Brevet FR2247835A1 — publié le 19750509

La présente invention concerne un procédé d'amplification d'un signal laser. Elle vise également un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. On sait que l'amplification d'un signal laser peut etre effectuée par un matériau émissif tel qu'un grenat apte à réaliser ladite amplification par pompage au moyen d'une source lumineuse ppropriée. I1 est par ailleurs bien connu que dans un tel procédé, un phénomène parasite dit phénomène de super-radiance se manifeste. Un tel phénomène résulte de l'émission spontanée de certains points du matériau, émission qui est amplifiée par l'émission stimulée d'autres portions dudit matériau. Il en résulte une onde différente du signal à amplifier qui diminue par suite du phénomène de dépopulation le gain du matériau amplificateur. La présente invention vise notamment à éviter un tel phénomène parasite, et elle a pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif permettant d'obtenir un signal laser amplifié d'une façon prédéterminée, selon un rendement maximal. L'invention a pour objet un procédé d'amplification d'un signal laser par cheminement dans un matériau actif apte à etre excité par un signal de pompage, procédé caractérisé par le fait que - on divise le signal d'origine en deux fractions, une première fraction et une deuxième fraction, dont le rapport des puissances respectives est predéterminé, - on préamplifie ladite première fraction - on transforme et on filtre ladite première fraction de telle sorte que le signal ainsi obtenu ne soit constitué sensiblement que par l'harmonique de rang 2, ce signal étant alors utilisé comme signal de pompage dudit matériau actif, - on retarde le temps d'accès audit matériau actif de ladite deuxième fraction de sorte qu'elle présente vis-à-vis de la première fraction un retard prédéterminé, L'invention a également pour but un dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens aptes à diviser ledit signal d'origine en deux fractions, une première fraction et une deuxième fraction, - des moyens aptes à préamplifier ladite première fraction, - des moyens, pouvant transformer et filtrer ladite première fraction de telle sorte que le signal résultant ne soit constitué sensiblement que par l'harmonique de rang,2, - des moyens aptes à retarder les temps d'accès audit matériau actif de ladite deuxième fraction par augmentation de la longueur de son chemin optique vis-à-vis de la longueur du chemin optique de ladite première fraction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nulle ment limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 illustre un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente la variation du signal amplifié et duignad4 pompage en divers points du matériau émissif. Sur la figure 1, la référence 1 désigne le signal laser à amplifier. Ce signal est dirigé sur une lame séparatrice 2 qui le divise en deux fractions de puissances par exemple ide tiques entre elles, une fraction 3 et une fraction 4. La fraction3 dudit signal, non déviée est en premier lieu dirigée sur un amplificateur 15, puis sur une cellule formée d'un milieu non linéaire tel que du phosphate diacide de potassium apte à transformer le signal en harmonique de rang 2. Le signal 6 issu de ladite cellule 5 rencontre alors un filtre 7 susceptible d'éliminer du signal 6 la fraction résiduelle de fondamental n'ayant pas été transformée en harmonique par la cellule 5.Le signal 8 uniquement constitué par l'harmonique de rang 2 du signal à amplifier rencontre une lame optique 9, disposée de telle sorte que la direction de ce signal 8 ne soit pas modifiée et se trouve dirigé selon 10 sur un barreau 11 de longueur 1 constitué d'un matériau tel qu'un grenat d'aluminium et d'yttrium. La fraction 4 déviée par la lame séparatrice 2 est, par le jeu des miroirs 12 et 13 renvoyée sur la lame optique 9 qui la dévie selon 10 sur ledit barreau 11. Bien entendu, la fraction 4 du signal ne comporte que le fondamental. On voit donc que la fraction 8 du signal ne renfermant que l'harmonique de rang 2 effectue le pompage du barreau 11, et atteint ce barreau à l'instant voulu par rapport à la fraction 4, le chemin optique de cette dernière fraction étant rendu réglable par le jeu des miroirs 12 et 13. Le pompage du barreau 11 est donc réalisé par l'harmonique de rang 2 du signal en un temps très court mais suffisant pour effectuer l'amplification de la fraction 4 du signal atteignant le barreau 11 immédiatement après ledit harmonique et sortant dudit barreau selon 14. On évite ainsi le phénomène nuisible de super-radiance. Bien entendu, il est possible de régler l'avance de l'harmonique 2 sur le signal amplifié en réglant la distance d entre la lame 2 et le miroir 12. La figure 2 illustre au sein du barreau 11 la variation de la puissance P du signal amplifié et du signal de pompage référencés respectivement par les lettres AI ..... A5 et PI . PS. On voit que, au fur et à mesure que l'harmonique 2 de pompage chemine dans le barreau, son amplitude diminue, tandis que, au contraire, l'amplitude du signal fondamental augmente. On notera en outre que le pied p du signal n'est pas^amplifié, le signal de pompage n'étant pas arrivé à ce moment là, ce qui présente un grand avantage par rapport au pompage "statique" dans lequel ledit pied p est plus amplifié que le maximum de. l'impulsion. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'amplification d'un signal laser par cheminement dans un matériau actif apte à être excité par un signal de pompage, procédé caractérisé par le fait que - on divise le signal d'origine (1) en deux fractions, une première fraction [3) et une deuxième fraction (4) dont le rapport des puissances respectives est prédéterminé - on préamplifie ladite première fraction (3), - on transforme et on filtre ladite première fraction t3) de telle sorte que le signal ainsi obtenu (8) ne soit constitué sensiblement que par l'harmonique de rang 2, ce signal (8) étant alors utilisé comme signal de pompage dudit matériau actif t11Z, - on retarde le temps d'accès audit matériau actif t11) de ladite deuxième fraction t4) de sorte qu'elle présente vis-à-vis de la première fraction (3) un retard prédéterminé. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport entre les puissances desdites première (3)-et deuxième (4) fraction est prédéterminé. 3/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens t2) aptes à diviser ledit signal d'origine t1) en deux fractions, une première fraction (3) et une deuxième fraction (4), - des moyens t153 aptes à préamplifier ladite première fraction (3), - des moyens t5) (7) pouvant transformer et filtrer ladite première fraction t33 de telle sorte que le signal résultant (8) ne soit constitué sensiblement que par l'harmonique de rang 2, - des moyens (12) (13) aptes à retarder le temps d'accès audit matériau actif (11) de ladite deuxième fraction t4) par augmentation de la longueur de son chemin optique vis-à-vis de la longueur du chemin optique de ladite première fraction (3). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens (2) aptes à diviser ledit signal d'origine t13 en deux fractions (3) (4) comportent au moins une lame séparatrice dont la transparence est prédéterminée en fonction du rapport des puissances respectives desdites deux fractions. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens t53 (7) pouvant transformer et filtrer ladite première fraction (3) de telle sorte que le signal résultant t8) ne soit constitué sensiblement que par l'harmonique de rang 2, comportent au moins une cellule formée d'un milieu non linéaire t53 associée à au moins un filtre (7). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens (12), t13) aptes à retarder le temps d'accès au matériau actif (Il) de ladite deuxième fraction (4) comportent deux miroirs réfléchissants. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la distance desdits deux miroirs réfléchissants (12), (13), par rapport à l'axe médian de ladite lame séparatrice (2) est prédéterminée en fonction du retard du temps d'accès au matériau actif (11) de ladite deuxième fraction t4) par rapport au temps d'accès de la première fraction t33. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que ledit matériau actif (11) est un barreau confectionné en un matériau du type grenat. 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit grenat est un grenat mixte d'yttrium et d'aluminium.