Brevet FR2115048A1 — publié le 19720707

î 2115048 • La présente invention concerne les structures de tête laser et plus particulièrement les structures de tête laser comportant un matériau actif, généralement solide, couplé avec un moyen de pompage optique, comme par exemple une lampe ou un tube à décharge, par un réflecteur disposé autour du matériau et de 5 son moyen de pompage. On sait qu'une tête laser comporte généralement un milieu actif disposé dans une cavité résonnante, du type Fabry-Pérot, formée de deux miroirs dont l'un peut être partiellement réfléchissant, et partiellement transparent pour permettre a une partie d'une lumière d'émerger de cette cavité. Le milieu actif est associé à un moyen de pompage tel que par exemple un tube à décharge pouvant émettre des éclairs lumineux. Pour concentrer sur le matériau le maximum de la lumière émise par le tube, c'est-à-dire pour augmenter le couplage du milieu ac- -txf avec le tube à décharge, on entoure ce milieu actif et ce tube par un réflecteur. 15 xi existe plusieurs types de réflecteurs, notamment : * des réflecteurs cylindriques a section droite elliptique, le milieu actif et le tube à décharge occupant respectivement les deux lignes focales du cylindre elliptique, -s ou des réflecteurs cylindriques à section droite circulaire, le milieu actif et le tube à décharge occupant alors le maximum de son volume intérieur. Les parois de ces réflecteurs sont, soit parfaitement réfléchissantes quand elles sont formées par exemple d'une couche d'or, soit diffusantes quand elles sont formées par exemple d'une couche de magnésie tassée dans une enveloppe à section ârai'te sensiblement annulaire. Lorsque le milieu actif est soumis à un pompage optique, par la lumière émise par un tube à décharge, l'énergie totale mise en "jeu est assez grande, et seule une faible partie de cette énergie est utilisée pour effectuer le pompage optique du milieu actif ; le reste de l'énergie principalement transformé en chaleur, chaleur qu'il est nécessaire d'évacuer pour éviter des contraintes on tReFmiques et des déformations, notamment celles du milieu actif lorsqu'il est seras- forme de barreau. Ces déformations sont telles que le générateur laser peut ne plus émettre d'émissions stimulées. Peur évacuer ces calories, il existe plusieurs solutions : Une première solution consiste à faire balayer l'intérieur- du réflecteur 35 par un fluide réfrigérant et à noyer ainsi le barreau actif et le tube à décharge, Mars. comme la distance séparant le milieu actif, le tube à décharge, et le réflecteur, n'est pas la même en tous points, le refroidissement, plus particulièrement celui du milieu actif, ne se fait pas de façon uniforme. On a remédié à cet inconvénient en disposant une gaine autour du milieu actif ^ de façon a réaliser entre le milieu actif et la paroi interne de cette gaine un 70 42357 2 2115048 "espace annulaire d'épaisseur constante et en faisant circuler dans cet espace annulaire un milieu réfrigérant, on obtient un refroidissement sensiblement uniforme du milieu actif. On a constaté que, pour augmenter la fiabilité des tubes à décharge, il est nécessaire de les refroidir de la même façon que le barreau ^ actif. En fait, des têtes laser telles que décrites ci-dessus manquent surtout de caractère industriel notamment ne présentent pas une structure rigide et compacte. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. La présente invention a pour objet une structure de tête laser comportant 10 un Barreau actif disposé dans un premier logement dont la section droite est sensiblement Homothétique de celle dudit barreau actif pour délimiter entre la paroi du Barreau et la paroi dudit premier logement un espace annulaire à épaisseur sensiblement constante, un tube à décharge disposé dans un second logement dont la section droite est sensiblement homothétique de celle dudit tube à 15 décharge pour délimiter entre la paroi externe dudit tube à décharge et la paroi dudit second logement, un espace annulaire à épaisseur sensiblement constante, et une couche réfléchissante formant réflecteur entourant ledit barreau et ledit tuBe, caractérisée par le fait que lesdits premier et second logements sont réalisés dans un bloc transparent, ladite couche réfléchissante étant disposée au 20 moins- autour partie de la surface latérale extérieure dudit bloc. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé, à titre itllustratif mais nullement limitatif, dans lequl les figures 1 et 2 représentent respectivement une coupe longitudinale suivant la ligne BB de la figure 2, et une 25 coupe transversale suivant la ligne AA de la figure 1, d'un mode de réalisation d'une structure de tête laser selon l'invention. S-ur les figures représentant la même forme de réalisation d'una structure de tête laser suivant de coupes différentes, les mêmes pièces portent les mêmes références, 30 □n entend, dans tout le reste de la description, par tête laser, aussi bien -une tête laser oscillante, c'est-à-dire comprenant un barreau actif disposé dans une cavité résonnante et associé à un moyen de pompage, qu'une tête laser amplificatrice, c'est-à-dire comprenant un barreau actif associé seulement à un moyen de pompage, comme celle qui est représentée en coupe sur les deux figures. 35 La tête laser comporte un bloc 1, en matériau transparent, généralement de .forme cylindrique. Ce bloc comprend deux logements 2 et 3, constitués par deux percées, dans lesquelles sont disposés respectivement, un barreau actif laser 4 et-un tuïïe à. décharge 5. Généralement, les sections droites du barreau et du tube à -décharge étant circulaires, les logements 2 et 3 sont constitués par des percées 40 tie section 'droite circulaire, mais d'une dimension légèrement supérieure à celle 70 42357 3 2115048 .de l'un des deux éléments, c'est-à-dire le barreau ou le tuoe à décharge qui est destiné à y être disposé, de façon à avoir entre la paroi extérieure de l'élément et la paroi interne de la percée un espace annulaire, tel crje ceux qui sont nomenclatures B et 7, ayant une épaisseur sensiblement constante. 5 Les deux logements peuvent en outre comporter respectivement une amenée, par exemple 8 et 9, et une sortie, par exemple 10 et 11, de fluide réfrigérant. Comme 1-es espaces annulaires B et 7 sont sensiblement constants tout le long des deux éléments, le fluide qui parcourt cet espace permet de refroidir ces éléments de façon uniforme. 10 Bien entendu, ce bloc 1 avec ses deux éléments disposés respectivement dans les logments 2 et 3 est disposé dans un réflecteur pouvant être formé par exemple d'une couche réfléchissante. Mais avantageusement, pour avoir une structure de tête laser plus compacte, et pour protéger la couche réfléchissante," notamment des agents oxydants se trouvant dans l'atmosphère ambiante, ce bloc 1 est usiné 15 de façon à avoir la même section que le réflecteur dans lequel ce bloc est destiné à être disposé j ainsi on peut réaliser le réflecteur en disposant sur la surface latérale de ce bloc une couche réfléchissante 12 par réflexion, par exemple une couche d'or, ou par diffusion, par exemple une couche de magnésie tassée sur la périphérie, cette couche réfléchissante pouvant être d'ailleurs protégée 20 par une enveloppe extérieure non représentée sur la figure. □ans le mode de réalisation décrit, la couche réfléchissante 12 formant réflecteur est de forme cylindrique de révolution s mais il est bien évident que l'invention peut s'appliquer aussi bien à des têtes laser dans lesquelles le réflecteur peut être par exemple un cylindre à section droite elliptique, le barreau 25 et le tube occupant respectivement les lignes focales de ce cylindre elliptique. Dans ce dernier cas, le bloc transparent est taillé de façon que sa surface latérale soit une surface cylindrique à section droite elliptique dont les axes des deux logements occupent respectivement les lignes focales, la couche réfléchissante étant comme précédemment disposée directement sur sa surface latérale. 30 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, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. 70 42357 2115048 REVENDICATIONS .1/ Structure de tête laser comportant un barreau actif disposé dans un premier logement dont la section Iroite sst sensiblement homothétique de celle dudit barreau actif pour délimiter antrs la po.oi du barreau et la paroi dudit premier 5 logement un espace annulaire à épaisseur sensiblement constante, un tube à décharge disposé dans un second logement dont la section droite est sensiblement hamothétique de celle dudit tube à décharge pour délimiter entre la paroi externe dudit tube à décharge et la paroi dudit second logement un espace annulaire à épaisseur sensiblement constante, et une couche réfléchissante formant réflecteur 10 entourant ledit barreau et ledit tube, caractérisée par le fait que lesdits premier et second logements sont réalisés dans un bloc transparent, ladite couche réfléchissante étant disposée au moins autour d'une partie de la surface latérale extérieure dudit Bloc. 2/ Structure de tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que 15 ladite couche réfléchissante est disposée sur la surface latérale extérieure dudit Bloc. 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