Brevet FR2172856A1 — publié le 19731005

La présente invention concerne les têtes laser et plus particulierement les têtes laser comportant un matériau actif segmentaire. Par tete laser, on entend non seulement un générateur laser composé d'un matériau actif excité par des moyens de pompage et disposé à l'intérieur d'une cavité optique résonnante, mais aussi un dispositif destiné à amplifier un faisceau lumineux délivré par un générateur laser et composé simplement d'un matériau actif et de moyens de pompage de ce matériau actif. On connaît des tetes laser composées d'un matériau actif formé de segments fixés à I'intérieur d'une enceinte cylindrique, ce matériau actif étant excité par des moyens de pompage et refroidi par circulation d'un liquide dans cette enceinte. Dans certaines têtes laser connues, les segments sont fixés à I'intérieur de l'enceinte grâce à des entretoises formant des gorges disposées sur la surface latérale intérieure de l'enceinte, dans lesquelles sont introduits les bords des segments de matériau actif. Le volume intérieur de l'enceinte comprend alors des chambres disposées entre les segments successifs. A travers la paroi latérale de l'enceinte sont ménagés des canaux faisant communiquer le volume intérieur de chaque chambre avec l'extérieur de llenceinte. Ces têtes laser comportent enfin des moyens pour faire circuler un liquide de refroidissement dans l'enceinte a travers ces canaux. Ces têtes laser ont l'inconvénient d'être de structure complexe et donc d'un prix de revient élevé. Dans d'autres têtes laser connues, les segments sont fixés dans enceinte par des chevilles traversant la paroi latérale- de l'enceinte et pénétrant dans des trous ménagés sur la surface latérale des segments, ou grâce à des tiges traversant enceinte parallelement à son axe, ces tiges comportant une série de crans de fixation des segments. Mais les tetes laser connues citées à l'alinéa précédent sont tres sensibles aux chocs et aux vibrations. Elles ne peuvent donc faire llobjet d'un développement industriel. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des tetes laser connues décrites ci-dessus et de réaliser une tette laser de structure tres simple et particulièrement robuste, adaptée specialement aux lasers comportant un matériau actif segmentaire. La présente invention a pour objet une tête laser comportant une enceinte cylindrique, au moins un segment d'un matériau actif solide disposé à l'intérieur de ladite enceinte, ce segment étant limité par une surface latérale disposée entre deux faces extrêmes, des moyens pour exciter ledit matériau actif, des moyens pour faire circuler un fluide de refroidissement au contact des faces extremes dudit segment, et au moins deux entretoises tubulaires disposées dans deux parties distinctes de la longueur de ladite enceinte et sensiblement coaxialement à cette enceinte à l'intérieur de celle-ci, la surface latérale extérieure de chacune de ces entretoises s'appuyant sur la surface latérale intérieure de ladite enceinte, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre au moins un support fixé sur ledit segment et serré entre lesdites entretoises, ledit support couvrant une partie de la surface latérale de ce segment, un intervalle etant ménagé entre d'une part l'autre partie de la surface laterale du segment, et d'autre part la surface latérale intérieure de ladite enceinte et lesdites entretoises, de manière a permettre le passage dudit fluide de refroidis sement de l'une desdites faces extremes à l'autre. 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, en coupe longitudinale, un mode de réalisation d'une tete laser selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective de certains éléments de la tête laser représentée sur la figure 1 et la figure 3 est une-vue en coupe axiale de deux éléments de cette tête laser. Sur la figure 1 est représentée une tête laser comportant une enceinte cylindrique 1, le mot cylindrique étant pris ici et dans ce qui suit, dans un snn- tres général. C'est ainsi que la section droite de cette enceinte peut etre non seulement circulaire comme représenté sur la figure, mais aussi peut correspondrc à un polygone ou à une courbe fermée quelconque, cette section pouvant etre par exemple carrée, rectangulaire ou elliptique. Dans cette enceinte est disposé au moins un segment tel que le segment 2 d'un matériau actif constitué par exemple par du verre dopé au néodyme. Sur la figure 1, sont représentés deux autres segments 3 et 4 disposés dans l'enceinte 1. Chaque segment, comme par exemple le segment 2, est limité par une surface latérale 5 disposée entre deux faces extremes 6 et 7.La tete laser représentée sur la figure est un amplificateur laser destiné à amplifier le faisceau lumineux d'un générateur laser, ce faisceau étant centré sur l'axe 8 de l'enceinte 1. La tete laser comporte donc en outre des moyens de pompage du matériau actif, constitués par exemple par un flash électronique hélicoïdal non représenté entourant la surface latérale extérieure de l'enceinte 1 et relié à une source d'énergie électrique; l'enceinte 1 est alors réalisée en un matériau transparent à la lumiere de pompage.Cette tête laser comporte aussi des moyens non représentés pour faire circuler fluide de refroidissement dans l'enceinte 1, au contact des faces extrêmes des segments, ce fluide entrant dans l'enceinte par une ouverture 9 située sur le fond de l'enceinte 1 et sortant par une percée 10 ménagée dans un couvercle il de cette enceinte. Dans l'enceinte 1 sont disposées deux entretoises tubulaires réalisées de préférence en un matériau transparent telles que les entretoises 12 et 13, placées dans deux parties distinctes de la longueur de l'enceinte sensiblement coaxialement à enceinte et s'appuyant sur la surface latérale intérieure de l'enceinte 1. La section de ces entretoises peut donc être, non seulement circulaire comme représenté sur la figure, mais aussi par exemple carrée ou rectangulaire. Entre les entretoises 12 et 13, est disposé au moins un support 14 par exemple métallique, fixé sur le segment 2, ce support couvrant une partie de la surface latérale du segment 2. Pour permettre sa fixation sur le segment 2, le support 14 comporte deux mâchoires 15 et 16 appliquées respectivement sur une partie périphérique de chacune des faces extrêmes 6 et 7 du segment 2. Avantageusement, on fixe sur chaque segment deux supports, respectivement en deux endroits opposés sur la surface latérale de ce segment. Un ressort 20 peut être disposé entre le fond de l'enceinte 1 et l'entretoise 12. La figure 2 est une vue en perspective du segment 2 sur lequel sont fixés deux supports 14 comportant un ergot 21. Les extrémités 22 et 23 de cet ergot 21 sont destinees à être engagées dans des encoches 21 ménagées sur les entretoises 12 et 13. La figure 3 illustre, en coupe suivant un plan axial, le support 14 fixé sur le segment 2, ce dernier étant représenté partiellement. Ce support comporte une rainure 17 grâce auquel les mâchoires 15 et 16 exercent une pression sur le segment 2, cette pression pouvant être réglable par action d'une vis 18 tournant dans une partie taraudée 19 du support 14. Le montage mécanique de la tête laser représentée sur la figure 1 peut être réalisé de la manière suivante On place d'abord le ressort 20 dans le fond de enceinte 1, ensuite l'entretoise 12, puis le segment 2 sur lequel est fixé le support 14, en engageant l'extrémité telle que 22 de l'ergot 21 de ce support dans l'encoche correspondante 24 de l'entretoise 12. On dispose ensuite l'entretoise 13 en engageant l'extrémité 23 de ergot 21 dans l'encoche 24 ménagée dans cette entretoise. De la même manière, on dispose successivement le segment 3 avec son support, l'entretoise suivante et ainsi de suite. Enfin, on met en place le couvercle 11. La longueur de chaque élément (ressort, entretoise, support) est telle que le ressort 20 est légèrement comprimé lorsque la tête est montée, les supports étant alors serrés contre les entretoises. Si l'on fait pénétrer un fluide de refroidissement par l'ouverture 9, ce fluide peut passer d'une face à l'autre de chaque segment, par exemple suivant la flèche 25, au niveau d'intervalles ménagés entre, d'une part la partie de la surface latérale des segments non couverte par les supports, et d'autre part les entretoises et la surface latérale interne de l'enceinte 1. La tête laser décrite ci-dessus présente des avantages importants. Comme il a été vu ci-dessus, son montage mécanique est très simple et très rapide. De plus, la structure de cette tête est très robuste et résiste aux chocs et aux vibrations. En outre, les différences de dilatation axiale entre éléments tels que les entretoises et les supports sont compensées grâce à l'action du ressort 20. La présente invention peut être appliquée aux têtes laser comportant un matériau actif segmentaire. Bien entendu, l'invention n'est 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 et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. La tête laser peut par exemple comporter des segments de matériau actif inclinés d'un angle déterminé, comme l'angle de Brewster, par rapport à l'axe de l'enceinte 1, les mâchoires 15 et 16 des supports 14 faisant avec l'ergot 21 de ce support un angle égal à cet angle déterminé. REVENDICATIONS 1/ Tête laser comportant une enceinte cylindrique, au moins un segment d'un matériau actif solide disposé à l'intérieur de ladite enceinte, ce segment étant limité par une surface latérale disposée entre deux faces extrêmes, des moyens pour exciter ledit matériau actif, des moyens pour faire circuler un fluide de refroidissement au contact des faces extrêmes dudit segment, et au moins deux entretoises tubulaires disposées dans deux parties distinctes de la longueur de ladite enceinte et sensiblement coaxialement à cette enceinte à l'intérieur de celle-ci, la surface latérale extérieure de chacune de ces entretoises s'appuyant sur la surface latérale intérieure de ladite enceinte, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre au moins un support fixé sur ledit segment et serré entre lesdites entretoises, ledit support couvrant une partie de la surface latérale de ce segment, un intervalle étant ménagé entre d'une part l'autre partie de la surface latérale du segment, et d'autre part la surface latérale intérieure de ladite enceinte et lesdites entretoises, de manière à permettre le passage dudit fluide de refroidissement de l'une desdites faces extrêmes à autre. 2/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, pour fixer ledit support sur ledit segment, ce support comporte deux mâchoires appliquées en pression respectivement sur une partie périphérique de chacune des faces extrêmes dudit segment. 3/ Tête laser selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit support comporte des moyens pour régler la pression desdites mâchoires sur ledit segment. 4/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit support comporte un ergot dont chacune des extrémités s'engage dans une encoche ménagée dans chacune desdites entretoises.