Brevet FR2156490A1 — publié le 19730601

La présente invention concerne les structures de générateur laser et plus particulièrement celles des générateurs laser à gaz. Un générateur laser à gaz comporte généralement un tube à décharge disposé dans une cavité résonnante optique. Un tube à décharge pour générateur laser à gaz est généralement constitué par une enceinte oblongue fermée à ces deux extrémités par deux lames optiques par exemple des lames à incidence de Brewster ou des miroirs, et, deux électrodes sensiblement disposées aux deux extrémités de cette enceinte. Les deux électrodes sont reliées à une source d'énergie électrique et permettent de donner naissance à une décharge électrique pour exciter le milieu actif laser contenu dans cette enceinte. L'énergie de sortie d'un générateur laser à gaz est fonction de nombreux paramètres et notamment de celui de la quantité de matériau actif excité, donc pour obtenir une énergie laser importante, il est nécessaire d'avoir des enceintes de grande contenance, donc en principe de grande longueur ; car il est difficile d'augmenter leur section, c'est ainsi que l'on a vu pour certains générateurs laser à gaz, comme par exemple des générateurs à CO2, des enceintes dont la longueur dépassait la dizaine de mètres. La longueur de ces enceintes constitue le principal encombrement pour un générateur laser, notamment pour les générateurs laser à gaz. Pour réduire cet encombrement, les techniciens ont pensé à donner aux cavités résonnantes de ces générateurs, une forme en U qui permet de réduire de moitié l'encombrement sur la longueur. La présente invention a pour but de réaliser un générateur laset à cavité sensiblement en U ayant une structure compacte, fiable, peu encombrante et ne nécessitant aucun réglage notamment sur la cavité, tout cela pour faire de ces générateurs laser des produits industriels pouvant être commercialisés sans inconvénient. La présente invention a pour objet une structure de générateur laser caractérisé par le fait qu'il comprend un logement délimité par une paroi latérale sensiblement cylindrique et par deux flasques disposés respectivement aux deux extrémités de ladite paroi, deux tubes sensiblement parallèles contenant un milieu actif laser, traversant ledit logement, et d'un même côté, un des deux flasques respectivement dans deux percées réalisées dans ce flasque, ces tubes étant fixés solidairement par leur paroi extérieure à ce flasque, et pénétrant au moins partiellement respectivement dans deux percées réalisées dans l'autre des deux flasques, ces dites dernières percées ayant une section sensiblement plus grande que la section extérieure desdits tubes, des moyens pour obtenir un couplage optique entre les deux axes desdits tubes à leur extrémité traversant ledit flasque, deux miroirs disposés respectivement en regard des extrémités des tubes pénétrant partiellement dans lesdites percées, lesdits miroirs étant sensiblement perpendicu laires respectivement aux axes desdits tubes, et, des moyens pour obtenir au moins une décharge électrique dans un des deux tubes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparal- tront au cours de la description suivante donnée à titre illustratif mais nullement limitatif dans laquelle la figure unique représente une forme avantageuse de réalisation d'une structure de générateur laser selon l'invention. Le générateur laser illustré sur la figure comprend un logement 1 délimité, d'une part, par une-paroi latérale 2 de forme sensiblement cylindrique réalisée par exemple en verre ou en quartz et d'autre part, par deux flasques 3 et 4 fixés aux extrémités de la paroi latérale 2. Deux tubes cylindriques 5 et 6 sensiblement paralleles traversent le logement I et le flasque 3 à travers deux percées 7 et 8 pratiquées dans ce flasque, et pénétrent partiellement dans deux percées 9 et 10 réalisées dans le flasque 4. Les percées 7 et 8 ont un diamètre sensiblement égal à celui du diamètre extérieur des tubes 5 et 6 tandis que les percées 9 et 10 ont un diamètre légèrement supérieur à celui des diamètres extérieurs de ces deux tubes.Les tubes 5 et 6 sont fixés solidairement au flasque 3 par exemple par un -cordon de soudure respectivement 27 et 28 entourant complètement les tubes. Les extrémités 11 et 12 des tubes 5 et 6 sont taillées de façon que le plan de la face d'extrémité fasse respectivement avec les axes 18 et 19 des tubes 5 et 6 un angle de 3rewster, ces deux faces étant symétriques par rapport à un plan lorsque les tubes sont soudés au flasque 3. Un élément optique permet de coupler optiquement les axes 18 et 19 de ces deux tubes. Pour cela, il est constitué d'une pièce prismatique 13 comportant deux faces 14 et 15 collées sur les faces d'extrémité respectivement des tubes 5 et 6 et par deux faces 16 et 17 de préférence à réflexion totale, ces quatre faces étant symétriques deux à deux par rapport au même plan que défini précédemment. Les extrémités des tubes 5 et 6 pénétrant partiellement dans les percées 9 et 10 réalisées dans le flasque 4 débouchent en regard respectivement de deux miroirs 20 et 21 constituant les deux miroirs de la cavité résonnante optique dont l'axe optique affecte celle d'une ligne brisée, celui-ci étant représenté sur la figure par la ligne brisée ABCDEF. De préférence, pour obtenir une structure compacte, et indéformable, les miroirs 20 et 21 sont fixés directement sur le flasque 4 et obturent les percées 9 et 10. Tous les éléments mentionnés ci-dessus formant la structure du générateur laser sont soudés entre eux de façon que la structure soit indéformable et que le logement I puisse constituer une enceinte étanche et être rempli d'un milieu actif laser gazeux ou analogue. De nombreux moyens pour obtenir un milieu excité dans les tubes 5 et 6 peuvent être utilisés mais avantageusement, dans le cas d'un générateur laser à gaz, ceux-ci seront constitués par deux électrodes 22 et 23 disposées par exemple aux extrémités 11 et 12 des tubes 5 et 6, et de préférence, d'une seule électrode placée au voisinage des autres extrémités de ces tubes comme l'élec- trode 24 qui est constituée par exemple par une pièce métallique fixée a la paroi latérale 2 du logement et à l'intérieur de celui-ci, mais en entourant les deux tubes 5 et 6.Les chemins de décharge entre cette électrode commune 24 et les deux électrodes 22 et 23 passant respectivement par deux ouvertures 25 et 26 réalisées dans les parois des tubes 5 et 6 de préférence le plus près des extrémités des tubes plongent partiellement dans les percées 9 et 10 nais débouchant néanmoins dans le logement 1. Enfin, l'un des miroirs 20 ou 21 peut être constitué par un miroir partiellement transparent pour permettre à une partie de l'énergie laser prenant naissance dans la cavité d'émerger de celle-ci. L'avantage d'une structure de générateur laser, telle que celle décrite ci-dessus, est qu'elle peut être réalisée à base d'éléments classiques dans l'industrie du verre, comme par exemple des tubes de quartz cylindriques de différents diamètres intérieur et extérieur qui permettent une réalisation facile en conservant la solidité nécessaire à ces générateurs laser. Elle présente aussi l'avantage de pouvoir fournir une réserve de milieu actif suffisante puisque l'intérieur des tubes 5 et 6 et le logement I sont remplis du milieu actif et que ceux-ci communiquent notamment par les ouvertures 25 et 26 Enfin, cette structure permet d'avoir une émission stable car premièrement elle évite un dérèglement possible de la cavité dû à la dilatation en longueur des tubes 5 et 6 dans lesquels se produisent les décharges, en effet, ces tubes exact fixés uniquement au flasque 3 en un point prêt d'une de leur extrémité; ta dilatation se traduira alors par un déplacement des extrémités plongeant partiellement dans les percées réalisées dans le flasque 4 sans entraîner le deplace;ent des miroirs 20 et 21 puisque ces percées 9 et 10 ont un diamètre supérieur au diamètre extérieur des tubes et que ceux-ci pénètrent partiellement dans ces percées ; ainsi la longueur de la cavité restera sensiblement constante quel que soit le mode du fonctionnement du générateur laser ; et deuxiemement du fait que l'électrode 24, qui généralement constitue la cathode est placée à l'extérieur des tubes 5 et 6, empêche une grande partie des impuretés qui sont émises par elle lorsque le tube est en fonctionnement, d'aller se déposer par exemple sur les miroirs 20 ou 21 ou sur les faces 14 et 15 de la pièce prismatique 13, ce qui évite ainsi de diminuer leur pouvoir, pour les uns, de réflexion et pour les autres de transmission. Bien entendu l'invention ntest 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. REVENDICATIONS 1/ Structure de générateur laser caractérisée par le fait qu'il comprend un logement délimité par une paroi latérale sensiblement cylindrique et par deux flasques disposés respectivement aux deux extrémités de ladite paroi, deux tubes sensiblement parallèles contenant un milieu actif laser traversant ledit logement, et d'un même côté, des deux flasques respectivement dans deux percées réalisées dans ce flasque, ces tubes étant fixés solidairement par leur paroi extérieure à ce flasque, et pénétrant au moins partiellement respecti ment dans deux percées réalisées dans l'autre des deux flasques, ces dites percées ayant une section sensiblement plus grande que la section extérieure desdits tubes, des moyens pour obtenir un couplage optique entre les deux axes desdits tubes à leur extrémité traversant ledit flasque, deux miroirs disposés respectivement en regard des extrémités des tubes pénétrant partiellement dans lesdites percées, lesdits mirairs étant sensiblement perpendiculaires respectivement aux axes desdits tubes et, des moyens pour obtenir au moins une décharge électrique dans un des deux tubes. 2/ Structure de générateur laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens de couplage des deux axes optiques sont constitués par une pièce prismatique comportant deux faces d'entrée inclinées à l'angle de Brewster par rapport audit axe des tubes et deux surfaces à réflexion respectivement adjacentes aux deux faces inclinées à l'angle de Brewster. 3/ Structure de générateur laser selon la revendication 2, caractérisée par le fait que lesdites faces à l'angle de Brewster de ladite pièce prismatique sont respectivement fixées aux extrémités des tubes traversant l'un des flasques. 4/ Structure de générateur laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux miroirs sont fixés sur le flasque comportant les deux percées dans lesquelles pénétrent partiellement lesdits tubes. 5/ Structure de générateur laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait euce lesdits moyens pour obtenir respectivement une décharge dans chacun des deux tubes sont constitués par deux électrodes disposées respectivement dans les deux tubes au voisinage de leur extrémité traversant ledit flasque et par au moins une électrode disposée dans ledit logement au voisinage des extrémités des tubes pénétrant partiellement dans des percées réalisées dans le flasque, et des moyens pour mettre en communication l'intérieur desdits tubes avec ledit logement. 6/ Structure de générateur laser selon la revendication 5, caractérisée par le fait que ladite électrode placée au voisinage de l'extrémité des tubes pénétrant partiellement dans lesdites percées est constituée par une pièce métallique annulaire entourant les deux tubes. 7! Structure de générateur laser selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdits moyens de mise en communication sont constitués respectivement par deux orifices réalisés dans la paroi desdits tubes au voisinage de leur ex trémité pénétrant partiellement dans les deux percées. 8/ Structure de générateur laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit logement constitue une enceinte étanche. 9/ Structure de générateur laser selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ladite enceinte étanche est remplie entièrement par le milieu actif laser.