Brevet FR2109003A1 — publié le 19720526

La présente invention concerne les tetes lasers. Schématiquement, on entend par tete laser - soit un amplificateur laser comprenant au moins un milieu actif associé à une source d'excitation de ce milieu, - soit un générateur laser constitué par un amplificateur du type précédent disposé dans une cavité optique résonnante, L'invention se rapporte en particulier aux tetes lasers où le milieu actif est constitué par au moins un barreau solide et où la source d'excitation est un dispositif de pompage optique par tubes à décharge. On connais des têtes lasers, dont le milieu actif est constitué par exemple par un barreau de Rubis ou un barreau de verre dopé au Néodyme, et dont la source de pompage optique est constituée par un tube à décharge hélicoidal entourant le barreau solide ou par une pluralité de tubes à décharge rectilignes disposés parallèlement aux génératrices de ce barreau. Lorsque ia tete laser comprend plusieurs milieux actifs arrangés en faisceau, par exemple plusieurs barreaux parallèles entre eux, la mise en oeuvre de tubes à décharge du type hélicoïdal présente de gros inconvénients. - A titre d'exemple, si un tube à décharge hélicoidal est associé à chacun des barreaux, les barreaux disposés dans la partie marginale du faisceau subissent un pompage optique moins intense que ceux disposés dans la partie centrale de ce faisceau. Par ailleurs, les tubes à décharge hélicoïdaux ou linéaires mis en oeuvre dans les têtes lasers connues sont diposés de telle sorte que leurs connexions à une source d'alimentation électrique aboutissent dans la section transversale de la pupille de sortie de la tête laser et risquent de diaphragmer le faisceau lumineux émis par cette tête. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser une structure de tête laser comportant un nombre quelconque de milieux actifs arrangés en faisceau et une source de pompage optique permettant d'exciter tous les milieux actifs de façon identique, qu'ils soient disposés dans la partie périphérique ou la partie centrale du faisceau. La présente invention a pour objet une tête laser comprenant au moins un milieu actif de forme allongée, et un moyen de pompage optique dudit milieu actif formé par au moins un tube à décharge dont la partie active est disposée en regard d'au moins une partie de la surface latérale dudit milieu actif, caractérisée par le fait que ledit moyen de pompage est contenu dans un plan transversal à la direction définie par ledit milieu actif. Les autres caractéristiques et des avantages de l'invention apparaitront= lors de la description qui va suivre, et qui sera faite avec référence aux figures annexées données à titre illustratif, mais nullement limitatif et parmi lesquelles la la figure 1 est un schéma général en perspective d'un exemple de tête laser selon l'invention - la figure 2 illustre en perspective un exemple de tête laser selon l'invention comportant un barreau actif unique - - les figures 3 et 4 illustrent en coupe transversale deux modes de réalisation particuliers d'une tête laser selon l'invention comportant neuf barreaux actifs identiques parallèles entre eux - la figure 5 illustre en coupe transversale un mode de réalisation d'une tête laser selon l'invention comportant quatre barreaux actifs identiques parallèles entre eux. La tête laser représentée schématiquement en perspective sur la FIGURE 1 comprend une pluralité de milieux actifs 1, 2, 3, 4, 5, 6, de forme allongée, disposés en faisceau, et de préférence parallèles entre eux. Ces milieux actifs peuvent être liquides, gazeux ou de préférence solides : à titre d'exemple, ces milieux actifs sont des barreaux de Rubis ou de verre dopé au Néodyme. Une tête laser selon l'invention comprend aussi un dispositif de pompage optique du faisceau de barreaux 1, 2, 3, 4, 5, 6, constitué par des tubes à décharge 14, 15, 16, disposés en regard d'au moins une partie de la surface latérale des barreaux. Ces tubes à décharge sont contenus sensiblement dans un plan 7 transversal à la direction du faisceau de barreaux. Les sections respectives des barreaux 1, 2, 3, 4, 5, 6, par ce plan sont notées 8, 9, 10, 11, 12, 13 et sont représentées rectangulaires ; les faces latérales en regard de deux barreaux adjacents sont parallèles entre elles. Le dispositif de pompage optique du faisceau de barreaux peut comporter une pluralité d'autres tubes à décharge, disposés dans des plans transversaux à la direction définie par le faisceau de barreaux et distincts du plan 7, par exemple un plan 30. Comme représenté sur la figure 1, à chaque côté de la section de chacun des barreaux du faisceau est associée une portion rectiligne d'un des tubes à décharge 14, 15, 16. Dans cet exemple de réalisation, ces tubes sont en forme de lignes brisées juxtaposées et une seule portion rectiligne de tube à décharge est disposée entre deux côtés en regard de deux sections transversales de deux barreaux. Les extrémités des tubes à décharge, par exemple les extrémités 17 et 18 du tube 14 débouchent au niveau de la surface latérale du faisceau de barreaux et ne peuvent diaphragmer la pupille de sortie de la tête laser. Les extrémités des tubes à décharge sont connectées à une source de tension électrique non représentée. Une telle structure de tubes à décharge permet donc un pompage quasi uniforme des barreaux situés au centre et à la périphérie du faisceau. On a décrit clvdessus un faisceau de barreaux identiques parallèles entre eux et de sections transversales rectangulaires, Une tête laser selon l'invention peut comprendre un faisceau de barreaux allongés non identiques et non parallèles entre eux. Leurs sections par des plans transversaux peuvent être des polygones quelconques. Les sections d'un même barreau par des plans transversaux parallèles entre eux peuvent être différentes, par exemple homothétiques les unes des autres. Evidemment, on peut mettre en oeuvre une structure de tête du type précédent dans le cas où le faisceau se réduit à un barreau unique de section quelconque. Un exemple d'une telle structure, illustrée par la figure-2, comprend un barreau actif à section carrée 100 et des tubes à décharge indépendants, tels que 101 et 102, coopérant avec les faces latérales des barreaux 100, et disposés respectivement dans un plan sensiblement perpendiculaire aux génératrices du barreau 100. Les extrémités 105 et 106 du tuba 101 sont connectées à une source d'alimentation électrique non représentée. La figure 3 illustre en coupe un mode de réalisation particulier de tête laser selon l'invention comportant neuf barreaux 30 à 38, identiques parallèles entre eux, les faces en regard de deux barreaux adjacents étant parallèles entre elles. Ils sont arrangés en un faisceau dont la section parun plan perpendiculaire à l'axe des barreaux est de forme carrée. Le dispositif de pompage optique de cette tête est constitué par des tubes à décharge linéaires, disposés sensiblement dans le plan de figures, intercalés entre les barreaux parallèlement aux faces latérales de ces barreaux : quatre tubes 40 à 43 et quatre tubes 44 à 47 perpendiculaires aux précédents. Les extrémités de ces huit tubes débouchant à l'extérieur du faisceau de barreaux et sont reliées à une source de tension électrique, non représentée. Chaque côté de la section de chaque barreau par le plan de figure est associé à un tronçon rectiligne unique du tube à décharge ; cette condition est réalisée aussi bien pour le barreau central 38 que pour les barreaux périphériques. La figure 4 illustre en coupe un mode de réalisation particulièrement avantageux de tête laser selon l'invention comportant un faisceau de neuf barreaux arrangés comme dans l'exemple de la figure 3. Le dispositif de pompage ne comporte alors que quatre tubes à décharge identiques 50 à 53 en forme de lignes brisées juxtaposées contenues dans le plan de figure. Chaque segment de ligne brisée est associé à un côté de la section d'un Barreau ou à deux cotés en regard de deux sections de deux barreaux adjacents. Chaque côté de la section d'un barreau est excité par un tronçon rectiligne unique de tube à décharge. Une telle structure présente les avantages suivants - elle permet de réaliser, avec un nombre de tubes à décharge réduit, un pompage optique uniforme pour tous les barreaux du faisceau dans une section transversale, - elle met en oeuvre des tubes identiques, ce qui simplifie considérablement le montage des divers éléments de la tête, - l'énergie électrique nécessaire pour alimenter les tubes à décharge est très inférieure à l'énergie devant être mise en oeuvre dans un dispositif de pompage analogue à celui représenté sur la figure 3. La figure 5 illustre en coupe un mode de réalisation d'une tête laser à quatre barreaux 60 à 63 formant un faisceau de section carrée et comportant deux tubes à décharge 64 et 65 du même type que ceux illustrés par la figure 4. Les faces d'entrée et de sortie d'une tête laser selon l'invention peuvent Stre taillées perpendiculairement à la direction définie par le faisceau ; elles peuvent comporter un revêtement semi-réfléchissant. Une tête laser selon l'invention peut être utilisée comme amplificateur laser, ou comme générateur laser lorsqu'alla est placée dans une cavité optique formée par exemple de deux miroirs dont un au moins est semi-transparent. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple ; en particulier. on peut sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Tête laser comprenant au moins un milieu actif de forme allongée et un moyen de pompage optique dudit milieu actif formé par au moins un tube à décharge dont la partie active est disposée en regard d'au moins une partie de la surface latérale dudit milieu actif, caractérisée par le fait que ledit moyen de pompage est contenu dans un plan transversal à la direction définie par ledit milieu actif. 2/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit moyen de pompage comporte une pluralité de tubes à décharge disposés respectivement dans une pluralité de plans transversaux parallèles. 3/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit milieu actif est constitué par un faisceau de milieux actifs-de forme allongée, au moins une partie dudit moyen de pompage étant disposée entre deux desdits éléments. 4/ Tête laser selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit moyen de pompage est formé par une pluralité de tubes à décharge contenus respectivement dans des plans transversaux parallèles entre eux. 5/ Tête laser selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdits tubes à décharge comportent-au moins une portion rectiligne. 6/ Tête laser selon la revendication 3; caractérisée par le fait que dans un plan transversal, chaque côté de la section d'un milieu actif est associé à au moins une portion rectiligne d'un desdits tubes à décharge. 7/ Tête laser selon la revendication 6, caractérisée par le fait que dans un plan transversal une seule portion rectiligne de tube à décharge est disposée entre deux côtés en regard de deux sections transversales de deux desdits milieux actifs. 8/ Tête laser selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdits tubes à décharge sont en forme de lignes brisées juxtaposées dans ledit plan transver sal. 9/ Tête laser selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdits tubes à décharge sont disposés de manière que leurs extrémités débouchent au niveau de la surface latérale dudit faisceau de milieux actifs. 10/ Tête laser selon la revendication 9, caractérisée par le fait que des moyens de connexion des extrémités desdits-tubes à décharge à une source d'alimentation électrique sont disposés à la périphérie dudit faisceau de milieux actifs. 11/ Tête laser selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdits milieux actifs ont une section transversale carrée. 12/ Tête laser selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que lesdits milieux actifs ont une section transversale rectangulaire. 13/ Tête laser selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisée par le fait que la section d'un même milieu actif par des plans transversaux parallèles n'est pas constante suivant toute la longueur dudit milieu actif. 114/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits 'milieux actifs sont des Barreaux solides. 15/ Tête laser selon la revendication 14, caractérisée par le fait que lesdits barreaux solides sont en Rubis. 16/ Tête laser selon la revendication 15, caractérisée par le fait que lesdits barreaux solides sont en verre dopé au Néodyme,