Brevet FR2555828A1 — publié le 19850531

Générateur laser à gaz La présente invention concerne un générateur laser à gaz, du type comportant des moyens pour former une cavité optique résonnante suivant un axe, un gaz actif disposé dans la cavité, deux électrodes disposées en regard l'une de l'autre en contact avec le gaz actif, au moins une de ces électrodes étant constituée d'un matériau conducteur à grande résistivité, et un circuit d'alimentation électrique dont les deux sorties peuvent être connectées respectivement aux deux électrodes pour créér entre elles dans le gaz actif une décharge électrique apte à former un rayonnement laser oscillant dans la cavité, celle-ci comportant des moyens pour laisser sortir une partie de énergie du rayonnement oscillant afin de former un faisceau laser. On connaît un générateur laser à gaz de ce type, décrit dans l'article américain 1'A transversely excited multiatmosphere C02 waveguide laser" (A.F. Gibson et al) extrait de la revue "Applied physics letters", vol. 31, nO 3, 1er août 1977, pages 176 à 178. Ce générateur laser, du genre guide d'onde, à gaz carbonique, comporte une cathode en silicium. Le gaz étant à la pression atmosphérique, une énergie spécifique de 5 Joules par litre de gaz actif utile a été mesurée. La présente invention a pour but d'augmenter les performances des générateurs laser à gaz connus. Elle a pour objet un générateur laser à gaz, du type mentionné plus haut, caractérisé en ce que ledit matériau conducteur à grande résistivité est le carbure de silicium. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente schématiquement un mode de réaiisation du générateur laser selon l'invention. Sur cette figure, est représentée une enceinte parallélépipédique isolante 1 contenant un gaz actif laser tel qu'un mélange de gaz carbonique, d'hélium et d'azote. Les parois de deux faces opposées de l'enceinte 1 comportent respectivement deux miroirs 2 et 3 qui forment dans l'enceinte 1 une cavité optique résonnante suivant un axe longitudinal 4 de cette enceinte. Le miroir 2 est totalement réfléchissant à un rayonnement de longueur d'onde 10,6 microns et le miroir 3 est partiellement transparent à ce rayonnement. Sur la paroi interne d'une autre face 5 de l'enceinte 1, est disposée une électrode longitudinale 6, de forme parallélépipédique. Une autre électrode parallélépipédique 7 en aluminium est disposée sur la paroi interne de la face 8 opposée à la face 5. Les électrodes 6 et 7 sont ainsi parallèles entre elles et à l'axe 4. Selon une disposition de l'invention, l'électrode 6 est constituée de carbure de silicium. L'électrode 6 peut être une céramique formée par frittage d'une poudre de carbure de silicium. Sur la face de l'électrode 7 en contact avec le gaz actif, sont ménagées des rainures 9 parallèles entre elles, dans lesquelles sont logés des conducteurs isolés 10. Les électrodes 6 et 7 sont reliées respectivement, par des connexions électriques traversant la paroi de l'enceinte, aux pôles positif et négatif d'une source d'alimentation électrique à haute tension 11, à travers un commutateur 12. La liaison électrique entre l'électrode 6 et le fil de connexion qui la relie à la source 11 peut être effectuée en déposants par exemple au pinceau, sur cette électrode une mince couche d'or ou d'argent, l'extrémité du fil de connexion étant fixé sur cette couche par une brasure à l'or. Les conducteurs 9 sont reliés au pôle positif de la source 11. Le fonctionnement du générateur laser décrit ci-dessus s'effectue de la manière suivante. En actionnant le commutateur 12, on forme une impulsion à haute tension qui polarise les électrodes 6 et 7, la cathode 7 étant portée à un potentiel négatif par rapport à l'anode 6. La différence de potentiel est choisie assez grande pour entrainer la formation d'une décharge électrique transversale dans le gaz actif, la présence des conducteurs 9 permettant de rendre cette décharge plus homogène. La décharge électrique crée dans le gaz actif un rayonnement de longueur d'onde 10,6 microns oscillant dans la cavité, une partie de ce rayonnement sortant de la cavité par le miroir 3 pour former un faisceau laser 13. On constate que les performances des lasers à gaz selon l'invention sont nettement augmentées par rapport à celles des lasers munis de deux électrodes conductrices usuelles (en aluminium par exemple), et même par rapport à celles des lasers comportant, selon l'art connu, une électrode en silicium. En particulier, la puissance spécifique des lasers à gaz à impulsions selon l'invention est plus forte. A titre indicatif, avec un laser à gaz, de volume actif 3,6 cm3, muni d'une électrode en carbure de silicium et d'une électrode en aluminium, ce laser étant rempli d'un mélange de gaz carbonique et d'azote à la pression atmosphérique, et ce gaz étant soumis à une décharge électrique transversale de durée 100 ns et d'énergie spécifique 1,3 KJ par litre, on a mesuré une puissance laser spécifique de 370 MW par litre et une énergie laser spécifique de 24 Joules par litre. Ce laser étant rempli d'un mélange de gaz carbonique, d'azote et d'hélium, on a mesuré une énergie laser spécifique de 30 Joules par litre. REVENDICATIONS 1/ Générateur laser à gaz, comportant - des moyens pour former une cavité optique résonnante suivant un axe, - un gaz actif laser disposé dans la cavité, - deux électrodes disposées en regard l'une de l'autre en contact avec le gaz actif, au moins une de ces électrodes étant constituée d'un matériau conducteur à grande résistivité - et un circuit d'alimentation électrique dont les deux sorties peuvent être connectées respectivement aux deux électrodes pour créer entre elles dans le gaz actif une décharge électrique apte à former un rayonnement laser oscillant dans la cavité, celle-ci comportant des moyens pour laisser sortir une partie de l'énergie du rayonnement oscillant afin de former un faisceau laser, caractérisé en ce que ledit matériau conducteur à grande résistivité est le carbure de silicium. 2/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'alimentation (11, 12) fonctionne par impulsions. 3/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz actif laser est un mélange de gaz carbonique, d'hélium et d'azote à la pression atmosphérique et que les électrodes (6, 7) sont disposées par rapport à l'axe (4) de la cavité de manière que la décharge électrique soit transversale par rapport à cet axe. 4/ Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode en carbure de silicium est l'anode (6). 5/ Générateur laser selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cathode (7) comporte des rainures (9) dans lesquelles sont logés des conducteurs isolés (10) reliés électriquement à l'anode (6).