Brevet FR2699336A1 — publié le 19940617

LASER A GAZ, A EXCITATION RADIO-FREQUENCE, A CANAUX MULTIPLES La présente invention concerne un laser à gaz à excitation radio-fréquence comprenant une électrode d'excitation unique, agencée pour coopérer avec une électrode de masse, ainsi que des parois isolantes pour délimiter des guides d'ondes laser voisins. Le problème qui est à l'origine de 1'invention et qui, cependant, ne doit pas en limiter la portée, était de disposer d'un laser de longueur limitée pour une application médicale, en l'occurence dentaire. Il s'agissait de disposer de suffisamment de puissance utile sans que l'encombrement du laser, sa longueur, ne devienne prohibitif et en gne le maniement. Or l'augmentation de la puissance utile d'un laser passe, a priori, par une augmentation de sa longueur. Pour contourner cette contrainte, on a bien songé, dans l'art antérieur, à coupler en parallèle plusieurs cavités laser. Ainsi, le document US-A-4 688 228 décrit un laser comportant deux électrodes longitudinales planes disposées en regard l'une de l'autre, respectivement d'excitation et de masse, séparées par une pièce isolante plaquée par son fond contre l'une des électrodes et comportant des nervures longitudinales, s'étendant transversalement, délimitant, avec le fond et l'électrode opposée, des cavités laser. Une telle structure permet effectivement d'accroître la puissance utile, mais cet accroissement reste cependant limité par le fait que l'échauffement, accru par la proximité entre cavités, fait décroître le rendement de chaque cavité. Une autre solution connue est de faire circuler un flux de gaz dans le laser, mais cette solution est lourde et coûteuse. La présente invention vise à résoudre ce problème. A cet effet, l'invention concerne un laser du type mentionné ci-dessus, caractérisé par le fait que ladite électrode de masse est agencée pour former un support desdites parois isolantes. Ainsi, l'un des mérites de la demanderesse est d'avoir songé à attribuer à l'électrode de masse pouvant, par la totalité de sa masse, servir de radiateur, cumulativement une fonction d'électrode, active, et une fonction opposée d'isolant électrique, passive, sans que cette association fonctionnelle ne nuise à l'efficacité de la dissipation thermique. En effet, la chaleur provenant de la zone active coopérant avec l'électrode d'excitation peut diffuser latéralement dans l'épaisseur de l'électrode de masse, vers les zones électriquement inactives, formant parois radiatives. Avantageusement, ladite électrode de masse comporte des zones de coopération avec l'électrode d'excitation qui constituent des portions de masse de parois conductrices internes desdits guides. Avantageusement encore, l'électrode d'excitation comporte des portions d'excitation entourées de portions isolées et qui sont situées en regard desdites zones de l'électrode de masse. Grâce à cela, on peut définir, en fonction des tailles et des positions des portions de masse et d'excitation correspondantes, les trajets des lignes de force du champ électro-magnétique, afin de favoriser le ou les modes de propagation optique voulus et, aussi, limiter les pertes magnétiques dans les parois. Avantageusement toujours, ladite électrode de masse est constituée de métal, anodisé en dehors desdites portions de masse des parois, ce qui fournit l'isolation de surface voulue pour les parois tout en assurant une bonne conduction thermique, en particulier si ledit métal est à base d'aluminium. On obtient un laser particulièrement compact si ladite électrode de masse est agencée pour former au moins deux guides laser partiellement délimités par deux faces opposées de l'électrode d'excitation, respectivement, avec toujours, cependant, un bon refroidissement puisque l'électrode d'excitation contribue à l'évacuation des calories. Indépendamment de la disposition précédente, ladite électrode de masse peut tre agencée pour former des guides laser partiellement délimités par une mme face de l'électrode d'excitation. On remarquera que l'électrode d'excitation peut avoir plus de deux faces de coopération avec les guides laser. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du laser de l'invention, en référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une vue selon une section transversale du laser de l'invention. Le laser représenté, en l'espèce à six canaux, est de section transversale rectangulaire constante. Il comporte deux pièces 1 et 21 en regard, ici identiques, s'étendant longitudinalement symétriquement de part et d'autre du plan médian longitudinal d'une électrode centrale longitudinale 40, ici plane, d'excitation radio-fréquence (RF). Les pièces 1 et 21 comportent respectivement des parois 2,22 parallèles à l'électrode 40 et distantes de celleci, formant deux parois externes du laser. Chaque paroi 2,22 comporte quatre nervures longitudinales équiréparties 3,4,5,6 et 23,24,25,26 s'étendant transversalement de la paroi 2,22 correspondante jusqu'au voisinage de l'électrode 40. Dans cet exemple, les nervures, ou parois, de l'une et l'autre pièce 1,21 sont deux à deux disposees dans un mme plan longitudinal perpendiculaire à celui de l'électrode 40. Les pièces 1 et 21 délimitent, par leurs parois 2,22 et les nervures extrmes 3,6,23 et 26, sensiblement un rectangle comportant deux rangées de trois cavités identiques 7,8,9 et 27,28,29 séparées deux à deux par l'électrode 40. Deux pièces isolantes de maintien longitudinal 48 et 49 fixent, dans le plan transversal de la figure, chaque extrémité de l'électrode 40 sur chacune des extrémités libres des deux nervures voisines 3,23 et 23,26, ce qui solidarise l'ensemble des éléments cités. L'électrode 40 est en matériau électriquement conducteur, ici de l'aluminium anodisé localement, comme expliqué plus loin. Elle comporte six zones en forme de bande disposée longitudinalement 41,42,43,44,45 et 46, une zone limitant en propre, partiellement, l'une des cavités 7-9,27-29. Les bandes ci-dessus occupent, dans leur cavité, une position centrée sur la partie de l'électrode 40 limitant cette cavité, c'est-à-dire que, par exemple, l'axe de la bande 41 est équidistant des plans des parois 3 et 4. L'aluminium est à nu au niveau des bandes 41-46, tandis que sa surface est anodisée partout ailleurs. Pour la clarté du dessin, les zones ci-dessus, ainsi que des bandes conductrices coopérantes indiquées cidessous, sont représentées comme étant en creux par rapport aux surfaces anodisées voisines. De façon semblable, les pièces 1 et 21, donc les parois opposées 2 et 22, sont en matériau conducteur à la fois électriquement et thermiquement, ici encore de l'aluminium anodise, et comportent une bande conductrice 11,12,13 et 31,32,33 dans leur partie limitant chaque cavité, bande en regard de la bande correspondante 41-43,44-46 et donc centrée de mme. L'aluminium des pièces 1 et 21 est à nu au niveau des bandes 11-13,31-33 tandis que, partout ailleurs, sa surface est anodisée. Les optiques d'extrémité du laser sont de type connu et les cavités, ou guides, sont remplies de gaz, ici du C02 à la pression voulue. Le fonctionnement du laser est le suivant. L'électrode 40, reliée, par un moyen non représenté, à une source électrique radiofréquence, émet dans chaque cavité 7-9,27-29, par les bandes 41-46, un champ alternatif d'excitation RF qui aboutit aux bandes 11-13, 31-33 en regard, reliées à la masse de par leur appartenance aux pièces 1 et 21. Chaque cavité 7-9,27-29 est ainsi excitée dans sa zone centrale, ce qui favorise le mode optique principal, qui n'est ainsi pas perturbé et affaibli par d'autres modes. La présence de l'anodisation empche tout détournement des lignes du champ vers les parois isolées. L'electrode 40 et les pièces 1 et 21 étant métalliques, elles font office de radiateur sur toute leur surface et non pas seulement au niveau des bandes conductrices, ce qui évite les échauffements localisés et améliore le refroidissement. On a décrit un laser à six canaux. L'invention s'applique naturellement tout aussi bien à tout autre laser à au moins deux canaux, de préférence à un nombre pair de canaux. REVENDICATIONS 1. Laser à gaz à excitation radio-fréquence comprenant une électrode d'excitation unique (40), agencée pour coopérer avec une électrode de masse (1,21), ainsi que des parois isolantes (2-6,22-26) pour délimiter des guides d'ondes laser (7-9,27-29) voisins, caractérisé par le fait que ladite électrode de masse (1,21) est agencée pour former un support desdites parois isolantes (2-6,22-26). 2. Laser selon la revendication 1, dans lequel ladite électrode de masse (1,21) comporte des zones de coopération (11-13,31-33) avec l'électrode d'excitation (40) qui constituent des portions de masse de parois conductrices internes desdits guides (7-9,27-29). 3. Laser selon la revendication 2, dans lequel l'électrode d'excitation (40) comporte des portions d'excitation (41-46) entourées de portions isolées et qui sont situées en regard desdites zones (11-13,31-34) de l'électrode de masse (1,21). 4. Laser selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel ladite électrode de masse (1,21) est constituée de métal, anodisé en dehors desdites portions de masse (11-13,31-33) desdites parois (2-6,22-26). 5. Laser selon la revendication 4, dans lequel ledit métal est à base d'aluminium. 6. Laser selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ladite électrode de masse (1,21) est agencée pour former au moins deux guides laser (7,27) partiellement délimités par deux faces opposées de l'électrode d'excitation (40), respectivement. 7. Laser selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ladite électrode de masse (1, 21) est agencée pour former des guides laser (7-9 ; 27-29) partiellement délimités par une mme face de l'électrode d'excitation (40).