Brevet FR2132584A1 — publié le 19721124

La présente invention concerne les fenêtres pour tubes lasers et plus particulièrement les fenêtres des générateurs lasers émettant un rayonnement dans 1'infra-rouge, comme les générateurs laser à CO^. Un tube à décharge d'un générateur laser est généralement fermé à au moins 5 une de ses extrémités par une lame optique transparente comme par exemple, une lame placée à l'incidence de Brewster. La durée de vie de certaines lames fermant les tubes lasers est limitée par l'effet des contraintes thermiques qu'elles subissent, par exemple, dans le cas des lasers moléculaires à CO qui délivrent une puissance pouvant atteindre plu-10 sieurs kilowatts. Ces lames arrivent à se cliver dès qu'il y a une élévation de température. Les élévations de température dans une lame à incidence de Brewster proviennent du fait, que le matériau dans lequel est réalisée la lame n'est pas totalement transparent au rayonnement laser par exemple de 10,6 microns de longueur 15 d'onde et l'énergie lumineuse absorbée par celle-ci se transforme en énergie thermique, non négligeable en raison de la densité d'énergie élevée du faisceau. Dans les tubes réalisés jusqu'alors, la moindre variation de température créant une contrainte dans la lame entraînant la détérioration de celle-ci par fusion, dissociation, fracturemécanique ou emballement thermique, ceci, ren^ 20 dait nécessaire le remplacement: des lames et ensuite un nouveau réglage des para" mètres du laser. Pour éviter ces inconvénients, on a proposé de disposer, sur les embouts, formant le support de la fenêtre de sortie du tube laser, des radiateurs permet" tant d'évacuer plus rapidement l'énergie calorifique produite par l'absorption 25 du rayonnement laser par le matériau dans lequel était réalisée la fenêtre de sortie. Malgré cela, on constate que les lames ont une durée de vie trop courte pour pouvoir industrialiser correctement des générateurs lasers devant comporter des telles lames. 30 Le but de la présente invention est d'éviter de tels incidents de fonction^ nement en améliorant l'évacuation par conductibilité de la chaleur produite dans la lame par absorption d'une partie du rayonnement du générateur laser tout en gardant une bonne transmission lumineuse de celle-ci. La présente invention a pour objet une fenêtre pour embout de tube laser 35 constituée d'une lame réalisée en matériau semiconducteur transparent comprenant un dopage d'un certain type, caractérisée par le fait que ladite lame comporte sur au moins une partie de la périphérie de la portion de ladite lami= destiné^ à être traversée par le faisceau issu du tube laser, un surdopage du même type de façon à obtenir dans cette dite partie périphérique un matériau semiconducteur 40 dégénéré en surface. 71 12779 2 2132584 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé, à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel la figure unique représente vue en coupe une forme de réalisation d'un fenêtre placée à l'exLrémiLé d'un 5 embout de tube laser. Sur la figure, on a représenté une fenêtre optique constituée d'une lame 1 placée par exemple à l'incidence de Brewster à l'extrémité d'un tube à décharge laser 2 représenté partiellement. Le faisceau laser 3 issu du tube 2 traverse la lame 1 dans sa partie centrale 4. Dans le cas ou le générateur laser com-10 prenant le tube 2 est un générateur émettant un faisceau dans 1'infra-rouge, comme par exemple les générateurs à CO^ émettant à 10,6 microns, la lame 1 est réalisée dans un matériau transparent qui est généralement un matériau semiconducteur comme par exemple l'un des corps suivants : le germanium, l'arséniure de gallium, le silicium etc... La lame 1 est réalisée de façon que la partie centrale ait un dopage d'un type déterminé, c'est-à-dire, soit du type N (par exemple germanium dopé au phosphore, ou à l'arsénic, ou à l'antimoine) soit du type P (germanium dopé au bore ou à l'aluminium, ou au gallium ou à l'indium). Pour améliorer la conductibilité thermique et l'évacuation de la chaleur produite par l'absorption du faisceau 3 dans la partie centrale 4 de la lame J, • 2(j la demanderesse a réalisé dans la partie périphérique 5 de la lame 1 (et de préférence dans la partie en contact avec l'embout du tube à décharge 2) un surdopage du matériau semiconducteur de même type que le dopage, de façon à obtenir dans la partie périphérique 5 de cette fenêtre J, uncorps semiconducteur dégénéré en surface ; par exemple si le corps semiconducteur est un corps dopé 25 du type N, le surdopage sera du type N++, tandis que si le semiconducteur est il | | un corps de type P, le surdopage sera du type P Bien' entendu, le procédé de surdopage de la partie périphérique de la fenêtre peut être choisi dans les procédés connus tels que l'alliage, la diffusion et l'épitaxie. 30 Pour améliorer le contact entre la fenêtre 1 et l'extrémité du tube à décharge laser 2, qui est généralement métallique, la fenêtre comprend sur la partie périphérique de la lame destinée à être placée en contact avec ce tube 2, une couche mince métallique intermédiaire 6 déposée par exemple par évaporation sous vide, pulvérisation cathodique, sérigraphie, etc. Cette couche métallique 6 peut 35 être par exemple une couche d'aluminium, de cuivre, d'or ou tout autre matériau bon conducteur de la chaleur. Le contact de cette couche métallique 6 avec l'embout du tube 2 se fait alors par exemple par pression ou soudage. 71 12779 3 2132584 REVENDICATIONS 1/ Fenêtre pour embout de tube laser constituée d'une lame réalisée en matériau semiconducteur comprenant un dopage d'un certain type, caractérisée par le fait que ladite lame comporte, sur au moins une partie de la périphérie de la portion 5 de ladite lame destinée à être traversée par le faisceau issu du tube laser, un surdopage du même type de façon à obtenir dans cette dite partie périphérique un matériau semiconducteur dégénéré en surface. 2/ Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte une couche mince métallique disposée sur au moins une partie de la surface de la 10 partie de ladite lame, comportant ledit surdopage.