Brevet FR2186759A1 — publié le 19740111

La présente invention concerne les têtes laser, et plus particulièrement les têtes laser comportant des segments de matériau actif solide. Par tête laser, on entend non seulement un générateur laser composé d'un matériau actif excité par des moyens de pompage optique et disposé à l'intérieur d'une cavité optique résonnante, mais aussi un dispositif destiné à amplifier un faisceau lumineux émis par un générateur laser et composé simplement d'un matériau actif et de moyens de pompage de ce matériau actif. On connait une tête laser destinée à amplifier un faisceau lumineux la traversant, comportant notamment plusieurs segments identiques de matériau actif solide, délimités chacun par deux faces planes parallèles et par une portion de surface cylindrique disposée entre les bords de ces faces et inclinée sur ces faces. Ces segments sont assemblés de manière à former une succession régulière avec des intervalles entre les segments successifs, les faces de deux segments successifs étant inclinées sur la direction des génératrices de cette surface cylindrique suivant des angles égaux et de sens contraires. Lorsque le faisceau lumineux traverse ces segments d'une face à l'autre, on constate que le rendement d'amplification de la tête laser est mauvais. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient. La présente invention a pour objet, une tête laser formée de plusieurs éléments identiques entre eux, aptes à être traversés par un faisceau laser, ces éléments comportant chacun - un segment de matériau actif solide transparent audit faisceau,délimité par deux faces planes parallèles entre elles et par une portion de surface cylindrique inclinée sur ces faces et disposée entre les bords respectifs de ces faces, ce segment présentant au moins un plan de symétrie parallèle à la direction des génératrices de cette surface cylindrique et perpendiculaire auxdites faces, ce segment étant fixé dans ledit élément pour être traversé par ledit faisceau laser d'une face à l'autre parallèlement auxdites génératrices, - des moyens pour exciter ledit matériau actif afin de le rendre capable d'amplifier ledit faisceau laser, ladite tête comportant des moyens pour assembler entre eux lesdits éléments de manière que lesdits segments forment une succession régulière avec des intervalles entre les segments successifs, les faces des segments étant parallèles entre elles et lesdits plans de symétrie étant confondus, de telle sorte que la partie d'un rayon dudit faisceau laser comprise entre deux segments successifs soit inclinée sur lesdites génératrices, les parties dudit rayon comprises à l'inté- rieur de ces deux segments successifs étant décalées l'une par rapport à l'autre, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour assembler lesdits segments sont tels que lesdits segments sont décalés les uns par rapport aux autres transversalement auxdites génératrices, le décalage entre un segment et le segment suivant étant egal au décalage entre les parties dudit rayon comprises à l'intérieur de deux segments successifs. L'invention sera mieux comprise au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé, à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel - la figure I représente en coupe un mode de réalisation de la tête laser selon l'invention, - et la figure 2 représente schématiquement un autre mode de réalisation de la tête laser selon l'invention Sur la figure 1, sont représentés en coupe deux éléments 1 et 2 d'une tête laser, l'élément 2 étant représenté partiellement. Cette tête laser est formée de plusieurs éléments tels que 1 et 2 identiques entre eux et aptes à être traversés par un faisceau laser 3. L'élément I comporte un segment de matériau actif solide 4 qui peut être du verre dopé au néodyme. Le segment 4 est délimité par deux faces planes 5 et 6 parallèles entre elles et par une portion 7 de surface cylindrique inclinée sur les faces 5 et 6 et disposée entre les bords respectifs de ces faces. Le mot cylindrique est pris ici dans un sens très général, c'est ainsi que la section droite de ce segment peut être non seulement circulaire comme représenté sur la figure, mais aussi peut correspondre à un polygone ou à une courbe fermée quelconque. Ce segment présente au moins un plan de symétrie parallèle aux génératrices de la surface 7 et perpendiculaire aux faces 5 et 6. Ce plan de symétrie est confondu, dans le cas représenté sur la figure, avec le plan de coupe de l'élément 1. L'élément 1 peut comporter par exemple un bolier 8 comprenant un manchon cylindrique et deux bases 9 et 10 normales à la surface cylindrique de ce manchon, ces bases étant munies d'ouvertures pour laisser passer le faisceau laser 3. Le segment 4 est fixé dans l'élément 1 par exemple par deux pattes 11 et 12 respectivement solidaires des bases 9 et 10, de manière à être traversé par le faisceau 3 de la face 5 à la face 6 parallèlement aux génératrices de la surface 7. L'inclinaison de la surface 7 sur les faces 5 et 6 est de préférence telle que l'angle entre la direction du faisceau 3 et la normale à ces faces est égal à l'angle de Brewster. L'élément 1 comporte des moyens pour exciter le matériau actif afin de le rendre capable d'amplifier le faisceau laser 3. Ces moyens d'excitation peuvent comprendre comme représenté sur la figure 1 un flash électronique 13 hélicoidal disposé dans le boltier 8 autour de la surface cylindrique 7 du segment 4. Le flash 13 possède deux sorties dont une est représentée en 14, ces sorties étant reliées à une source d'énergie électrique non représentée. L'axe de l'hélice qui correspond au flash 13 est parallèle aux génératrices de la surface cylindrique 7. Ces moyens d'excitation peuvent aussi comporter un réflecteur 15 disposé dans le boîtier 8 et entourant le flash 13. La tête laser comporte des moyens pour assembler entre eux les éléments tels que 1 et 2 de manière à former une succession régulière avec des intervalles entre les segments successifs. C'est ainsi que l'élément 2 peut être assemble à l'élément 1, par exemple au niveau de la base de leurs boîtiers par des vis de fixation non représentées. L'assemblage est tel que les faces des segments sont parallèles entre elles les faces 16 et 17 du segment 18 de l'élément 2 sont parallèles aux faces 5 et 6 du segment 4. Par ailleurs, les plans de symétrie de ces segments sont confondus. Enfin, l'élément 2 est décalé par rapport à l'élément 1 d'une distance 19 transversalement par rapport à la direction des génératrices des surfaces cylindriques de ces segments. Ce décalage 19 est égal au décalage 20 entre deux parties d'un rayon 21 du faisceau 3, ces deux parties étant respectivement comprises à l'intérieur des segments 4 et 18. Ce décalage 20 provient du fait que la partie du rayon 21 comprise entre les deux segments est inclinée sur les génératricesdes surfaces cylindriques 7 et 22 des segments 4 et 18. Les sorties des flashs électroniques des divers éléments sont connectées entre elles, de préférence en parallèle, et réunies à une même source d'énergie électrique. La figure 2 représente en coupe deux éléments 23 et 24 d'une tête laser formée de plusieurs éléments identiques et aptes à être traversés par un faisceau laser 3. Les éléments 23 et 24 diffèrent essentiellement des éléments 1 et 2 représentés sur la figure 1 par la disposition de leurs flashs électroniques par rapport à leurs segments. C'est ainsi que l'élément 23 représenté sur la figure 2 comporte un flash électronique hélicoidal 26 entourant la surface cylindrique 27 du segment 25 de cet élément, l'axe de l'hélice correspondant à ce flash 26 étant parallèle aux génératrices de la surface 27 et les spires de cette hélice étant inclinées parallèlement aux faces planes 28 et 29 de ce segment.Dans ce cas, le boîtier de I'élément comporte de préférence un manchon cylindrique parallèle à la surface 27 et deux bases transversales 30 et 31 inclinées sur cette surface parallèlement aux faces 28 et 29. Les têtes lasers décrites ci-dessus présentent par rapport à la.tête laser selon l'art antérieur l'avantage d'avoir un bon rendement d'amplification, notamment dans le cas du mode de réalisation illustré par la figure 2. Ce bon rendement peut s'expliquer par le fait qu'un faisceau laser entrant dans une de ces têtes et occupant toute la surface de la face du segment placé à ltentree du faisceau traverse le volume total des segments successifs de cette tête. De plus, la structure modulaire de la tête laser selon l'invention permet de réali ser facilement une tête laser comportant un nombre d'éléments adapté aux performances requises pour une application déterminée, ce qui est un avantage important dans le cas d'un développement industriel. L'invention peut être appliquée aux générateurs laser de grande puissance. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, changer certaines dispositions, et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Tête laser formée de plusieurs éléments identiques entre eux, aptes à être traversés par un faisceau laser, ces éléments comportant chacun - un segment de matériau actif solide transparent audit faisceau, délimité par deux faces planes parallèles entre elles et par une portion de surface cylindrique inclinée sur ces faces et disposée entre les bords respectifs de ces faces, ce segment présentant au moins un plan de symétrie parallèle à la direction des génératrices de cette surface cylindrique et perpendiculaire auxdites faces, ce segment étant fixé dans ledit élément pour être traversé par ledit faisceau laser d'une face à l'autre parallèlement auxdites génératrices, - des moyens pour exciter ledit matériau actif afin de le rendre capable d'amplifier ledit faisceau laser, ladite tête comportant des moyens pour assembler entre eux lesdits éléments de manière que lesdits segments forment une succession régulière avec des intervalles entre les segments successifs, les faces des segments étant parallèles entre elles et'lesdits plans de symétrie étant confondus, de telle sorte que la partie d'un rayon dudit faisceau laser comprise entre deux segments successifs soit inclinée sur lesdites génératrices, les parties dudit rayon comprises à l'intérieur de ces deux segments successifs étant decalées l'une par rapport à l'autre, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour assembler lesdits segments sont tels que lesdits segments sont décalés les uns par rapport aux autres transversalement auxdites génératrices, le décalage entre un segment et le segment suivant étant égal au décalage entre les parties dudit rayon comprises à l'intérieur de deux segments successifs. 2/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite portion de surface cylindrique est inclinée sur lesdites faces d'un angle tel que la partie dudit rayon comprise entre deux segments successifs est inclinée sur la direction normale auxdites faces planes d'un angle égal à l'angle de Brewster. 3/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour exciter ledit matériau actif comportent un flash électronique hélicoïdal disposé autour de ladite surface cylindrique et des moyens pour alimenter électriquement ce flash. 4/ Tête laser selon la revendication 3, caractérisée par le fait que l'axe de l'hélice correspondant audit flash est parallèle auxdites génératrices. 5/ Tête laser selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les spires de l'hélice correspondant audit flash sont inclinées sur l'axe de ladite hélice parallèlement auxdites faces.