Brevet FR2213604A1 — publié le 19740802

L'invention concerne un émetteur ou un amplificateur optique (laser) comportant une enceinte recevant le milieu pouvant être stimulé et fermée de façon étanche à ses extrémités avec des organes de fermeture en forme d'embouts,en particulier laser à gaz comportant un tube à décharge, dans lequel les faces frontales internes des organes de fermeture portent, dans une position ajustée, des surfaces réfléchissantes limitant un résonateur optique. La demande de brevet allemand mise à l'inspection publique souS le nO 1 237 088 a fait connattre un tel laser à gaz. Selon un exemple de réalisation préféré de ce dispositif, les extrémités du tube à décharge comportent des surfaces usinées de forme conique dans lesquelles des organes de fermeture optique de forme conique sont ajustés. Un tel support des organes de fermeture exige la fabrication soigneuse de surfaces usinées avec un axe de symétrie prédéterminé. Il permet un ajustage grossier des miroirs ; l'ajustage complémentaire nécessaire doit etre alors réalisé par déformation élastique du tube à décharge. Pour éviter la dépense de fabrication mentionnée, en particulier pour éviter la réalisation de surfaces usinées, il est proposé conformément à l'invention dans un laser du type plus haut d'ajuster les organes de fermeture en forme d'embouts au moins sur une partie de leur longueur dans l'enceinte suivant une liaison par formes complémentaires et de régler l'allure de l'enceinte de telle manière que le moment directeur exercé par l'ajustement des organes de fermeture ajuste en position les surfaces réfléchissantes. L'invention part de la considération que l'ajus- tage d'organes de fermeture en forme d'embouts dans une enceinte d'allure rectifiée fournit des moments directeurs qui provoquent un ajustage automatique des surfaces réfléchissantes du résonateur même pour les tolérances de mesure et les inégalités de surface des organes d'ajustage présentes. La précision d'ajustage pouvant être obtenue de cette façon dépend, sur la base des tolérances de mesure admissibles, de la longueur de contact entre l'organe de fermeture et l'enceinte. Des indications précises à ce sujet seront données ci-après au cours de la description d'exemples de réalisation. Il est même possible de réaliser des moments directeurs qui rendent superflu un ajustage complémentaire.Le réglage nécessaire, conforme à l'invention, de l'allure de 11 enceinte n'impose aux enceintes à laser fermées optiquement aucune précision de forme, plus grande que celle qui était offerte jusqu'alors, m8me pour d'autres raisons. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et itlus- tré schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 1 montre une élévation latérale, en vue partiellement arrachée, d'un premier exemple de réalisation d'un laser conforme à l'invention. La figure 2 représente une coupe longitudinale d'une extrémité de l'enceinte-d'un second exemple de réalisation- d'un laser conforme à l'invention. La figure 3 représente une élévation latérale, en vue partiellement arrachée, d'un troisième exemple de réalisation d'un laser conforme à l'invention. La figure 1 montre un laser à gaz comportant un tube à décharge conforme à l'invention. La référence 1 désigne le tube à décharge qui dans cet exemple est en verre et dans le perçage central (capillaire) 2 duquel une décharge dans un gaz se produit lors du fonctionnement du laser, entre une cathode 3 et une anode 4. Le dispositif électronique d'alimentation, nécessaire pour engendrer la décharge dans le gaz, n'est pas essentiel pour l'invention et n'est pas représenté sur le dessin ; ce dispositif électronique devrait être raccordé à la cathode 3 et à l'anode 4 par l'intermédiaire des raccords 6 et 7. Le capillaire 2 est fermé, à ses deux extrémités, par des organes de fermeture optiques constitués sous la forme de tiges (tiges à miroirs) 11,12 munis sur leurs faces frontales de miroirs 8, 9. Un matériau d'obturation 13, par exemple une colle ou un ciment, assure une liaison étanche au vide entre les tiges à miroirs 11, 12 et le capillaire 2. Etant donné que leurs extrémités sont alignées dans le perçage du capillaire et que les tiges à miroirs 11, 12 sont entourées étroitement sur une grande partie de leur longueur par la paroi du capillaire, il s'exerce un moment directeur ajustant les miroirs 8, 9. Comme mesure pour les grandeurs du moment directeur réalisant un ajustage grossier suffisant il faut par exemple que l'écart entre axes,entre l'axe des miroirs et l'axe du capillaire ne dépasse pas un dixième du diamètre du capillaire. On sait que l'écart entre axes mentionné est pour une longueur de capillaire prédéterminée 5 proportionnel en première approximation au rapport de la longueur de contact b à la largeur s de l'espace libre entre une tige et le capillaire (ces deux grandeurs sont indiquées en figure 2) de telle manière qu'un degré de liberté est disponible lors du dimensionnement pour les organes de fermeture optiques. On peut choisir librement entre des limites raisonnables soit la longueur de contact ,soit la largeur s de l'espace libre. Normalement la largeur s devrait être maintenue aussi réduite que possible afin de s'accomoder d'une longueur de contact aussi courte que possible.Cependant s'il devait etre utile pour une étanchéité durable au vide de réaliser sur les surfaces de contact de longs chemins de dégagement de l'humiditée il est indiqué de conserver à l'espace libre entre la tige et le capillaire une largeur suffisante pour que le matériau d'obturation 13 puisse pénétrer partiellement également dans ledit espace libre. Les miroirs 8 9 sont déposés par vaporisation sur les surfaces polies des tiges à miroirs 11, 12. Ces surfaces réfléchissantes sont extremement petites et on peut donc utiliser la zone homogène de vaporisation et donc obtenir un tain uniforme. Si on choisit pour constituer les tiges à miroirs un matériau thermoplastique, on peut réaliser les surfaces polies réfléchissantes par une opération mettant en jeu une pression appliquée sur le matériau thermoplastique. Le second exemple de réalisation représenté en figure 2 se différencie de la forme de réalisation de laser à gaz, décrite en figure 1, conforme à l'invention uniquement par le fait qu'au lieu d'une tige à miroir 11 fixe, c'est un guide de lumière 14 flexible qui ferme une extrémité du tube à décharge 1. Le guide de lumière 14 peut etre constitué par exemple 'par une conduite en fibre de verre USuelle et permet pour une adaptation optique correcte, le découplage d'un faisceau laser mobile par rapport à l'axe du capillaire, sans pertes par réflexion. En figure 3 une troisième forme de réalisation se-différencie de l'exemple de la figure 1 par le fait qu'une tige 12 portant une surface réfléchissante 9 à métallisation opaque est, sur son extrémité située à l'opposé dudit miroir 9 à métallisation opaque scellée sous verre d'un seul tenant avec le capillaire 2 en formant un arrondi fermant le tube à décharge 1. La tige à miroir ll est au contraire réunie par fusion, à peu près à mi-longueur au capillaire. Sur la figure les limites des deux zones de fusion sont indiquées par des traits minces et les zones elles-memes sont désignées par les chiffres de référence 15. 16. En ce qui concerne la tige à miroir Il. la zone de fusion se trouve au milieu de la tige afin d'éviter d'éventuels traitements complémentaires en vue d'obtenir un découplage optimal du rayonnement. Mais il serait également en principe possible d'effectuer le sertissage plus près de l'extrémité de la tige à miroir, située en face du miroir de découplage,ou meme de sceller sous verre la tige à miroir 11 directement sur cette extrémité, tout comme la pièce qui lui est opposée et qui comporte le miroir à métallisation opaque (tige à miroir 12).Cependant on n'éviterait pas des travaux d'ajustage complémentaires ainsi qu'un nouveau polissage des surfaces frontales de la tige. Afin d'éviter dans ce cas des travaux d'usinage et de polissage doubles, on pourrait d'abord ne pas toucher à l'estrémLté considérée de la tige à miroir lors de la fabrication de la tige à miroir et ne lui donner la forme désirée et la qualité de surface désirée qu'après son scellement par fusion. Comme variante de la forme de réalisation représentée, on pourrait se contenter du scellement par fusion uniquement de l'organe de fermeture portant le miroir à métallisation opaque et boucher l'autre extrémité du tube à décharge de façon usuelle par de la colle ou par un ciment, en particulier dans le cas du découplage de la lumière laser au moyen d'un guide de lumière flexible. L'obturation par fusion est possible sans danger de destruction ou de déformation des surfaces du miroir étant donné que ces surfaces sont situées à une distance suffisamment grande de l'emplacement du traitement thermique devant etre réalisé. Elle donne au tube à décharge une étanchéité au vide bonne et durable et peut être réalisée précisément très simplement dans le cas d'un laser conforme à l'invention étant donné que dans ce cas là il n'y à prendre aucune sorte de mesure préparatoire, ni aucune disposition supplémentaire En particulier des flasques ou des surfaces polies supplémentaires à l'extrémité du tube à décharge sont supprimés. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés. Ainsi il n'est pas nécessaire par exemple pour l'obtention d'un moment directeur approprié d'en tourer les organes de fermeture optiques par un capillaire. En outre d'autres lasers que les lasers à gaz décrits avec des tubes à décharge peuvent être également pris pour base de départ de la présente invention, par exemple des lasers en anneau, des lasers dynamiques à gaz ou également des lasers à liquide. REVENDICATIONS 1. Emetteur ou amplificateur optique (laser) comportant une enceinte recevant le milieu pouvant votre stimulé et fermée de façon étanche à ses extrémités avec des organes de fermeture en forme d'embouts, en particulier laser à gaz comportant un tube à décharge, dans lequel les faces frontales internes des organes de fermeture portent, dans une position ajustée, des surfaces réfléchissantes limitant un résonateur optique, caractérisé par le fait que les organes de fermeture en forme d'embouts sont ajustés, au moins sur une partie de leur longueur, dans l'enceinte suivant une liaison par formes complémentaires et que l'allure de l'enceinte est réglée de telle manière que le moment directeur exercé par l'ajustement des organes de fermeture ajuste en position les surfaces réfléchissantes. 2. Emetteur ou amplificateur optique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enceinte recevant de façon ajustée les organes de fermeture (11, 12) à ses extrémités comporte de façon connue en soi un capillaire (2), de préférence un perçage central d'un tube à décharge (1) et que lesdits organes de fermeture (11, 12) sont ajustés au capillaire (2). 3. Emetteur ou amplificateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des organes de fermeture (11, 12) est formé par l'extrémité d'un guide de lumière flexible (14). 4. Emetteur ou amplificateur optique suivant l'une quelconque. des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les organes de fermeture sont constitués en un matériau thermoplastique et que des surfaces polies réfléchissantes sont réalisées sur ces organes de fermeture au moyen d'une opération faisant intervenir un effort de pression. 5. Emetteur ou amplificateur optique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des organes de fermeture (11, 12) en forme d'embouts est scellé directement par fusion dans le tube à décharge (1). 6. Emetteur ou amplificateur optique suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que lors du scellement par fusion de l'organe de fermeture (11) portant une surface de miroir partiellement réfléchissante (8), la zone de scellement par fusion (13) est située approximativement à milongueur de la tige à miroir.