Brevet FR2253296A1 — publié le 19750627

La presente invention a pour objet un dispositif permettant- d'obtenir des impulsions lasers-d'une durée de l'ordre de 50 à 400 pico-secondes et de forme variable. Avec les lasers habituels déclenchés par un système mécanique (prisme tournant) ou par un système électro-optique (cellule de Kerr, cellule de Pockels, rotateur de Faraday) on obtient des impulsions d'une durée de l'ordre de 20 à 60 nano-secondes. On peut, à partir de ces impulsions, avec un système de découpage qui prend une tranche de l'impulsion initiale, obtenir des impulsions dont la durée peut descendre pratiquement jusqu'à 2 nano-secondes mais très difficillement en-dessous. On sait également produire des impulsions lasers d'une durée courte de l'ordre de 5 à 5Q pico-secondes avec des générateurs lasers à mode bloqué. Par contre, on ne sait pas actuellement produire des impulsions lasers dans cette plage intermédiaire de durée comprise entre 50 pico-secondes et 2 nano-secondes. La présente invention a pour objet un dispositif permettant de produire des impulsions lasers d'une durée comprise à l'intérieur de cette plage, par exemple d'une durée comprise entre 50 et 400 pico-secondes et ayant une forme déterminée. Suivant la présente invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de diviser en deux une impulsion laser, des moyens retardant l'une des deux impulsions obtenues par rapport à l'autre, et des moyens permettant de régler l'amplitude relative des deux impulsions obtenues. Suivant une caractéristique particulière de la présente invention, le dispositif comporte un élément qui fait tourner le plan de polarisation d'un faisceau lumineux le traversant, deux polariseurs alignés avec ledit-élément, et dont les plans de polarisation sont disposés parallèlement, un premier miroir situé sur la perpendiculaire à cette ligne au droit du premier polariseur et incliné à 450 par rapport à ladite ligne, et un second miroir également incliné à 450 mais en sens inverse ou droit du second polariseur et-au même niveau que le premier miroir. Selon une autre caractéristique particulière de la presente invention, le dispositif comporte un polariseur, un élément déphaseur, une lame semi-transparente alignée avec le polariseur et ledit élément déphaseur, et un miroir situé sur la perpendiculaire à la ligne ainsi définie, au droit du polariseur. En se référant aux figures schématiques ci-jointe, on va décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention donné à titre non limitatif. La figure I donne un exemple d'un dispositif suivant l'invention. La figure 2 donne un exemple de représentation graphique des amplitudes des impulsions lumineuses à la sortie du dispositif. La figure 3 donne un exemple d'un dispositif suivant l'invention comportant deux cellules successives. En se reportant'à la figure 1, on a représenté un système d'axes rectangulaires x y z. Un générateur laser à mode bloqué émet par exemple des impulsions d'une durée de l'ordre de 50 pico-secondes. On a représenté par une flèche verticale I une de ces impulsion dont l'amplitude est A, et le plan de polarisation le plan y o z. Le dispositif comprend un élément déphasant 2 par-exemple un dispositif magnéto-optique à effet Faraday ou bien un dispositif électrooptique à effet Kerr ou à effet Pockels qui a pour but de faire tourner le plan de polarisation de l'impulsion laser d'un angle + .L'impulsion est dirigée vers un polariseur 3 du type prisme de Glan ou du type à couche diélectriques qui sépare en deux l'impulsion de départ 1 : une première impulsion d'amplitude A cos + polarisée suivant le plan y o z et passant directement en ligne droite et une seconde impulsion d'amplitude A sin- polariséesuivant le plan x o y qui est réfléchie verticalement par le polariseur 3. Le dispositif comporte en outre, un second polariseur 4 dont le plan de polarisation est disposé parallèlement à celui du polariseur 3, et deux miroirs 5 et 6. Ainsi, l'impulsion de départ est divisée en deux impulsions dont les amplitudes respectives sont A cos + et A sin + , I'impulsion d'amplitude A cosf polarisée verticalement traverse directement les deux polariseurs 3 et 4 suivant le chemin 0 13 E y et l'impulsion d'amplitude A sin polarisée horizontalement est réfléchie verticalement par le polariseur 3 et suit le chemin 0 B C D E y. Ces chemins ayant une longueur différente, les deux impulsions sont décalées, à la sortie, d'un temps correspondant au temps nécessaire à la lumière pour effectuer le trajet suplémentaire BC + DE. A titre indicatif, la lumière parcourt-environ 3 cm en 100 pico-secondes, si donc l'impulsion de départ dure 50 pico-secondes et que l'on veuille aboutir à deux impulsions se Chevauchant pendant la moitié de leur durée c'est-à-dire 25 pico--secondes, il faudra retarder la seconde impulsion de 25 pico-secondes, le chemin BC + DE sera alors de 7,5 mm. Il est ainsi possible de séparer en deux une impulsion lumineuse grâce au polariseur 3 et d'obtenir deux imp-ulsions dont l'amplitude réciproque dépend de l'angle de rotation +, que l'on peut-faire varier comme on le désire, grâce à l'effet magnéto-optique ou électro-optique et l'on peut également retarder du temps désiré la deuxième impulsion par rapport à la première, cela dépend uniquement de la distance BC + DE. On aboutit à la sortie à deux impulsion comme on le voit figure 9 polarisées différemment. Pour remettre les deux impulsions dans le même plan de polarisation sans modifier leur rapport d'amplitude, il-suffit par exemple de placer à la fin un polariseur dont le plan de polarisation est situé dans le pIanbissecteur du dièdre formé par les plans y o z et x o y. La figure 2 est une représentation graphique de amplitude des impulsions en fonction du temps à la sortie du dispositif. Bien entendu, on peut obtenir de cette façon une impulsion lumineuse ayant une durée choisie et ayant la forme désirée il suffit de mettre plusieurs dispositifs ainsi décrit les uns derrière les autres et de jouer à chaque fois sur les différents paramètres. La figure 3 montre justement un exemple de réalisation de l'invention comportant deux dispositifs tels que décrits plus haut l'un à la suite de l'autre. Le dispositif de la figure 3 comporte un premier élément déphasant, représenté ici par un rotateur de Faraday 2 impliquant une rotation du plan de polarisation d'un angle ao, une première ligne à retard comportant deux polariseurs 3 et 4 et deux miroirs 5 et 6, un deuxième élément déphasant représenté ici par un rotateur de Faraday 7 impliquant une rotation du plan de polarisatison d'un angle ai, une deuxième ligne à retard plus courte que la précédente comportant deux polariseurs 8 et 9 et deux miroirs 10 et Il et enfin, un troisième élément déphasant représenté ici par un rotateur de Faraday 12 et un polariseur 13 dont les rôles seront expliqués après. Dans la suite, pour simplifier nous dirons qu'une impulsion laser polari-sée dans le plan y o z est une impulsion verticale et qu'une impulsion laser polarisée dans le plan x o y est une impulsion horizontale. Une impulsion verticale 1 d'amplitude A traverse le rotateur 2, son plan de polarisation tourne d'un angle ao : la composante verticale de cette impulsion traverse les deux polariseurs 3 et 4 et donne à la sortie une impulsion verticale d'amplitude A cosao, la composante horizontale est réfléchie vers les miroirs 5 et 6 et donne à la sortie, une impulsion horizontale d'amplitude A sinao retardée d'une distance x par rapport à l'impulsion A cosy on L'impulsion verticale A cosa o traverse le rotateur 7 et subit une rotationa 1, la composante verticale traverse les deux polariseurs 8 et S et donne à la sortie une impulsion verticale d'amplitude A ccsac costal, la composante horizontale est réfléchie vers les miroirs 10 et il et donne à la sortie une impulsion horizontale d'amplitude A cossa o sina 1 retardée d'une distance y 1. L'impulsion horizontale A sina o traverse le rotateur 7 et subit une rotationa 1, la composante verticale traverse les deux polariseurs 8 et 9 et donne à la sortie une impulsion verticale d'amplitude A sina o sina 1-conser- vant son propre retard x par rapport à l'impulsion verticale A cosa Q cosa lî la composante horizontale est réfléchie vers les miroirs 10 et il et donne à la sortie une impulsion horizontale d'amplitude A sina o cosa 1 retardée d'une distance y par rapport à l'impulsion verticale A sina o sin ai. L'élément déphasant représenté ici par un rotateur de Faraday 12 et le polariseur 13 ont pour but de replacer les quatre impulsions dans le même plan de polarisation tout en conservant entre eux le même rapport d'amplitude, pour cela, il suffit que l'angle de rotation a 2 soit égal à tir/4, la composante horizontale des impulsions étant donc perdue ou utilisée séparément. La figure 4 montre un autre exemple de réalisation de l'invention comportant un polariseur 14, un élément déphasant 15 par exemple un rotateur de Faraday ou une lame demi-longueur d'onde cl/23 convenablement orientée, une lame semi-transparente 16 et un miroir 17. Le fonctionnement est le suivant L'impulsion polarisée passe dans le polariseur 14, le déphaseur 15 et arrive en B sur la lame semi-transparente 16, une partie est transmise et on obtient une première impulsion 18, une autre partie est réfléchie qui traverse une nouvelle fois en sens inverse le déphaseur 15, est déviée en C dans le polariseur 14 vers le miroir 17, est réfléchie en D sur le miroir 17, est déviée en E dans le polariseur 14 vers le déphaseur 15 puis arrive en F sur la lame semi-transparente 16, une partie est transmise et on obtient une deuxième impulsion 19 décalée par rapport à la première, une autre partie est réfléchie qui traverse le déphaseur 15 et le polariseur 14. Un aller et retour dans le déphaseur 15 provoque une rotation du plan de polarisation de s/2 c'est ce qui explique que l'impulsion est déviée en c et en E. Il est possible ici aussi de jouer sur le coefficient de transmission de la lame semi-transparente 16 pour obtenir un rapport d'amplitude déterminé entre les deux impulsions 18 et 19. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de traitement d'impulsions laser caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de diviser en deux une impulsion laser, des moyens retard dant l'une des deux impulsion obtenues par rapport à l'autre et des moyens permettant de régler l'amplitude relative des deux impulsions obtenues. 2/ Dispositif de traitement d'impulsions laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un élément qui fait tourner le plan de polarisation d'un faisceau lumineux le traversant, deux polariseurs alignés avec ledit élément et dont les plans de polarisation sont disposés parallèlement, un premier miroir situé sur la perpendiculaire à cette ligne au droit du premier polariseur et incliné à 45 par rapport à ladite ligne, et un second miroir également incliné à 45 mais en sens inverse au droit du second polariseur et au même niveau que le premier miroir. 3/ Dispositif de traitement d'impulsions laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un polariseur, un élément déphaseur, une lame semi-transparente alignée avec le polariseur et ledit élément déphaseur, et un miroir situé sur la perpendiculaire à la ligne ainsi définie, au droit du polariseur. 4/ Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément déphaseur est un rotateur à effet Faraday. 5/ Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément déphaseur est une lame demi-longueur d'onde.