Brevet FR2481848A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne un émetteur- récepteur à laser à gaz à décharge à la pression atmos- phérique, à excitation transversale, de fréquence stable et à très grande puissance, destiné à des applications nécessitant une détection cohérente. Il existe un besoin sérieux d'un ensemble émetteur-récepteur à très grande puissance à usage géné- ral, pour la détection des turbulences en air clair, - pour le pointage et la poursuite, la formation d'images, des mesures de forces du vent et de tourbillons entraînés, et des applications similaires. Les unités actuelles d'amplificateur de puissance à oscillateur pilote pourraient encore être amélioréesmais cela est éventuel- lement limité par de sérieuses amplications et l'élimina- tion de l'auto-oscillation dans la section d'amplificateur de puissance. En outre, il faut s'attendre que le gain supplémentaire obtenu en utilisant des absorbeurs satu- rables ou des isolateurs dégrade les performances de sor- tie limitées par diffraction. Dans.-les applications qui imposent une détection cohérente, les impulsions à grande puissance délivrées par un laser à gaz à décharge à la pression atmosphérique, à excitation transversale,se- raient souhaitablesmais cette utilisation est interdite par l'incertitude de la fréquence de ces lasers, de 'sorte qu'il est difficile de réaliser un oscillateur lo- cal approprié. Cette instabilité de fréquence est carac- téristique de ce type de laser. Un dispositif selon l'invention comporte donc une cavité optique résonnante, une cellule de laser pulsé à haute puissance disposée dans la cavité réson- nante, un dispositif d'injection d'un signal d'onde entretenue à basse puissance dans la cavité résonnante et un dispositif de stabilisation de la fréquence dans cette cavité résonnante. En outre, l'invention concerne une cavité op- tique résonnante, une cellule de laser pulsé et une cel- lule de laser à onde entretenue disposées dans la cavi- té résonnante, et un dispositif de stabilisation de la 248 18 4 8 fréquence de résonance de la cavité résonnante en réponse à une fréquence prédéterminée de la cellule de laser à onde entretenue. De préférence, le dispositif de stabili- sation comporte un dispositif qui extrait un faisceau de sortie de la cavité résonnante sous l'effet de la cel- lule laser à onde entretenue, un dispositif de modifica- tion de la longueur optique de la cavité résonnante et un dispositif de commande du dispositif de modification de longueur optique en réponse à une fréquence du fais- ceau de sortie. L'invention concerne également un ensemble comprenant une cavité optique résonnante, une cellule de laser pulsé et une cellule de laser à onde entretenue disposées dans la direction longitudinale à l'intérieur de la cavité résonnante, un dispositif d'émission d'un signal à partir de la cavité résonnante, un dispositif de réception d'un signal en retour réfléchi par une ci- ble, un laser qui produit un signal d'oscillateur local, un détecteur et un dispositif de projection des signaux d'oscillateur local et des signaux reçus sur le détec- teur. En outre, le dispositif de projection peut com- prendre un dispositif qui produit la même polarisation du signal d'oscillateur local et du signal reçu. De pré- férence, un dispositif est également prévu pour stabili- ser la fréquence de résonance de la cavité optique en réponse à une fréquence prédéterminée de la cellule de laser à onde entretenue. Il est également possible de prévoir un dispositif qui décale la fréquence du signal d'oscillateur local par rapport à la fréquence du signal émis. Le dispositif de décalage peut consister en un dis- positif qui modifie la longueur optique du laser oscilla- teur local en réponse à un signal de sortie du détecteur. L'invention concerne également une cavité optique résonnante, une cellule de laser pulsé et une cellule de laser à onde entretenue d'une fréquence pré- déterminée, un dispositif d'alignement des signaux de la cellule de laser pulsé et de la cellule de laser à onde entretenue, un dispositif d'émission d'un signal à par- 248 1848 tir de la cavité résonnante et un dispositif de réglage de la fréquence de résonance de la cavité optique en ré- ponse au signal émis. De plus, un dispositif reçoit une partie du signal émis réfléchie par une cible, un dispo- sitif qui produit un signal d'oscillateur local et un dispositif qui projette le signal d'oscillateur local et le signal reçu sur un détecteur. Le dispositif de réglage de la fréquence de résonance peut également comporter un dispositif faisant osciller la cavité optique à une fré- quence optique et un dispositif de modification de la longueur optique de la cavité optique en réponse à des composantes de fréquence du signal émis pour optimiser les harmoniques de la fréquence-d'oscillations dans le signal émis; en outre l'ensemble peut comprendre un fil- tre accordable couplé avec une partie du signal émis, un dispositif de balayage qui accorde le filtre dans une plage de fréquences autour de la fréquence de résonance, et un dispositif de modification de la longueur optique de la cavité. résonnante en réponse au signal de sortie du filtré. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs: La Figure 1 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation d'un laser à gaz à décharge à.la pres- sion atmosphérique, à excitation transversale, avec ver- rouillage de fréquence, et comprenant un dispositif de stabilisation de fréquence, la Figure 2 est une courbe représentant une im- pulsion produite par le laser à gaz selon l'invention, la Figure 3 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation d'un laser à gaz à pression atmosphéri- que à excitation transversale, et à verrouillage de fré- quence stabilisé selon,linvention, utilisé.dans un système de détection cohérente, et la Figure 4 est un schéma simplifié d'un autre mode de réalisation d'un laser stabilisé selon l'invention utilisé dans un système de détection cohérente. La Figure 1 représente donc un mode de réalisa- tion d'un système à laser selon l'invention. Le laser à gaz pulsé 10, à décharge à la pression atmosphérique, à excitation transversale, verrouillé par injection, com- porte un miroir réfléchissant 20,un miroir 50 à transmis- sion partielle, une cellule 30 de laser à onde entretenue et la cellule 40 du laser à gaz. Le miroir réfléchissant 20 est monté sur un transducteur piézo-électrique 25 dont la fonction apparaîtra au fur et à mesure de la présente description. La cellule 30 de laser à onde entretenue peut être l'une de différentes cellules de laser courante par exemple celle utilisée dans un tube à décharge longi- tudinale à C02-N2-He, à basse pression, soit une pression totale d'environ 20 Torrs avec des fenêtres inclinées de Brewster. La cellule 40 de laser à gaz est un laser pulsé à la pression atmosphérique, à excitation transversale. Le générateur d'impulsions 39 pour la cellule de laser 40 consiste par exemple en un condensateur chargé par une source d'alimentation. Lorsqu'un intervalle d'éclatement est déclenché, le condensateur se décharge dans la cel- lule de laser à gaz par une combinaison d'électrodes principales et de pré-ionisation. Les électrodes de pré- ionisation sont réalisées d'une manière courante pour produire une décharge de pré-ionisation avant la décharge principale et les électrodes principales sont du type de Rogowski. Les gaz entre les électrodes peuvent consister en un mélange d'azote, d'anhydride carbonique et d'hélium. La pression totale peut être la pression atmosphérique pour des raisons de commodité, bien que d'autres pres- sions puissent convenir. Une décharge dans le gaz est établie entre les électrodes et la dynamique moléculaire usuelle d'un laser C02 se déroule. L'azote est excité à son premier niveau vibratoire et rencontre des molécules de C02 en leur transférant de l'énergie. L'effet laser résulte de transitions dans les molécules de C02. L'hé- lium est présent dans le mélange gazeux pour des raisons 2 4 8 18 4 8 thermiques afin qu'il soit possible d'extraire davantage d'énergie à la fréquence voulue de l'effet laser. Quand le gain optique à augmenté suffisamment pour dépasser les pertes optiques, une impulsion de laser s'accumule dans la cavité du laser à gaz constituée par les miroirs et 50 et une partie du rayonnement est transmise par le miroir de sortie 50 du laser 10 verrouillé en fréquen- ce. Il est possible de faire circuler le gaz perpendicu- lairement au champ électrique et aussi perpendiculaire- ment au faisceau optique afin de le régénérer entre les électrodes pour l'impulsion suivante si une telle opéra- tion est nécessaire. Une caractéristique des lasers à gaz à décharge à la pression atmosphérique et à excitation transversale est qu'ils produisent une impulsion à haute puissance et de courte durée, de l'ordre de 50 nanosecondes. Mais la fréquence d'oscillation est instable. Plusieurs raies d'émission peuvent osciller simultanément et la fréquen- ce varie en fonction de l'écartement exact des miroirs de ces lasers. Un laser de ce genre ne peut être utilisé facilement dans un système de détection cohérente car la fréquence laser varie d'une impulsion à l'autre et il est donc difficile d'obtenir un signal de référence d'oscilla- teur local correspondant. Il est apparu que la fréquence de sortie de la cellule laser à gaz à la pression atmosphérique et à ex- citation transversale pourrait être stabilisée en intro- duisant avec cette cellule, une cellule de laser à onde entretenue, dans une cavité optique. Ce résultat est ob- tenu en réglant l'écartement des miroirs 20 et 50 de ma- nière qu'il soit en résonance pour une raie spécifique des transitions laser de C02. Par exemple, en réglant les miroirs 20 et 50 pour qu'ils soient en résonance sur la raie P-20 du CO2Y seule cette raie oscille et le laser 30 à onde entretenue émet un faisceau laser permanent de faible puissance sur la raie P-20. Bien que ce laser oscille de façon continue, la cellule 40 de laser à gaz est pulsée. Le gain de la cellule à gaz augmente très rapidement sur toutes les raies d'émission. Mais étant donné qu'il existe une densité de puissance en recircu- lation sur la raie P-20, seule cette dernière reçoit une puissance notable. Ainsi, la puissance de sortie aug- mente très rapidement sur la raie P-20. La présence d'hélium dans la décharge à un effet thermique sur les autres raies et leur permet une relaxation dans la raie P-20 en ajoutant davantage d'énergie aux oscillations sur cette raie. La cellule 40 de laser à gaz est en fait verrouillée en fréquence par la présence d'une densité de puissance en recirculation sur la raie P-20 provenant de la cellule 30 de laser à onde entretenue. La puissance continue à augmenter jusqu'à ce que le gain dans la cel- lule 40 commence à atteindre la saturaticn et son niveau de décharge est diminué ensuite au détriment du gain dans la cellule. Une majeure partie de l'énergie emmagasinée dans la cellule à gaz 40 est extraite sur la raie P-20. Aucune énergie n'est extraite aux autres raies. La puis- sance de sortie continue à diminuer jusqu'à ce qu'elle atteigne le faible niveau initial d'onde entretenue, pré- sent avant que la cellule à gaz 40 soit pulsée. L'éner- gie d'une impulsion de laser à gaz à la pression atmos- phérique est la même que son équivalent verrouillé en fréquence, mais l'impulsion verrouilléeen fréquence estd' une puissance moindre mais d'une plus longue durée, de l'ordre de quelques microsecondes. Ce changement de durée d'impulsion résulte de la contribution d'un niveau de puissance existant, provenant de la cellule 30 de laser à onde entretenue, dans la cavité résonnante avant l'accumulation de l'im- pulsion. C'est là un facteur important dans le mécanisme simultané entraînant le taux de changement de puissance et de gain dans la cavité. Ce niveau de puissance existant préalablement réduit en fait la puissance de crête in- stantanée, qui peut être obtenue autrement, par réduction du gain au départ. Cette plus faible puissance instanta- née contribueà l'extraction d'énergie laser pendant une plus longue durée. Le résultat global est que l'impul- 248 1848 sion provenant de la cellule 40 delaser à gaz est allon- gée comparativement à l'impulsion provenant d'un laser de ce genre, non compensé. La Figure 2 est une courbe de puis- sance en-fonction du temps pour une impulsion courante du laser à gaz à verrouillage de fréquence par injection selon l'invention. Le niveau de puissance est donné en unités relatives car la puissance réelle dépend de plu- sieurs paramètres alors que les caractéristiques tempo- relles de l'impulsion restent les mêmes. La fréquence de répétition des impulsions est prin- cipalement déterminée par le tempsnécessaire pour le chan- gement du mélange de gaz entre les impulsions ou, si la cavité est une unité fermée, par le temps nécessaire pour la stabilisation du gaz. Du gaz frais peut être pompé d'un côté des électrodes jusqu'à ce qu'il remplisse le volume dans lequel la décharge se produit à nouveau. Le gaz extrait peut être mis en recirculation, refroidi et réutilisé. En variante, il peut être éliminé dans l'at- mosphère puisque le dispositif fonctionne légèrement au- dessus de la pression atmosphérique. Une combinaison de gaz en recirculation et de gaz frais peut aussi convenir. Un dispositif 90 de commande de déclenchement détermine la fréquence de répétition des impulsions en émettant un signal de déclenchement vers le générateur d'impulsions 25.39. Selon la Figure 1, un faisceau est extrait de la cavité laser par le miroir 50 à transmission partielle. Un séparateur de faisceau 60 réfléchit une partiedu faisceau de sortie vers un détecteur 70. La sortie du détecteur 70, qui peut être du type pyro-électrique, est utilisée par le dispositif 80 de commande de stabilisa- tion pour stabiliser la fréquence du laser 10 sur une raie déterminée, par exemple la raie P-20. Cette opération de réglage est effectuée avec la cellule 30 de laser à onde entretenue fonctionnant dans son mode normal, et avec le laser à gaz 40 arrêté. Le mi- roir 20 formant la cavité résonnante est monté sur un transducteur piézoélectrique 25 de manière à permettre 24 8 18 4 8 le réglage de la fréquence de résonance de la cavité en réglant la position du miroir 20. Le dispositif 80 de commande de stabilisation applique un signal alter - natif au transducteur 25 de manière à.faire osciller le miroir 20. Le transducteur piézo-électrique 25 est posi- tionné initialement de manière à se trouver dansla plage d'oscillations choisie sur la raie P-20. Avec un signal alternatif d'oscillations de 1 KHz, une oscilla- tion de 2 kHz est superposée sur le signal de sortie car le spectre de la raie 20 est une courbe en cloche et le balayage dans un sens et dans un autre entraîne un double- ment de fréquence. Quand l'oscillation ou le balayage passe à la crête du spectre de puissance de la raie P-20, seule la composante fondamentale à 2 kHz est superposée sur le signal de sortie au miroir 50. Si l'écartement du miroir est tel que l'oscillation sécarte de la crête pour la raie sélectionnée,-le signal superposé sur le signal de sortie contient la fréquence fondamentale de 2 kHz et de nombreuses autres harmoniques, suivant la distance entre la fréquence de résonance de la cavité et la crête du spectre de raies. Ainsi, le dispositif 80 de commande de stabilisation délivre un signal d'erreur qui est appli- qué au transducteur piézo-électrique 25 en réponse à la présence d'harmoniques du signal d'oscillation à 2 kHz afin de modifier l'espace entre- les miroirs 20 et 50 pour éliminer ces harmoniques. Quand ce résultat est ob- tenu, le dispositif 80 de commande de stabilisation in- terrompt le signal oscillatoire et maintient le miroir en position de résonance optimaledansle spectre de raies choisi. Le circuit détaillé de cette boucle de réaction n'est pas représenté car il s'agit d'un type bien connu du spécialiste en la matière. La Figure 3 représente le dispositif 10 à laser à gaz à la pression atmosphérique, à excitation trans- versale et verrouillé par injection, utilisé dans un système de détection cohérent. Le faisceau de sortie, à polarisation linéaire, est transmis par le miroir 50 à transmission partielle et le séparateur de faisceau 248 1848 qui est positionné sous l'angle de Brewster. Une plaque 110 a quart de longueur d'onde change la polari- sation linéaire du faisceau de sortie en une polarisa- tion circulaire. En outre, un télescope 120 est utilisé pour élargir le faisceau de sortie. La cible 130 réflé- chit une partie du faisceau de sortie mais la polarisa- tion du signal réfléchi est circulaire, opposée à celle du faisceau de sortie. Le signal réfléchi est reçu en traversant la plaque 110 a quart de longueur d'onde qui lui confère une polarisation linéaire perpendiculaire à celle du faisceau de sortie du laser 10, puis il est ré- fléchi par les séparateurs de faisceau 100 et 140 d'angle de Brewster vers un détecteur mélangeur 160, à travers une lentille 150. Le laser 200 d'oscillateur local fonc- tionne avec une polarisation perpendiculaire à celle du laser 10, de sorte que les polarisationsdu faisceau de d'oscillateur local et du signal en retour sont identi- ques. Ces signaux sont dirigés sur la lentille 150 par le séparateur de faisceau 140. La lentille 150 projette les deux signaux sur le détecteur 160 à partir duquel le signal hétérodyne peut être dirigé sur un processeur de signaux et dispositif d'affichage 170. Le détecteur 160 peut être un détecteur photovoltaïque au tellurure de mercure et de cadmium. Il mélange le signal reçu et le signal d'oscillateur local en produisant un signal de sortie proportionnel à leur différence de fréquence et représentant le décalage Doppler. Le processeur et affi- chage 170 reçoit également un signal de synchronisation produit par le dispositif 180 de synchronisation et de stabilisation simultanément avec un signal de déclenche- ment vers le générateur d'impulsion 39. Le signal de synchronisation peut être utilisé pour démarrer le ba- layage horizontal sur un oscilloscope afin de visualiser les informations de distance, tandis que le signal de dé- calage Doppler peut être traité pour commander le déplace- ment vertical. La Figure 3 montre également un dispositif de réglage et de stabilisation de la fréquence d'un laser 24 8 18 4 8 d'oscillateur local. L'un des miroirs formant la cavité résonnante de l'oscillateur local 200 est accou- plé avec un transducteur piézo-électrique 210. La fré- quence du laser 200 peut être stabilisée par le disposi- tif 180 de commande de synchronisation et de stabilisa- tion, utilisant le même principe que celui décrit pour la stabilisation du laser à gaz 10 verrouillé en fré- quence de la Figure 1. A ce moment, le laser à onde en- tretenue et le laser à gaz sont arrêtés et seule une par- tie du signal d'oscillateur local est transmise au détec- teur 190 par le séparateur de faisceau 140 et le miroir 195. Là également, le dispositif 180 de commande de syn- chronisation et de stabilisation applique un signal oscillatoire de 1 kHz au transducteur piézo-électrique 210, ce dont il résulte qu'une composante à 2 kHz est su- perposée sur le signal de sortie du laser 200 d'oscilla- teur local. Le dispositif 180 de commande de synchronisa- tion et de stabilisation produit alors un signal d'er- reur jusqu'à ce que les harmoniques de l'oscillation à 2 kHz soient éliminées, indiquant que le laser 200 d'os- cillateur local est stabilisé. Ensuite, le laser à gaz 10 est stabilisé par rap- port au laser 200 d'oscillateur local stabilisé en uti- lisant la combinaison de deux faisceaux sur le détecteur hétérodyne 160. Le premier de ces deux faisceaux est la partie du faisceau d'oscillateur local transmise par le séparateur de faisceau 140, la lentille 150, vers le dé- tecteur 160. La polarisation de ce faisceau est linéaire, perpendiculaire à celle du laser à gaz 10. L'autre fais- ceau provient du laser à gaz 10 lorsqu'il fonctionne en onde entretenue entre des impulsions. Ce faisceau est dirigé vers le télescope 120 par la plaque en quart de longueur d'onde 110, de sorte qu'une petite partie du faisceau est diffuséevers l'arrière et dirigée à nouveau par la plaque en quart de longueur d'onde 110 afin que sa polarisation linéaire soit la même que celle du signal d'oscillateur local. Ce signal diffusé est ensuite ré. - fléchi par les séparateurs de faisceau 100 et 140, à 248 1848 travers la lentille 150, vers le détecteur 160. Etant donné que la polarisation est maintenue correctement, les deux signaux sont mélangés par le détecteur et mé- langeur 160. Une partie de ce signal hétérodyne est di- rigée vers le dispositif 180 de commande de synchronisa- tion et de stabilisation dans lequel un signal d'erreur est produit pour être appliqué au transducteur piézo- électrique 25, stabilisant ainsi le système 10 à laser à gaz. Le dispositif 180 de commande de synchronisation etde stabilisation peut aussi être utilisé pour décaler la fréquence du laser oscillateur local par rapport à la fréquence du signal du laser à gaz verrouillé en fré- quence, en utilisant une partie du signal du détecteur hétérodyne 160 pour appliquer un signal de commande au transducteur piézo-électrique 210 afin de déplacer la fréquence de résonance de la cavité de ce laser d'oscil- lateur local. Dans cette solution par décalage, le laser à onde entretenue est mis en marche de manière que son faisceau soit mélangé avec celui de l'oscillateur local sur le détecteur 160. La Figure 4 illustre un autre mode de réalisa- tion du dispositif de stabilisation de fréquence. Le dispositif 10 à laser à gaz verrouillé en fréquence est le même que celui décrit en regard de la Figure 1. La fréquence du laser d'oscillateur local 200 est stabili- * sée pendant que le laser à gaz 10 est arrêté. Une partie du signal du laser oscillateur local est réfléchie par le séparateur de faisceau 140 et dirigée par un miroir 300 à travers une cellule de Stark 310 et sur un détec- teur 320- La cellule de Stark est commandée par un os- cillateur à basse fréquence avec un champ électrique transversal produit par le dispositif 330 de commande de synchronisation et de stabilisation. La cellule de Stark est remplie avec de l'ammoniac au deutérium (NH2D) à basse pression avec une plage d'absorption très étroite correspondant à la raie P-20 du C02. La fré- quence de cette raie d'absorption est balayée par le champ électrique de l'oscillateur à basse fréquence. 248 1848 Quand le champ électrique de l'oscillateur à basse, fréquence est réglé de manière à accorder exactement la raie d'absorption de la cellule de Stark 310 sur la raie P-20 de C02, il se produit une chute marquée de transmis- sion de la cellule. Quand l'oscillateur à basse fréquence balaie autour de cette tension, la fréquence de transmis- sion de la cellule de Stark est doublée. Le signal de sortie du détecteur 320 est dirigé vers le dispositif 330 de commande de synchronisation de stabilisation dans le- quel il est comparé avec la phase et la fréquence de l'os- cillateur à basse fréquence. Un signal d'erreur peut alors être produit pour régler le transducteur piézo-électrique 210 du laser 200 d'oscillateur local afin de déplacer sa fréquence jusqueàcelle nécessaire à la cellule de Stark pour annuler le signal d'erreur. Cela permet d'accorder exactement le laser d'oscillateur local sur la raie d'émission P-20 de CO2. Ensuite, le laser à gaz 10 est stabilisé par rap- port au laser oscillateur local 200 stabilisé par la cel- lule de Stark, en utilisant le signal provenant du détec- teur 160 comme cela a été décrit en regard de la stabili- sation du dispositif à laser 10 de la Figure 3. Un déca- lage prédéterminé peut ainsi être obtenu entre leslasers à gaz 10 verrouillé en fréquence et le laser oscillateur local 200. Un amplificateur de détection préalable peut être introduit si cela est nécessaire, dans le circuit du signal en retour avant l'entrée du faisceau dans le séparateur 140. Comme cela a'déjà été indiqué, les cir- cuits détaillés de stabilisation du laser ocillateur lo- cal 200 et du dispositif à laser 10 ne sont pas repré- sentés car la réalisation des boucles de réaction décri- tes est bien connue. Par exemple, cela peut se faire au moyen de l'unité de stabilisateur à verrouillage fabriquée -par Lansing sous la référence n0 80-214. Cette unité pro- duit la haute tension de balayage nécessaire pour la cel- lule de Stark 310 et la tension oscillatoire pour les transducteurs piézoélectriques 25 et 210. Elle comporte une entrée pour le signal du Détecteur. Comme cela a déjà été expliqué, la durée de l'im- pulsion de sortie de l'oscillateur à laser à gaz verrouil- lé en fréquence est de l'ordre de 2 microsecondes. Le rap- port signal-bruit est proportionnel à la puissance de l'impulsion et inversement proportionnel à la largeur de bande du signal. Pour un dispositif de réalisation op- timale,la largeur de bande du signal est proportionnelle à l'inverse de la durée de l'impulsion. Ainsi, le rapport signal-bruit est proportionnel à l'énergie d'une impul- sion, ce qui indique que le verrouillage de fréquence de l'impulsion du laser à gaz ne dégrade pas le rapport sig- nal-bruit de l'ensemble car l'impulsion conserve la même énergie. Une autre.considération importante réside dans l'incertitude sur la vitesse des cibles détectées. Cela est dû au décalage de fréquence provoqué par une cible mobile, lié à la longueur d'onde du faisceau laser et à la résolution que permet d'obtenir l'impulsion laser. Pour un système optimal, la meilleure résolution qui peut être obtenue estfonction de la largeur de bande du laser, qui est l'inverse de la durée de l'impulsion. En utilisant la longueur d'onde de 10 micronsde la raie P-20 de C02 et une durée d'impulsion d'au moins 2 micro- secondes, une vitesse de résolution d'au moins 2,5 m par seconde environ est obtenue, ce qui est très convenable pour la plupart des applications. Il s'est avéré que lorsque l'impulsion principale a été émise, la fréquence reste fixe pendant 10 à 20 microsecondes et varie en- suite très rapidement. En quelques millisecondes, les oscillations reviennent à leur fréquence initiale ver- rouillée par injection. Selon une autre caractéristique, étant donné que la fréquence revient à la valeur verrouillée par in- jection en quelques millisecondes, une fréquence maxi- male de répétition de quelques centaines de Hertz est possible si le gaz peut reproduire assez rapidement l'ef- fet laser. Il importe également de noter que l'énergie de sortie varie directement avec le volume. Mais la durée 248 1848 d'impulsion ne varie pas avec le volume et peut être maintenue dans la plage de quelques microsecondes. Ainsi, la puissance de sortie prévue pour un dispositif avec une énergie d'un Joule est environ 250 kW. Le passage à des unités plus importantes offre la possibilité d'atteindre des puissances de sortie de plusieurs mégawatts. Pour ces plus grandes unités, il est possible que le rayonnement diffusé en arrière sur le détecteur hété- rodyne interfère avec la détection ou sature le détec- teur. Ce problème peut être résolu par l'adjonction d'un disque de découpage mécanique devant le détecteur dans la région o les faisceaux de l'oscillateurlocal et du signal sont tous deux focalisés. Ce disque de découpage peut être utilisé comme synchronisation principale de l'ensemble. Par exemple, avec le disque de découpage fer- mé, le dispositif est accordé et les impulsions quittent l'appareil juste avant l'ouverture du disque, permettant au détecteur de recevoir le rayonnement. Cette disposi- tion peut être nécessaire ou non. Il peut être simplement suffisant de commander électroniquement le détecteur com- me dans lesdispositifs actuels de mesure de turbulence en air clair. Une caractéristique de fonctionnement de ce dis- positif est le faible rayonnement en onde entretenue qui en sort. Dans certains cas de cibles à grande distance, le retour principal peut être reçu simultanément avec un retour d'onde entretenue provenant d'une cible proche, beaucoup plus réfléchissante. Une discrimination de fré- quence permet normalement la résolution de ces cibles. Si cela n'est pas possible, le tube à décharge à onde entretenue peut alors être arrêté ou son niveau peut être réduit pour amener le gain audessous des pertes dans l'émetteur, de manière que ce dernier soit en fait arrêté pendant la période o-une détection est souhaitée. Le laser à onde entretenue peut alors être remis en mar- che et la stabilisation rétablie avant l'émission de l'impulsion suivante. Il s'est également avéré que le faisceau est essentiellement limité par diffraction, ce qui est une caractéristique désirable pour un radar à laser à Co2- En outre, la présente unité à verrouillage par injection offre la possibilité d'être logée dans un volume beaucoup plus petit que les appareils initiaux de mesure de turbulence en air clair. Le rendement de conversion électrique-optique est beaucoup plus élevé pour l'unité à verrouillage par injection principalement à cause du fait qu'une majorité de l'énergie est extraite, contrai- rement aux unités utilisant de longs amplificateurs avec une très faible extraction d'énergie. Il est bien évident que de nombreuses modifica- tions peuvent être apportées aux modes de réalisation dé- crits à titre d'exemples nullement limitatifs sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS l - Dispositif à laser, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité optique résonnante (20, 50), une cel- lule (40) de laser pulsé à grande puissance disposée dans ladite cavité résonnante, un dispositif (30) destiné à injecter un signal d'onde entretenue à basse puissance dans ladite cavité résonnante et un dispositif destiné à stabiliser la fréquence dans ladite cavité résonnante. 2 - Dispositif à laser, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité optique (20, 50), une cellule (40) 1c de laser pulsé disposée dans ladite cavité optique, une cellule (30) de laser à onde entretenue disposée dans la- dite cavité optique, et un dispositif de stabilisation de la fréquence de résonance de ladite cavité optique en ré- ponse à une fréquence prédéterminée de ladite cellule de laser à onde entretenue. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit dispositif de stabilisation de la fréquence de résonance comporte un dispositif (60) desti- né à extraire un faisceau de sortie de ladite cavité ré- sonnante sous l'effet de ladite cellule de laser à onde entretenue, un dispositif (25) de modification de la lon- gueur optique de ladite cavité résonnante, et un disposi- tif (80) de commande dudit dispositif de modification de la longueur optique en réponse à une fréquence dudit faisceau de sortie. 4 - Dispositif émetteur-récepteur à laser, carac- térisé en ce qu'il comporte une cavité optique résonnante (20, 50), une cellule (40) de laser pulsé disposée dans la direction longitudinale à l'intérieur de ladite cavité résonnante, une cellule (30) de laser à onde entretenue disposée dans la direction longitudinale à l'intérieur de ladite cavité résonnante, un dispositif (100, 120) de transmission d'un signal provenant de ladite cavité ré- sonnante, un dispositif (100, 120) de réception d'un sig- nal en retour réfléchi par une cible, un laser oscilla- teur local (200), un détecteur (160) et un dispositif 248 1848 (150) de projection du signal dudit oscillateur local et dudit signal reçu sur ledit détecteur. - Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que ledit dispositif de projection comporte en outre un dispositif (110), 140) produisant la même polarisation du signal dudit oscillateur local et du signal reçu. 6 - Dispositif selon la revendication5, carac- térisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (180) destiné à stabiliser la fréquence de résonance de ladite cavité optique en réponse à une fréquence prédéterminée de ladite cellule de laser à onde entretenue. 7 - Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (210) destiné à décaler la fréquence dudit signal d'oscillateur local (200) par rapport à la fréquence dudit signal émis. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caracté- risé en ce que ledit dispositif de décalage (210) comporte un dispositif destiné à modifier la longueur optique dudit laser oscillateur local en réponse à un signal de sQrtie dudit détecteur (190). 9 - Dispositif à laser, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité optique résonnante (20, 50), une cel- lule (40) de laser pulsé disposée dans ladite cavité ré- sonnante, une cellule (30) de laser à onde entretenue d'une fréquence prédéterminée, disposée dans ladite cavi- té résonnante, un dispositif d'alignement des signaux desdites cellules de laser pulsé et d'onde continue, un dispositif (110, 120) de transmission d'un signal prove- nant de ladite cavité résonnante et un dispositif (25) de réglage de la fréquence de résonance de ladite cavité op- tique en réponse audit signal émis. - Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (100, 120) de réception d'une partie dudit signal émis, réfrlé- chi par une cible, un dispositif (200) produisant un sig- nal d'oscillateur local, un dispositif (150) de projec- tion dudit signal d'oscillateur local et dudit signal re- çu sur le détecteur (160). 11 - Dispositif selon la revendication 10, carac- térisé en ce que ledit dispositif de réglage de lafré- quence de résonance comporte en outre un dispositif (100) destiné à extraire une partie dudit signal émis, et un dispositif (25) de modification de la longueur optique de ladite cavité résonante en réponse au contenu en fréquence de ladite partie du signal émis. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (180) de décalage de la fréquence dudit signal d'oscillateur local par rapport à la fréquence dudit signal émis. 13 - Dispositif selon la revendication 10, carac- térisé en ce que ledit dispositif de réglage de la firé- quence de résonance comporte un dispositif (180) faisant osciller ladite cavité optique à une fréquence fixe, et un dispositif (25) de modification de la longueur optique de ladite cavité optique en réponse à des composantes de fréquence dudit signal émis de manière à optimiser des harmoniques de ladite fréquence d'oscillation dudit signal transmis. 14 - Dispositif selon la revendication 10, carac- térisé en ce que ledit dispositif de réglage de la fré- quence de résonance comporte en outre un filtre accorda- ble (310) couplé avec une partie dudit signal émis, un dispositif (330) de réglage dudit filtre dans une plage de fréquences autour de ladite fréquence de résonance et un dispositif (25) de modification de la longueur optique de ladite cavité résonante en réponse au signal de sortie dudit filtre.