Brevet FR2202384A1 — publié le 19740503

La présente invention concerne les générateurs laser et plus particulièrement les générateurs laser comportant un milieu actif solide. On connaît un générateur laser comportant un milieu actif solide constitué par un barreau de grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme, désigné sous le nom de YAG, ce barreau étant disposé à l'intérieur dlune cavité optique résonnante et illuminé à l'aide d'une lampe à éclair reliée à une source d'énergie électrique. Dans ce générateur, on sait que le rayonnement ultraviolet émis par la lampe à éclair est nuisible en provoquant une diminution du rendement laser. Pour éliminer ce rayonnement ultraviolet, on a proposé de disposer un filtre optique entre la lampe et le milieu actif. Ce filtre peut être un verre filtrant, ce qui présente l'inconvénient de compliquer la structure du laser et d'augmenter son encombrement. Dans le cas où le barreau est refroidi par un liquide, il peut être aussi constitué par ce liquide de refroidissement dans lequel est dissous une substance filtrante. Mais ce filtre liquide présente l'inconvénient d'avoir des caractéristiques d'absorption qui varient en fonction du temps. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser un générateur laser muni d'un filtre optique apte à éliminer les rayonnements indésirables de la lumière émise par la lampe à éclair, ce filtre n'augmentant pas l'encombrement de l'appareil et ayant des caractéristiques de fonctionnement stables en fonction du temps, La présente invention a pour objet un générateur laser comportant un milieu actif solide disposé à l'intérieur d'une cavité optique résonnante, une lampe à éclair connectée à une source d'énergie électrique pour exciter ce milieu actif et un filtre optique disposé entre la lampe et le milieu actif pour absorber une partie du rayonnement émis par cette lampe et transmettre l'autre partie, la partie absorbée correspondant à un intervalle de longueurs d'onde prédéterminé, caractérisé par le fait que ledit filtre est constitué par une couche mince d'un matériau disposée sur au moins une partie d'un support constitué par la surface extérieure de ladite lampe et par la surface extérieure dudit milieu actif. 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 1 représente schématiquement un mode de réalisation du générateur laser selon l'invention et la figure 2 est un graphique représentatif de l'absorption d'un verre avant et après dépôt sur sa surface d'une couche d'oxyde de cérium. Sur la figure I est représenté schématiquement uB gfierateur laser comportant un milieu actif solide constitué par exemple par un barreau cylindrique 1 d'un monocristal d'yttrium et d'aluminium (Y Al 03) dopé au néodyme, de structure 3 pérovskite, désigné sous le nom de YAP, ce barreau 1 étant disposé à l'intérieur d'une cavité optique résonnante composée de deux miroirs 2 et 3 dont l'un est partiellement transparent. Le barreau 1 est illuminé à l'aide d'une lampe à éclair hélicoldale 4 entourant le barreau 1, les électrodes de la lampe 4 étant reliées électriquement aux deux bornes d'une source 5 d'énergie électrique.Sur au moins une partie d'un support constitué par la surface extérieure du barreau 1 et par la surface extérieure de la lampe 4, est déposé une couche filtrante d'une matériau absorbant le rayonnement ultraviolet de la lampe 4. Ce support peut être la surface cylindrique extérieure 6 du barreau 1. il peut être aussi la surface extérieure 7 de l'enveloppe transparente de la lampe 4. Cette couche dont l'épaisseur peut être de l'ordre de quelques microns, est par exemple réalisée en oxyde de cérium Ce02, ou en oxyde de titane 02 ; elle peut être déposée en appliquant les méthodes bien connues d'évaporation sous vide. Lorsqu'on met en fonctionnement le générateur laser décrit ci-dessus, on constate que ses performances sont grandement améliorées par rapport au même générateur ne comportant pas de couche filtrante. On peut expliquer ce résultat à partir des considérations suivantes. Le YAP se "solarise" en présence du rayonnement ultraviolet, c'est-à-dire présente des centres colorés qui absorbent en pure perte l'énergie utile de la lampe à éclair. Or la couche d'oxyde de cérium ou d'oxyde de titane est traversée par, le rayonnement de la lampe 4, absorbe le rayonnement ultraviolet et permet donc d'éviter la formation de ces centres colorés. il y a lieu de remarquer que le rayonnement ultraviolet est nuisible non seulement dans le cas ou le matériau actif laser est le YAp, mais aussi lorsque ce matériau actif est le YÀG ou du verre dopé de néodyme. Sur la figure 2 est représenté un graphique comportant deux courhes 9 et 9 représentatives de la transmission comparée d'un verre transparent dans le proche ultraviolet borosilicate), avant (courbe 83 et après [courhe 93 dépit sur sa surface extérieure d'une couche d'oxyde de cérium. La transmission T a été portée en ordonnée, de O à 00%, et la longueur d'onde du rayonnement est portée en abcisses, en micron. On voit que, à la longueur d'onde de 0,35 micron, l'absorption du verre est environ de 93% avant dépôt de la couche et de 25% après dépôt. A la longueur d'onde de 0,3 micron, le rayonnement est pratiquement totalement absorbe par la couche d'oxyde de cérium. L'épaisseur de la couche filtrante étant très faible, la présence de cette dernière ne saurait affecter l'encombrement du générateur laser, comme ce serait le cas si on déposait un filtre en verre entre le barreau 1 et la lampe 4. D'autre part l'expérience montre que la couche filtrante résiste sans altération de ses propriétés absorbantes à un nombre élevé d'éclairs de la lampe 4. 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 ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. Il est ainsi possible, selon la présente invention, de réaliser des générateurs lasers munis de couches filtrantes capable d'absorber non seulement le rayonnement ultraviolet, mais aussi n'importe quelle partie du rayonnement d'une lampe à éclair, correspondant à un intervalle de longueurs d'onde prédéterminé. REVENDICATIONS 1/ Générateur laser comportant un milieu actif solide disposé à l'intérieur d'une cavité optique résonnante, une lampe à éclair connectée à une source d'énergie électrique pour exciter ce milieu actif et un filtre optique disposé entre la lampe et le milieu actif pour absorber une partie du rayonnement émis par cette lampe et transmettre l'autre partie, la partie absorbée correspondant à un intervalle de longueurs d'onde prédéterminé, caractérisé par le fait que ledit filtre est constitué par une couche mince d'un matériau déposée sur au moins une partie d'un support constitué par la surface extérieure de ladite lampe et par la surface extérieure dudit milieu actif. 2/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit support est constitué par la surface extérieure dudit milieu actif. 3/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit support est constitué par la surface extérieure de ladite lampe. 4/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit milieu actif est unmonocristal d'oxyde d'aluminium et d'yttrium YAl Q3 dopé au néodyme, de structure pérovskite. 5/ Générateur laser selon la revendication I, caractérisé par le fait que ledit milieu actif est un grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme. 6/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit milieu actif est un barreau de verre dopé au néodyme. 7/ Générateur laser selon l'une des revendications-4, 5 et 6, caractérisé par le fait que ladite partie absorbée correspond aux longueurs d'onde du rayonnement ultraviolet. 8/ Générateur laser selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit matériau est de l'oxyde de cérium Ce O2 9/ Générateur laser selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit matériau est de l'oxyde de titane Ti O2