Brevet FR2157737A1 — publié le 19730608

La présente invention concerne les générateurs lasers, et plus particulièrement les générateurs lasers émettant des impulsions déclenchées à l'aide d'un déclencheur passif. On connait un générateur laser émettant des impulsions déclenchées à l'aide d'un déclencheur passif, comportant - une cavité résonnante formée par au moins deux réflecteurs, respectivement à réflexion totale et partiellement transparent - un milieu actif disposé dans ladite cavité, - des moyens de pompage de ce milieu actif, - un liquide placé dans un récipient transparent au faisceau laser, ce récipient étant disposé dans la cavité entre un desdits réflecteurs et le milieu actif, - un système optique disposé entre le milieu actif et le récipient, concentrant en un point dudit liquide le faisceau laser intérieur à la cavité, ledit liquide constituant au voisinage du point de concentration un déclencheur passif transparent en dessous d'un niveau de pompage déterminé et devenant brusquement réfléchissant au-dessus de ce niveau déterminé, - et un autre système optique disposé entre le récipient et le réçlecteur, transformant le faisceau laser conique issu du point de concentration en un faisceau cylindrique. Le générateur laser connu, décrit ci-dessus, comporte de nombreuses pièces optiques et présente l'inconvénient de nécessiter des réglages optiques longs et compliqués, ces réglages étant affectés par les chocs et vibrations auxquels peuvent être soumis ces générateurs. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. La présente invention a pour objet un générateur laser comportant - une cavité résonnante formée par au moins deux réflecteurs, respectivement à réflexion totale et partiellement transparent, - un milieu actif disposé dans ladite cavité, - des moyens de pompage de ce milieu actif, - un fluide disposé dans ladite cavité entre un desdits réflecteurs et le milieu actif, - un système optique disposé entre le milieu actif et ledit fluide, concentrant en un point dudit fluide le faisceau laser situé à l'intérieur de la cavité, ledit fluide constituant au voisinage du point de concentration du faisceau un déclencheur passif transparent en dessous d'un niveau de pompage déterminé et devenant brusquement réfléchissant au-dessus de ce niveau déterminé, caractérisé par le fait que ledit réflecteur est en contact sur au moins une partie de sa surface avec ledit fluide et renvoie vers ledit point de concentration le faisceau laser situé à l'intérieur de la cavité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaStront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé, à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement trois modes de réalisation du générateur laser selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement un générateur laser comportant une cavité résonnante formée par deux réflecteurs, le réflecteur 1, par exemple, étant semi-transparent. Cette cavité contient un milieu actif 2 qui peut être un barreau de verre dopé au néodyme. Ce milieu actif est excité par des moyens de pompage 3 qui sont constitués par exemple par un flash électronique dont les électrodes sont reliées à une source d'énergie électrique non représentée. L'autre réflecteur de la cavité, qui est un réflecteur à réflexion totale, est constitué par un miroir sphérique concave 4 qui forme une partie de la paroi d'une cellule 5. Dans cette cellule, est déposé un fluide 6 en contact avec la surface réfléchissante du miroir 4.Les parois de la cellule S sont formées, indépendamment du miroir 4, par un corps cylindrique 7 en verre par exemple. Ce corps cylindrique 7 est muni d'un orifice de remplissage fermé par un bouchon 8. La cellule 5 comporte une fenêtre laissant passer le faisceau laser 9. Ce faisceau est focalisé par un système optique de concentration en un point 10 du fluide 6, le point 10 coincidant avec le centre de la sphère du miroir sphérique 1. Ce système optique est disposé entre le milieu actif 2 et le fluide 6 ; il peut être une lentille qui constitue avantageusement la fenêtre de la cellule 5, cette lentille 11 étant par exemple une lentille plan convexe. sa face courbe étant en contact avec le fluide 6. La lentille 11 et le miroir 4 sont fixés sur le corps cylindrique 7 par collage par exemple.Le fluide 6 constitue au voisinage du point de concentration 10 un déclencheur passif, il peut être constitué par du sulfure de carbone ou de préférence par de l'eau. Le fonctionnement du générateur laser représenté sur la figure 1 est le suivant Le faisceau 9 traverse sans perte le déclencheur passif tant que la puissance de pompage est inférieure à un niveau déterminé. Au moment où la puissance de pompage atteint ce niveau déterminé, le déclencheur passif devient brusquement réflectueur, ce qui provoque la formation d'une impulsion laser à front raide. Tout se passe comme si cette impulsion était créée par l'oscillation d'une cavité limitée par le réflecteur 1 semi transparent et par un réflecteur à réflexion totale placé au niveau de la lentille Il. La figure 2 représente un générateur laser qui ne diffère du générateur laser représenté sur la figure 1 que par la cellule, et plus particulièrement par le réflecteur à réflexion totale faisant partie de cette cellule. Ce réflecteur est ici constitué par une lentille 12 plan convexe, formant une partie de la paroi de la cellule 13. La face courbe de la lentille 12 est en contact avec le fluide 6, et sa face plane comporte des couches multi-diélectriques pour former une surface réfléchissante. Ce réflecteur renvoie vers le point de concentration 10 le faisceau laser situé à l'intérieur de la cavité et issu de ce point de concentration. Le fonctionnement de ce générateur laser est identique à celui représenté sur la figure 1. La figure 3 représente également un générateur laser qui ne diffère de celui représenté sur la figure 1 que par la cellule, et plus particulièrement le réflecteur à réflexion totale faisant partie de cette cellule. Ce réflecteur est ici constitué par un bloc 14 formant une partie de la paroi de la cellule 15. Ce bloc est réalisé en un matériau transparent au faisceau laser, par exemple en verre ; il comporte une surface sphérique 16 en contact avec le fluide 6 et une surface conique 17 sur laquelle se réfléchit le faisceau laser, l'angle total au sommet du cône étant par exemple égal à 900 C. Ce bloc 14 réfléchit vers le point de concentration 10 le faisceau laser situé à l'intérieur de la cavité et issu de ce point de concentration.Un rayon 18 du faisceau 9 provenant du milieu actif 2 traverse la lentille 11, passe par le point de concentration 10 et pénètre dans le bloc 14 au niveau de la surface 16. Il est réfléchi sur la surface conique 17 en deux points 19 et 20 puis sort du bloc 14, et de nouveau passe par le point 10 et traverse la lentille Il pour former un rayon 21 symétrique du rayon 18 par rapport à l'axe du faisceau 9. Le fonctionnement du générateur laser représenté sur la figure 3 est identique à celui représenté sur la figure 1. Comme il a été prévu lors de la description des dispositifs représentés sur les figures 1, 2 et 3, le générateur laser selon l'invention peut êtrs réalisé de façon simple. Les éléments des différentes cellules représentées sur ces figures sont fixés l'un par rapport à l'autre de façon rigide. Les réglages optiques dans la cavité sont donc réduits au minimum. Dans le cas particulier du dispositif représenté sur la figure 3, l'alignement de l'axe de la cellule par rapport à celui du miroir peut être effectué avec une tolérance angulaire relativement grande. Le mode de réalisation représenté sur la figure 3 présente en outre l'avantage d'améliorer l'homogénéité transversale de l'intensité du faisceau laser. En effet, dans ce générateur laser, un rayon du faisceau 9 passant par un point de la section droite de ce faisceau passe par un autre point de cette section après réflexion sur une extrémité de la cavité. Cette propriété permet de corriger notamment les inhomogénéités du faisceau dues à un pompage du milieu actif par un flash électronique disposé d'un coté de ce barreau. Ce mode de réalisation diminue aussi les inhomogénéités d'intensité du faisceau qu'on observe généralement dans les lasers déclenchés à l'aide d'un déclencheur passif. Le générateur laser selon l'invention peut être appliqué aux télémètres lasers. 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/ Générateur laser comportant: - une cavité résonnante formée par au moins deux réflecteurs, respectivement à réflexion totale et partiellement transparent, - un milieu actif disposé dans ladite cavité, - des moyens de pompage de ce milieu actif, - un fluide disposé dans ladite cavité entre un desdits réflecteurs et le milieu actif, - un système optique disposé entre le milieu actif et ledit fluide, concentrant en un point dudit fluide le faisceau laser situé à l'intérieur de la cavité, ledit fluide constituant au voisinage du point de concentration du faisceau un déclencheur passif transparent en dessous d'un niveau de pompage déterminé et devenant bresquement réfléchissant au-dessus de ce niveau déterminé, caractérisé par le fait que ledit réflecteur est en contact sur au moins une partie de sa surface avec ledit fluide et renvoie vers ledit point de concentration le faisceau laser situé à l'intérieur de la cavité. 2/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit fluide est disposé dans une cellule munie d'une fenêtre transparente au faisceau laser, ledit réflecteur formant une partie de la paroi de ladite cellule. 3/ Générateur laser selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit réflecteur est constitué par un miroir sphérique concave. 4/ Générateur laser selon la revendication 2. caractérisé par le fait que ledit réflecteur est constitué par une lentille plan convexe dont la face plane est réfléchissante, et dont la face courbe est en contact avec ledit fluide. 5/ Générateur laser selon la revendication 2. caractérisé par le fait que ledit réflecteur est constitué par un bloc réalisé en un matériau transparent au faisceau laser, comportant une surface sphérique en contact avec ledit fluide et une surface conique sur laquelle se réfléchit le faisceau laser. 6/ Générateur laser selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit système optique est une lentille constituant ladite fenêtre transparente au faisceau laser. 7/ Générateur laser selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite lentille est une lentille plan convexe dont la face courbe est en contact avec ledit fluide. 8/ Générateur laser selon la revendication 1. caractérisé par le fait que ledit fluide est de l'eau. 9/ Générateur laser selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit matériau transparent au faisceau laser est un verre. 10/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit réflecteur est à réflexion totale.