Brevet FR2509917A1 — publié le 19830121

La présente invention est relative aux appareils à laser, et en particulier à l'excitation de lasers à gaz. On sait que les lasers à gaz comportent une enceinte contenant un milieu actif gazeux approprié et pourvue d'élec- trodes entre lesquelles peut être produite une décharge luminescente dans le gaz Cette décharge luminescente fournit l'excitation nécessaire pour permettre à l'effet laser de se produire Cet effet laser peut avoir lieu de façon continue ou par impulsions L'unité d'alimentation qui alimente le laser doit être elle-même alimentée en énergie à partir du réseau ou de batteries d'accumulateurs ou de piles électriques, et ces dernières soulèvent des difficultés en travail sur chantier Le travail à poste fixe ne soulève pas de grande difficulté, mais la réalisation d'un laser portatif,parexemple pour des examens topographiques, impose à la fois le transport de batteries et d'un ensemble convertisseur approprié Le problème est compliqué par le fait qu'une tension plus élevée est néces- saire pour amorcer la décharge que pour l'entretenir Il s'ensuit que la tension disponible imposée est supérieure à celle nécessaire pour faire fonctionner le laser une fois que la décharge a été amorcée. L'un des buts de l'invention est de fournir un appareil à laser dans lequel une décharge peut être amorcée dans un laser à gaz sans nécessiter d'unités d'alimentation desservies par le réseau ou par des batteries électriques. A cet effet, la présente invention propose un appareil à laser qui comporte un tube laser contenant un milieu actif gazeux et présentant des électrodes entre lesquelles peut être créée une décharge luminescente pour donner lieu à un effet laser, des moyens propres à créer une différence de potentiel suffisante pour amorcer ladite décharge et comprenant un élément de matériau piézoélectrique et des moyens propres à appliquer une sollicitation mécanique à l'élément et des moyens limiteurs propres à limiter l'intensité électrique passant dans la décharge à une valeur qui évite la formation d'une décharge instable dans le gaz. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessirsannexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma électrique sommaire de l'appareil laser; et la figure 2 représente une forme de réalisation de moyen d'alimentation électrique. On se reportera-à présent à la figure 1, qui représente un tube laser 10 qui contient un milieu actif gazeux et comporte une paire de réflecteurs Il et 12 définissant la cavité optique du laser Il est prévu une paire d'électrodes 13 et 14 entre lesquelles doit être appliquée une différence de potentiel pour amorcer et entretenir une décharge luminescente dans le gaz afin de permettre à l'effet laser d'avoir lieu On ne décrira pas plus amplement le laser lui-même car les lasers à gaz peuvent prendre de nombreuses formes et sont bien connus en eux-mêmes. Les moyens d'alimentation électrique, représentés schéma- tiquement en 15, comprennent un élément en matériau piézoélec- trique et un quelconque moyen propre à appliquer à ce matériau 2 509917 une sollicitation mécanique Cette dernière fait apparaître de part et d'autre de l'élément une différence de potentiel élevée, laquelle peut être appliquée aux électrodes 13 et 14 pour amorcer une décharge luminescente dans le gaz Il est fait appel à une résistance de limitation d'intensité 16 à l'effet d'empêcher l'intensité électrique de la décharge d'atteindre une valeur susceptible de conduire à la formation d'une déchargé instable dans le gaz. Le moyen d'alimentation électrique 15 est représenté d'une façon plus détaillée par la figure 2, celle-ci ne représentant cependant que l'une des formes que peut prendre ce dispositif Un bloc de céramique piézoélectrique 20 est supporté par un isolateur 21 Il est fait appel à un organe quelconque formant marteau 22 qui permet de frapper ou de comprimer le bloc 20 en lui appliquant ainsi une sollicitation mécanique qui a pour effet de faire apparaître une différence de potentiel de part et d'autre du bloc On connaît de nombreuses formes de dispositifs mécaniques permettant d'appli- quer la sollicitation nécessaire, et susceptibles de donner naissance à des impulsions de sortie isolées ou répétées. On connaît de nombreux matériaux piézoélectriques appropriés On peut en citer comme exemples les composés polycristallins tels que le zirconatetitanate de plomb, le niobate de potassiu et de sodium et le métaniobate de plomb. Les conditions d'alimentation nécessaires à l'amorçage d'une décharge luminescente dans un laser à gaz dépendent évidemment d'un certain nombre de paramètres différents Les moyens d'alimentation électrique du type décrit ci-dessus sont capables de fournir une tension pouvant atteindre une valeur de l'ordre de 20 k V aux bornes d'une capacité de l'ordre de p F, ce qui représente une énergie d'environ 10 m J Un laser à guide d'ondes au C 02 nécessite plus de 12 k V, avec une énergie de quelques millijoules, pour amorcer une décharge, tandis qu'un petit laser He-Ne demande 5 à 10 k V. Dans de nombreux cas, le dispositif piézoélectrique permet de disposer d'une puissance suffisante pendant un intervalle de temps suffisant pour assurer une émission laser. Ceci rend superflu le recours à toute autre forme d'alimenta- tion électrique additionnelle Certains dispositifs fournissent un train d'impulsions, et ils permettent de ce fait d'obtenir un train d'impulsions d'émission laser Par contre, s'il -est demandé au laser, amorcé par le dispositif piézoélectrique, de fonctionner en continu, il faut alors disposer d'une alimen- tation électrique auxiliaire pour entretenir la décharge Une telle alimentation est schématisée en trait interrompu en 17 sur la figure 1. Il n'est pas obligatoire que le moyen de limitation d'intensité soit formé par une résistance, comme c'est le cas dans les dispositions de la figure 1, et il peut être constitué par l'inductance du câble qui relie l'alimentation électrique au laser Toutefois, il est nécessaire de recourir à un moyen limiteur d'une forme ou d'une autre. R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareil à laser du genre comportant un tube laser contenant un milieu actif gazeux et pourvu d'électrodes entre lesquelles peut être créée une décharge luminescente pour donner lieu à un effet laser, et des moyens d'alimentation électrique propres à fournir une différence de potentiel suffi- sante pour amorcer ladite décharge, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique comprennent un élément en matériau piézoélectrique et des moyens propres à appliquer une sollicitation mécanique audit élément, et des moyens de limi- tation propres à limiter l'intensité électrique passant dans la décharge à une valeur qui évite la formation d'une décharge instable dans le gaz. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation électrique sont adaptés à faire émettre au laser au moins une impulsion de rayonnement laser. 3 Appareil selon l'une quelconque des revendications l ou 2, caractérisé en ce que les moyens de limitation comprenne une résistance. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau piézoélectrique campre un composé céramique polycristallin. Appareil selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé par des moyens propres à entretenir une décharge amorcée par les moyens d'alimentation électrique à l'effet de faire fournir au laser une émission continue. 6 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit milieu actif gazeux contient du bioxyde de carbone. 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit milieu actif gazeux contient de l'hélium et du néon.