Brevet FR2115144A1 — publié le 19720707

ta présente invention concerne un dispositif de commande de la puissance de lasers, notamment delasersà impulsions géantes. Un laser à impulsions géantes diffère d'un oscillateur laser simple en ce que son résonateur comporte un déclencheur optique dont la transparence peut être commandée. On distingue des déclencheurs actifs et passifs. Aux déclencheurs actifs appartiennent les miroirs tournants connus où le déclencheur et un des miroirs du résonateur sont réunis, les écrans tournants, les obturateurs ultrasoniques et l'utilisation de la réflexion totale suprimée où le déclencheur coïncide avec un miroir à réflexion totale. Les déclencheurs passifs connus sont, par exemple des films et des miroirs semi-conducteurs atténuants, mais avant tout les soi-disant absorbeurs saturables, des leuilles, des verres dopés et des solutions de colorants organiques. le processus de saturation est réversible. La saturation est produite par pompage optique de la transition énergétique de l'absorbeur au moyen d'une émission induite.On utilise des solutions de colorants qui, à la fréquence du laser, possèdent une raie d'absorption ou mieux une bande d'absorption. Etant donné l'absorption initiale To, la capacité de saturation est selon où # (#) signifie la section efficace d'absorption, 1 est la longueur du déclencheur, test la durée de relaxation de l'absorbeur, Mest la fréquence du laser et h est la constante de Planck. Vu que la saturation s'effectue d'une manière sélective, la raie ne vient pas être saturée dans toute sa largeur, et il ne faut pas que le centre de la raie coïncide alors avec la fréquence du laser. Une déviation n'entraîne que la nécessité d'augmenter la concentration des atomes absorbants sans augmentation de la capacité de saturation, l'effet de déclenchement étant donc proportionnel à la section efficace d'absorption maximale. En raison de la capacité très faible de saturation, le déclencheur passif à absorption ne présente pratiquement aucune perte et il est protégé contre toute destruction. La possibilité de produire des impulsions géantes suivant un seul mode semble Prouver la supériorité du déclencheur à absorptg; aux autres types de déclencheurs. Les déclencheurs à colorant présentent cependant des inconvénients en ce qu ils sont très peu résistants à l'oxygène atmosphérique, qu'ils sont sensibles à la lumière ultra-violette de la lampe à éclairs et qu'ils sont inutilisables à des températures inférieures au point de congélation du solvant. En ce qui concerne les verres colorés il faut noter la faible résistance mécanique. De plus, le prix de la plupart des colorants est très élevé. l'invention est basée sur le problème d'utiliser pour la commande passive de la puissance de lasers des milieux cristallins. Conformément à l'invention, ce problème est résolu du fait qu'un dispositif de commande passive de la puissance de lasers comporte, outre le milieu actif, en qualité d'absorbeur saturable, un milieu cristallin à absorption sélective. Pour la longueur d'onde du laser, l'absorption de ces milieux cristallins est due aux ions colorants ou aux centres de couleur présents dans le milieu. La gamme de longueurs d'onde inclut la zone des transitions d'électrons et des transitions de trous, suivant le ion et le milieu-support présents. Les ions colorants sont parfois nécessaires comme décaleurs des longueurs d'onde pour les centres de couleur. Par rapport aux déclencheurs à colorant, les déclencheurs absorbants cristallins présentent avant tout les avantages propres aux cristaux en général, par exemple une bonne aptitude à la fission dépendant de la structure du réseau (parfois il ne faut plus travailler les faces), la résistance mécanique de certains types de réseaux et les circonstances claires en ce qui concerne leur dopage ou la concentration de ces réseaux. L'influence nuisible de l'oxygène atmosphérique est éliminée. Les déclen- cheurs absorbants cristallins se pretent surtout à l'utilisation à des températures basses. En examinant les cristaux comportant des centres de couleur, on trouve que leurs durées de relaxation sont sensiblement plus favorables que, par exemple, celles des colorants organi ques, comme le montre le tableau suivant Centre F Centre M Cryptocyanine 4.10 9sec KBr 1,1.10-6 KCl 0,6t10-6 0,06-0,09 10 RbCl 0,5-0,6,,,-6 Lorsqu'on utilise pour l'interruption des centres F à poursuite (M,R,N), on peut, conformément à la structure de ces centres, compter avec des sections efficaces d'absorption plus grandes. Dans la suite, l'invention va être expliquée en s'appuyant sur un exemple de réalisation. Suivant la figure, un cristal 1 comportant des centres de couleur se trouve entre le milieu actif 2 et l'un des deux miroirs résonateur 3 et 4. La longueur optique du cristal peut être choisie à volonté. Les centres de couleur sont produits, selon la nature du cristal, par irradiation au moyen de rayons X, par colorations électrolytiques ou par coloration dans un milieu de vapeur métallique. :2our la fréquence du laser, la transmission optique du cristal déclencheur est une fonction de l'intensité et de la durée de l'irradiation du cristal par la lumière de laser.D'abord, lorsque le déclencheur, est fermé, l'oscillateur laser ne dépasse pas le seuil du déclencheur (To1). Sous l'influence de l'augmentation du nombre quantique dans le résonateur, la transmission augmente en nanosecondes (10-9 (T > To), le déclencheur vient être ouvert et il se produit une impulsion géante. Le processus de saturation est réversible. Après que la première impulsion s' est produite, l'absorption regagne sa haute valeur initiale. Sit8t que l'inversion est arrivée de nouveau à la valeur seuil, la suivante impulsion géante va se produire. le processus correspond à celui qui est eonnu pour les déclencheurs à colorant. Un dopage approprié permet d'obtenir un cristal pouvant commander la puissance pour plusieurs longueurs d'onde de laser, par exemple des centres F pourraient absorber à la longueur d'onde d'un laser à rubis et des centres F de poursuite, des col bides ou des ions dopés seraient prévus pour l'absorption à la longueur d'onde d'un laser à néodyme. REVEND I CATI ON Dispositif de commande passive de la puissance de lasers, caractérisé en ce qu'il comporte, outre le milieu actif, en qualité d'absorbeur saturable, un milieu cristallin à absorption sélective.