Brevet FR2467496A1 — publié le 19810417

"Dispositif laser à décharge dans le gaz." La présente invention concerne un dispositif laser à décharge dans le gaz, dont le laser à décharge dans le gaz est fixé coaxialement dans un support tubulaire m6taIU.que. Un tel dispositif laser à décharge dans le gaz est connu du brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 3 847 703. Le dispositif décrit dans ce brevet permet d'obtenir un fais- ceau laser concentrique parallèle au support tubulaire par fixation du laser à décharge dans le gaz dans le support tubulaire métallique à l'aide de blocs d'écartement élas- tiques après positionnement rigoureux dans le tube. Il existe un large domaine d'application dans de tels dispo- sitifs laser à décharge dans le gaz, comme par exemple l'alignement de structures, dispositifs pour la tlémétrie, machines de reproduction, dispositif permettant de mesurer la pollution de l'air et des eaux et appareils servant à reproduire des porteurs d'information optiques, comme par exemple des dispositifs reproducteurs de vidéo-disques à l'aide d'un appareil de télévision. C'est pour cette rai- son que de tels dispositifs doivent être réalisés en gran- des séries d'une façon peu coteuse, rapide et, néammoiris, très précise. La demande de brevet allemand mise à la dis- position du public NO 27 24 756 décrit un laser à décharge dans le gaz coaxial peu cotteux, qui comporte une enceinte à décharge cylindrique, dont les extrémités sont fermées par des plaques terminales métalliques munies, au centre, de porteurs de réflecteurs Multicouches. Le montage d'un tel laser à décharge dans le gaz dans un support tubulai- re métallique de la façon décrite dans le brevet desEtds- Unis d'Amérique ne 3 847 703 suscite des problèmes d'iea- 3 tion insurmontables, lorsque les plaques terminales font simultanément office de connexions électriques, pour le laser à décharge dans le gaz. De plus, il s'est avéré que le centrage du laser dans le support tubulaire à l'aide de blocs d'écartement élastiques n'a pas été optimal. Or l'invention vise à indiquer un dispositif laser à décharge dans la gas ob une bonne isolation électrique est assurée et le centrage du laser & décharge dans le gaz dans le support tubulaire, lors du fonctionnement du laser, est assuré par une grande résistance aux chocs. Conformément & l'invention, un dispositif laser & dé- charge dans 1l gas du genre mentionné dans le préambule est caractéris en ce que le laser i décharge dans le gaz com- porte une enceinte à décharge cylindrique aux deux extrdMi- tés de laquelle sont scellés des porteurs pour des plaques terminales métalliques munies de réflecteurs multicouches ces plaques terminales métalliques étant centrées dans des coiffes cupulaires, qui enferment les plaques terminales et qui sont réalisées en matériau isolant, alors que la gaine cylindrique desdites coiffes s'étend., au moins avec un a3u- tage partial, dans le support tubulaire mé4tallique, coiffes dans lesquelles se trouvent en outre les connexions électri- quas du laser & décharge dans lae gaz. Du fait que les coiffes sont appliquées avec un ajusta- ge convenable dans le support tubulaire et que les plaques terminales du laser auxquelles sont fix4s les corps du ré4- flectour sont centrées dans les coiffes, l'axe optique du laser est rigoureusement déterminé par rapport au support tubulaire et la résistance aux chocs de l'ensemble est opti- male. Du fait qua les gaines cylindriques des coiffes s'- tendent au moins partiellement dans le support tubulaire mé- tallique, on obtient une bonne isolation électrique des plaques terminales par rapport au support tubulaire maétalli- que. Le centrage des plaques terminales dans la colffe pout s'effectuer de plusieurs façons. C'est ainsi qu'il est pos- sible de faire cn sorte que plusieurs ressorts de centrage répartis rdguli&rement autour de l'axe du laser dépassent la paroi intérieure de la coiffe cupulaire. Le centrage des plaques terminales dans les coiffes s 'obtient de préférence du fait que lesdites coiffeos sont munies de ressorts consti- tu4s par de petites tiges métalliques ou bandelettes m4tal- liques réparties régulirement autour de l'axe du laser et s'étendant au moins pratiquement parallèlement audit axe et agissant dans la direction radiale et tangentielle. Lorsque l'une des plaques terminales constitue l'anode du laser et que la connexion électrique à cette anode est assurée par les ressorts, la gaine cylindrique de la coiffe ne s'étend, de préférence que sur une partie qui s'adapte dans le SuSpoit tubulaire métallique1 de sorte que l'anode et les ressorts se situent à l'extérieur du support tubulaire dans la coif- fe. En effet, il en résulte une faible capacité de disper- sion entre l'anode et la cathode (terre). Une petite Theym- té de dispersion est nécessaire du fait que la décharge du laser présente une caractéristique de résistance négative. C'est pour cette raison que, pour maintenir une décharge stable dans le laser, il faut insérer, dans l'alimentation du laser, une résistance de ballast dont la valeur est su- périeure à la résistance négative de la décharge. Lorsque le courant traversant la décharge du laser décroît, la ré- sistance négative croit jusqu'à l'obtention du "drop-out current" (terme anglais pour "courant d'arrêt de dClé ge"), lorsque la valeur de la résistance additionnelle en série n'est plus suffisamment élevée. Dans le cas de tels "drop- out currents", il se produit des instabilités dans la édmir- ge et cette dernière s'éteint le plus souvent. Les "&dro-out currents" peuvent être réduits par augmentation de la résis- tance de ballast et réduction de la capacité de dispersion entre l'anode et la cathode. En effet, cette capacité fait partie de l'impédance de ballast. Cette réduction de la ca- pacité s'obtient par le fait de disposer la plaque termimle constituant l'anode et les ressorts à l'extérieurdu suiport tubulaire. On a constaté que le centrage du laser reste optimal pendant le fonctionnement du dispositif, de sorte quoe celui- ci présente une grande résistance aux chocs lorsque la rigi- dité des tiges ou bandelettes métalliques dans la direction radiale (suivant une droite perpendiculaire à l'axe du la- ser) est supérieure à celle dans la direction tangentielle (tangente à un cercle autour de l'axe du laser dans un plan perpendiculaire à l'axe du laser). Une forme de réalisation préférentielle d'un disposi- tif à laser à décharge dans le gaz conforme à l'invention est caractérisé en ce que les extrémités de toutes les ti- ges ou bandelettes sont reliées à des bandes métalliques s'appliquant, d'une façon pratiquement coaxiale, autour dudit axe contre la paroi de la coiffe et que les tiges ou bandelettes situées entre lesdites bandes s'élèvent à par- tir de ladite paroi. Lorsque les bandelettes métalliques et les bandes mé- talliques sont réalisées dans une seule pièce de t8le mtal- lique et que les bandelettes situées entre les bandes mxtal- liques sont torsadées de 90 près desdites bandes métalli- ques, de sorte que la rigidité dans la direction radiale dépasse celle mesurée dans la direction tangentielle, on obtient une résistance optimale aux chocs du laser dans le support. De préférence, les coiffes cupulaires en matériau iso- lant sont munies d'au moins une face de référence servant au positionnement du dispositif laser par rapport à son environnement et la position axiale du laser dans la coiffe est déterminée à l'aide d'au moins un collet, qui est dis- posé dans la coiffe et contre lequel bute la plaque btfmina- le métallique du laser. La description ci-après, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre en coupe longitudinale un disposi- tif laser à décharge dans le gaz conforme à l'invention. La figure 2 montre les ressorts utilisés selon une vue à l'état déplié. La figure 3 représente une coupe de la figure 2. La figure 4 représente une vue d'une autre forme de réalisation des ressorts. La figure 5 montre un détail de la figure 1. La figure 1 représente en coupe longitudinale un dis- positif à laser à décharge dans le gaz conforme à l'inven- tion. Le laser à décharge dans le gaz 1 de ce dispositif est composé d'une enveloppe tubulaire en verre 2, dont les deux extrémités sont scellées à l'aide de plaques termina- les métalliques 3 et 4. Aux centres de ces plaques termina- les sont disposés des supports 5 et 6 pour les réflecteurs multicouches 7 et 8. qui constituent ensemble avec le ca- pillaire laser 9, 1' résonateur laser. L'énergie électrique nécessaire est appliquée au laser par l'intermédiaire d'une cathode cylindrique 10, qui est connectée à la plaque ter- minale 4 et d'une anode, qui est formée par la plaque tenm- nale 3. L'enveloppe contient un mélange gazeux, comme par exemple un mélange de He-Ne. L'application d'une tension appropriée et par suite de l'émission stimulée se produi- sant dans le résonateur laser permet d'engendrer un fais- ceau laser, qui quitte le laser par l'intermédiaire du ré- flecteur 7. Dans le cas d'application d'un tel dispositif laser, par exemple dans un dispositif reproducteur do vico- disque, il faut que l'endroit et la direction du faisceau laser soient très constants. A cet effet, le laser à déCbW-- ge dans le gaz est monté dans un support tubulaire métal- lique 11 à l'aide de deux coiffes cupulaires 12 et 13, dont les gaines cylindriques 14 et 15 s'étendent avec quelque jeu dans le support 11. Du fait que les plaques terminales 3 et 4 sont centrées très rigoureusement dans les coiffes à l'aide de plusieurs ressorts 16 constitués par plusieurs bandelettes métalliques appliquées dans les coiffes 12 et 13 et du fait que les coiffes sont appliquées avec quelque jeu dans le support 11, la position et la direction de l'a- xe optique du laser coïncident avec l'axe du support 11. La plaque terminale 3 constitue l'anode du laser à déchar- ge dans le gaz. Afin de réduire la capacité de dispersion de l'anode par rapport à la cathode (et la terre), la gaine cylindrique 14 est disposée dans le support tubulaire mé- tallique Il de façon que l'anode (plaque terminale 3) et les ressorts 16 soient situés dans la coiffe 12 à l'exté- rieur du support tubulaire 11. L'endroit et la direction d'un faisceau laser engen- dré avec un tel dispositif laser à décharge dans le gaz ont été très constants. Pour le positionnement du disposi- tif par rapport à son environnement, celui-ci peut être muni de faces de références 17. Pour obtenir un faisceau laser polarisé, une fenêtre du genre Brewster 19 est appli- quée dans un support 18. Dans la plaque terminale 4 est appliqué un queusot métallique 20 qui, après le remplissa- ge du laser à décharge dans le gaz, est fermé par le pin- cement 21. Le mouvement du laser dans la direction axiale est limité par des collets 22 et 23. Les extrémités des les- sorts 16 sont reliées à des bandes métalliques 24, qui s'q> pliquent contre la paroi intérieure des coiffes. Les res- sorts 16 s'élèvent à partir de la surface intérieure des coiffes cupulaires. La forme et le fonctionnement des res- sorts de centrage seront expliqués plus en détail comme décrit en référence aux figures suivantes. La figure 2 représente plusieurs ressorts en forme de bande métallique 16, qui constituent un ensemble avec les bandes métalliques 24. Les bandes 24 se situent dans la coiffe contre la paroi intérieure de ladite coiffe alors que les ressorts 16 situés entre les bandes métalliques 24 sont courbés, comme le montre la figure 3, de façon à quitter le plan des bandes métalliques et s'élèvent à par- tir de la paroi intérieure de la coiffe. La t8le, dont sont réalisés les bandes et les ressorts, est par exemple de l'acier CrNi, d'une épaisseur de 0,3 mm. La largeur des is- sorts 16 est de 1,5 mm par exemple et les ressorts sont écartés d'une distance de 2,5 mm. La longueur des ressorts est de 12 mm par exemple. La figure 4 représente vue de face une autre forme de réalisation de deux ressorts, dont la rigidité dans la direction radiale, est supérieure à celle se produisant dans la direction tangentielle. A cet effet, les bandeletbes métalliques 16 sont munies de parties torsadées 25 dispo- sées près des bandes métalliques 24, de sorte que le plan des ressorts 16 est perpendiculaire au plan déterminé par les bandes 24. La figure 5 montre un détail de la figure 1 o les ressorts torsadés sont omis. Les pièces analogues à celles des figures précédentes portent les mêmes chiffres de ré- férence que sur celles-ci. REVENDICATIONS 1.- Dispositif laser à décharge dans le gaz, dont le laser à décharge dans le gaz est fixé coaxialement dans un support tubulaire métallique, caractérisé en ce que le laser à décharge dans le gaz comporte une enceinte à dé- charge cylindrique aux deux extrémités de laquelle sont scellés des porteurs pour des plaques terminales métalli- ques munies de réflecteurs multicouches, ces plaques termi- nales métalliques étant centrées dans des coiffes cupulai- res, qui enferment les plaques terminales et qui sont réa- lisées en matériau isolant, alors que la gaine cylindrique desdites coiffes s'étend, au moins avec un ajustage par- tiel, dans le support tubulaire métallique, coiffes dans lesquelles se trouvent en outre les connexions électriques du laser à décharge dans le gaz. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites coiffes sont munies de ressorts consti- tués par de petites tiges métalliques ou bandelettes métal- liques réparties régulièrement autour de l'axe du laser et s'étendant au moins pratiquement parallèlement audit axe et agissant dans la direction radiale et tangentielle. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé -en ce que l'une des plaques terminales constitue l'anode du laser, que la connexion électrique à cette anode est assurée par les ressorts et que la gaine cylindrique de la coiffe ne s'étend que sur une partie qui s'adapte dans le support tubulaire métallique, de sorte que l'anode et les ressorts se situent à l'extérieur du support tubulaire dans la coiffe. 4.- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caracté- risé en ce que la rigidité des tiges métalliques ou des bandelettes métalliques dans la direction radiale est supé- rieure à celle se produisant dans la direction tangeiitieUe. 5.- Dispositif selon la revendication 2, 3 ou 4, ca- ractérisé en ce que les extrémités de toutes les tiges ou bandelettes sont reliées à des bandes métalliques s'appli- quant, d'une façon pratiquement coaxiale, autour dudit axe contre la paroi de la coiffe et que les tiges ou bandelet- tes situées entre lesdites bandes s'élèvent à partir de ladite paroi. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bandelettes métalliques et les bandes métal- liques sont réalisées ddrE une seule pièce de t8le métal- lique et que les bandelettes situées entre les bandes mé- talliques sont torsadées de 906 près desdites bandes mé- talliques, de sorte que la rigidité dans la direction ra- diale dépasse celle mesurée dans la direction tangentielle. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les coiffes cylindriques en matériau isolant sont munies d'au moins une face de référence seru3e au positionnement du dispositif laser par rapport à son environnement. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la position axiale du laser dans la coiffe est déterminée à l'aide d'un collet, qui se trouve dans la coiffe et contre lequel bute la plaque terminale métallique du laser.