Brevet FR2275907A1 — publié le 19760116

La présente invention a pour objet un dispositif de blocage d'un faisceau laser. On sait que certains générateurs laser aptes à émettre des faisceaux sous forme dtimpulsions de puissance élevée sont utilisés par exemple pour des expériences d'interactions. Généralement dans de telles applications, le faisceau émis vient frapper une cible, et il est nécessaire que le faisceau refléchi par ladite cible soit bloqué, de sorte qu'il ne puisse venir en retour détériorer le générateur. On a proposé dans ce but soit d'utiliser des dispositifs dans lesquels on utilise une fenêtre en verre et plus précisément l'effet Faraday présenté par un tel matériau, soit des modulateurs électro-optiques et dans ce cas par application de l'effet Kerr ou de l'effet Pockels. Cependant, outre leur prix élevé, de tels matériaux présentent une tenue mecanique insuffisante et se trouvent rapidement mis hors d'usage par les impulsions lasers de puissance élevée. La présente invention permet de remedier a de tels inconvénients et elle a pour objet un dispositif apte à bloquer un faisceau laser réfléchi tout en permettant le libre passage du faisceau incident un tel dispositif présentant une grande simplicité de structure ainsi qu'une fiabilité élevée. L'invention a donc pour objet un dispositif de blocage d'un faisceau laser impulsionnel et notanment d'un faisceau réfléchi résultant de l'impact d'un faisceau incident sur une cible, et cheminant en sens inverse dudit faisceau incident, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part, une lame confectionnée en un matériau semiconducteur disposée sur le trajet desdits faisceaux apte à hêtre traversée par ledit faisceau incident et d'autre part des moyens pouvant créer a la surface de ladite lame des électrons et des porteurs libres et cela sensiblement au miment ou le faisceau réfléchi atteint la lame, de sorte que ledit faisceau réfléchi soit bloqué par ladite lame. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit donnée a titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure I représente un premier rode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente un deuxieme rode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 3 représente un troisieme mode de réalisation du dispositif selon I'invention, La figure 4 représente un quatrième rode- de réalisation du dispositif selon l'invention. On a représenté figure 1 un générateur laser 1 émettant une impulsion lumineuse de grande puissance matérialisée par les flèches F1 en direction d'une cible 2. Après impact sur ladite cible, un tel faisceau incident F1 se réfléchit ainsi que matérialisé par les flèches F'1. Conformément à l'invention, on dispose sur le trajet de l'impulsion lumineuse F1 et perpendiculairement à celle-ci une lame 3 d'un semiconducteur en l'occur- rence du germanium. De plus, un générateur laser 4 est apte à émettre en direction de la lame 3 des impulsions matérialisées par les flèches F2, de telles impulsions présentant une énergie lumineuses quantique supérieure à la largeur de bande interdite du germanium. Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante Le générateur laser 1 émet l'impulsion incidente F1 qui traverse la lame 3 et vient frapper la cible 2; cette impulsion se réfléchit sur ladite cible selon F'1uste avant que ladite impulsion réfléchie F'i atteigne la lame 3, le générateur laser 4 émet une impulsion F2. Un tel rayonnement est absorbé par la lame 3 tout en créant à sa surface des électrons et des porteurs libres n et p qui absorbant ledit rayonnement Fut1 évitant de la sorte que ce dernier n'atteigne le générateur 1. Bien entendu l'énergie lumineuse quantique de l'impulsion incidente FI ainsi que sa longueur d'onde sont telles que la lame 3 puisse être librement traversée par un tel rayonnement. On a représenté figure 2 un deuxième rode de réalisation du dispositif selon 1' invention. Dans ce cas, une partie F3 de l'impulsion incidente F1 est dirigée au moyen d'un miroir plan semitransparent 5 sur un miroir sphérique concave 6 disposé de telle sorte que son foyer + se trouve à proximité immédiate de la lame 3. On voit que le faisceau F3 se réfléchit sur le miroir 6 selon F'3 et converge au foyer + où il crée un plasma. Un tel plasma émet un rayonnement matérialisé par les flèches F4 dont énergie lumineuse quantique est supérieure la largeur de bande interdite du germanium. il créé donc à la surface de la lame 3 des électrons et des porteurs libres n et p qui bloquent l'impulsion réfléchie F'1 résultant de l'impact sur la cible 2 de l'impulsion incidente F1 émise par le générateur laser 1. Bien entendu le chemin optique constitué par les trajets des faisceaux F3 et F'3 est prédéterminé en fonction notament de la distance entre la cible 2 et la lame 3. Dans le mode de réalisation illustré figure 3 on n'utilise pas de miroir plan 5, mais la lame 3 est inclinée vis-à-vis de l'impulsion incidente F1, selon un angle voisin de l'angle de Brewster de sorte qu'une partie F3 du faisceau F1 soit dirigée vers le miroir sphérique concave 6 où elle se réfléchit selon F'3 en créant au foyer 9 le plasma tel que mentionné dans le cas précédent. Le mode de réalisation illustré figure 4 diffère du précédent par le fait que l'on dispose en outre entre le foyer 9 du miroir 6 et la lame 3 un petit miroir plan 7. Ce miroir est disposé à une distance telle dudit foyer 9 que son image optique 7' par rapport au miroir 6 passe par le centre de la lame 3. On voit de ia sorte qu'un rayon tel que F4 émis par le plasma et qui sans la présence du miroir 7 ne viendrait pas frapper la lame 3, est successivement réfléchi par ledit miroir 7 selon F'4, puis par le miroir 6 selon F"4 pour venir au voisinage du centre de la lame 3. La mise en oeuvre d'un tel miroir 7 permet donc d'une part de réduire au minimum les pertes d'énergie du rayonnement émis par le plasma, et d'autre part d'obtenir une plus grande concentration d'énergie lumineuse dans la région centrale de la lame 3; cette dernière caractéristique est particulièrement avantageuse, dans le cas où l'impulsion F1 presente un spectre énergétique du type gaussien, donc une puissance maximale au centre du faisceau. De la sorte l'efficacité du dispositif de blocage dans son ensemble se trouve améliorée. On peut également utiliser à la place du miroir plan 7 un miroir légèrement convexe (non représenté) ; dans ce cas, pratiquement aucun rayon F4 émis par le plasma ne se trouve renvoyé sur le plasma lui-meme qui comte on le sait présente une certaine opacité. Le rendement du dispositif s'en trouve encore amélioré. On notera que dans les exemples décrits aux figures 3 et 4 le chemin optique constitué par les trajets des faisceaux F3 et F'3 est prédéterminé en fonction notamr ment de la distance entre la cible 2 et la lame 3. Il faut en outre noter que L'on peut utiliser à la place du germanium des lames 3 réalisées en d'autres semiconducteurs tels que le silicium ou autres sous réserve que ceux-ci soient transparents aux longueurs d' onde des impulsions incidentes. Bien entendu l'invention n' est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu a titre d'exemple. En particulier, on peut 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/ Dispositif de blocage d'un faisceau laser impulsionnel et notamment d'un faisceau réfléchi résultant de l'impact d'un faisceau incident sur une cible et cheminant en sens inverse dudit faisceau incident, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part une lame confectionnee en un matériau semiconducteur disposée sur le trajet desdits faisceaux apte à hêtre traversée par ledit faisceau incident et d'autre part des moyens pouvant créer à la surface de ladite lame des électrons et des porteurs libres et celà un court laps de temps avant le moment Od le faisceau réfléchi atteint la lame de sorte que ledit faisceau réfléchi soit bloqué par ladite lame. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pouvant créer à la surface de ladite lame des électrons et des porteurs libres comportent au moins un générateur laser apte à émettre un faisceau impulsionnel dont l'énergie quantique est supérieure à la largeur de bande interdite dudit matériau semiconducteur. 3/ Dispositif selon la revendication i, caractérisé par le fait que lesdits moyens pouvant créer à la surface de ladite lame des électrons et des porteurs libres comportent un miroir plan semitransparent ainsi qu'un miroir sphérique concave dont le foyer est disposé au voisinage de ladite lame, ledit miroir plan étant apte à réfléchir en direction dudit miroir sphérique une partie dudit faisceau incident, ledit miroir sphérique focalisant ladite partie du faisceau incident, de sorte qu'un plasma se trouve engendré audit foyer, ce plasma émettant un rayonnement dont l'énergie quantique est supérieure à la largeur de bande interdite dudit matériau semiconducteur. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite lame est disposée sensiblement perpendiculairement audit faisceau incident. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pouvant créer à la surface de ladite lame des électrons et des porteurs libres comportent un miroir sphérique concave dont le foyer est disposé au voisinage de ladite lame, ce miroir sphérique focalisant une partie du faisceau incident réfléchi dans sa direction par ladite lame, de sorte qu'un plasma se trouve engendré audit foyer, ce plasma émettant un rayonnement dont l'énergie quantique est supérieure à la largeur de bande interdite dudit matériau semiconducteur. 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pouvant créer à la surface de ladite lame des électrons et des porteurs libres comportent d'une part un miroir sphérique concave dont le foyer est disposé en vis-à-vis de la lame, ce miroir sphérique focalisant une partie du faisceau incident réfléchi dans sa direction par ladite lame, de sorte qu'un plasma se trouve engendré audit foyer, ce plasma émettant un rayonnement dont l'énergie quantique est supérieure à la largeur de bande interdite dudit matériau semiconducteur, et d'autre gavt un miroir disposé entre ledit foyer et ladite Lame et à une distance de foyer telle que son image optique par rapport audit miroir sphérique passe par le centre de ladite lame. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit miroir disposé entre ledit foyer et ladite laie est un miroir plan. 8/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit miroir disposé entre ledit foyer et ladite lame est un miroir convexe. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que ladite lame est inclinée vis-à-vis du faisceau incident selon un angle voisin de l'angle de Brewster. 10/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait que le chemin optique constitué par les trajets du faisceau réfléchi sur ledit miroir sphérique concave et du faisceau convergent au foyer est prédéterminé en fonction de la distance entre ladite cible et ladite lame. 11/ Dispositif selon ltune des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit matériau semiconducteur est le germanium.