholestériques ont une réflectivité extrêmement variable avec la longueur d'onde, qui présente un pic, 10 de largeur spectrale très étroite, pour laquelle elle atteint une valeur voisine de l'unitéo Ce pic de réflectivité peut être déplacé dans le spectre sous l'effet d'un champ électrique. La lame de cristal cholestérique se comporte alors comme un miroir de coefficient de réflexion variable avec la longueur d'onde, qui,associé 15 au miroir plan 4, forme une cavité optique résonnante présentant, pour l'intervalle spectral étroit correspondant au pic, un coefficient élevé de surtension. L'émission stimulée du milieu actif, sous l'effet de la lumière excitatrice, ne se produira que dans l'intervalle spectral 20 oïl le coefficient de surtension de la cavité est suffisamment élevé. La tension ¥, qui,appliquée auxdeux électrodes 60 et 61, déplace la longueur d'onde du pic de réflectivité de la lame 5, permet ainsi de contrôler la longueur d'onde du faisceau de rayonnement cohérent 7 émis par le laser, et ceci dans tout l'intervalle spec-25 tral où le milieu 3 est capable de donner naissance au phénomène d'émission stimulée. Le dispositif décrit peut fonctionner.avec une grande variété de milieux actifs. Un exemple possible est l'umbelliférone en solution dans un liquide ou dans un solide amorphe ; l'intervalle 30 spectral dans lequel il est possible d'exciter l'émission stimulée 0 est alors d'environ 2000 A. On pourra utiliser comme rayonnement de pompage, le rayonnement,situé dans l'ultraviolet, d'un laser à azote. La lame de cristal cholestérique peut être fort mince, de l'ordre d'une dizaine de microns ; les tensions appliquées sont 35 alors faibles et inférieures à une dizaine de volts. Il est possible d'utiliser des couches d'oxyde d'étain comme électrodes transparentes. Une grande variété de cristaux cholestériques est actuellement disponible. Pour tous ces cristaux, la position spectrale du 71 17558 3 2137166 pic de réflectivité est également très sensible à la température du cristal. Ce dernier sera choisi parmi ceux dont le coefficient thermique est le moins élevé î néanmoins, une thermostatisation poussée du dispositif sera toujours nécessaire» 5 Ainsi que le montre la figure, l'ensemble formé par le milieu actif, la lame de cristal liquide et le miroir est remarquablement simple et compact. La configuration selon l'invention permet en outre de disposer d'une surface émettrice étendue. Il est également possible, en disposant sur une des faces du cristal dif-10 férentes électrodes, commandées par des ténsions indépendantes, . l'électrode commune située sur l'autre face étant portée à une tension de référence, de remplacer le faisceau cohérent monochromatique 7 par autant de faisceaux parallèles de longueurs d'onde différentes qu'on a disposé d'électrodes indépendantes. 71 17558 4 2137166 REVENDICATION Source optique de longueur d'onde réglable utilisant l'effet d'émission stimulée et comportant un milieu actif, un générateur de rayonnement de pompage pour provoquer l'émission stimulée de ce milieu et un miroir plan, ainsi qu'un dispositif semi-réfléchissant 5 associé audit miroir permettant de former une cavité optique contenant ledit milieu actif et présentant un coefficient de surtension élevé pour une longueur d'onde réglable, caractérisée en ce que ledit dispositif associé est constitué par Une lame de cristal liquide cholestérique disposée parallèlement aji miroir et munie sur '10 chacune de ses faces d'au moins une électrode transparente, lesdites électrodes permettant d'appliquer un champ électrique en au moins une région déterminée de la lamel.