Brevet FR2500687A1 — publié le 19820827

Dispositif laser à gaz La présente invention concerne un dispositif laser à gaz. On sait qu'un générateur laser à gaz comporte essentiellement une cavité optique résonnante, une enceinte capable de maintenir un milieu actif gazeux dans la cavité et des moyens d'excitation du milieu actif. Dans certaines applications, il est nécessaire de disposer d'un dispositif laser à gaz capable de délivrer, à des moments différents et dans la même direction, plusieurs faisceaux laser dont les fonctions (télémétrie, télécommande par exemple) sont différentes. On réalise alors un tel dispositif sous forme d'un montage relativement encombrant comprenant plusieurs lasers à gaz orientés dans la même direction ou munis d'un système optique capable de superposer les axes d'émission. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif laser à gaz de ce type plus simple et moins encombrant. La présente invention a pour objet un dispositif laser à gaz, comportant - une cavité optique résonnante, - une enceinte capable de maintenir un milieu actif gazeux à l'intérieur de la cavité - et des moyens d'excitation du milieu actif capables de créer un rayonnement oscillant dans la cavité, celle-ci étant apte à laisser sortir une fraction de l'énergie de ce rayonnement, caractérisé en ce que - l'enceinte est divisée intérieurement en une première et une deuxième chambres par une cloison transparente disposée de façon à être traversée par le rayonnement, le milieu actif étant constitué par un premier gaz disposé dans la première chambre, ladite fraction d'énergie constituant un premier faisceau laser - et en ce qu'il comporte en outre des moyens pour exciter un deuxième gaz disposé dans la deuxième chambre lorsque le premier gaz n'est pas excité, ces moyens étant aptes à créer un deuxième faisceau laser sortant de la cavité. Une forme particulière d'exécution de l'objet de la présente invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente, en coupe longitudinale, un mode de réalisation du dispositif laser à gaz selon l'invention. Sur cette figure, une enceinte 1 comprend essentiellement une chambre 2 divisée en deux compartiments 3 et 4, et une chambre 5 séparée du compartiment 3 de la chambre 2 par un cloison transparente 6. Les compartiments 3 et Il sont séparés entre eux par une cloison 7 munie d'une ouverture 8 pour les maintenir en communication l'un avec l'autre. L'enceinte 1 comprend en outre un réservoir 9 séparé du compartiment 4 par une cloison 10 muni d'une ouverture 11. La chambre 2 et le réservoir 9 ont une forme générale parallélépipédique et sont disposés d'un même côté du plan 12 dans lequel est situé la cloison 6, la chambre 5 ayant aussi une forme générale parallélépipédique et étant disposée de l'autre côté du plan 12. Comme il est visible sur la figure, le volume interne de la chambre 2 est grand par rapport à celui de la chambre 5. L'enceinte 1 comporte une paroi 13 qui prolonge la cloison 6 dans le plan 12. Dans la paroi 13 est inséré longitudinalement un miroir 14 qui présente sa face réfléchissante à l'intérieur du compartiment 4. La face d'entrée d'un prisme de renvoi 15 est fixée sur la face extérieure d'une autre paroi 16 de l'enceinte 1. La paroi 16 est parallèle et opposée à la paroi 13 et comporte deux ouvertures 17 et 18. Sur les parois internes de la chambre 2 parallèles au plan de la figure, sont fixées deux électrodes telles que 19. Une de ces parois comporte deux ouvertures 20 et 21 débouchant respectivement dans les compartiments 3 et 4, du côté opposé à celui des ouvertures 8 et 11. Les ouvertures 20 et 21 sont reliées par des canalisations à une ouverture 22 débouchant dans le réservoir 9 du côté opposé à l'ouverture 11. A l'intérieur du réservoir 9 est disposé, à proximité de l'ou- verture 22, un ventilateur 23 fixé à un arbre d'entrainement 24 traversant de façon étanche aux gaz la paroi 16 de l'enceinte 1. L'arbre 24 est entraîné en rotation par un moteur 25 disposé à l'extérieur de l'enceinte 1. La chambre 5 comporte une paroi 26 parallèle et opposée à la cloison 6. Dans cette -paroi 26 est inséré longitudinalement un miroir partiellement transparent 27. A l'intérieur de la chambre 5, sont fixées, en regard l'une de l'autre, deux électrodes 28 et 29 perpendiculaires au plan de la figure et au plan 12. Un groupe de ventilation 30 est disposé contre la paroi 13 à l'extérieur de l'en- ceinte 1. Le groupe 30 est relié à des canalisations telles que 31 débouchant dans la chambre 5 par des ouvertures telles que 32, pour former un circuit de ventilation disposé suivant un plan sensiblement perpendiculaire au plan de la figure et parallèle au plan 12. Ce circuit peut être relié au réservoir 9 par une canalisation (non représentée). Le dispositif comporte en outre deux circuits électriques d'alimentation haute tension 33 et 34 reliés respectivement aux électrodes 19 et aux électrodes 28-29. D'autres circuits d'alimentation basse tension non représentés, séparés des circuits haute tension, sont reliés au moteur 15 et au groupe 30. Les circuits électriques peuvent être disposés derrière le moteur 25 et le prisme 15, et le groupe 30 peut être placé à côté de la chambre 5, de façon que l'ensemble du dispositif ait une forme genérale parallélépipédique. Il est à noter que, par rapport au volume des chambres, les circuits électriques d'alimentation haute tension 33 et 34 ont une dimension relative beaucoup plus importante que celle illustrée par la figure. Le dispositif décrit ci-dessus, illustré par la figure, fonctionne de la manière suivante. Le volume interne de la chambre 2 et du réservoir 9 est rempli d'un gaz actif laser, par exemple d'un mélange de gaz carbonique, d'hélium et d'azote. Le volume interne de la chambre 5 et du circuit de ventilation 30-31 est également rempli d'un gaz actif laser qui, dans l'exemple décrit, a la même composition que celui contenu dans la chambre 2. Les deux miroirs 14 et 27 délimitent une cavité optique résonnante repliée en deux parties parallèles entre elles grâce au prisme de renvoi 15. Ces deux parties sont situées respectivement d'une part dans le compartiment 4 et d'autre part dans le compartiment 3 et la chambre 5 qui sont couplés optiquement par la cloison transparente 6. La cavité 14-27 contient donc deux volumes gazeux, contenus respectivement dans la chambre 2 et la chambre 5. Ces volumes peuvent être excités indépendamment d'une part par le circuit 33 alimentant les électrodes 19 et d'autre part par le circuit 34 alimentant les électrodes 28 et 29. Deux modes de fonctionnement non simultanés sont possibles. Dans un premier mode de fonctionnement, l'utilisateur commande l'excitation du gaz contenu dans la chambre 2 en alimentant les électrodes 19 par le circuit 33, ce qui crée un champ électrique perpendiculaire au plan de la figure. On alimente ensuite le moteur 25 qui entrasse en rotation le ventilateur 23 de façon à créer une circulation du gaz contenu dans le réservoir 9 et la chambre 2. Le gaz s'écoule dans le sens des flèches 38 à 41 et la circulation se referme à travers les canalisations reliant les ouvertures 20 et 21 à l'ouverture 22. Un rayonnement oscillant s'établit dans la cavité entre le miroir 14 et le miroir 27, perpendiculairement à la direction du champ électrique.Ce rayonnement comprend deux portions rectilignes parallèles entre elles : d'une part une portion 35 traversant le compartiment 4 et l'ouverture 17, du miroir 14 au prisme 15, et d'autre part une portion 36 qui résulte de la réflexion de la portion 35 sur le prisme 15, cette portion traversant successivement, du prisme 15 au réflecteur 27, l'ouverture 18, le compartiment 3, la cloison transparente 6 et la chambre 5 entre les électrodes 28 et 29. Une partie de l'énergie de ce rayonnement sort du miroir 27 pour former un faisceau -laser 37. Dans un deuxième mode de fonctionnement, l'utilisateur commande ltexcitation du gaz contenu dans la chambre 5 en alimentant les électrodes 28 et 29 par le circuit 34, les électrodes 19 n'étant pas excitées. On alimente le groupe de ventilation 30, de façon à créer une circulation du gaz entre les électrodes 28 et 29, dans un direction sensiblement perpendiculaire du plan de la figure. Un autre rayonnement oscillant s'établit alors dans la cavité 14-27 suivant le même trajet 35-36, ce rayonnement donnant naissance à un autre faisceau laser suivant le même trajet 37. Mais les deux faisceaux laser délivrés dans ces deux modes de fonctionnement ont des caractéristiques énergétiques différentes, qui dépendent du volume et de la ventilation des gaz dans les deux chambres du dispositif ainsi que de l'excitation électrique des gaz dans ces chambres. A titre d'exemple, le dispositif selon l'invention peut assurer une fonction de télémétrie et une fonction de transmission d'ordres dans un système d'arme antichars. La fonction de télémétrie est réalisée par excitation du gaz de la chambre 2 dont le volume peut être de l'ordre de 20 à 30 cm3 : on obtient alors une séquence de 10 impulsions laser de puissance 1MW à la cadence d'une impulsion par seconde. La fonction de transmission d'ordres, qui peut comprendre une fonction de télécommande d'un engin et une fonction d'émission d'impulsions de reconnaissance, est réalisée par excitation du gaz de la chambre 5 dont le volume peut être de 0,5 à 1 cm3 on obtient alors une séquence d'impulsions de puissance 3 kW à la cadence de 1 kHz, la durée de cette séquence pouvant être de 10 secondes pour la télécommande et d'une fraction de seconde pour la reconnaissance. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que les gaz contenus dans la chambre 2 et dans la chambre 5 peuvent avoir des compositions différentes. Dans certains cas le réservoir 9 et le dispositif de circulation de gaz 23-25 peuvent être supprimés. Il en est de même pour le groupe de ventilation 30. Le prisme 15 peut être remplacé par deux miroirs de renvoi ou par un trièdre rétroréflecteur. REVENDICATIONS 1/ Dispositif laser à gaz, comportant - une cavité optique résonnante, - une enceinte capable de maintenir un milieu actif gazeux à l'intérieur de la cavité - et des moyens d'excitation du milieu actif capables de créer un rayonnement oscillant dans la cavité, celle-ci étant apte à laisser sortir une fraction de l'énergie de ce rayonnement, caractérisé en ce que - l'enceinte (1) est divisée intérieurement en une première et une deuxième chambres (2, 5) par une cloison transparente (6) disposée de façon à être traversée par le rayonnement, le milieu actif étant constitué par un premier gaz disposé dans la première chambre, ladite fraction d'énergie constituant un premier faisceau laser - et en ce qu'il comporte en outre des moyens (34, 28, 29) pour exciter un deuxième gaz disposé dans la deuxième chambre lorsque le premier gaz n'est pas excité, ces moyens étant aptes à créer un deuxième faisceau laser sortant de la cavité. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la cavité étant délimitée par un réflecteur totalement réfléchissant (14) et un réflecteur de sortie partiellement transparent (27), il comporte en outre un système réflecteur (15) de renvoi disposé sur le trajet du rayonnement pour replier longitudinalement la cavité en deux parties parallèles entre elles. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (30, 31, 32) pour faire circuler le deuxième gaz dans la deuxième chambre (5). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réflecteur totalement réfléchissant (14) est fixé sur une paroi (13) de l'enceinte (1) disposée dans le même plan (12) que la cloison transparente (6), la première et la deuxième chambre (2, 5) étant situées respectivement de part et d'autre de ce plan, et que lesdits moyens pour faire circuler le deuxième gaz comportent un groupe de ventilation (30) disposé contre ladite paroi (13) à l'extérieur de l'enceinte (1). 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enceinte comporte en outre un réservoir (9) du premier gaz, ce réservoir étant en communication avec la première chambre (2) et qu'il comporte en outre un autre groupe de ventilation (23, 24, 25) comprenant un ventilateur (23) placé dans le réservoir ( 9) pour faire circuler le premier gaz dans la première chambre (2). 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première chambre (2) est divisée en deux compartiments (3, 4) en communication l'un avec l'autre, un (3) de ces compartiments, séparé de la deuxième chambre (5) par la cloison transparente (6), formant avec la deuxième chambre une desdites parties de la cavité repliée, l'autre compartiment (4) formant l'autre partie. 7/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le groupe de ventilation (30) de la deuxième chambre (5) est en com munication avec le réservoir (9), le premier gaz et le deuxième gaz ayant la même composition. 8/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour exciter le deuxième gaz comportent deux électrodes (28, 29) aptes à produire un champ électrique perpendiculaire à la direction de propagation du rayonnement oscillant dans la cavité. 9/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'excitation du milieu actif comportent deux électrodes (19) aptes à produire un champ électrique perpendiculaire à la direction de propagation du rayonnement oscillant dans la cavité.