Brevet FR2724266A1 — publié le 19960308

Cette invention est relative à des générateurs laser du type à cavité repliée. Le GB.A. 1 515 985 décrit un générateur laser du type à cavité repliée, dans lequel une cavité à résonance optique contient un corps en matériau optiquement actif, des moyens pour exciter le matériau actif de façon à produire une radiation oscillante dans la cavité, un trajet de résonance formé entre un réflecteur d'extrémité et un réflecteur de sortie partiellement réfléchissant, et au moins un réflecteur intermédiaire placé sur le trajet entre le réflecteur d'extrémité et le réflecteur de sortie. Dans cette configuration antérieure, les deux réflecteurs ont la forme de surfaces polies miroir qui peuvent être soutenues par une plaque de support courante. Toutefois, cette configuration peut entraîner un faible rendement de sortie, et la sortie peut changer de manière considérable selon les variations en température provoquant la distorsion de la plaque et le déplacement des réflecteurs. Un but de la présente invention peut être envisagé comme devant fournir une forme de cavité repliée qui est susceptible d'améliorer le rendement sur une large plage de températures. Pour ce faire, la présente invention propose un générateur laser à cavité repliée comprenant une cavité à résonance optique contenant un corps en matériau optiquement actif, des moyens pour exciter le matériau actif de façon à produire une radiation oscillante dans la cavité, un trajet de résonance formé entre un réflecteur d'extrémité et un réflecteur de sortie partiellement réfléchissant, et au moins un réflecteur intermédiaire placé sur le trajet entre le réflecteur d'extrémité et le réflecteur de sortie, générateur dans lequel le réflecteur de sortie comprend un corps en matériau transparent ayant un revêtement qui est semi-réfléchissant à la longueur d'onde laser, et le réflecteur d'extrémité comprend un réflecteur prismatique qui est fixé au réflecteur de sortie. L'idéal serait que le réflecteur d'extrémité et le réflecteur de sortie soient formés à partir d'un seul bloc, mais étant donné qu'il n'y a pas de machine connue qui peut puissent concevoir des formes complexes du genre de celles qui doivent être requises, les deux réflecteurs sont en général conçus comme des corps séparés. Les deux corps sont de préférence collés l'un à l'autre par un adhésif plutôt que par exemple fixés l'un à l'autre par serrage. La description suivante et les dessins annexes mentionnés dedans sont présentés à titre d'exemple non limitatif de façon à illustrer la façon dont l'invention peut être mise en pratique. Dans les dessins: la figure 1 est une représentation schématique de la cavité d'un générateur laser de l'invention, la figure 2 est une vue de face d'un assemblage de réflecteur inclus dans la cavité, vu de la gauche sur la figure 1, et la figure 3 est une vue de côté de l'assemblage du réflecteur. La figure 1 montre une cavité à résonance optique repliée, dans laquelle le trajet de résonance optique est formé de deux sections linéaires parallèles A et B par un réflecteur prismatique en coin de cube 10. Une extrémité du trajet est délimitée par un réflecteur d'extrémité 12 et l'extrémité opposée est délimitée par un réflecteur partiel 14, ceux-ci seront décrits plus en détail ci-dessous. Une barre 16 en matériau optiquement actif tel que du YAG (grenat d'yttrium et d'aluminium, Y3A15012), est placée dans le trajet optique (dans ce cas dans la section B) de sorte que le matériau puisse être optiquement excité par des moyens connus (par exemple une lampe éclair, non représentée) pour émettre une radiation lumineuse dans le trajet optique. Le trajet optique contient également un commutateur de Q à colorant facultatif 18 sous la forme d'une galette de matériau ayant une bande d'absorption qui couvre la longueur d'onde active. Le commutateur de Q ne permet pas à l'oscillation d'apparaître tant qu'il sature, et agit ainsi pour concentrer l'énergie en une impulsion de durée très courte (en général 8 à 15 nanosecondes) ayant une puissance de pointe élevée (par exemple 2 mégawatts). Un autre procédé de commutation de Q pourrait être utilisé, nécessitant une plaque de polarisation et une cellule à cristal optique. Dans le cas présent le commutateur de Q à colorant est situé entre la barre 16 et le coin de cube 10, quoiqu'il pourrait être placé n'importe o sur le trajet optique. Deux coins d'alignement 19 et 20, qui sont conçus pour tourner relativement l'un par rapport à l'autre selon une manière connue, sont présentés pour effectuer des réglages fins sur le trajet optique (voir ci-dessous). Ceux-ci pourraient être montés n'importe o sur le trajet. Le réflecteur de sortie 14, qui est montré plus en détail sur les figures 2 et 3, comprend une barrette en verre 22 de section transversale rectangulaire. Lorsque vue par devant comme sur la figure 2, il est constaté qu'une face d'extrémité 24 de la barrette est arrondie, et qu'une surface ovale de la face avant 25 contiguë à l'extrémité arrondie 24 est polie miroir avec un revêtement multicouche 26, qui est réfléchissant à 50 % à la longueur d'onde active. La face parallèle, opposée 27 (figure 1) a un revêtement qui est anti- réfléchissant à la longueur d'onde active. Ainsi, lorsque les photons sont incidents sur la surface miroir 26, 50 % sont renvoyés dans le trajet optique pour contribuer à l'amplification tandis que 50 % traversent perpendiculairement la barrette 22 pour émerger en tant qu'impulsion laser de sortie C. L'extrémité opposée 28 de la barrette 22 est parfaitement plate, optiquement lisse, et perpendiculaire aux quatre faces latérales de la barrette. Le réflecteur d'extrémité 12 est de forme prismatique, l'angle d'ouverture entre les faces 30 et 32 (figure 3) étant de 90 . Il sera également noté que la face d'hypoténuse 38 est à 5 de l'image à travers le prisme, et en conséquence est placée à 5 de la face frontale 25 du réflecteur de sortie 14 et par rapport à un plan auquel le trajet de résonance est perpendiculaire lorsqu'il entre dans le prisme et qu'il le quitte. La raison de cela sera expliquée ci-dessous. Une surface d'extrémité 40 du réflecteur d'extrémité 12 (figure 2) est plate et optiquement lisse, et est collée à la face d'extrémité 28 de la barrette 22 par utilisation de colles appropriées. Comme le réflecteur 12, la face d'hypoténuse 21 du coin de cube 10 est inclinée, pendant la fabrication, d'un angle de 5 par rapport aux angles internes. En outre, la raison de cela sera bientôt expliquée. La lumière entrant dans le prisme 12 depuis le trajet optique A subit une réflexion interne totale et émerge de nouveau dans l'autre sens dans le trajet de lumière parallèle au faisceau entrant. Étant donné que le réflecteur d'extrémité 12 est fixe par rapport au réflecteur de sortie 14 l'alignement relatif des deux réflecteurs est déterminé de manière précise et ne peut pas changer en raison de choc mécanique, de variations de température, ou analogue. Les coins 19 et 20 permettent des réglages fins pour pouvoir corriger tout léger décalage en alignement entre les réflecteurs 12 et 14 après la prise des colles. Lorsque la lampe éclair est allumée de manière continue cela tend souvent à chauffer la barre 16 irrégulièrement du fait qu'un côté de la barre est très près de la lampe. Ceci a pour résultat que la barre se courbe vers l'extérieur depuis la lampe. Pour compenser cela, et toutes les autres petites modifications mécaniques de par la température, le prisme 12 est orienté de sorte que l'axe de compensation du prisme élimine ce décalage. Les faces d'hypoténuse 38 et 21 du prisme 12 et du coin de cube 10 sont donc inclinées, pendant la fabrication, par rapport aux faisceaux entrant et sortant, pour empêcher ces surfaces de former des cavités secondaires avec le coupleur de sortie 14. Si ces faces sont vraiment perpendiculaires aux faisceaux incidents un mode résonnant peut devenir actif entre la surface polie miroir 26 et la face respective 38, 21, même si ces faces ont une très faible réflexivité. Ceci peut contribuer au seuil d'émission laser, de sorte que tout léger décalage dans ces faces de par la température affecte le seuil d'émission laser et le profil du faisceau. L'inclinaison délibérée de ces surfaces garantit que seules la face réfléchissante 26 du coupleur de sortie 14 et les surfaces internes du prisme 30 et 32 du réflecteur d'extrémité 12 peuvent définir le trajet des photons. Ceci a pour résultat un résonateur extrêmement stable et efficace. REVENDICATIONS 1. Générateur laser à cavité repliée comprenant une cavité à résonance optique contenant un corps en matériau optiquement actif (16), des moyens pour exciter le matériau actif de façon à produire une radiation oscillante dans la cavité, un trajet de résonance formé entre un réflecteur d'extrémité et un réflecteur de sortie partiellement réfléchissant, et au moins un réflecteur intermédiaire (10) placé sur le trajet entre le réflecteur d'extrémité et le réflecteur de sortie, caractérisé en ce que le réflecteur de sortie comprend un corps (14) en matériau transparent ayant un revêtement (26) qui est semi- réfléchissant à la longueur d'onde laser, et le réflecteur d'extrémité comprend un réflecteur prismatique (12) qui est fixé au réflecteur de sortie. 2. Générateur laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur d'extrémité (12) et le réflecteur de sortie (14) sont conçus comme des corps séparés. 3. Générateur laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réflecteur d'extrémité (12) et le réflecteur de sortie (14) sont collés l'un à l'autre par un adhésif. 4. Générateur laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur d'extrémité (12) a une face d'hypoténuse (38) qui est inclinée par rapport à un plan auquel le trajet de résonance est perpendiculaire lorsqu'il entre dans le prisme et qu'il le quitte. 5. Générateur laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réflecteur intermédiaire (10) comprend un réflecteur prismatique ayant une face d'hypoténuse (21) qui est inclinée par rapport à un plan auquel le trajet de résonance est perpendiculaire lorsqu'il entre dans le prisme et qu'il le quitte.