Brevet FR2778278A1 — publié le 19991105

Dispositif destiné à produire un rayonnement cohérent L'invention concerne un dispositif permettant de produire un rayonnement cohérent avec un résonateur qui est accordé sur une onde porteuse d'une fréquence co et dans lequel est disposé un matériau, qui convient à la génération de cette onde porteuse par excitation au moyen d'une onde de pompage, ainsi qu'un matériau multiplicateur de fréquence afin de générer une onde de fréquence m x o), multiple de la fréquence de l'onde porteuse, le résonateur comportant en outre un miroir de sortie pour il'onde porteuse de fréquence co. Les dispositifs de ce type peuvent être utilisés par exemple comme laser, l'onde porteuse étant alors le rayonnement laser à générer. Mais l'invention ne se limite pas à ceci. D'autres dispositifs destinés à générer un rayonnement cohérent peuvent être constitués par exemple par des oscillateurs opto-paramétriques (OPO), dans lesquels une onde entrante génère, en raison de non-linéarités, deux nouvelles longueurs d'onde dites onde de signal et Idler. L'une de ces deux ondes est considérée ici, au sens de l'invention, comme l'onde porteuse, tandis que l'onde entrante représente alors l'onde de pompage. Dans le domaine commercial on a actuellement un grand besoin de laser; on peut citer comme applications simples les lecteurs de CD, les imprimantes laser et les afficheurs lumineux. Mais pour les applications de ce type les lasers de puissance relativement faible, tels que les lasers à hélium, les lasers à néon ainsi que les diodes laser sont suffisants. Des puissances plus importantes sont nécessaires notamment dans la technique de l'affichage sur écran. Si ces lasers de faible énergie peuvent suffire pour une représentation graphique vectorielle simple, la représentation d'une image de télévision tramée par points d'image n'est toutefois possible qu'avec des puissances supérieures, car dans cette technique la puissance par unité de temps d'une image globale par points d'image est réduite en moyenne du nombre de points d'image représentés. Différentes propositions ont été faites à ce sujet. En particulier dans les brevets DE 195 04 046 C, W0 96/08116, DE 197 13 433 A on enseigne notamment l'utilisation d'oscillateurs opto-paramétriques (OPO) avec lesquels on produit des faisceaux de sortie de grande puissance des trois couleurs par combinaison du nombre de porteuses de haute puissance avec les ondes de signal et Idler de 1'OPO. Avec les techniques d'affichage sur écran de ce type un autre problème se trouve dans les interférences du faisceau laser éclairant les points d'image, qui sont visibles sous la forme de scintillements et qui sont gênantes dans une image. Pour éviter le problème du scintillement il est proposé dans le document DE 196 45 978 A1 de réduire la longueur de cohérence pour supprimer ces effets d'interférence. Ceci peut s'obtenir par exemple avec une courte longueur d'impulsion, mais d'autres méthodes sont également connues. Par exemple dans la demande DE 195 35 526 A1 il est proposé un laser à fibres à double coeur, qui émet un grand spectre de longueurs d'ondes, entre autres en raison du choix de substances de dopage appropriées, ce qui fait que la longueur de cohérence diminue. L'état de la technique cité dans le préambule se rapporte à des lasers avec couplage de modes, pour obtenir une puissance laser élevée en une impulsion, qui peut être utilisée éventuellement aussi pour les applications commerciales de ce type. Dans la littérature on connaît un grand nombre de procédés différents de couplage de modes. On citera notamment comme état de la technique les brevets US 4,914,658, DE 37 36 881 AI, DE 38 26 716 Ai, EP 0 314 171 A2, EP 0 314 171 A3, JP-SHO 63-274348, US 4,993,944, US, 5,119,383, EP 0 235 950 Ai, US 5,046,184 et US 5,054,027. Dans le couplage de modes on distingue des procédés actifs et des procédés passifs. Le couplage de modes actif est réalisé à l'aide d'un modulateur opto-accoustique, qui provoque une modulation d'amplitude. En outre pour ces procédés on peut utiliser aussi des modulateurs l0 optoélectroniques au moyen desquels on provoque une modulation de fréquence. Dans le couplage de modes passif une impulsion de laser circulant dans le résonateur module elle-même son amplitude. Le couplage de modes passif est obtenu avec le " Kerr lens mode-looking " (KLM) (verrouillage de mode par lentille Kerr), avec un " additive pulse mode- looking >> (APM) (verrouillage de mode additif à impulsions), par utilisation d'un absorbeur saturable et d'un miroir dit non linéaire. Les différents procédés de couplage de modes diffèrent toutefois en ce qui concerne leur possibilité d'emploi universel, la puissance et la durée d'impulsion pouvant être obtenues et la complexité technique. Le procédé KLM exploite l'indice de réfraction dépendant de l'intensité d'un composant interne au résonateur. L'interaction non linéaire est de troisième ordre. Dans le cas d'intensités élevées, il se produit une auto-focalisation du rayonnement dans le résonateur, par suite de l'interaction non linéaire, et donc une réduction du diamètre des modes. En revanche la sélection du mode, par exemple au moyen d'un écran, conduirait à des pertes assez importantes dans le fonctionnement continu et à de faibles pertes dans le fonctionnement avec couplage de modes. L'inconvénient capital de ce procédé réside dans le fait que la non- linéarité exploitée ici ne fournit que de petites contributions, en raison du troisième ordre utilisé ici, et qu'en conséquence il faut déjà avoir une intensité importante pour provoquer un couplage de modes dans le résonateur. En outre le procédé KLM exige un très petit rayon de mode pour accroître la densité d'énergie. Le résonateur doit donc être réglé de manière à fonctionner sur le bord du domaine optique de stabilité. Un auto- démarrage du laser est en outre exclu. Ces propriétés rendent ce type de couplage de modes impropre pour un laser du commerce à grande puissance de sortie. En outre pour ces raisons, le procédé KLM ne peut être appliqué à tous les lasers connus, en particulier il ne peut être appliqué lorsque le rayonnement de pompage ne présente pas une possibilité de focalisation particulièrement bonne. Il n'est donc pas possible par exemple d'utiliser une diode laser de haute puissance à couplage par fibres pour ce domaine d'emploi. La non-linéarité qui peut être obtenue habituellement est aussi relativement faible, de sorte que pour des impulsions d'une durée supérieure à I ps de manière caractéristique, on peut difficilement provoquer un couplage de modes efficace. Le couplage de modes additif (APM) recourt en revanche à un procédé interférométrique. A un résonateur avec le milieu laser actif, on accouple un deuxième résonateur, qui contient un élément avec un indice 2 5 de réfraction dépendant de l'intensité. De manière caractéristique, on utilise pour cet élément une fibre de verre unimodale, car celle-ci présente une longueur d'interaction suffisamment longue. Un indice de réfraction dépendant de l'intensité conduit dans ce cas à l'automodulation de phase de la lumière. Par suite d'une superposition cohérente du rayonnement modulé en phase ainsi obtenu avec un autre rayonnement, qui est émis par un résonateur principal, on obtient une interférence, qui donne lieu à une impulsion plus courte. La superposition cohérente de l'impulsion en aller et retour exige toutefois une stabilisation de la longueur du résonateur accouplé, avec une précision de l'ordre de quelques fractions de longueur d'onde. Ce procédé est donc complexe, sujet à des dérangements et exige une construction particulièrement stable. Un autre inconvénient, qui limite ce procédé à des systèmes présentant seulement une puissance de sortie réduite, réside dans la nécessité d'envoyer la lumière laser dans une fibre unimodale, qui en cas de puissance laser élevée pourrait être endommagée et qui n'autorise alors que des durées de vie réduites. Pour ces raisons un couplage de modes additif ne convient guère aux applications mentionnées ci-dessus. Le couplage de modes avec un miroir dit " non linéaire " utilise la non-linéarité de deuxième ordre pour le couplage de modes. Ce procédé ou le miroir non linéaire est désigné dans la littérature aussi par " miroir de Stankov ". Le " miroir non linéaire " utilisé ici fait partie d'un résonateur optique et est constitué d'un cristal paramétrique non linéaire et d'un miroir dichroïque, qui réfléchit en retour totalement l'onde produite dans le cristal non linéaire et une partie seulement de l'onde laser. Lors de l'entrée à nouveau des deux ondes dans le cristal, au cours du retour, l'interaction dépend de la phase relative entre l'onde porteuse et les harmoniques. Si le cristal non linéaire est un cristal à doublage de fréquence, l'onde de fréquence doublée est reconvertie dans l'onde porteuse, au retour dans le cristal non linéaire, si la phase relative entre l'onde porteuse et l'onde de fréquence doublée est déphasée de 90 . L'onde porteuse de retour est ainsi amplifiée. La combinaison d'un doubleur de fréquence et d'un miroir agit, dans le cas d'un couplage en retour positif de phase correcte, comme réflecteur dépendant de l'intensité, dont la modulation d'amplitude provoque le couplage de modes. La phase relative est réglée par la dispersion d'une plaque de verre, qui se trouve entre le cristal doubleur et le miroir ou par dispersion dans l'air. Pour cela il faut faire varier la distance entre le miroir et le cristal. Pour ce type de couplage de modes il faut une conversion aussi grande que possible dans le cristal non linéaire et une réflexion aussi faible que possible du miroir pour la longueur d'onde de l'onde laser, afin qu'il en résulte une différence suffisamment grande entre le pouvoir de réflexion " non linéaire " de la combinaison cristal/miroir et le pouvoir de réflexion deuxième harmonique. Ce procédé de couplage de modes recourt à deux processus non linéaires de deuxième ordre montés l'un derrière l'autre. Dans ce cas l'intensité de la modulation d'amplitude non linéaire est proportionnelle au carré de coefficient non linéaire pour la conversion de l'onde porteuse dans la deuxième harmonique. Elle est donc supérieure, de manière caractéristique, à plus de deux ordres de grandeur à l'interaction non linéaire dans ces procédés de couplage de modes, tels qu'ils ont déjà été décrits pour le procédé KLM. Le procédé de couplage de modes avec un " miroir non linéaire " a pour inconvénient de nécessiter un miroir dichroïque spécial, qui sur ce milieu d'amplification doit être adapté aux paramètres respectifs du laser. En outre le choix de cristaux non linéaires est limité en raison de la nécessité d'une grande efficacité de conversion. En outre notamment dans le cas de lasers de haute puissance présentant une puissance de sortie de plusieurs watts il peut se poser des problèmes de stabilité en raison de la o10 haute puissance des harmoniques supérieures. Une légère absorption dans le cristal aux longueurs d'ondes caractéristiques des harmoniques, conduit à des variations de l'indice de réfraction et donc à une adaptation de défaut de phase indésirable, réduisant la conversion. Pour le domaine d'emploi commercial mentionné ci-dessus, les différentes conditions requises pour une source lumineuse continue à couplage de modes, destinée à générer une onde porteuse de fréquence co sont les suivantes: - une puissance moyenne élevée de quelques watts; - une courte durée d'impulsion des impulsions laser inférieure de manière caractéristique à 20 ps; - un taux de répétition élevé des impulsions laser supérieur à 40 Mhz; - une bonne qualité des rayons, si possible à courbure limitée; - une construction aussi simple et compacte et que possible; - utilisation d'un procédé de couplage de modes, qui - puisse être utilisé pour différents matériaux laser et domaines de longueur d'ondes d'émission; - soit robuste contre des perturbations extérieures et des réglages des paramètres du laser ou du résonateur; - se replace de lui-même dans l'état de fonctionnement de l'émission d'impulsions ultracourtes (auto-démarrage). Pour atteindre ces buts on souhaite disposer d'un procédé de couplage de modes qui ne présente pas les limites des procédés actuellement connus. Avec ce nouveau procédé on doit pouvoir produire des impulsions ultracourtes, de manière à disposer en même temps aussi d'une puissance moyenne élevée et d'une longueur de cohérence réduite, réduisant l'apparition des scintillement lors de la représentation d'une image. L'invention a pour but de réaliser un dispositif dans lequel on recourt à un procédé de couplage de modes autorisant notamment un laser pour des impulsions ultracourtes avec en même temps une puissance moyenne élevée. Ce but est atteint avec le dispositif de type connu précité en ce que le matériau qui multiplie la fréquence est choisi et dimensionné pour défaut de phase entre l'onde porteuse et l'onde de fréquence multipliée. Un matériau multipliant la fréquence peut être constitué par un cristal approprié. Mais dans le sens de cette invention, celui-ci peut aussi être d'un type tout différent, tel que par exemple plusieurs pièces de cristal avec des pièces dispersives supplémentaires intercalées constituées d'un autre matériau. Seule compte aussi la propriété de la conversion de fréquence et la dispersion des phases de l'onde porteuse et de l'onde de fréquence multipliée. Il est étonnant d'abord que pour les lasers souhaités, destinés à éviter des scintillements, on se dirige vers des impulsions très courtes. Au lieu de recourir à des lasers à couplage de modes on aurait pu développer aussi les fibres à double coeur citées. Comme il ressort à l'évidence de la discussion du couplage de modes, faite dans le préambule, le procédé de couplage de modes semblait peu prometteur pour les lasers voulus pour une représentation d'image. Ce n'est qu'après avoir découvert qu'une adaptation de défaut de phase dans le matériau multipliant la fréquence - qui était considéré jusqu'à présent impropre à cet usage - autorisait un couplage de modes, que l'on en est venu à la possibilité de réaliser les dispositifs voulus, notamment des lasers, pour des applications commerciales. En raison de l'adaptation de défaut de phase suivant l'invention, presque toute l'énergie subsiste dans l'onde porteuse, après passage à travers le matériau multipliant la fréquence, cette condition seule permettant la puissance élevée recherchée. On peut abandonner les miroirs dichroiques et les accords délicats, de sorte que les dispositifs de ce type peuvent être réalisés pour l'utilisation commerciale avec les fluctuations usuelles des conditions ambiantes. L'absence du miroir dichroïque selon l'état de la technique et l'accord moins critique du résonateur conduisent à un avantage considérable dans le coût de sorte qu'à l'aide de l'invention seulement il est possible d'utiliser les dispositifs de ce type à l'échelle commerciale, notamment dans des appareils vidéo à faisceau de lumière tramée. Du fait de l'adaptation de défaut de phase, l'onde porteuse ne doit pas passer non plus deux fois à travers le matériau non linéaire multipliant la fréquence pour être convertie à nouveau dans l'onde porteuse. De ce fait le couplage de modes voulu est sensiblement plus efficace. Mais ces avantages se révèlent notamment dans une variante préférée de l'invention, dans laquelle le matériau multipliant la fréquence est un cristal non linéaire, qui est conçu pour le doublage de fréquence et qui est dimensionné pour un minimum afin de générer l'onde de fréquence doublée en ce qui concerne sa longueur et la disposition de sa direction par rapport à la direction de propagation de la lumière, pour l'adaptation de défaut de phase. On peut ainsi, comme indiqué, choisir un cristal non linéaire parmi les cristaux connus et l'utiliser de manière connue en ce qui concerne sa longueur et les orientations. En particulier du fait de la limitation de la multiplication de la fréquence à un doublement seul le premier coefficient non linéaire entre dans la conversion. Le processus de couplage de modes devient ainsi extrêmement efficace. Comme il a été dit, le doublage de la fréquence est déjà connu par l'état de la technique. Mais du fait de l'adaptation de défaut de phase qui est effectuée, lors d'un seul passage de la lumière, le coefficient non linéaire intervient au carré, de sorte que l'avantage qui en résulte ici du couplage de modes effectif, ne pouvait pas être atteint jusqu'à présent. Selon une variante préférée de l'invention, la longueur L est déterminée par un nombre entier n, par la relation AK.L/2=n.n + 25% dans laquelle n O k k(20)) - k(co) k(2(o) étant le nombre d'ondes de l'onde de fréquence doublée et k(o) étant le nombre d'ondes de l'onde porteuse, en tenant compte de la vitesse de propagation, donnée pour la fréquence considérée dans le cristal non linéaire. En raison de l'équation indiquée ci-dessus l'adaptation de défaut de phase se trouve au minimum. La tolérance indiquée de 25 % peut aussi être réalisée simplement dans la pratique. En outre le dispositif fonctionne au minimum dans une zone très plate de la courbe de conversion, de sorte que cette tolérance n'éloigne que peu des conditions d'adaptation de défaut de phase. Dans le cas de déphasages de 90 entre l'onde de fréquence multipliée et l'onde porteuse selon l'état de la technique, ceci serait totalement différent car on se trouverait alors dans un maximum de conversion. En raison de ce choix, le réglage des conditions de phase est sensiblement moins critique. Il est à signaler encore à ce sujet que le choix d'un domaine non critique comme celui-ci n'est possible qu'en raison de la condition choisie suivant l'invention de l'adaptation de défaut de phase. Comme l'a déjà montré la relation ci-dessus, il est possible de choisir différents nombres entiers n pour le réglage de l'adaptation de défaut de phase. Mais on préférera notamment une variante de l'invention dans laquelle la longueur L est choisie selon un nombre n pour lequel la durée d'impulsion de l'onde porteuse déclenchée est minimale. En raison de ce choix de la longueur d'impulsion minimale, la puissance maximale possible se trouve à l'intérieur de l'impulsion, de sorte que la conversion dans l'onde de fréquence multipliée en vue du couplage de modes est extrêmement efficace. En particulier le but cité d'une puissance moyenne élevée pour une courte durée d'impulsion est ainsi favorisé dans une large mesure. Dans une autre variante préférée de l'invention, il est prévu un dispositif de régulation, qui régule au moins l'un des paramètres physiques qui déterminent l'adaptation de défaut de phase. Du fait de cette régulation le dispositif est stabilisé, de sorte qu'il peut être utilisé dans le cas de grandes fluctuations des conditions ambiantes. Ceci est favorable notamment pour l'utilisation commerciale. Les paramètres physiques qui exercent une influence sur l'adaptation de défaut de phase recherchée, peuvent être par exemple la température du matériau multipliant la fréquence ou, dans une moindre mesure aussi, l'orientation des cristaux, qui pourrait varier par exemple si un support du cristal ou de miroirs se déforme dans le dispositif, en raison de variations des conditions ambiantes. Mais selon une variante préférée de l'invention, il est prévu notamment que l'un des paramètres est la longueur du matériau multipliant la fréquence, qui est traversé par l'onde porteuse et par l'onde de fréquence multipliée. En particulier l'adaptation de défaut de phase dépend, comme déjà indiqué précédemment, de la longueur du matériau dont la fréquence est multipliée, de sorte qu'il est possible ici d'effectuer une régulation extrêmement efficace. On pourrait imaginer de diviser le matériau multipliant la fréquence en différentes pièces et de prévoir entre ceux-ci un matériau dispersif, de manière qu'un déplacement des pièces individuelles les unes par rapport aux autres provoque une variation de la longueur utile pour l'adaptation de défaut. Mais selon une variante avantageuse il s'est avéré sensiblement plus simple que le paramètre qui détermine l'adaptation de défaut de phase soit la température du matériau multipliant la fréquence et qu'un four à température régulée, chauffant le matériau qui multiplie la fréquence, soit prévu pour la régulation de l'adaptation de défaut de phase. La température modifie aussi légèrement la longueur, la régulation par la température a toutefois pour autre avantage que la différence du nombre d'ondes Ak soit dépendante de la température et réglée en même temps. La régulation pourrait aussi s'effectuer par refroidissement, par exemple par un élément de Peltier, disposé sur le matériau multipliant la fréquence, éventuellement avec chauffage supplémentaire. En revanche le recours à un four à température régulée est extrêmement simple et efficace. La régulation pourrait s'effectuer de différentes manières. Par exemple on pourrait dériver un rayon partiel de l'onde porteuse prélevée du dispositif, déterminer sa puissance en tant que valeur de consigne et la comparer à une valeur réelle, pour maintenir optimales les conditions d'adaptation de défaut de phase. Dans l'algorithme de régulation, qui doit être utilisé alors, il convient en particulier de distinguer dans quel sens, vers les hautes températures ou vers les basses températures l'adaptation de défaut de phase s'écarte du minimum de l'adaptation. Ceci complique la régulation. Selon cette variante de l'invention, il s'est révélé sensiblement plus simple que le four régule la température du matériau multipliant la fréqucnce, directement par comparaison d'une valeur de consigne proportionnelle à la température, avec une valeur réelle fixée. Des expériences conduites avec des constructions expérimentales ont montré de manière inattendue qu'une telle régulation est suffisante pour les applications pratiques, de sorte que l'on ne doit pas adopter la régulation de puissance. Ceci est probablement dû au fait que l'adaptation de défaut de phase au minimum est sensiblement moins critique par exemple que le l0 déphasage connu de 90 entre l'onde porteuse et l'onde de fréquence multipliée. Dans une variante préférée de l'invention, il est prévu pour le déclenchement un miroir de sortie, qui reçoit un traitement antireflet sur un substrat pour la longueur d'onde de l'onde porteuse, sur la face opposée au résonateur, le substrat présentant un angle réfringent. De manière inattendue, le comportement en couplage de modes est réduit en ce qui concerne la brièveté des impulsions et la qualité d'impulsion. Le matériau multipliant la fréquence peut être inséré dans le résonateur en des points les plus divers. En outre les accessoires optiques des plus divers peuvent être utilisés pour générer ou pour moduler l'onde porteuse. Un dispositif se rapportant à une variante avantageuse de l'invention, s'est révélé particulièrement avantageux: il se caractérise par un deuxième miroir disposé à l'extrémité opposée du résonateur et par deux miroirs réfléchissant l'onde porteuse, disposés à l'intérieur du résonateur, aux deux extrémités du matériau générant l'onde porteuse, le miroir de sortie, le deuxième miroir ainsi que les miroirs délimitant le matériau générant l'onde porteuse laissant passer l'onde multipliant la fréquence. Cette construction ressortira plus clairement ci-après de l'exemple de réalisation, le mode avantageux de déclenchement devenant notamment plus compréhensible. En ce qui concerne la disposition du matériau multipliant la fréquence pour le couplage de modes de l'onde porteuse, un dispositif s'est révélé avantageux. Dans celui-ci le matériau multipliant par la fréquence est prévu entre un miroir délimitant le résonateur, situé face au miroir de sortie et le miroir destiné à l'onde porteuse. Pour la modulation du nombre de pompages, par exemple dans un laser qui peut être réalisé avec ce dispositif, dans une variante de l'invention il s'est révélé avantageux qu'avec au moins un miroir on génère un parcours des rayons plié pour le résonateur accordé sur l'onde porteuse, le miroir laissant passer l'onde de pompage et l'onde de pompage étant alimentée par sa face arrière. Les deux dernières variantes de l'invention deviennent aussi plus compréhensibles à l'aide des exemples de réalisation. Dans une variante préférée de l'invention, il s'est avéré notamment avantageux que des diodes laser soient prévues pour générer l'onde de pompage. Celles-ci permettent une puissance particulièrement élevée d'un laser et une grande stabilité du dispositif. Pour l'utilisation d'un dispositif réalisé sous la forme d'un laser pour la projection vidéo par laser, on se serait attendu à ce que l'onde porteuse se situe dans le domaine des fréquences visibles donc dans le rouge, le vert et le bleu. En revanche dans une variante préférée il est prévu que l'onde porteuse se situe dans le domaine infrarouge et présente en particulier une longueur d'onde supérieure à 800 nm. Une longueur d'onde de ce type peut être avantageusement obtenue dans des diodes laser. Dans ce domaine on dispose en outre d'un nombre suffisamment grand de matériaux pour le matériau multipliant la fréquence. C'est pourquoi il est de loin plus avantageux de réaliser ce dispositif sous la forme d'un laser à infrarouge et de produire, à l'aide de la lumière infrarouge ainsi obtenue, au minimum les trois faisceaux de lumière colorée, par exemple avec la technique OPO précédemment citée, pour la projection laser. Ceci est rendu possible notamment du fait que les impulsions sont ultracourtes et que des processus de conversion de fréquence non linéaires, tels qu'ils sont utilisés dans la technique connue, peuvent être exploités avec une grande efficacité. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation, en référence aux dessins. La fig. I montre un exemple de réalisation d'un laser; la fig. 2 est un diagramme de la puissance des deuxièmes harmoniques dans un cristal de doublage de fréquence de longueur L en fonction de l'emplacement z dans le cristal pour l'adaptation de phase et pour l'adaptation d'antiphase avec différents nombre de grandeur n; la fig. 3 représente la durée d'impulsion de l'onde porteuse et la puissance des deuxièmes harmoniques en fonction de la température du cristal; la fig. 4 représente la durée d'impulsion en fonction de la 2 5 température du cristal pour différents degrés de déclenchement; 1? la fig. 5 montre un autre exemple de réalisation de l'invention pour un oscillateur opto-paramétrique (OPO). Sur la fig. I est représentée la construction d'un laser, qui fonctionne au moyen du procédé de couplage de modes décrit précédemment plus endétail. Dans un résonateur, constitué des miroirs 1, 2, 3, 4, 5 et 6, se trouve comme matériau 7 émettant des faisceaux laser, un cristal Nd:YVO4. Le cristal est pompé par la lumière de pompage de la diode laser, qui est modulée par les miroirs 3 et 4 dans le sens désigné par les flèches 8 et 9. Dans ce dispositif le miroir 1 sert de miroir de sortie. Les miroirs 3 et 4 plient non seulement le parcours des rayons à l'intérieur du résonateur mais permettent en même temps une modulation particulièrement efficace de la lumière de la diode laser. Les miroirs 2 à 6 sont très réfléchissants pour la longueur d'onde d'émission de I 064 nm du laser Nd:YVO4 construit avec le résonateur. Entre les miroirs 4 et 6, en particulier entre les miroirs 5 et 6, est disposé un cristal LBO 10 au moyen duquel est générée une onde de fréquence multipliée. Le dispositif représenté sur la fig. 1 est conçu pour une onde de fréquence doublée, donc pour une deuxième harmonique en 532 nm. Tous les miroirs 1 à 6 ont pour cette longueur d'onde une transmission élevée de T>85 %. Les miroirs 3 et 4 sont en outre conç,us pour une haute transmission aux longueurs d'onde de 808 nm des diodes laser de pompage et présentent un revêtement antirefiet en particulier sur la face arrière, pour la longueur d'onde 808 nm. Le miroir 1, donc le miroir de sortie, présentait dans l'exemple de réalisation une transmission de T l 18 % pour une longueur de 1 064 nm. En particulier pour la longueur d'onde de 1 064 nm il présente un revêtement antireflet sur sa face arrière. Le substrat du miroir I présente en outre un angle réfringent de 0,5 pour supprimer un couplage en retour de l'onde porteuse dans le résonateur. Le cristal Nd:YVO4, formant le matériau 7, présente un revêtement antireflet pour les longueurs d'onde 1 064 nm et 808 nm. Le cristal 10 multipliant la fréquence est orienté de manière que le sens de propagation de la lumière laser se situe le long de l'axe x du cristal LBO. L'accord de l'adaptation de défaut de phase s'effectue par une variation de la température du cristal. A cet effet celui-ci se trouve dans un boîtier qui peut être chauffé au moyen d'un four 12. Avec celui-ci le cristal LBO a été régulé en température avec une précision supérieure à 0,1 C. En raison d'une interaction avec l'onde porteuse, il se forme dans le cristal de fréquence multipliée, une onde de longueur d'onde 532 nm, mais qui dans un cas idéal est totalement supprimée en raison de l'adaptation de défaut de phase. Du fait que les miroirs 1 à 6 laissent passer cette longueur d'onde, une fraction éventuellement restante de l'onde de fréquence double quitterait aussi le résonateur et ne serait plus disponible pour une excitation ultérieure. C'est pourquoi le cristal LBO 10 de fréquence multipliée sert seul au couplage de modes. L'invention n'est toutefois pas limitée aux cristaux LBO et qui peuvent être remplacés par tout cristal ou tout milieu qui présente un comportement non linéaire aux intensités de champ dues à l'onde porteuse. L'adaptation de phase ou l'adaptation de défaut de phase s'obtient, dans le cas de cristaux non linéaires biréfringents, par un choix approprié du sens de propagation du rayonnement laser dans le cristal et/ou par une température appropriée du cristal ou une variation convenable d'autres paramètres physiques. Avec le procédé de couplage de modes utilisé dans l'exemple de réalisation, les exigences concernant les composants sont moindres que dans l'état de la technique. Aucun miroir dichroïque spécial n'est nécessaire comme miroir terminal du résonateur laser, car en raison de l'adaptation de défaut de phase, l'onde porteuse sort déjà du cristal utilisé dans la multiplication de fréquence, sans contributions essentielles des deuxièmes harmoniques, tandis qu'avec le miroir non linéaire suivant l'état de la technique, l'onde porteuse devrait passer deux fois à travers le cristal, pour être à nouveau convertie presque totalement dans l'onde porteuse. Les exigences relatives aux cristaux non linéaires sont moindres avec ce nouveau procédé qu'avec d'autres procédés. Etant donné que les intensités des harmoniques sont relativement faibles à l'intérieur du cristal, les surfaces du cristal ne sont pas soumises à des puissances élevées avec les harmoniques. Ceci s'applique notamment aussi aux revêtements appliqués sur les surfaces, car l'adaptation de défaut de phase signifie dans ce procédé que sur la surface se trouve toujours un minimum d'harmoniques et donc aucune puissance ou une puissance seulement très faible. En outre l'adaptation de défaut de phase garantit un fonctionnement stable et dépendant peu des réglages des lasers et des paramètres du résonateur, comme ceci ressortira plus clairement ci-après. Pour améliorer le couplage de modes, dans l'exemple de réalisation de la fig. 1, les miroirs 5 et 6 sont focalisants, de sorte que dans le cristal LBO 10 on a un rayon.de taille du faisceau du rayonnement d'environ 160 pm et le rayon du rayonnement dans le cristal Nd:YVO4 correspond à peu près au rayon du rayonnement de pompage. Cette focalisation dans le cristal LBO conduit à une densité d'énergie accrue, qui augmente l'efficacité de la génération des deuxièmes harmoniques. En particulier les miroirs avaient des rayons de courbure de 150 mm pour le miroir 6, de 350 mm pour le miroir 5 et de 600 mm pour le miroir 2. Pour mieux comprendre la disposition des rayons de courbure et la focalisation il est expressément renvoyé ici à la fig. 1. En particulier la figure montre aussi que tous les autres miroirs 1, 3, 4 du résonateur présentent des surfaces planes. Mais sur la fig. I les inclinaisons respectives des miroirs pour le couplage optimal ne sont ps indiquées pour simplifier la représentation schématique. Celles-ci dépendent essentiellement de la construction et sont connues de l'homme de l'art. Le fonctionnement pulsé pour le couplage non linéaire et donc le couplage de modes voulu est provoqué, dans l'exemple de réalisation de la fig. 1, par un modulateur opto-accoustique 14, qui se trouve à l'intérieur du résonateur, à proximité du miroir de sortie 1. Le modulateur a été acheté auprès de la société NEOS, type N12054-TE avec son déclencheur NI 1054-lACL. Dans l'exemple de réalisation la fréquence de modulation du modulateur était de 54 Mhz. On obtient ainsi une fréquence de répétition pour les impulsions du laser Nd:YVO4 du double de la fréquence de modulation, soit 108 MHz. La longueur du résonateur, réalisé par les miroirs I à 6 a été adaptée avec une table de translation X, sur laquelle se trouvait le miroir 1, dans les essais suivants aux conditions indiquées: En l'absence d'un cristal de doublage dans le résonateur, le laser Nd:YVO4, réalisé dans la construction de la fig. 1, a subi un couplage de modes actif La durée d'impulsion était dans ce cas de 35 ps pour une puissance de sortie de 10,3 W. Le rayonnement de pompage nécessaire à cet effet des diodes laser d'une puissance de pompage de 2 x 12 W = 24 W, a été guidé ici, et dans les essais suivants aussi, par une fibre optique ct par une optique de transfert, jusqu'au cristal Nd:YVO4. Les impulsions avaient dans ce cas une variation d'intensité gaussienne, telle qu'elle est connue pour les lasers à couplage de modes actif. Un laser de ce type est relativement sensible aux variations de la longueur du résonateur. Pour les variations de la longueur du résonateur supérieures à 20 à 30 pim on a observé par exemple une durée d'impulsion croissante, le rayonnement de sortie présentant de fortes fluctuations d'intensité. En particulier pour des écarts de plus de 30 im on a atteint un état de fonctionnement qui ne correspond plus à un laser à couplage de modes continu. Après insertion du cristal de doublage dans le résonateur et réglage de la température à un minimum d'adaptation de phase, la durée d'impulsion est passée de 40 ps à environ 10 ps. La tolérance du couplage de modes concernant les variations de la longueur du résonateur autour du point de travail, avec de courtes impulsions stables, a été fortement augmentée. Sur la base des résultats des essais, elle est environ égale à 200 à 250 pm. La puissance moyenne obtenue a été d'environ 9 W. La diminution de la puissance par rapport à l'état précédent est essentiellement due aux pertes supplémentaires sur les surfaces du cristal LBO non revêtues de manière idéale d'une couche antireflet, qui peuvent encore être sensiblement améliorées. La représentation graphique de la fig. 2 montre entre autres le fonctionnement du cristal de fréquence doublée. Sur cette figure la puissance des deuxièmes harmoniques P2o,, est portée en fonction de la longueur z du cristal. La courbe représentée sur la fig. 2 avec Ak = 0 décrit l'état de l'adaptation de phase. On voit clairement que la puissance des deuxièmes harmoniques augmente fortement avec la longueur du cristal de fréquence doublée. En prolongeant le cristal une grande partie de l'énergie laser est donc transférée, lors de l'adaptation de phase, dans la deuxième harmonique et n'est donc plus disponible pour la puissance de l'onde porteuse, même lorsque celle-ci est à nouveau désecitée en partie par un deuxième passage. En revanche il en va autrement dans l'adaptation de défaut de phase, telle qu'elle est représentée par les courbes avec les nombres d'ordre n = 1, n = 2 et n = 3. Comme le montre aussi la fig. 2, ce nombre d'ordre n décrit combien de fois au maximum une deuxième harmonique est générée. Ce nombre n est en relation, dans l'adaptation de défaut de phase, avec la longueur L et avec la différence des nombres d'onde Ak pour l'onde de fréquence doublée et pour l'onde porteuse, par l'équation Ak.L/2=n.n. Le nombre d'onde différentiel Ak se calcule par k(2co)-k(c0), k(2o) étant le nombre d'ondes de l'onde de fréquence doublée et k(co) étant le nombre d'ordre de l'onde porteuse, les différents nombres d'onde devant être pris en compte en fonction de l'indice de réfraction du matériau du cristal 10 non linéaire à la vitesse de propagation donnée pour la fréquence considérée. Comme le montre encore la fig. 2, les amplitudes diminuent fortement pour la puissance des deuxièmes harmoniques lors de la propagation à l'intérieur du cristal de fréquence doublée avec le nombre d'ordre n. On dispose donc de peu de puissance dans la deuxième harmonique, de sorte que les pertes dues à la conversion sont fortement réduites par rapport au cas de l'adaptation de phase. La fig. 2 montre aussi notamment que la puissance des deuxièmes harmoniques aux extrémités du cristal donc au point z = 0 et z = L, disparaît totalement indépendamment de la grandeur n. Pour le choix du nombre n optimal, il est renvoyé à la fig. 3. Sur la fig. 3 la durée d'impulsion T de l'onde porteuse et la puissance des deuxièmes harmoniques P2(, sont représentés en fonction de la température du cristal LBO 10. Le cristal LBO 10 avait une longueur de 20 mm pour cette série d'essais et le degré de déclenchement T du résonateur était de 18%. Pour les essais on a fait varier la température, qui est portée en abscisse, dans une plage comprise entre 140 o et 169 C. La plage de la température d'adaptation de phase se situait dans les conditions choisies à environ T = 157 C. Cette plage a été épargnée sur la fig. 3, car les impulsions dans cette plage d'adaptation de phase présentaient une durée d'impulsions z sensiblement supérieure à 20 ps et ne pouvaient être représentées dans le diagramme montré. Comme il a déjà été dit en référence à la fig. 2, ceci est dû au fait que l'efficacité de conversion est grande dans l'adaptation de phase. Dans l'essai la puissance des deuxièmes harmoniques était sensiblement supérieure à 1 W. La fig. 3 montre la dépendance en forme d'onde de la puissance des deuxièmes harmoniques à l'égard de la température du cristal. La fig. 3 montre encore que dans les domaines de l'adaptation de défaut de phase, désignés par les nombres d'ordre -4 à +4, la durée d'impulsion aussi est minimale et présente également un parcours oscillant. En particulier la durée d'impulsion dans toute la plage de température est inférieure à 20 ps, ce qui était moins de la moitié de la durée d'impulsion en fonctionnement avec cristal non chauffé. La plus courte durée d'impulsion a été atteinte dans la construction d'essai pour T = 149,8 C, exactement à un minimum de la fonction d'adaptation de phase pour n = -3. D'une manière générale, comme il a déjà été exposé précédemment, on choisira le nombre d'ordre n de manière optimale, de façon à obtenir la durée d'impulsion minimale. Pour étudier l'influence de la longueur N sur la durée d'impulsion, on a utilisé à titre d'essai différents cristaux LOB de longueurs différentes de 14,5 mm, de 20 mm et de 25 mm. Pour chacun de ces cristaux on a fait varier la température, comme indiqué sur la fig. 3, et on a déterminé le point de travail pour lequel on obtenait un couplage de modes stable avec une durée d'impulsion minimale. Les résultats sont résumés dans le tableau I; pour la détermination de la durée d'impulsion on a supposé un parcours en forme de dents de scie et le nombre d'ordre n indiqué correspond au minimum de la durée d'impulsion. Au cours des essais on a obtenu ainsi les plus courtes impulsions pour une longueur de cristal de 25 mm avec un nombre d'ordre assez grand n = - 4, ce qui indique que des nombres d'ordre plus élevés n >2 sont optimaux pour le fonctionnement laser avec adaptation de défaut. La puissance du laser a été dans ce cas de 8,6 W. Les essais ont montré notamment qu'un fonctionnement à couplage de modes continu du laser avec des impulsions ultracourtes n'est possible que si la température du cristal ne correspond pas à la température d'adaptation de phase, mais si en revanche on règle une adaptation de défaut de phase en fonction de la température. Dans le tableau I sont indiquées dans la colonne avec Ak = 0, les températures à régler pour l'adaptation de phase. L'écart de la température de l'adaptation de phase et de la température pour laquelle le laser fournit les durées d'impulsion indiquées dépend de la longueur du cristal. La raison en est la variation de la largeur d'acceptance de température, qui diminue avec 1/L. Pour étudier la dépendance de la durée d'impulsion et de la puissance de sortie à l'égard de la puissance de l'onde porteuse pour 1 064 nm, on a fait varier la puissance interne au résonateur par réduction du degré de découplage. Dans le tableau Il et sur la fig. 4 sont représentés les résultats pour les impulsions d'une durée d'impulsion T minimale pour une longueur de cristal de 20 mm. On a fait varier dans ce cas le degré de découplage de 9 % à 22 %. Dans le cas d'un découplage réduit, la puissance disponible à l'extérieur et la durée d'impulsion T diminue. En outre lorsque l'on choisit des degrés de découplage réduits, il faut choisir un autre minimum pour l'adaptation de phase. Le nombre d'ordre augmente en conséquence de n = -3 pour T = 22 % à n = -9 pour T = 9 %. En conséquence on a pu réduire la température du cristal LBO de 149,8 C à 134,8 C. La puissance d'une impulsion dans le résonateur augmente en outre lorsque le découplage diminue de 33,9 kW à 87,8 kW. Il est à remarquer en particulier ici que pour un même nombre d'ordre et pour une puissance externe presque égale on a pu réduire la durée d'impulsion de 11,4 ps à ,4 ps, uniquement par variation de la transmission. Ce laser émet aussi bien des impulsions de haute puissance moyenne que d'une courte durée. La durée d'impulsion est réduite par le cristal non linéaire dans le résonateur, de 40 ps à moins de 10 ps, sans que la puissance moyenne diminue. Avec le procédé de couplage de modes utilisé ici, les grandeurs de sortie du système laser peuvent être optimisées indépendamment les unes des autres. Comme on peut le voir par les données du tableau II et des fig. 3 et 4, la puissance de sortie est très stable par rapport à de grandes variations des paramètres du résonateur, la durée d'impulsion pouvant être minimisée uniquement par le choix du nombre d'ordre n. C'est pourquoi un laser de ce type convient très bien à l'utilisation commerciale, avec une complexité réduite. Ce procédé offre aussi la possibilité de faire varier la durée d'impulsion sur une grande plage, sans pertes de puissance. A cet effet on peut régler l'adaptation de défaut de phase du cristal non linéaire par une variation de l'angle ou de la température. Une autre possibilité consiste à appliquer une rotation du sens de polarisation de la lumière laser, pour faire varier l'adaptation de défaut de phase. Par une rotation du sens de polarisation, on modifie la proportion de la puissance de la lumière qui présente, dans le cristal, le sens de polarisation nécessaire à l'adaptation de phase. Une telle rotation du sens de polarisation peut être réalisée avec des composants optiques appropriés, tels que par exemple une plaque k/2. On a en outre la possibilité de faire tourner le cristal non linéaire autour d'un 2 5 axe, qui est parallèle à l'axe du résonateur du laser. Sur la fig. 5 on a représenté de manière schématique un oscillateur optoparamétrique, en tant qu'autre exemple de réalisation qui repose sur le procédé de couplage de modes représenté. En principe on utilise les mêmes éléments que ceux montrés aussi sur la fig. 1. Une différence essentielle réside dans le fait qu'au lieu du cristal Nd:YVO4 on a utilisé un cristal OPO 7' approprié et qu'aucune lumière de pompage n'a été alimentée pour provoquer un processus laser. Au lieu de ceci et comme indiqué par la référence 8' on a introduit dans le cristal OPO une onde convenant à la fonction de l'OPO. En raison de la non-linéarité du cristal OPO, une onde 8' appropriée peut être divisée en deux parties, l'onde dite de signal et Idler. Les fréquences de l'onde de signal et Idler sont déterminées par la condition physique selon laquelle l'énergie d'un photon individuel dans l'onde 8' d'excitation est égale à la somme des énergies des photons de l'onde de signal et Idler. Pour l'excitation la plus grande possible de l'onde de signal ou Idler, on a recours à un résonateur qui est à nouveau construit ici par des miroirs 1 à 6 et qui agit de la même manière que le résonateur de la fig. 1, mais qui est ici accordé à l'onde de signal ou Idler. Pour les OPO on n'a pas besoin non plus d'un modulateur opto-accoustique 14. Pour l'alimentation il est toutefois prévu un système optique 16. En outre les courbures des miroirs sont dimensionnées ici pour le fonctionnement OPO optimisé. Les deux exemples précédents de la fig. 1 et de la fig. 5 montrent aussi, outre l'avantage pour le couplage de modes avec le procédé représenté, que l'invention peut être utilisée de manière très diversifiée. Non seulement des lasers et des applications OPO permettent un couplage de modes avec un cristal 1 0 non linéaire, mais chaque processus avec onde porteuse appropriée sur laquelle est accordé un résonateur, en ce que dans un cristal non linéaire d'une fréquence supérieure est générée et est à nouveau supprimée en raison de l'adaptation de défaut de phase. Tableau 1 Longueur Puissance largcur Durée Largeur lemperatur Température Nombre de sortie d'auto- d'impulsionspectrale pour K=O pour n d'ordre n 1 0 corrélation 14.5 mm 9.1 W 17,5 ps 114 ps 69 GHz 156,2 C 150.4 C - 2 20 mm 9.1 W 14,5 ps 9,6 ps 85GHz 156,6 C 149.8 C -3 mm 8,6 W 13,4 ps 8,7 ps 85 GHz 157, 80C 148,2 C -4 TABLEAU II Transmission Puissance de Durée d'impulsion Puissance Largeur Température Nombre 2 5 du miroir I sortie d'impulsion d'impulsion spectrale d'ordre n min. (Gauss) intraca' it' T = 9% 7,6 W 8,9 ps 87.8 kW 111 (illz1 34, 8 C -9 T = 12.5% 7.85 W 8.4 ps 69,2 kW 117 GHz 142.4 C -6 T = 18% 9.1 W 10 4ps 45.1 kW 85 Glz 149,8 C -3 T = 22% 9,2 W 11.4 ps 33.9 kW 88 Gitz 149.8 C -3 REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de produire un rayonnement cohérent avec un résonateur qui est accordé sur une onde porteuse d'une fréquence m et dans lequel est disposé un matériau (7, 7'), qui convient à la génération de cette onde porteuse par excitation au moyen d'une onde de pompage, ainsi qu'un matériau (10) qui multiplie la fréquence afin de générer une onde de fréquence m.m, de fréquence multiple de celle de l'onde porteuse, le résonateur comportant en outre un miroir de sortie (1) pour l'onde porteuse de fréquence co, caractérisé en ce que le matériau (10) qui multiplie la fréquence est choisi et dimensionné pour défaut de phase entre l'onde porteuse et l'onde de fréquence multipliée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau (10) multipliant la fréquence est un cristal non linéaire, qui est conçu pour le doublage de fréquence (m=2) et qui est dimensionné pour un minimum afin de générer l'onde de fréquence doublée en ce qui concerne sa longueur (L) et la disposition de sa direction par rapport à la direction de propagation de la lumière, pour l'adaptation de défaut de phase. 2 o 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur (L) est déterminée par un nombre entier (n), par la relation AK.L/2=n.j 25% dans laquelle NÉ0 Ak = k(2o) - k(wo) k(2{o) étant le nombre d'ondes de l'onde de fréquence doublée et k(co) étant le nombre d'ondes de l'onde porteuse, en tenant compte de la vitesse de propagation, donnée pour la fréquence considérée dans le cristal non linéaire. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur (L) est choisie selon un nombre (n) pour lequel la durée d'impulsion de l'onde porteuse déclenchée est minimale. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 4, caractérisé en ce qu'est prévu un dispositif de régulation, qui régule au moins l'un des paramètres physiques qui déterminent l'adaptation de défaut de phase. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un des paramètres est la longueur du matériau multipliant la fréquence, qui est traversé par l'onde porteuse et par l'onde de fréquence multipliée. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le paramètre qui détermine l'adaptation de défaut de phase est la température du matériau ( 10) multipliant la fréquence et en ce qu'un four (12) à température régulée, chauffant le matériau (10) qui multiplie la fréquence, est prévu pour la régulation de l'adaptation de 2 0 défaut de phase. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu pour le déclenchement un miroir de sortie (1), qui reçoit un traitement antireflet sur un substrat pour la longueur d'onde de l'onde porteuse, sur la face opposée au résonateur, le substrat présentant un angle réfringent. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé par un deuxième miroir (6), disposé à l'extrémité opposée du résonateur et par deux miroirs (3, 4) réfléchissant l'onde porteuse, disposés à l'intérieur du résonateur, aux deux extrémités du matériau générant l'onde porteuse, le miroir de sortie (1), le deuxième miroir (6) ainsi que les miroirs (3, 4) délimitant le matériau générant l'onde porteuse laissant passer l'onde multipliant la fréquence. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en cc que le matériau (10) multipliant la fréquence est prévu entre un miroir (6) délimitant le résonateur, situé face au miroir de sortie (1) et le miroir (4) destiné à l'onde porteuse. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce qu'avec au moins un miroir (3, 4) on génère un parcours des rayons plié pour le résonateur accordé sur l'onde porteuse, le miroir (3, 4) laissant passer l'onde de pompage et l'onde de pompage étant alimentée par sa face arrière. 12. Dispositif selon la revendications 11, caractérisé en ce que des lasers à diode sont prévus pour générer l'onde de pompage. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'onde porteuse se situe dans le domaine infrarouge et présente en particulier une longueur d'onde supérieure à 800 nm.