Brevet FR2490031A1 — publié le 19820312

Dispositif à laser La présente invention concerne un dispositif à laser com- prenant une cavité tubulaire contenant un matériau sous forme de gaz ou de vapeur capable d'avoir une activité laser, cette cavité étant munie à ses deux extrémités d'une fenêtre consistant essentiellement en une plaque d'un matériau ap- proprié et laissant passer les radiations, chaque fenêtre étant fixée de façon étanche au moyen d'un joint torique à la face terminale respective de la cavité de manière à ren- dre cette cavité étanche. On connaît un dispositif de ce type par la demande de brevet hollandais 7400338. En particulier, ce brevet montre à la figure 11 une structure utilisant des joints toriques en vue d'établir l'étanchéité. Dans les dispositifs de l'art anté- rieur utilisant des joints toriques à cette fin, le joint torique porte contre une surface importante de la plaque de la fenêtre. C'est un but de l'invention de perfectionner le dispositif de l'art antérieur. Ce but est atteint au moyen d'un dispo- sitif à laser dans lequel la plaque de chaque fenêtre qui laisse passer les radiations repose directement sur la face terminale associée de la cavité et est maintenue contre cette face terminale par des moyens de retenue se présentant sous forme d'un cadre qui entoure la plaque de la fenêtre et qui est fixé par des moyens de fixation appropriés à la face terminale de la cavité, la surface de ce cadre qui est éloi- gnée de cette face terminale étant munie d'un rebord s'éten- dant vers l'intérieur de manière à recouvrir la périphérie de la plaque de la fenêtre et la surface du cadre faisant face à cette face terminale étant munie d'un évidement situé sur son rebord interne entournant le rebord latéral de la plaque de la fenêtre, lequel évidement est apte à recevoir le joint torique. Un avantage du dispositif selon l'invention est que le joint torique ne porte pas contre une surface importante de la plaque de la fenêtre mais contre son rebord latéral. Il en résulte qu'on peut utiliser une partie plus importante de la surface de la plaque pour la transmission des radiations laser, ce qui signifie que l'on peut disposer de la même surface utile avec une plaque plus petite. Du fait du coût du matériau normalement utilisé pour réaliser les plaques des fenêtres (souvent un matériau semiconducteur tel que du ZnSe, du CdTe, du GaAs, du Ge) l'utilisation optimale du matériau de la fenêtre constitue un avantage économique. De plus, le dispositif selon l'invention s'avère comme présentant une stabilité mécanique plus importante que celle des dispositifs de l'art antérieur. on pense pouvoir expliquer comme suit ces meilleurs qualités du dispositif à laser selon l'inven- tion par comparaison aux lasers de l'art antérieur. Dans les dispositifs de l'art antérieur, la plaque de la fenêtre repo- se essentiellement sur le joint torique et ce joint torique est maintenu comprimé par la plaque de la fenêtre contre la face terminale de la cavité ou dans une gorge prévue dans cette face terminale. Même si les plaques des fenêtres sont maintenues correctement pressées, les variations de pression qui peuvent survenir dans le système peuvent provoquer dans ces plaques des mouvements dirigés légèrement vers le haut et vers le bas sur le joint torique élastique. Ces mouvements provoquent des variations de dimensions de la cavité. Quand on utilise des fenêtres dites Brewster, des variations de l'angle selon lequel la fenêtre est montée peuvent résulter de ces mouvements. Ces variations de dimensions et/ou d'an- gles ont un effet défavorable sur le fonctionnement du dis- positif à laser. Dans le dispositif selon l'invention, l'ap- parition de telles variations est virtuellement impossible. On a observé que l'apparition des variations en question qui est due aux mouvements de la fenêtre sur le joint torique ne se produit pas dans les dispositifs à laser dans lesquels on n'utilise pas de joint torique mais o les plaques de fenê- tres sont par contre cimentées sur le dispositif. De tels dispositifs sont connus par exemple par la demande de brevet hollandais NO 7502973. Un inconvénient inhérent à ces dis- positifs est cependant constitué par le fait que l'on ne peut détacher les fenêtres et qu'on ne peut donc les rempla- cer facilement quand elles présentent une défaillance. Dans un mode de réalisation approprié du dispositif à laser selon l'invention, l'évidement est dimensionné de manière que le joint torique remplisse au moins 90 % du volume de l'évi- dement. Pour déterminer ce facteur de remplissage, on fait en sorte que le joint torique ait une caractéristique de compression maximale de 3 % et un allongement maximal de 6 %. on a constaté que le dispositif selon l'invention fonctionne de façon optimale quand le facteur de remplissage est d'au moins 90 %. Le reste de la structure du dispositif selon l'invention peut être de conception classique et connue de l'homme de l'art. Il en va de même pour la composition du fluide à laser et la manière de faire fonctionner le dispositif. on a constaté que le dispositif selon l'invention était particulièrement apte à être utilisé avec les lasers dits à C02. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en réfé- rence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'une section d'extrémité d'un dispositif à laser selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessous du cadre de retenue, et La figure 3 est une vue en coupe du cadre de retenue de la figure 2 selon la ligne III-III. La figure 1 représente la section terminale d'un dispositif à laser du type à fenêtre Brewster auquel est appliquée l'invention. La pièce terminale 2 qui comprend une face ter- minale biseautée 3 est glissée sur l'extrémité du tube à laser proprement dit 1. La pièce terminale 2 est en forme de poutre et son extrémité qui est éloignée du tube à laser 1 est pourvue d'un alésage de section sensiblement rectan- gulaire. La pièce terminale 2 a en outre son extrémité qui fait face au tube à laser 1 munie d'un alésage cylindrique à section décroissante en gradins, cet alésage se raccor- dant à l'alésage rectangulaire de manière que la pièce ter- minale 2 soit percée de bout en bout. L'extrémité du tube à laser vient buter contre le rebord avant 4 de l'alésage rec- tangulaire, ce rebord 4 étant l'endroit o l'alésage rec- tangulaire se raccorde à l'alésage cylindrique à section en gradins. La partie de l'alésage cylindrique ayant le diamètre le plus petit est montée avec un léger jeu autour de la cir- conférence externe de l'extrémité du tube 1. Un joint torique 6 est disposé contre le rebord avant 5 de la partie de plus petit diamètre de l'alésage cylindrique, et le joint torique 6 est maintenu pressé par un organe de retenue 7 comprenant essentiellement d'une part, une partie cylindrique disposée entre la paroi externe du tube 1 et la paroi interne de la partie de l'alésage cylindrique ayant le diamètre interne le plus important, et, d'autre part, une partie en forme de col- lerette qui repose contre le rebord avant 8 de cette partie de plus grand diamètre de l'alésage cylindrique. La plaque 9 de la fenêtre qui est réalisée en un matériau approprié et perméable aux radiations repose sur la face ter- minale biseautée 3 de la pièce terminale 2. Cette plaque 9 formant fenêtre est maintenue pressée contre la face termi- nale 3 par un cadre de retenue 10 fixé par des moyens de fixation appropriés, tels que des vis 11, à la pièce termi- nale 2. La surface du cadre de retenue 10 qui est éloignée de la pièce terminale 2 comprend un rebord 12 s'étendant vers l'intérieur et recouvrant le bord externe de la surface principale de la plaque fenêtre 9. La surface du cadre de retenue 10 qui fait face à la face terminale 2 est munie d'un évidement sur son rebord interne et entourant le bord latéral de la plaque fenêtre 9, de manière à former une gorge entre le cadre de retenue 10 et la plaque fenêtre 9. Un joint torique 13 est disposé dans cette gorge. Lorsque la plaque 9 est maintenue pressée sur la face ter- minale 3 par le cadre de retenue 10 et lorsque le joint torique d'étanchéité 13 entoure la plaque 9 au lieu d'être disposé entre cette plaque et la pièce terminale 2, la plaque 9 ne bouge pas même quand il y a des variations de pression dans le système, ce qui fait que ni les dimensions de l'ensemble du dispositif, ni l'angle entre la plaque et l'axe central du dispositif ne sont soumis à des variations. La figure 2 est une vue de dessous d'un mode de réalisation du cadre deretenue 10 apte à être utilisé avec une plaque fenêtre rectangulaire. Les dimensions de l'évidement destiné à recevoir le joint torique sont de préférence telles que ce joint remplit au moins 90 % de l'évidement. Ainsi, on obtient une étanchéité de qualité élevée. La figure 3 est une vue en coupe du cadre de retenue 10 de la figure 2 selon la ligne III-III. Sur les figures, les éléments constitutifs correspondants sont désignés par les mêmes références. Revendications 1. Dispositif à laser comprenant une cavité tubulaire (1) contenant un matériau sous forme de gaz ou de vapeur capable d'avoir une activité laser, cette cavité étant munie à ses deux extrémités d'une fenêtre 9 consistant essentiellement en une plaque en un matériau approprié laissant passer les radiations, chaque fenêtre étant fixée de façon étanche au moyen d'un joint torique à la face terminale respective de la cavité de manière à rendre cette cavité étanche, carac- térisé en ce que la plaque (9) de chaque fenêtre perméable aux radiations repose directement sur la face terminale associée (3) de ladite cavité et est maintenue contre cette face terminale par des moyens de retenue se présentant sous forme d'un cadre (10) qui entoure la plaque de la fenêtre et est fixé par des moyens de fixation appropriés (11) à la face terminale (3) de la cavité, la surface de ce cadre qui est éloignée de ladite face terminale étant munie d'un rebord (12) s'étendant vers l'intérieur de manière à recou- vrir la périphérie de la plaque (9) et sa surface qui fait face à ladite face terminale (3) étant munie d'un évidement sur son rebord interne entourant le bord latéral de la plaque (9), cet évidement étant apte à recevoir ledit joint torique (13). 2. Dispositif à laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement est dimensionné de manière que le joint torique remplisse au moins 90 % de son volume.