Brevet FR2245105A1 — publié le 19750418

La présente invention concerne des lasers à gaz dans lesquels une émission stimulée est obtenue à la suite d'une décharge électrique dans un milieu actif gazeux. On connaît des lasers à gaz, comportant une cavité longitudinale contenant le gaz actif, et ou la décharge électrique est obtenue grace à une onde progressive de courant, se propageant dans le milieu actif d'une extrémité à l'autre de la cavite 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 l'une des plaques métalliques de la ligne, sur le trajet de l'onde de décharge. Avantageusement, les bords des plaques 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 des foyers des paraboles. Cependant, on constate que de tels lasers présentent une impédance relativement élevée pouvant diminuer parfois de manière sensible la puissance lumineuse émise. Un tel inconvénient résulte notamment de l'impédance élevée du circuit de déclenchement de 11 onde progressive de courant. La présente invention permet de remédier à un tel inconvénient, et elle a pour objet un générateur laser à gaz comportant notamment un circuit de déclenchement à faible impédance; permettant de la sorte d'obtenir une puissance maximale de l'émission lumineuse, L'invention a donc pour but un générateur laser comportant - un milieu actif gazeux, - une ligne électrique d'excitation formée d'une plaque isolante interposée entre une première et une seconde plaque métallique 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, un bord desdites plaques étant en forme ds parabole dont l'axe fait un anjl a non nul avec ladite fente les foyers ainsi que les sommets desdites paraboles tant respectivement disposés sur une même droite perpendiculaire ai plan des plaques, - des moyens pour mlaintenir un milieu actif gezeux dans ladire fente comportant une Lame isolante longitudinale fermant la fente eW fixée SJr lesdites -eux parties de la première plaque métallique, - au moins un circuit de déclenchement apte à engendrer une onde de courant progressive dans ladite ligne au niveau des foyers de paraboles, caractérisé par le fait que, ledit circuit de déclenchement comporte deux conducteurs, un premier conducteur connecté par l'une de ses extrémités au foyer de la parabole constituant un bord de ladite première plaque métallique, et un deuxième conducteur connecté par l'une de ses extrémités au foyer de la parabole constituant un bord de ladite seconde plaque métallique, les autres extrémités des conducteurs étant disposées en vis-à-vis à l'extérieur et au voisinage desdites plaques, non susjacentes à ces dernières, et à une distance mutuelle telle qu'une décharge électrique se produise entre lesdites extrémités disposées en vis-à-vis lorsque les plaques métalliques se trouvent mises sous tension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence à la figure annexée. La figure annexée illustre donc un générateur laser comprenant une ligne électrique d'excitation constituée par une plaque isolante 1 disposée entre une première plaque métallique 2 et une seconde plaque métallique 3 portées à des potentiels différents, en l'occurrence V et 0 respectivement. Ces plaques sont découpées à l'une de leurs extrémités en forme de paraboles d'axe 40 dont les foyers et les sommets sont disposés respectivement sur des droites perpendiculaires au plan des plaques. On a représenté sur la figure les foyers et sommets des plaques métalliques 2 et 3 par F, ', S, S' respectivement. La plaque 2 possede une fente 6 la séparant en deux parties distinctes 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 etre 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 extrémi té9 du logement du gaz sont fermées par deux fenêtres à la manière connue. L'angle-a est choisi de manière que cos a soit égal au rapport entre la vitesse de propagation d'une onde de décharge dans la ligne dans la direction déînie par l'exe 4 et la vitesse de propagation d'une émission lumineuse dans la d & ectiqn de la fente S, Un réflecteur 0, constitué par exemple d'une percée de la plaque 2, en forge d'arc de cercle, centré sur le point F, est disposé du côté opposé à S par rapport au foyer F. Ses dimensions transversales sont limitées sensiblement paP deux -droites joignant le point F aux points extrêmes de la fente 6, par exemple 1q droite ii. En ce que concerne le circuit de déclenchement d'une onde progressive de courant dans la ligne électrique plate7 il est formé de deux conducteurs, un premier conducteur 17 et un deuxième conducteur 18. Le conducteur 17 est connecté à l'une de ses extrémités au foyer F de la parabole selon laquelle est découpée la plaque métallique 2, tandis que le conducteur 18 est relié au foyer F' de la parabole selon laquelle est découpée la plaque métallique 3. En outre, les extrémités non connectées 19, 20 desdits conducteurs 17 et 18 sont disposés en vis-à-vis à l'extérieur et au voisinage des plaques métalliques, à la manière représentée et à une distance mutuelle telle qu'une décharge électrique se produise lorsque les plaques 2 et 3 se trouvent portées à des potentiels différents. De plus, de telles extrémités sont sensiblement symétriques par rapport à un plan contenant la plaque isolante 1, On notera également que la partie rectiligne desdits conducteurs parallèle au plan des plaques est disposée au voisinage immédiat des dites plaques, un isolant électrique 23, 24 pouvant envelopper les parties rectilignes de sorte que la décharge électrique se produise uniquement entre les extrémités AS et 20 des conducteurs. Un tel générateur laser fonctionne de la façon suivante A un instant donné le circuit de déclenchement émet une décharge entre les extrémités 59 et 20 des conducteurs 17 et 18 engendrant ainsi une onde de décharge au niveau des foyers F et F' des paraboles, L'onde de décharge ainsi engendrée présente une symétrie de révolution par rapport au foyer F, en particulier 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 T0. Toutes les ondes émises au niveau du foyer F sont donc dirigées vers la parabole et se réfléchissent sur sa périphérie X on sait que la parabole est parfaitement stigmatique pour deux point 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 de la parabole. 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 à l'autre de la fente dans le sens de la flèche 22 à la mme 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 8, 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 p et le sommet S de la parabole (ce temps est par exemple de l'ordre d'une nanoseconde). Le circuit de déclenchement mis en oeuvre présentant une faible impédance permet de diminuer les pertes et d'obtenir ainsi une puissance maximale du rayonnement laser résultant.~ 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 pourra, sans sortir du cadre de l'invention, apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICAJIONS 1/ Générateur laser comportant - un milieu actif gazeux, - une ligne électrique d'excitation formée d'une plaque isolante interposée entre une premiere et une seconde plaque métallique 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, un bord desdites plaques étant en forme de parabole dont l'axe fait un angle non nul avec ladite fente, les foyers ainsi que les sommets desdites paraboles étant respectivement disposés sur une même droite perpendiculaire au plan des plaques, - 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, - au moins un circuit de déclenchement apte à engendrer une onde de courant progressive dans ladite ligne au niveau des foyers des paraboles, caractérisé par le fait que, ledit circuit de déclenchement comporte deux conducteurs. (17), (183, un premier conducteur (17) connecté par l'une de ses extrémités au foyer (F')- de la parabole constituant un bord de ladite première plaque métallique (2) et un deuxième conducteur (18) connecté par l'une de ses extrémités au foyer (F') de la parabole constituant un bord de ladite seconde plaque métallique (3), les autres extrémités (19) (20) des conducteurs étant disposées en vis-à-vis à l'extérieur et au voisinage desdites plaques, non susjacentes à ces dernières, et à une distance mutuells telle qu'une décharge électrique se produise entre lesdites extrémités (19) (20) disposées en vis-à-vis lorsque les plaques métalliques (2) (3) se trouvent mises sous tension. 2/- Générateur selon la revendication @ caractérisé par le fait que lesdits conducteurs (17) (18 comportent chacun une partie sensiblement rectiligne, parallèle sensiblement aux suPfaces des plaque t23 (3)s, lesdites parties rectilignes étant disposées au voisinage immédiat des -plaques métalliques. 3t générateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites parties rectilignes sont revêtues d'un matériau isolant électrique t233 (24). 4/ Générateur selon l'une des revendications å à 3, caractérisé par le fait que lesdites extrémités (19) (20) des conducteurs t177 t183 disposées en vis-à- vis- sont sensiblement symétriques par rapport à un plan contenant ladite plaque isolante (@@). 5/ générateur selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé @ar le fat que le legement défini par ladite tente ;u) et ladite Dme isolante (@) est fermé à ses axtrémités par deux fenêtres isolantes à un rayonnement d'é@ ,sion dudit gaz. 6J Générateur selon l'une des revendications 1 à 5, caracterisé p3r 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 (4) desdites paraboles à la vitesse de propagation dudit rayonnement d'émission dudit gaz dans la direction de ladite fente (6). 7/ Générateur selon l'une des revendications r à 6, caractérisé par le fait que au moins ladite première plaque métallique t2) comporte en outre un réflecteur d'onde constitué d'une percée (10) limitée par un arc de cercle sensiblement centré sur ledit foyer (F) > les sommets de ladite parabole et dudit arc de cercle étant disposés de part et d'autre dudit foyer