Brevet FR2150616A1 — publié le 19730413

La présente invention concerne les têtes lasers et plus particulièrement les têtes laser comportant un matériau actif généralement solide couplé avec un moyen de pompage optique, comme par exemple une lampe ou un tube à décharge, par un réflecteur disposé autour du matériau actif et de son moyen de pompage. On connaît des têtes laser comportant un matériau actif disposé dans un premier logement dont la section droite est sensiblement homothétique de celle du barreau actif pour déterminer entre la paroi du barreau et la paroi du premier logement un espace annulaire à épaisseur sensiblement constante, un tube à décharge disposé dans un deuxième logement dont la section droite est sensiblement homothétique de celle du tube à décharge pour déterminer entre la paroi externe du tube à decharge et la paroi du second logement un espace annulaire à section sensiblement constante, et une couche réfléchissante formant réflecteur entourant ledit barreau et ledit tube, lesdits premier et second logements étant réalisés dans un bloc transparent, ladite couche réfléchissante étant disposée autour d'au moins une partie de la surface latérale extérieure dudit bloc. Si on met en fonctionnement une tête laser de ce type, on constate qu'une partie importante de l'énergie lumineuse émise par le tube à décharge est absorbée dans le bloc transparent, ce qui diminue le rendement de pompage optique, augmente notablement l'énergie thermique à dissiper et diminue les performances du laser. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. La présente invention a pour objet une tête laser comprenant : - un barreau actif et un tube à décharge, respectivement de forme sensiblement cylindrique de révolution dont les axes sont paralleles à une même direction - et un réflecteur entourant ledit barreau actif et ledit tube à décharge, cons titué par un bloc comportant une percée dont la paroi est formée par une surface cylindrique renvoyant l'énergie lumineuse, les génératrices de ladite surface cylindrique étant parallèles à ladite même direction, caractérisée par le fait que ladite surface cylindrique présente au moins deux portions cylindriques de révolution dont les axes coincident respectivement avec ceux dudit barreau actif et dudit tube à décharge. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel les figures I et 2 représentent respectivement une coupe longitudinale suivant la ligne B-B de la figure 2 et une coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1, d'un mode de réalisation d'une tête laser selon l'invention. Dans la description qui suit, on entend par tête laser aussi bien une tête laser oscillante, c'est-à-dire comprenant un barreau actif disposé dans une cavité résonante et associée à un moyen de pompage, qu'une tête laser amplifica trice, c'est-à-dire comprenant un barreau actif associé seulement à un moyen de pompage, comme celle qui est représentée sur les figures 1 et 2. La tête laser comprend un barreau actif 1 de forme cylindrique, pouvant être par exemple un barreau de grenat d'yttrium aluminium dopé au néodyme et un tube à décharge 2, également cylindrique, les génératrices des cylindres étant parallèles à une direction commune. Dans le cas général seul considéré ci-après, le barreau actif 1 et le tube à décharge 2 sont cylindriques de révolution, les axes de ces cylindres étant parallèles à une direction commune. La tête laser comprend de plus un réflecteur entourant le barreau 1 et le tube 2, constitué par un bloc 3 comportant une percée 4. La paroi de la percée 4 est une surface cylindrique 5 renvoyant l'énergie lumineuse, les génératrices de la surface 5 étant parallèles à ladite direction commune. La surface cylindrique 5 peut être une couche réfléchissante déposée sur le bloc 3, le matériau constituant ce bloc pouvant être quelconque.Cette surface cylindrique 5 peut aussi renvoyer l'énergie lumineuse par diffusion, comme représenté sur les figures 1 et 2. Le bloc 3 est alors réalisé avantageusement avec de la poudre de magnésie tassée, cette poudre étant protégée par exemple au niveau de la surface 5 par une enveloppe transparente de faible épaisseur en quartz ou en pyrex et sur la surface latérale extérieure du bloc 3 par une gaine de protection 6 en alliage d'aluminium. La surface cylindrique 5 présente deux portions 7 et 8 respectivement de révolution autour de l'axe du barreau 1 et du tube 2. Les deux portions 7 et 8 de la surface cylindrique 5 peuvent avantageusement être disposées de telle sorte que les cylindres dont elles font partie soient sensiblement tangents extérieurement suivant une génératrice. La figure 2 représente la section droite des portions 7 et 8, constituée par deux arcs de cercle, lesdits cercles étant sensiblement tangents entre eux. Les arcs de cercle ont un angle au centre qui peut être par exemple de l'ordre de 270". Il est avantageux de ménager entre les deux portions cylindriques 7 et 8 deux surfaces de raccordement 9 et 10 cylindriques, tangentes auxdites portions 7 et 8, les génératrices de ces surfaces de raccordement étant parallèles à celles des portions 7 et 8. Le bloc 3 peut également comporter par exemple deux amenées 11 et 12 et une sortie 13 d'un fluide réfrigérant circulant dans la percée 4 autour du barreau 1 et du tube 2. Par rapport à la tête laser selon l'art antérieur décrite plus haut, la tête laser décrite ci-dessus et illustrée par les figures 1 et 2 a une structure qui permet d'augmenter de façon importante le rendement du pompage optique et par conséquent d'augmenter les performances du laser, par exemple la cadence de fonctionnement, le refroidissement du matériau actif et du tube à décharge restant parfaitement uniforme. 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 ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Tête laser comprenant - un barreau actif et un tube à décharge, respectivement de forme sensiblement cylindrique de révolution et dont les axes sont parallèles à une même direction - un réflecteur entourant ledit barreau actif et ledit tube à décharge, cons titué par un bloc comportant une percée dont la paroi est formée par une surface cylindrique renvoyant l'énergie lumineuse, les génératrices de ladite surface cylindrique étant parallèles à ladite même direction, et un fluide de refroidissement occupant le volume compris entre d'une part la paroi de ladite percée et d'autre part ledit barreau actif et ledit tube à décharge, caractérisée par le fait que ladite surface cylindrique présente au moins deux portions cylindriques de révolution, dont les axes coïncident respectivement avec ceux dudit barreau actif et dudit tube à décharge. 2/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdites portions cylindriques de révolution sont réunies par deux surfaces de raccordement cylindriques, tangentes auxdites portions, les génératrices desdites surfaces de raccordement étant parallèles à ladite même direction. 3/ Tête laser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdites portions cylindriques de révolution font partie respectivement de deux cylindres tangents entre eux suivant une génératrice.