Brevet FR2235508A1 — publié le 19750124

La presente invention concerne des generateurs lasers à gaz dans lesquels une emission stimule est obtenue à la suite d'une decharge electrique dans un milieu actif gazeux. On connait des lasers à gaz, comportant une cavité longitudinale contenant un gaz actif, et où la décharge électrique est obtenue grâce à une onde progressive de courant, se propageant dans le milieu actif d'une extrémité à l'autre de la cavité avec une vitesse égale à celle de la propagation d'une émission lumineuse stimulée dans cette cavité. De tels lasers à gaz comprennent une ligne électrique plate, composée d'une plaque isolante interposée entre une première et une seconde plaque métallique portées à des potentiels différents, et des moyens d'excitation pour engendrer une onde de décharge dans cette ligne. Le milieu actif gazeux est disposé dans une fente longitudinale ménagée dans Itune des plaques métalliques de la ligne, sur le trajet de l'onde de décharge. On sait qu'un-rayonnement laser obtenu par cette méthode présente une puissance optimale lorsque l'onde progressive de décharge est parfaitement plane. Avantageusement, les bords des plaques métalliques sont en forme de paraboles dont l'axe fait un angle a non nul avec l'axe de la fente. Par ailleurs, l'onde progressive de courant est engendrée par l'intermédiaire d'un circuit de déclenchement apte à créer une décharge sensiblement ponctuelle entre lesdites plaques métalliques au niveau du foyer des paraboles. Cependant, de tels lasers ne permettent pas d'obtenir une puissance emist sive maximale par suite de leur faible capacité globale notamment. La présente invention permet de remédier à un tel inconvénient majeur et elle a pour objet un générateur laser à gaz de grande capacité permettant d'obtenir une puissance lumineuse élevée avec des pertes minimales, un tel laser présentant en outre une grande simplicité de structure associée à un prix de revient modique. L'invention concerne donc un générateur laser comportant - un milieu actif gazeux, - un ligne électrique d'excitation formée d'une plaque isolante interposée entre une première et une seconde plaque métallique, un bord desdites plaques étant en forme de parabole dont l'axe fait un angle a non nul avec ladite fente, les foyers ainsi que les sommets des dites paraboles étant respectivement disposés sur une même droite perpendiculaire au plan des plaques, les plaques métalliques étant parallèles entre elles et reliées à une source de tension, ladite première plaque métallique présentant au moins une fente la séparant en deux parties distinctes, - des moyens pour maintenir un milieu actif gazeux dans ladite fente comportant une lame isolante longitudinale fermant la fente et fixée sur lesdites deux parties de la première plaque métallique, - des moyens pour engendrer une onde de courant dans ladite ligne comprenant un circuit de déclenchement d'une décharge sensiblement ponctuelle entre lesdites plaques métalliques au niveau des foyers des paraboles, caractérisé par le fait que la partie de ladite premiere plaque métallique disposée a l'opposé du circuit de déclenchement par rapport à la fente est formée par une feuille constituée d'une couche isolante interposée entre deux couches électroniquement conductrices, ladite feuille étant repliée sur elle-même de sorte que sa section par un plan parallèle à la-fente et perpendiculaire au plan des plaques, est constituée sensiblement par une série continue de U réunis entre eux par ltextrEmite supérieure de leurs branches verticales. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente une vue générale en perspective d'm générateur laser selon l'invention ; La figure 2 représente une coupe selon l'axe XX' de la figure I permettant d'expliciter dans le détail la structure d'un laser selon l'invention La figure 3 représente une coupe selon l'axe YY' de la figure 2 La figure 4 représente une coupe selon l'axe ZZ' de la figure 2. En se référant à la figure 1, un générateur laser comprend une ligne électrique constituée par une plaque isolante 1 disposée entre une première plaque métallique 2 et une seconde plaque métallique 3 portées à des potentiels différents. Ces plaques sont découpées à l'une de leurs extrémités en forme de paraboles d'axe 4 de foyers F, et de sommets S disposés respectivement sur des droites perpendiculaires au plan des plaques. Le laser comprend des moyens pour engendrer-une décharge aictrioue sensiblement ponctuelle au niveau des foyers F des paraboles. Ces moyens d'excitation sont constitués par exemple par un éclateur schématisé en 5 ou tout autre moyen approprié, permettant d'établir une différence de potentiel de -V ou -V/2 entre les plaques 2 et 3 comme indiqué sur la figure. Le temps de montée du front d'onde de décharge est avantageusement inférieur au double du temps de propagation d'une onde de décharge dans la ligne plate entre le foyer F et le sommet S de la parabole (ce temps est par exemple de tordre d'une nanoseconde). La plaque 2 comporte une fente 6 la séparant en deux parties distinctes 7 et 8 où est maintenu un milieu laser actif, S'il s'agit de l'air sous la pression atmosphérique, il n'est pas nécessaire de fermer le logement du gaz. Dans le cas contraire, le milieu gazeux peut être enfermé à l'aide d'une lame isolante 9 disposée en regard de la fente 6 et fixée, par collage par exemple, sur les deux bords de cette fente Les extrémités du logement du gaz sont fermées par deux fenêtres, à la manière connue. L'angle a est choisi de maniere que cos a soit égal au rapport entre la vitesse de propagation d'une onde de.décharge dans la ligne dans la direction définie par l'axe 4 et la vitesse de propagation d'une émission lumineuse dans la direction de la fente 6. Un réflecteur 10 constitué par exemple d1une percée de la plaque 2 en forme d'arc de cercIe,centré sur le point F, est disposé du côté opposé a S par rapport au foyer F. Ses dimensions transversales sont limitées sensiblement par deux droites Joignant le point F aux points extrêmes de la fente 6, par exemple la droite 11. La figure 2 permet d'expliciter la structure da partie 8 de la plaque 1. Ainsi que l'illustre ladite figure 2, la partie 8 est constituée par une feuille comportant une couche isolante 12 disposée entre deux couches conductrices de cuivre 13 et 14 repliées ainsi qu'il est représenté, un matériau d'etan- chéité tel que du silastene garnissant avantageusement les intervalles 15 ainsi définis par une telle structure. Cette feuille est mise en contact électrique, d'une part à sa partie superieure avec une plaque 16 et d'autre part à sa partie inférieure avec la plaque isolante 1 et la plaque 3, et cela à la maniere représentée aux figures 3 et 4. Par ailleurs, la plaque 16 et la couche de cuivre 13 sont portées à un potentiel V, tandis que la couche 14 est portée à un potentiel nul, par l'intermédiaire de la plaque 3. Les figures 3 et 4 montrent que la couche de cuivre 14 présente une longueur inférieure à celle de la couche 13 de telle sorte que seule cette derniere atteigne la fente 6, la couche d'isolant 12 étant repliée sur l'extrémité de la couche de cuivre 14 à la maniere indiquée en 17 et 18 sur les figures 3 et 4 respectivement. De meme, aux extrémités des plaques non découpées en forme de paraboles, la couche isolante 12 déborde légèrement vers l'extérieur par rapport aux couches de cuivre 13 et 14, comme représenté en 19 et 20,-sur les figures 3 et 4 respectivement. Une telle disposition de la couche isolante 12 permet dans tous les cas d'éviter tout amorçage intempestif entre les couches conductrices 13 et 14. Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante A un instant donné, l'éclateur 5 émet une décharge au niveau des foyers F des paraboles ; 11 onde de décharge ainsi engendrée présente une symétrie de révolution par rapport aux foyers F, la fraction de la surface d'onde de décharge comprise dans l'angle défini par la droite Il et son homologue étant réfléchie par le réflecteur 10. Toutes les ondes émises au niveau des foyers F sont donc dirigées vers les paraboles et se réfléchissent sur leur périphérie ; on sait que la parabole est parfaitement stigmatique pour deux points conjugués : son foyer F et l'infini. La surface d'onde issue de F et réfléchie par la parabole est donc une surface d'onde parfaitement plane perpendiculaire à l'axe 4-des paraboles, et représentée- par sa trace 21. L'onde progressive de décharge 21 atteint donc successivement dans le sens de la flèche 22 les atomes ou les molécules du gaz actif L'émission de lumière stimulée s'effectue donc d'un bout a l'autre de la fente dans le sens de la flèche 22 à la même vitesse que l'onde progressive 21 dans la direction de cette fente. Cette condition permet l'obtention- d'un rayonnement laser cohérent très puissant à la sortie de la fente 6. Il faut noter en outre que lors de la décharge engendrée par I'éc-teur 5, les potentiels des plaques 2 et 3 deviennent sensiblement -V/2 ou -V/4 selon que la plaque 2 est portée à un potentiel -V ou -V/2. Il en résulte alors une décharge entre les extrémités des couches conductrices 13 portées au potentiel -V et la partie 7 de la plaque 2, décharge matérialisée sensiblement par les flèches F des figures 3 et 4. Il en résulte dans l'ensemble une excitation particulièrement homogène du milieu émissif gazeux. On notera en outre que les couches de cuivre 13 et 14 coopèrent avec la couche isolante 12 pour réaliser une capacité import tante permettant d'obtenir une puissance élevée avec des pertes minimales. De tels générateurs lasers peuvent donc engendrer des émissions de très gran-de puissance nominale. Bien entendu l'invention ntest nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, on pourra, sans sortir du cadre de l'invention apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Générateur laser comportant - un milieu actif gazeux, - une ligne électrique d'excitation formée d'une plaque isolante interposée et une première et une seconde plaque métallique, un bord desdites plaques étant en forme de parabole dont ltaxe fait un angle a non nul avec ladite fente, les foyers ainsi que les sommets des dites paraboles étant respectivement disposés sur une même droite perpendiculaire au plan des plaques, les plaques métalliques étant parallèles entre elles et reliées a une source de tension, ladite première plaque métallique présentant au moins une fente la séparant en deux parties distinctes, - des moyens pour maintenir un milieu actif gazeux dans ladite fente comportant une lame isolante longitudinale fermant la fente et fixée sur lesdites deux parties de la première plaque métallique, - des moyens pour engendrer une onde de courant dans ladite ligne comprenant un circuit de déclenchement d'une décharge sensiblement ponctuelle entre lesdites plaques métalliques au niveau des foyers des paraboles, caractérisé par le fait que la partie de ladite première plaque métallique disposée a l'opposé du circuit de déclenchement par rapport à la fente est formée par une feuille constituée d'une couche isolante interposée entre deux couches électroniquement conductrices, ladite feuille étant repliée sur elle-même de sorte que sa section par un plan parallèle à la fente et perpendiculaire au plan des plaques est constituée sensiblement par une série continue de U réunis entre eux par l'extrémité supérieure des leurs branches verticales. 2/ Générateur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que à l'une des extrémités de la feuille, l'une des couches conductrices présente une longueur supérieure à celle de l'autre couche conductrice et atteint ladite fente, l'extré- mité de la couche isolante étant repliée sur l'extrémité de l'autre couche conductrice. 3/ Générateur selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu1à l'autre extrémité de la feuille, l'extrémité de la couche isolante déborde des extrémités des couches électroniquement conductrices. 4/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que l'une des couches électroniquement conductrice vient porter par l'intermédiaire des parties réunissant les branches verticales des U contre une plaque conductrice, tandis que l'autre couche électroniquement conductrice vient porter par l'intermédiaire de la base des U au moins en partie contre ladite seconde plaque métallique de la ligne d'excitation. 5/ Générateur selon ltune des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'un garnissage d'étanchéité est coulé dans les intervalles des plis de ladite feuille. 6/ Générateur selon ltune des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le logement défini par ladite fente et ladite-lame isolante est fermé à ses extrémités par deux fenêtres isolantes transparentes à un rayonnement démission dudit gaz. 7/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit angle a est tel que cos a est égal au rapport de la vitesse de propagation de ladite onde de courant suivant l'axe desdites paraboles à la vitesse de propagation dudit rayonnement d'émission dudit gaz dans la direction de ladite fente. 8/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que ladite premiers plaque métallique comporte en outreun réflecteur d'onde constitué d'une percée limitée par un arc de cercle sensiblement centré sur ledit foyer, les sommets de ladite parabole et dudit arc de cercle étant-disposés de part et d'autre dudit foyer. 9/ Générateur selon ltune des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ladite première plaque métallique et la couche électroniquement conductrice atteignant la fente sont portées toutes deux au même potentiel, tandis que ladite deuxième plaque métallique et l'autre couche électroniquement conductrice sont portées toutes deux à un potentiel nul ou sensiblement nul. 10/ Générateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ladite première plaque métallique est portée à un potentiel sensiblement égal à la moitié du potentiel de la couche électroniquement conductrice atteignant la fente, tandis que ladite deuxième plaque métallique et l'autre couche électroniquement conductrice sont portées toutes deux à un potentiel nul ou sensiblement nul.