Brevet FR2535535A1 — publié le 19840504

Dispositif générateur laser La présente invention conoerne un dispositif générateur laser et plus particulièrement un dispositif générateur laser dont la forme et l'orientation du faisceau laser d'émission sont commandables par l'utilisateur. Dans de nombreuses applications, telles que la télémétrie de oibles mobiles ou le marquage d'objets par laser, il est utile de donner au faisceau émis par un oscillateur laser une forme particulière. Pour cela, on dispose généralement, à.la sortie de l'oscillateur, un masque qui ne laisse passer que la partie utile du faisceau. Cette disposition présente l'i-nconvénient d'entrainer des pertes d'énergie. I1 peut être nécessaire aussi de faire varier légèrement l'orientation d'un faisceau laser, par exemple en télémétrie lorsque la cible ne se trouve pas exactement sur l'axe du faisceau laser. Pour cela, on utilise des systèmes déflecteurs optiques commandables, tels qu'un miroir accouplé à un moteur, disposés à la sortie de l'oscillateur laser. Cette disposition présente l'inconvénient d'entraîner souvent un manque de souplesse et de précision du dispositif. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser un dispositif genérateur laser relativement simple dont le faisceau laser d'rémission peut être modifié à la fois dans sa forme et en orientation selon le désir de l'utilisateur. Elle a pour objet un dispositif générateur laser, comportant - une cavité optique résonnante, - un milieu actif laser disposé dans la cavité - et des moyens pour exciter le milieu actif afin de créer un rayonnement amplifié par oscillation dans la cavité, la cavité étant capable de laisser sortir une fraction de l'énergie du rayonnement pour constituer un faisceau laser, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un miroir (2) à réflexion variable disposé sur le trajet du rayonnement oscillant dans la cavité, une partie de la surface du miroir à réflexion variable étant constituée par une zone (47 totalement réfléchissante, l'autre partie de la surface ne réfléchissant pas le rayonnement, la forme et la position de ladite zone sur la surface du deuxième miroir étant commandables, - un premier et un deuxième systèmes optiques (7, 8) disposés dans la cavité de part et d'autre du milieu actif (5) suivant un axe (3) - et des moyens (10, 11) reliés au miroir (2) à réflexion variable pour commander la forme et la position de ladite zone (45 sur la surface de ce miroir (2), de manière à faire varier la forme et l'orientation du faisceau laser (27) par rapport à l'axe (3), la disposition des deux systèmes optiques étant déterminée de façon que le rayonnement oscillant dans la cavité traverse la plus grande partie du volume du milieu actif (5). Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue de face d'un miroir plan à réflexion variable, du même type que le miroir courbe à réflexion variable faisant partie du dispositif illustré par la figure 1 - et la figure 3 représente schématiquement un élément du miroir illustré par la figure 2. Sur la figure 1 sont représentés deux miroirs concaves opposés 1 et 2, centrés sur un axe 3 et formant une cavité optique résonnante. Le miroir 1 est partiellement transparent sur toute sa surface au rayonnement oscillant dans la cavité. le miroir 2 est du type dit à réflexion variable, sa surface comporte une zone réfléchissante 4, le reste de sa surface ne réfléchissant pas le rayonnement oscillant dans la cavité. Un milieu actif laser 5 est disposé à l'intérieur de la cavité. Des moyens de pompage optique 6 sont placés à proximité du milieu actif 5 pour l'exciter afin de créer l'effet laser. Deux systèmes optiques convergents 7 et 8, centrés sur l'axe 3, sont disposés à l'intérieur de la cavité de part et d'autre du milieu actif 5. Un autre système optique convergent 9, centré sur l'axe 3, est disposé à l'extérieur de la cavité en regard du miroir 1. Le dispositif comporte enfin un circuit de polarisation 10 relié à un circuit de sélection 11. La sortie du circuit 11 est reliée au miroir 2 dont la constitution est précisee ci-dessous. La figure 2 représente la surface du miroir 2 vue de l'intérieur de la cavité. On voit que le miroir 2 comporte une pluralité d'éléments identiques tels que 12, de forme carrée, rangés en lignes et colonnes de façon à constituer un réseau plat en forme de matrice. En pratique le nombre d'éléments 12 du miroir 2 est beaucoup plus élevé que celui du miroir représenté sur la figure. Pour simplifier la figure 2, on a représenté les éléments 12 comme s'ils étaient -disposés dans un plan, alors qu'ils sont disposés sur une surface courbe (par exemple sphérique) de façon à constituer le miroir concave 2. La figure 3 représente schématiquement, en coupe, un élément 12 du miroir 2. Cet élément comporte, à l'intérieur d'un boitier transpa- rent 13 à section rectangulaire, une électrode transparente 14 eonsti- tuée par exemple d'un oxyde conducteur et une électrode d'argent 15 opposée à l'électrode 14. La surface de l'électrode 15 opposée à l'élec- trode 14 peut être recouverte d'une couche poreuse 19 diffusant le rayonnement laser. L'élément 12 est rempli d'un électrolyte transparent 16 pouvant être constituée d'une solution d'iodures d'argent et de sodium, cet électrolyte baignant les surfaces des électrodes 14 et 15 en regard l'une de l'autre. Les deux bornes d'une source 17 de tension électrique sont reliées respectivement aux deux électrodes 14 et 15. Le dispositif décrit ci-dessus et illustré par les figures 1 à 3 fonctionne de la manière suivante. Les éléments 12 sont des cellules électrolytiques de type connu, dont le fonctionnement est décrit dans l'article "Electrolytic Display" (J. DUCHENE et al) extrait de la revue américaine "Proceeding of the SID" volume 20/5, 1979 pages 245 à 247. Lorsque la source 17 envoie une impulsion électrique pour polariser dans un sens l'électrode 14 par rapport à l'électrode 15, il se produit un dépôt d'une couche d'argent réfléchissante 18 sur la surface de l'électrode transparente 14 en regard de l'électrode 15. Dans ces conditions, si l'élément 12 est disposé pour recevoir un rayonnement laser 20 traversant la paroi du bottier 13 et l'électrode transparente 14, le rayonnement 20est réfléchi en sens inverse par la couche 18.Cette couche est dissoute lorsque la source 17 envoie une impulsion en sens inverse sur les électrodes dans ce cas, le rayonnement laser 20 est diffusé par la couche 19 après traversée de l'électrolyte 16. Chaque élément comporte une sortie électrique formée de deux connexions reliées respectivement aux deux électrodes. Les sorties électriques des divers éléments du miroir 2, telles que la sortie 21 de l'élément 12 représenté sur la figure 2, sont reliées au circuit 11. Celui-ci comporte par exemple un tableau de commande comprenant autant de touches qu'il y a d'éléments. Bien entendu, les éléments du miroir 2 sont disposés de façon que le rayonnement oscillant dans la cavité laser puisse traverser les électrodes transparentes des divers éléments. De plus, les surfaces des électrodes transparentes en contact avec l'électrolyte peuvent avoir une forme courbe, par exemple sphérique, de façon qu'auprès positionnement adéquat des éléments, ces surfaces soient placées suivant la surface courbe caractéristique du miroir concave 2. Lorsque l'opérateur appuie sur une touche du tableau de commande du circuit 11, le circuit 10 polarise l'élément correspondant de façon à provoquer le dépôt d'une couche réfléchissante 18. Par contre, lorsque l'opérateur relève une touche préalablement enfoncée, le circuit 10 polarise l'élément en sens inverse de façon à dissoudre la couche réfléchissante. L'opérateur a donc la possibilité de commander la formation, sur la surface du miroir 2, d'une zone réfléchissante 4, et de faire varier comme il l'entend la forme et la position de cette zone sur le miroir. Sur la figure 2, la zone 4 (figure 1) correspond aux deux éléments 22 et 23 dont la surface a été ombrée pour indiquer qu'ils sont réflecteurs. Lorsque les moyens de pompage 6 sont actionnés, un rayonnement oscillant 25 s'appuyant sur la zone 4 du miroir 2 s'établit dans la cavité et l'inclinaison de l'axe 24 du rayonnement 25 dépend évidemment de la position de la zone 4 sur la surface du miroir 2. Les courbures des miroirs 1 et 2 et la position des systèmes optiques 7 et 8 sur l'axe 3 sont choisis de façon que le rayonnement 25 oscillant dans la cavité traverse la plus grande partie possible du milieu actif 5,-quelle que soit la forme de la zone 4 et sa position sur la surface du miroir 2. Le système optique 9 est disposé sur l'axe 3 de façon à transformer en un faisceau parallèle 26 le faisceau convergent 27 sortant de la cavité à travers le miroir 1. il est clair que la forme de la section du faisceau 26 et la divergence de ce faisceau dépendent essentiellement de la forme de la zone 4 du miroir 2 ; l'inclinaison "a" du faisceau 26 sur l'axe 3 dépend de l'inclinaison "b" de l'axe 24, et donc de la position de la zone 4 sur le miroir 2. Le dispositif générateur laser selon l'invention peut être utilisé dans de nombreuses applications. Dans le marquage par laser, il permet d'obtenir un faisceau laser dont la section a une forme qui correspond exactement à celle de la marque à imprimer. Dans le domaine de la télémétrie laser, il permet de donner au faisceau laser une forme qui correspond exactement à celle de la cible visée. il est possible ainsi d'accroltre la portée du télémètre par diminution des pertés d'énergie optique. il permet aussi de poursuivre, dans un petit angle solide entourant l'axe du laser, une cible mobile préalablement acquise, sans être obligé de faire varier l'orientation de l'émetteur laser. Dans ce cas, la position angulaire exacte de la cible est repérée à l'aide d'une caméra de télévision par exemple et le tableau de commande du circuit 11 est actionné par un dispositif électronique recevant les signaux électriques délivrés par la caméra. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer certains moyens techniques par des moyens équivalents.-Ciest ainsi que le miroir à réflexion variable 2 peut être non seulement courbe, mais plan. De plus le miroir à réflexion variable n'est pas nécessairement, comme dans l'exemple choisi, un miroir délimitant d'un côté la cavité laser. Il peut être, par exemple, un miroir de renvoi d'une cavité optique de type repliée et fonctionner alors à une incidence différente de la normale. D'une façon générale, le miroir à réflexion variable doit être disposé sur le trajet du rayonnement oscillant dans la cavité. REVENDICATIONS 1/ Dispositif générateur laser, comportant - une cavité optique résonnante, - un milieu actif laser disposé dans la cavité - et des moyens pour exciter le milieu actif afin de créer un rayonnement amplifié par oscillation dans la cavité, la cavité étant capable de laisser sortir une fraction de l'énergie du rayonnement pour constituer un faisceau laser, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un miroir (2) à réflexion variable disposé sur le trajet du rayonnement oscillant dans la cavité, une partie de la surface du miroir à réflexion variable étant constituée par une zone (4) totalement réfléchissante, l'autre partie de la surface ne réfléchissant pas le rayonnement, la forme et la position de ladite zone sur la surface du deuxième miroir étant commandables, - un premier et un deuxième systèmes optiques (7, 8) disposés dans la cavité de part et d'autre du milieu actif (5) suivant un axe (3) - et des moyens (10, 11) reliés au miroir (2) à réflexion variable pour commander la forme et la position de ladite zone (4) sur la surface de ce miroir (2), de manière à faire varier la forme et l'orientation du faisceau laser (27) par rapport à l'axe (3), la disposition des deux systèmes optiques étant déterminée de façon que le rayonnement oscillant dans la cavité traverse la plus grande partie du volume du milieu actif (5). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le miroir (2) à réflexion variable comporte une pluralité d'éléments (12) assemblés pour constituer un réseau plat en forme de matrice, chaque élément comprenant . une première électrode transparente (14), une deuxième électrode (15) opposée à la première électrode, la surface de la deuxième électrode en regard de la première électrode diffusant ledit rayonnement, . et un électrolyte transparent (16) disposé entre les première et deuxième électrodes (14, 15), le réseau étant disposé de façon que les premières électrodes transparentes (14) desdits éléments soient traversées par le rayonnement (25) oscillant dans la cavité, - et que lesdits moyens, reliés au miroir à réflexion variable, pour commander la forme et la position de ladite zone (4) comportent un premier circuit (11) relié auxdits éléments, ce premier circuit permettant de sélectionner une partie desdits éléments (12) pour former ladite zone et un deuxième circuit (10) pour créer entre les électrodes (14, 15) des éléments sélectionnés (22, 23) une différence de potentiel électrique prédéterminée, de façon à provoquer la formation d'un dépôt métallique (18) réfléchissant sur la surface de la première électrode (14) des éléments sélectionnés. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir (2) à réflexion variable est plan. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir (2) à réflexion variable est concave. 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qui comporte en outre un système optique (9) disposé suivant ledit axe (3) à la sortie de la cavité pour transformer en un faisceau parallèle (26) ledit faisceau laser (27). 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le miroir (2) à réflexion variable constitue un des réflecteurs (1, 2) délimitant la cavité.