Brevet FR2788893A1 — publié le 20000728

La présente invention concerne un dispositif laser et un dispositif d'usinage par laser du type à conversion de longueur d'onde à l'intérieur de la cavité, qui convertit une longueur d'onde grâce à la disposition d'un cristal de conversion de longueur d'onde dans un réso- nateur. La figure 14, annexée à la présente demande, est une vue structurelle d'un dispositif laser classique décrit dans le document JP- A-8-250797. Sur la figure 14, le chiffre de référence 25 désigne un miroir de résonateur possédant une réflectance élevée pour un faisceau laser fondamental. Les références 2c, 2d désignent un milieu actif de laser à l'état solide. La référence 9a désigne un dispositif de rotation de polarisation à 90 degrés. La référence 4b désigne un cristal de conversion de longueur d'onde produisant un second harmonique. La référence 6b désigne un faisceau laser fondamental. La référence 5b désigne un axe optique du faisceau laser fondamental. La référence 3b désigne un miroir de renvoi et de sortie possédant une réflectance élevée vis-à-vis du faisceau laser fondamental et une transmittance élevée pour le faisceau laser du second harmonique. La référence 26 désigne un miroir de résonateur possédant une réflectance élevée pour le faisceau fondamental et pour le faisceau laser du second harmonique. Le cristal 4b de conversion de longueur d'onde produisant le second harmonique est pourvu de moyens optimum d'adaptation de phase permettant de modifier un angle et une température du cristal de conversion de fréquence. Dans le dispositif laser représenté sur la figure 14, une partie du faisceau laser fondamental, qui est pro- duite par les miroirs 25, 26, le dispositif de rotation de polarisation à 90 degrés 9a et les milieux actifs de laser à l'état solide 2c, 2d, est convertie en un faisceau laser du second harmonique par le second cristal 4b de conversion de longueur d'onde produisant le second harmonique disposé à l'intérieur d'un résonateur et est extraite au niveau d'un miroir 3b de renvoi du faisceau laser. Dans ce dispositif laser, un des miroirs du résonateur, qui constituent le résonateur, est un miroir convexe et l'autre miroir 26 situé sur un côté proche du cristal 4b de conver- sion de longueur d'onde produisant le second harmonique est un miroir concave. Le cristal 4b de conversion de longueur d'onde produisant le second harmonique est disposé en un endroit o le diamètre du faisceau laser d'onde fon- damentale 6b est rétréci par le fonctionnement du résona- teur. Dans le dispositif laser représenté sur la figure 14, lorsque le dispositif de rotation de polarisation à 90 degrés 9a est positionné entre les milieux 2c, 2d actifs pour l'effet laser, il est possible d'améliorer la stabi- lité et le rendement d'un système laser en compensant la biréfringence et la bifocalisation des deux milieux actifs pour l'effet laser. La figure 15, annexée à la présente demande, est une vue structurelle représentant un dispositif laser décrit dans "Solid State Laser Engineering" (3-ème édition) de W. Koechner. Sur la figure 15, la référence 25a désigne un miroir du résonateur possédant une courbure concave. La référence 8b désigne un élément de commutation du facteur Q du résonateur. La référence 2e désigne un milieu actif pour l'effet laser. La référence 5c désigne un axe optique d'un faisceau laser d'onde fondamentale. La référence 3c désigne un miroir de renvoi et de sortie, qui possède une réflectance élevée pour le faisceau laser d'onde fondamen- tale et une transmittance élevée pour le faisceau laser du second harmonique. La référence 4c désigne un cristal de conversion de longueur d'onde produisant le second har- monique. La référence 26a désigne un miroir possédant une courbure concave, le miroir possède une réflectance élevée -T pour le faisceau laser d'onde fondamentale et pour le faisceau laser du second harmonique. Dans ce dispositif, le cristal 4c de conversion de longueur d'onde produisant le second harmonique est positionné à l'endroit o le faisceau laser fondamental est rétréci sous l'effet du fonc- tionnement du résonateur du laser, comme dans le cas du dispositif représenté sur la figure 14. Dans un dispositif de production de faisceau laser du second harmonique agencé comme représenté sur la figure 15, une partie d'un faisceau laser à impulsion Q fondamental, qui est produit par les miroirs 25a, 26a du résonateur, le miroir réfléchissant 3c, le milieu 2e actif pour l'effet laser et l'élément 8b de commutation de Q est converti en un faisceau laser du second harmonique par le cristal 4c de conversion de longueur d'onde produisant le second harmonique et est délivré par le miroir 3c. Dans les systèmes à laser, représentés sur les figures 14 et 15, le cristal de conversion de longueur d'onde est disposé à l'endroit o le diamètre du faisceau laser est rétréci au voisinage du miroir concave. Lorsque le rendement de conversion de longueur d'onde du cristal de conversion de longueur d'onde devient élevé lorsque l'intensité du faisceau augmente, le cristal de conversion de longueur d'onde est disposé d'une manière générale à l'endroit o le faisceau laser est focalisé. Un miroir concave est habituellement utilisé en tant que miroir du résonateur. Dans des dispositifs de production de faisceaux laser du second harmonique ainsi agencés, étant donné que le miroir concave est utilisé en tant que miroir du résona- teur, au moins sur un côté sur lequel est disposé le cris- tal de conversion de longueur d'onde, la longueur du réso- nateur est accrue, ce qui a pour effet qu'on ne peut pas fabriquer un dispositif laser de conversion de longueur d'onde compact. En outre, le résonateur présente une faible I À stabilité par rapport à une vibration du miroir résonnant. En outre il est difficile de produire le faisceau laser à impulsion de conversion de longueur d'onde avec une largeur d'impulsion étroite. En outre, lorsqu'on essaie d'améliorer la puissance de sortie et le rendement du système, le cristal de conversion de longueur d'onde est susceptible d'être endommagé. Par ailleurs, dans le cas o on utilise un cristal de conversion de longueur d'onde ayant une faible constante non linéaire, il est difficile d'obtenir un rendement de conversion de fréquence élevé. Un but de la présente invention est de résoudre les problèmes mentionnés précédemment, qui sont propres aux dispositifs laser classiques et de fournir un dispositif laser de conversion de longueur d'onde intracavité, dans laquelle la largeur d'impulsion est courte, le fonctionne- ment est aisé, la reproductibilité et la stabilité sont excellentes, un cristal de conversion de longueur d'onde est moins sensible à des endommagements et les dimensions sont compactes. Un but de la présente invention est de fournir un dispositif laser de conversion de longueur d'onde, qui pré- sente un rendement élevé même dans le cas o un cristal de conversion de longueur d'onde possède un faible coefficient de conversion de longueur d'onde. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif d'usinage par laser, qui fonctionne d'une manière aisée et stable. De même il est possible de réaliser un traitement de façon fine avec une grande préci- sion et à grande vitesse. Un autre but de la présente invention est de fournir un dispositif laser qui fonctionne aisément et puisse exciter un autre système laser, d'une manière stable et efficace. Conformément à un premier aspect de l'invention il est prévu un dispositif laser servant à produire un -T faisceau laser à conversion de longueur d'onde à impulsion Q, comportant un résonateur stable, et comprenant: un milieu actif de laser à l'état solide; un élément de modulation du facteur Q du résonateur; un cristal de conversion de longueur d'onde, qui est un cristal optiquement linéaire; et des miroirs pour le résonateur, caractérisé en ce que ledit milieu actif de laser à l'état solide, ledit élément de modulation du facteur Q et ledit cristal de conversion de longueur d'onde sont disposés sur un axe optique du laser à l'intérieur dudit résonateur stable, et que l'un desdits miroirs du résonateur, qui est situé sur un côté proche dudit cristal de conversion de longueur d'onde, est un miroir convexe. Selon un second aspect de l'invention, dans le dispositif laser selon le premier aspect de l'invention, ledit cristal de conversion de longueur d'onde est un cris- tal de conversion de longueur d'onde du second harmonique pour produire un faisceau laser du second harmonique, et ledit cristal de conversion de longueur d'onde du second harmonique est un cristal de LBO (LiB305) à adaptation de phase du type II. Selon un troisième aspect de l'invention, dans le dispositif laser selon les premier et second aspects de l'invention, au moins un élément de commande de polarisa- tion est inséré à l'intérieur du résonateur. Selon un quatrième aspect de la présente inven- tion, dans le dispositif laser selon les trois premiers aspects de l'invention, la puissance de sortie dudit faisceau laser à conversion de longueur d'onde à impulsion Q est égale à 50 W ou plus. Selon un cinquième aspect de la présente inven- tion, il est prévu un dispositif d'usinage par laser, dans lequel le faisceau laser, dont la longueur d'onde est convertie, qui est produit par les dispositifs laser selon les quatre premiers aspects de la présente invention, est utilisé pour un traitement. Selon un sixième aspect de la présente invention, dans le dispositif laser selon les quatre premiers aspects de l'invention, le faisceau laser, dont la longueur d'onde est convertie, produit par les dispositifs laser indiqués précédemment, est utilisé en tant que source de faisceau pour une conversion de longueur d'onde en dehors de la cavité, qui permet de convertir la longueur d'onde moyennant l'insertion d'un cristal de conversion de longueur d'onde le long de l'axe optique du faisceau laser à longueur d'onde convertie. Selon un septième aspect de la présente inven- tion, dans le dispositif laser selon les quatre premiers aspects de l'invention, le faisceau laser possédant la lon- gueur d'onde convertie, produit par les dispositifs laser, est utilisé pour exciter d'autres milieux actifs pour l'effet laser. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue structurelle représen- tant un dispositif laser à conversion de longueur d'onde selon une première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 2 représente schématiquement la dépendance d'une largeur d'impulsion vis-à-vis de la lon- gueur d'un résonateur; - la figure 3 représente une forme d'un mode de faisceau laser dans un résonateur laser utilisant un miroir convexe et une taille de mode de faisceau dans le milieu actif pour l'effet laser en fonction d'une intensité de pompage; - la figure 4 représente une forme d'un mode de faisceau laser dans un résonateur laser long utilisant un 1i miroir concave, et une taille de mode de faisceau au niveau du milieu actif pour l'effet laser en fonction d'une inten- sité de pompage; - la figure 5 représente une forme d'un mode de faisceau laser dans un résonateur laser court utilisant un miroir concave, et une taille du mode du mode de faisceau au niveau du milieu actif pour l'effet laser, en fonction d'une intensité de pompage; - la figure 6 représente deux directions de pola- risation dans une section transversale d'un milieu actif pour l'effet laser, du type en forme de tige; - la figure 7 représente schématiquement des résonateurs permettant de comparer un cas o un miroir convexe est utilisé en tant que miroir de résonateur et un cas o le miroir concave est utilisé en tant que miroir du résonateur; - la figure 8 représente une comparaison entre les amplitudes calculées des déviations du faisceau dans une position d'un milieu actif pour l'effet laser par rap- port à une variation angulaire du miroir dans les deux résonateurs de la figure 7; - la figure 9 est une vue structurelle représen- tant un dispositif laser selon une deuxième forme de réali- sation de la présente invention; - la figure 10 est un graphique représentant un résultat obtenu en calculant les sorties du second harmo- nique par rapport à un coefficient de conversion de lon- gueur d'onde pour des résonateurs ayant des longueurs de résonateur différentes pour un laser à Q commuté d'un type à conversion de longueur d'onde interne; - la figure 11 est une vue structurelle représen- tant schématiquement un dispositif d'usinage par laser selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 12 est une vue structurelle représen- -T - tant un dispositif laser selon une cinquième forme de réa- lisation de la présente invention; - la figure 13 est une vue structurelle représen- tant un dispositif laser selon une sixième forme de réali- sation de la présente invention; - la figure 14, dont il a déjà été fait mention, est une vue structurelle représentant un dispositif laser classique; et - la figure 15, dont il a déjà été fait mention, est une vue structurelle représentant un autre dispositif laser classique. On va donner une description détaillée de formes de réalisation préférées de la présente invention en réfé- rence aux figures 1 à 13 comme indiqué ci-après, les mêmes références étant utilisées pour désigner les mêmes éléments ou des éléments similaires, auquel cas on ne décrira pas à nouveau ces éléments. 1-ère forme de réalisation La figure 1 représente une structure d'une 1ère forme de réalisation. Sur la figure 1, le chiffre de réfé- rence 1 désigne un miroir résonnant possédant une réflec- tance élevée pour un faisceau laser fondamental; le chiffre de référence 2 désigne un milieu actif de laser à l'état solide; le chiffre de référence 3 désigne un miroir d'extraction du faisceau laser du second harmonique, qui fonctionne par ailleurs en tant que miroir réfléchissant et possède une réflectance élevée pour le faisceau laser d'onde fondamentale, et une transmittance élevée pour le faisceau laser du second harmonique; le chiffre de réfé- rence 4 désigne un cristal de conversion de longueur d'onde servant à produire un faisceau laser du second harmonique; et le chiffre de référence 5 désigne un axe optique du faisceau laser fondamental et du faisceau laser du second harmonique. Le chiffre de référence 6 désigne un faisceau laser fondamental oscillant. Le chiffre de référence 7 désigne un miroir résonnant possédant une réflectance éle- vée en rapport avec le second faisceau laser à harmonique et le faisceau laser fondamental. Sur la figure 1, les courbures des miroirs 1, 7 du résonateur sont convexes. En outre il est prévu des moyens d'adaptation optimale de phase, par exemple au moyen d'un réglage d'angle et/ou d'un réglage de température du cristal 4 de conversion de longueur d'onde pour la production du second harmonique. Dans le dispositif laser à conversion de longueur d'onde agencé comme indiqué sur la figure 1, une partie d'un faisceau laser à impulsion Q fondamental, qui est produit par les miroirs 1, 7 du résonateur, le milieu 2 actif de laser à l'état solide excité par une source de pompage tel qu'un laser à semiconducteurs ou une lampe (non représenté), le miroir 3 fonctionnant en tant que miroir réfléchissant pour le faisceau laser fondamental, et l'élément 8 modulant le facteur Q, est convertie en le faisceau laser du second harmonique par le cristal 4 de conversion de longueur d'onde. Le faisceau laser du second harmonique ainsi produit (20) est extrait par le miroir de renvoi 3. Dans un dispositif laser ainsi agencé, le cristal 4 de conversion de longueur d'onde est disposé au voisinage du miroir convexe du résonateur. La position du cristal 4 de conversion de longueur d'onde n'est pas celle o le faisceau laser 6 dans le résonateur est focalisé. Cependant dans ce dispositif laser, étant donné qu'une largeur d'impulsion d'oscillation devient étroite et qu'une intensité maximale de l'impulsion devient élevée, il est possible d'obtenir un rendement élevé de conversion de lon- gueur d'onde, même si le cristal de conversion de longueur d'onde n'est pas dans la position o le faisceau laser est focalisé. En d'autres termes, bien qu'un cristal de conver- sion de longueur d'onde est disposé à l'endroit o un faisceau laser est focalisé dans un laser ordinaire de conversion de longueur d'onde, il est possible d'obtenir un fonctionnement et un effet, qui ne sont pas obtenus dans la technique classique, en un point o le cristal de conver- sion de longueur d'onde n'est pas positionné et au niveau duquel le faisceau laser est focalisé conformément à la présente invention. La figure 2 représente schématiquement une varia- tion de la largeur d'impulsion de commutation de Q, qui dépend de la longueur du résonateur, la largeur d'impulsion devenant étroite lorsque la longueur du résonateur devient courte. Dans la première forme de réalisation de la présente invention, représentée sur la figure 1, comme décrit précédemment, étant donné que la longueur du résonateur est raccourcie tout en conservant une bonne qualité du faisceau, il est possible de produire un faisceau impulsionnel à Q commuté possédant une largeur d'impulsion plus courte, un maximum élevé d'impulsion et une bonne qualité du faisceau. En outre, dans un faisceau laser présentant une grande puissance de sortie, l'intensité du faisceau est élevée même si un cristal de conversion de longueur d'onde n'est pas positionné à l'endroit o un faisceau est foca- lisé. En outre le diamètre du faisceau du cristal de conversion de longueur d'onde est suffisamment faible pour l'obtention d'un rendement de conversion à haute fréquence, étant donné que la longueur focale de la lentille thermique d'un milieu actif pour l'effet laser est faible dans le laser à grande puissance de sortie, c'est-à-dire dans un système laser à pompage élevé. Par conséquent, il est pos- sible d'obtenir un rendement élevé de conversion de fré- quence. De façon spécifique, un tel effet est accru dans le cas o un signal de sortie du laser de conversion de lon- gueur d'onde est égal à 50 W ou plus. En outre, il apparaît un effet consistant en ce que le cristal de conversion de longueur d'onde est difficilement endommagé lorsqu'il n'est pas dans une position dans laquelle le faisceau est foca- lisé dans le cas d'un tel laser de grande puissance. Ci-après, on va décrire une relation entre la capacité de focalisation du faisceau délivré par le résona- teur et une zone dans laquelle une oscillation stable est possible, qui varie en fonction de la courbure du miroir du résonateur et de la longueur du résonateur, dans le système à laser, qui possède des milieux actifs ayant la propriété d'une lentille thermique, qui est inhérente au laser de grande puissance. Lorsqu'on fait fonctionner un dispositif laser à l'état solide, on chauffe un milieu actif de laser à l'état solide, principalement par excitation, le milieu actif de laser à l'état solide possédant la propriété de la lentille thermique. Ci-après, on va décrire le cas o le milieu actif de laser à l'état solide possède la propriété d'une distance focale de lentille thermique positive comme dans un laser Nd:YAG. La figure 3 représente un résonateur utilisant deux miroirs convexes. La figure 4 représente un long réso- nateur utilisant deux miroirs concaves. La figure 5 repré- sente un résonateur court utilisant deux miroirs concaves. Sur les figures 3 à 5, on a représenté schématiquement les formes des modes du faisceau laser dans les résonateurs et les modifications des valeurs calculées des diamètres du faisceau en mode propre dans des positions des milieux actifs pour l'effet laser par rapport à l'intensité d'excitation. Les miroirs du résonateur sur les figures 4 et 5 possèdent les mêmes courbures. En outre les représentations sur les figures 3 à 5 concernent un cas o les milieux actifs pour l'effet laser sont du type en forme de tige. Des courbes en trait plein des diamètres du faisceau de mode propre sont calculées en utilisant l'indice de réfraction d'un composant de polarisation dans des directions radiales, c'est-à-dire la direction de polarisation 1 sur la figure 6, dans une section -T transversale de la tige, et des courbes formées de tirets sont calculées en utilisant l'indice de réfraction d'une composante de polarisation dans des directions tangentielles, c'est-à-dire les directions de polarisation 2 sur la figure 6, dans la section transversale de la tige. La capacité de focalisation du faisceau laser sortant du résonateur laser devient meilleure lorsque le diamètre du faisceau du mode propre dans la position du milieu actif pour l'effet laser devient grand, et s'altère lorsque le diamètre du faisceau du mode propre devient faible. Une oscillation stable est possible dans une position dans laquelle un diamètre du faisceau dans la position du milieu actif, qui dépend de l'indice de réfrac- tion dans les directions radiales, représentée par la courbe en trait plein, et le diamètre du faisceau dans la position du milieu actif, qui dépend de l'indice de réfraction de la composante de polarisation dans la direction tangentielle, représentée par une courbe formée de tirets, se chevauchent. En d'autres termes, l'oscillation stable est possible dans les gammes d'intensités d'excitation, représentées par les références Pl et P2 sur les figures 4 et 5. Lorsque l'on compare les diamètres du faisceau du mode propre représentés par wO sur la figure 4 et wl sur la figure 5, dans la position du milieu actif pour l'effet laser du résonateur, wl sur les figures 1 à 5, qui corres- pond à une longueur plus courte du résonateur, est plus faible. En outre la région P2 sur la figure 5, dans laquelle les valeurs calculées des diamètres du faisceau soumis aux deux types de polarisation, c'est-à-dire la courbe formée de tirets et la courbe en trait plein, sont égales, est plus large que la région P1 sur la figure 4. Dans ces régions P1 et P2, on peut obtenir une oscillation stable. Il en résulte que, bien que la capacité de focali- sation du faisceau partant du résonateur représenté sur la figure 5 soit plus mauvaise que celle du résonateur repré- senté sur la figure 4, la région de l'intensité d'excita- tion, dans laquelle le fonctionnement stable peut être obtenu, est plus large dans le résonateur représenté sur la figure 5. On va expliquer ci-après les figures 3 et 4. Lorsqu'on utilise les miroirs convexes possédant des courbures correctes et que la distance entre les miroirs convexes est choisie correctement comme sur la figure 3, un ventre du faisceau, au niveau duquel le faisceau est foca- lisé, n'existe pas dans le récepteur comme cela est repré- senté sur la figure 3. Par conséquent il est possible de raccourcir la longueur du résonateur tout en maintenant la position à une largeur P1 de la région de fonctionnement stable dans l'intensité d'excitation, et le diamètre du mode du faisceau dans la région de fonctionnement stable peut être presque égal à celui représenté sur la figure 4. Les caractéristiques d'oscillation de ces résonateurs sont comparées dans le tableau 1. Comme cela est connu d'après le tableau 1, lorsqu'on utilise le miroir convexe, la lon- gueur du résonateur est réduite, tandis que les caractéris- tiques d'oscillation comme par exemple la puissance de sortie, la capacité de focaliser le faisceau, la largeur de la zone de fonctionnement stable, sont maintenues presque identiques à celles du résonateur, dans lequel le miroir concave est utilisé. Tableau 1 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Courbure du miroir Convexe Concave Concave Longueur du réso- nateur Courte Longue Courte Zone de fonction- nement stable Etroite (P2) Etroite (P2) Large (Pl) Capacité de focali- sation du faisceau Bonne Bonne Mauvaise Bien que le résonateur, qui est constitué par les miroirs concaves ou plats, puisse être raccourci moyennant l'insertion de lentilles à l'intérieur du résonateur, il apparaît des inconvénients consistant en ce que la perte dans le résonateur augmente et que la sensibilité dans l'alignement des éléments optiques augmente. Ci-après, on va décrire un exemple pratique en utilisant un calcul pour montrer que le résonateur court utilisant le miroir convexe ne requiert pas un alignement très précis du miroir comparativement à un résonateur long utilisant le miroir concave. Le résonateur 1 est représenté schématiquement sur la figure 7, dans laquelle deux miroirs convexes possé- dant une courbure de 1 m sont prévus. La longueur de la cavité du résonateur 1 est égale à 780 mm. On a également représenté schématiquement un résonateur 2 sur la figure 7, le résonateur 2 possédant deux miroirs concaves ayant une courbure de 1 m tandis que la longueur de la cavité est égale à 1,780 mm. Ces résonateurs possèdent presque la même capacité de focalisation et la même zone de fonctionnement stable que les résonateurs comparés sur les figures 3 et 4. La figure 8 montre à quel degré les axes optiques des résonateurs dans des positions des milieux actifs pour -T l'effet laser sont décalés par rapport aux centres lorsqu'on modifie les angles des miroirs. On sait que le décalage de l'axe optique du résonateur 1 dans la position du milieu actif pour l'effet laser est beaucoup plus faible que celui du résonateur 2, comme cela est représenté sur la figure 8. Etant donné qu'une puissance de sortie du laser devient faible lorsque l'amplitude du décalage de l'axe optique dans la position du milieu actif pour l'effet laser devient importante, une fluctuation de la puissance de sor- tie provoquée par une vibration du miroir résonnant est plus importante dans le résonateur 2 que dans le résonateur 1. En outre, lorsqu'on essaie de trouver des angles optimum dans les miroirs du résonateur, pour lesquels une puissance de sortie maximale peut être obtenue, une précision plus grande est requise dans le résonateur 2 que dans le résona- teur 1. En agençant le résonateur court moyennant l'utili- sation du miroir convexe, il est possible de constituer un dispositif, qui est moins sensible aux vibrations de compo- sants optiques, et un alignement très précis n'est pas requis. Lorsque des éléments optiques tels qu'un miroir de résonateur et un cristal de conversion de longueur d'onde sont alignés dans un dispositif laser à conversion de longueurs d'onde intra-cavité, les éléments optiques sont alignés de manière à satisfaire à une condition opti- male pour l'oscillation laser en plus d'une condition d'adaptation dephase optimale d'un cristal dit SHG. En d'autres termes, dans un dispositif laser oscillant sur l'onde fondamentale, qui ne comporte pas un cristal de conversion de longueur d'onde à l'intérieur d'un résona- teur, seul l'alignement du miroir du résonateur est requis. Cependant, dans le cas du dispositif laser à conversion de longueurs d'onde intra-cavité, il est en outre requis de réaliser un alignement du cristal de conversion des lon- -T gueurs d'onde. C'est pourquoi, dans les lasers à conversion de fréquence intra-cavité, il est très avantageux qu'un alignement très précis du miroir ne soit pas nécessaire par rapport au dispositif laser oscillant sur l'onde fondamen- tale. En outre étant donné que le dispositif est difficile- ment affecté par la variation de l'angle du cristal de conversion de longueur d'onde, le dispositif laser devient extrêmement stable. Conformément à la présente invention, il est éta- bli pour la première fois qu'un laser extrêmement stable peut être réalisé en appliquant le résonateur utilisant le miroir convexe dans le laser à conversion de longueur d'onde, et il est établi pour la première fois que le réso- nateur utilisant le miroir convexe surpasse le résonateur utilisant le miroir concave si on tient compte de l'amplitude du déplacement de l'axe optique par rapport à la variation de l'angle du miroir, mentionnée précédemment. Bien que l'on ait décrit dans la 1-ère forme de réalisation représentée sur la figure 1 le cas o le fais- ceau laser du second harmonique est produit par positionne- ment uniquement de l'élément de conversion de longueur d'onde de production du second harmonique à l'intérieur du résonateur, il est également possible de réaliser un dispo- sitif laser en positionnant un élément de production d'une fréquence somme à l'intérieur d'un résonateur, par exemple en disposant d'une pluralité de cristaux de conversion de fréquence, comme par exemple un cristal de conversion de longueur d'onde pour la production d'un second harmonique et d'un cristal de conversion de longueur d'onde pour la production d'un troisième harmonique, de sorte qu'on réa- lise d'une manière très efficace un faisceau laser à fré- quence somme à impulsion Q ayant une largeur d'impulsion étroite. Bien que dans la 1-ère forme de réalisation représentée sur la figure 1, on ait indiqué le cas o on utilise l'élément unique de commutation de Q, il est pos- sible d'obtenir un blocage, c'est-à-dire un arrêt complet de l'oscillation laser, dans un dispositif laser à conver- sion de longueur d'onde intra-cavité, possédant une puis- sance de sortie élevée, moyennant une amélioration du ren- dement de diffraction en utilisant la pluralité d'éléments de commutation de Q. En outre dans le cas o le rendement de diffraction de l'élément de commutation de Q varie en fonction d'une relation entre une direction de polarisation d'un faisceau laser et une direction de propagation de l'onde acoustique de l'élément de commutation de Q, il est possible de construire le dispositif laser en disposant deux éléments de commutation de Q de telle sorte que les directions de propagation d'une pluralité d'ondes acous- tiques dans les éléments de commutation de Q sont perpendi- culaires de manière à améliorer le rendement de diffrac- tion. 2-ème forme de réalisation La figure 9 représente une structure d'un dispo- sitif laser correspondant à la seconde forme de réalisa- tion. Sur la figure 9, la référence la désigne un miroir du résonateur, qui possède une réflectance élevée pour un faisceau laser d'onde fondamentale. Les références 2a, 2b désignent des milieux actifs de laser à l'état solide. La référence 3a désigne un miroir d'extraction du faisceau laser du second harmonique, qui fonctionne en outre en tant que miroir réfléchissant possédant une réflectance élevée pour le faisceau laser d'onde fondamentale et une transmittance élevée pour le faisceau laser du second harmonique. La référence 4a désigne un cristal de conversion de longueur d'onde servant à produire le second harmonique. La référence 5a désigne un axe optique d'une oscillation du laser. La référence 6a désigne un faisceau laser d'onde fondamentale. La référence 7a désigne un miroir du résonateur possédant une réflectance élevée pour -I - le faisceau laser du second harmonique et pour le faisceau laser d'onde fondamentale. La référence 9 désigne un dis- positif de rotation de polarisation à 90 degrés. Sur la figure 9, les courbures des miroirs la et 7a du résonateur sont convexes. En outre il est prévu des moyens d'adapta- tion optimale de phase par exemple en utilisant un réglage d'un angle et/ou d'une température du cristal 4a de conversion de longueur d'onde pour la production du second harmonique. Dans le dispositif laser à conversion de longueur d'onde agencé comme sur la figure 9, une partie d'un fais- ceau laser d'onde fondamentale à impulsion Q, qui est produite par les miroirs la, 7a du résonateur du laser, par le miroir 3a fonctionnant en tant que miroir réfléchissant pour l'onde fondamentale, par les milieux 2a, 2b actifs de laser à l'état solide, excités par une source de pompage tel qu'un laser à semiconducteurs ou une lampe (non représentée), par un élément 8a de commutation de Q et par le dispositif 9 de rotation de polarisation à 90 degrés, est convertie en un faisceau laser du second harmonique par le cristal 4a de conversion de longueur d'onde pour la pro- duction du second harmonique. Le faisceau laser du second harmonique (2o) ainsi produit est extrait du miroir 3a. Dans le dispositif laser à conversion de longueur d'onde agencé comme sur la figure 9, étant donné qu'une bifocalisation dans les milieux actifs pour l'effet laser 2a, 2b en fonction de directions de polarisation est annu- lée par positionnement du dispositif de rotation de polari- sation à 90 degrés entre les milieux actifs pour l'effet laser 2a, 2b, il est possible d'obtenir de façon sûre une région d'oscillation stable plus large que dans la tech- nique classique. En outre, étant donné que le miroir du résonateur est un miroir convexe, il est possible de réali- ser un dispositif plus compact que dans la technique clas- sique, et il est possible de produire d'une manière très efficace un faisceau de conversion de longueur d'onde d'impulsions à Q commuté possédant une largeur d'impulsion plus courte et une intensité maximale plus élevée. * Dans la 2-ème forme de réalisation, on peut réa- liser un dispositif de production de fréquence somme en positionnant une pluralité de faisceaux de conversion de longueur d'onde à l'intérieur du résonateur; et on peut utiliser une pluralité d'éléments à Q commuté ou on peut disposer deux éléments à Q commuté de sorte que les direc- tions de propagation d'ondes acoustiques dans les éléments de commutation de Q sont perpendiculaires. En outre, bien que dans les première et deuxième formes de réalisation, les deux miroirs du résonateur soient les miroirs convexes, tant qu'au moins le miroir situé sur un côté du cristal de conversion de longueur d'onde est un miroir convexe et que l'autre miroir est par exemple un miroir plan ou un miroir concave, l'effet selon lequel le cristal de conversion de longueur d'onde soit moins susceptible d'un endommagement est inchangé en dépit du fait que les effets mentionnés précédemment sont légère- ment atténués. 3-ème forme de réalisation Dans la 3-ème forme de réalisation, on utilise un cristal LBO (LiB305) à adaptation de phase du type II en tant que cristal de conversion de longueur d'onde dans la structure du laser à conversion de longueur d'onde à impul- sion Q intra-cavité, représentée sur les figures 1 et 9. Ci-après, on va indiquer la raison pour laquelle un résona- teur court utilisant un miroir convexe est avantageux dans le cas d'une conversion de fréquence intra-cavité avec un cristal de LBO (LiB305) à adaptation de phase du type II. Un coefficient deff de conversion de longueur d'onde efficace du cristal de conversion de longueur d'onde est associé à l'efficacité de la conversion de longueur d'onde sur la base des formules suivantes. (Formule 1) k X deff2; et (Formule 2) P2û = kPo2, Po représentant une puissance du faisceau fondamental dans le cristal, et P2) représentant une puissance du second harmonique, qui doit être produite. A partir de la formule 1, on voit que le rende- ment de conversion de longueur d'onde du cristal LBO à adaptation de phase de type II, qui possède un faible coefficient de conversion de longueur d'onde efficace est égal à environ une dizaine ou plusieurs dizaines de fois le rendement de conversion de longueur d'onde cristal KTP, et est égal à environ une ou plusieurs fois le rendement de conversion de longueur d'onde du cristal LBO à adaptation de phase du type I étant donné que le carré du coefficient effectif de conversion de longueur d'onde est proportionnel au rendement de conversion de longueur d'onde tel qu'indi- qué par la formule 1. D'autre part, le cristal LBO à adap- tation de phase du type II présente les avantages de four- nir un faisceau de sortie de second harmonique intense en ce que (1) le seuil d'endommagement optique est élevé; (2) la production du second harmonique est possible avec un faisceau laser fondamental à polarisation aléatoire; et (3) l'indice de réfraction est moins sensible à une variation de la température. Dans les systèmes laser classiques, le cristal LBO à adaptation de phase du type II est rarement utilisé pour la production du second harmonique en raison du faible rendement de conversion de longueur d'onde. Pour utiliser effectivement le cristal LBO à adaptation de phase du type II, il faut que le cristal soit long, et il est technique- ment difficile de produire un cristal long tout en conser- vant une bonne qualité de ce cristal, et le coût de fabri- cation du long cristal est élevé. Même si on l'utilise réellement, la puissance de sortie du second harmonique est faible par rapport au cristal KTP, etc. On trouve tout d'abord que la structure du résonateur utilisant le miroir convexe combiné au cristal LBO à adaptation de phase du type II est avantageuse pour améliorer le signal de sortie et le rendement et pour obtenir une largeur d'impulsion brève. En outre, on obtient le faisceau du second harmo- nique, qui présente une excellente capacité de focalisa- tion, avec une diffraction décuple ou moins limitée avec une puissance de sortie moyenne du second harmonique de W ou plus. Ci-après, on va indiquer d'une manière théorique une raison pour laquelle un résonateur court est avantageux pour l'obtention de la puissance de sortie élevée et du rendement élevé lors d'une conversion de longueur d'onde intra-cavité à impulsion Q. La figure 10 représente un résultat de puissance de sortie calculée du second harmo- nique en fonction de la longueur lc du résonateur pour les valeurs 0,5 m, 0,7 m, 1 m, 1,2 m et 1,5 m en utilisant un simulateur, dans lequel une condition de limite de temps est réglée pour décrire un système réel au moyen d'équations de taux des formules 3 et 4. En d'autres termes, une condition similaire à celle présente dans une oscillation laser à Q commuté est reproduite par le calcul avec une variation périodique d'une perte du résonateur, produite par un élément de commutation de Q. Les formules 3 et 4 sont les suivantes: (Formule 3) d4 c ----= -----[2onl-L4-k]2]; et dt 21C (Formule 4) dn -- = - anl+, dt représentant une densité de photons; c la vitesse de la lumière; a une section transversale d'émission simulée, n une densité d'inversion de population; L une perte dans le résonateur; k une constante proportionnelle au coefficient de conversion de longueur d'onde; lc la longueur d'onde du résonateur, et 1 la longueur du milieu d'émission laser. Sur la figure 10, on sait qu'on peut obtenir une puissance de sortie plus élevée du second harmonique lorsque la longueur du résonateur diminue. En particulier dans le cas o un résonateur court est utilisé dans une région possédant une valeur k = 3 x 10-7 ou moins, il existe une région dans laquelle une puissance de sortie élevée peut être obtenue. D'une manière générale dans le cas du cristal KTP ou du cristal LBO à adaptation de phase du type I ou dans des cas similaires, le coefficient de conversion de longueur d'onde ne devient pas aussi faible. Dans le cas de l'utilisation du cristal de LBO à adaptation de phase du type II, le coefficient de conversion de lon- gueur d'onde devient aussi faible. Par ailleurs, il est possible d'utiliser un autre long cristal en tant que pro- cédé d'accroissement du coefficient de conversion de lon- gueur d'onde. Cependant, un tel long cristal présente des inconvénients consistant en ce qu'il est coûteux et que l'alignement devient compliqué étant donné qu'un angle d'acceptation d'adaptation de phase du cristal de conver- sion de longueur d'onde est étroit. Dans le cas o le cris- tal LBO à adaptation de phase du type II est utilisé en tant qu'élément de conversion de longueur d'onde, étant donné que son coefficient de conversion de longueur d'onde est faible, il existe une région, dans laquelle le rende- ment de production du faisceau laser du second harmonique est intensifié sous l'effet du raccourcissement de la lon- gueur du résonateur moyennant l'utilisation de miroirs convexes. Cette découverte a été obtenue tout d'abord à partir des résultats du calcul décrit précédemment en uti- -r- lisant un code de calcul et sur la base d'une expérience. 4-ème forme de réalisation La figure 11 est une vue structurelle représen- tant une 4-ème forme de réalisation de la présente inven- tion. Sur la figure 11, le chiffre de référence 10 désigne un dispositif laser représenté dans les trois premières formes de réalisation; le chiffre de référence 11 désigne un axe optique d'un faisceau laser; le chiffre de référence 12 désigne un miroir réfléchissant pour le faisceau laser, le chiffre de référence 13 désigne un élément de focalisa- tion et de mise en forme du faisceau laser; et le chiffre de référence 14 désigne une pièce à usiner devant être traitée. Dans un dispositif de traitement du type agencé comme sur la figure 11, le faisceau laser produit dans le dispositif laser 10 représenté sur la figure 1 ou 9 est réfléchi par le miroir réfléchissant 12, est focalisé et mis en forme par l'élément 13 de focalisation et de mise en forme du faisceau laser et atteint la pièce à usiner 14. Etant donné que le faisceau laser 11, qui est produit par le dispositif laser 10 représenté dans les trois premières formes de réalisation possède une bonne capacité de focali- sation, une bonne stabilité et un rendement élevé, il est possible d'obtenir un traitement fin et précis. 5-éme forme de réalisation La figure 12 est une vue structurelle de la 5ème forme de réalisation. Sur la figure 12, la référence lOa désigne un dispositif laser servant à produire un faisceau laser du second harmonique représenté sur la figure 1 ou 9; la référence 30a désigne un axe optique d'un faisceau laser; la référence 13a désigne un élément de focalisation et de mise en forme du faisceau laser; la référence 15 désigne un cristal de conversion de longueur d'onde pour produire un faisceau du quatrième harmonique tel que CLBO (CsLiB6010) et BBO (3- BaB204), en tant que cristal de -1 - conversion de longueur d'onde additionnel; et le chiffre de référence 16 désigne un miroir formant diviseur de fais- ceau, qui possède une transmittance élevée pour le faisceau laser du quatrième harmonique et une réflectance élevée pour le faisceau laser du second harmonique. Dans le dispositif laser ainsi agencé, le faisceau laser du second harmonique lla produit par le dispositif laser pour la production du second harmonique a est focalisé et mis en forme par l'élément 13a de focalisation et de mise en forme du faisceau laser, et atteint le cristal de conversion de longueur d'onde 15 pour produire le quatrième harmonique devant être converti en le faisceau laser du quatrième harmonique. Par conséquent le faisceau laser du quatrième harmonique produit et le reste du faisceau laser du second harmonique, qui n'est pas converti, sont séparés en le faisceau laser 17 du quatrième harmonique et le faisceau laser 18 du second harmonique et sortent du miroir 22 formant diviseur de faisceau. Il est possible d'obtenir un dispositif de pro- duction de faisceau laser du quatrième harmonique, très efficace étant donné que le faisceau laser du second harmo- nique produit dans le dispositif laser représenté dans les trois premières formes de réalisation possède une puissance de sortie élevée, une convergence élevée et une courte lar- geur d'impulsion. Bien que sur la figure 12 on ait représenté uni- quement un procédé de production du faisceau laser du qua- trième harmonique, l'invention n'est pas limitée à la pro- duction du quatrième harmonique. Un faisceau laser du troi- sième harmonique peut être produit par transmission d'un faisceau laser fondamental conjointement avec le faisceau laser du second harmonique à un cristal de conversion de longueur d'onde de fréquence somme. En outre on peut pro- duire un faisceau laser du cinquième harmonique par trans- mission d'un faisceau laser du quatrième harmonique et du faisceau laser fondamental à un cristal de conversion de longueur d'onde de la fréquence somme. En outre on peut réaliser la production d'une fréquence somme quelconque et la production de n'importe quel harmonique. 6-ème forme de réalisation La figure 13 représente une vue structurelle représentant la 6-ème forme de réalisation. Sur la figure 13, le chiffre de référence lob désigne un dispositif laser servant à produire un faisceau laser du second harmonique, illustré dans les trois premières formes de réalisation; le chiffre de référence llb désigne un axe optique du faisceau laser du second harmonique; la référence numérique 13b désigne un élément de focalisation et de mise en forme du faisceau laser du second harmonique; et les chiffres de référence 19, 19a et 19c désignent un miroir du résonateur à faisceau laser à milieu Ti:saphir, qui transmet totale- ment le faisceau laser du second harmonique et réfléchit totalement un faisceau laser à milieu Ti:saphir; le chiffre de référence 20 désigne un cristal de Ti:saphir d'un autre milieu actif pour l'effet laser; le chiffre de référence 21 désigne un axe optique du faisceau laser à milieu Ti:saphir; le chiffre de référence 22 désigne un faisceau laser du second harmonique, qui n'est pas absorbé par le cristal de Ti:saphir; le chiffre de référence 23 désigne un faisceau laser à milieu Ti:saphir et le chiffre de réfé- rence 24 désigne un miroir d'extraction du faisceau laser à milieu Ti:saphir, qui est partiellement transparent pour le faisceau laser à milieu Ti:saphir. Dans le dispositif laser ainsi agencé, qui est représenté sur la figure 13, un faisceau vert, c'est-à-dire un faisceau laser du second harmonique produit dans le dis- positif laser pour la production du second harmonique lob, est focalisé et mis en forme par l'élément 13b de focalisa- tion et de mise en forme du faisceau laser du second harmo- nique. Après transmission dans le miroir 19 du résonateur du laser à milieu Ti:saphir, une partie de la lumière verte est absorbée par le cristal de Ti:saphir. Le faisceau vert ainsi absorbé pompe le cristal de Ti:saphir 20, ce qui a pour effet que le laser à milieu Ti:saphir oscille dans un résonateur constitué par les miroirs de résonateur 19, 19a, 19b et 24. Le faisceau laser produit dans le milieu Ti:saphir est extrait du miroir 24 d'extraction du faisceau laser à milieu Ti:saphir. Dans le dispositif laser ainsi agencé, qui est représenté sur la figure 13, la lumière verte possède une puissance de sortie élevée, un rendement élevé et une bonne capacité de focalisation et est produite par le dispositif laser servant à produire le second harmonique, est utilisée pour le pompage du laser à milieu Ti:saphir, ce qui a pour effet qu'il est possible de réaliser un dispositif de pom- page qui peut pomper le cristal de Ti:saphir avec un rende- ment élevé et une haute intensité. Un milieu actif pour l'effet laser, qui fait partie de l'amplificateur laser pourrait également être pompé par le dispositif laser. Le premier avantage du dispositif laser selon la présente invention est qu'on réalise le dispositif compact comportant le résonateur court et que le faisceau laser à conversion de longueur d'onde à impulsion Q possédant une durée d'impulsion courte est produit. En outre le rendement de conversion de longueur d'onde est accru et on peut obtenir un dispositif stable, qui est à peine affecté par la vibration des miroirs. En outre le dispositif ne requiert pas une grande précision d'alignement des éléments optiques. De plus le cristal de conversion de longueur d'onde est difficilement endommagé. Le second avantage du dispositif laser selon l'invention est que la conversion de longueur d'onde à ren- dement élevé est possible même avec le cristal LBO à adap- tation de phase du type II, qui possède un faible coeffi- cient de conversion de longueur d'onde, et il est possible de faire fonctionner le dispositif laser d'une manière stable pendant une longue durée sans endommager le cristal de conversion de longueur d'onde. Le troisième avantage du dispositif laser conforme à la présente invention est que l'on conserve une grande largeur pour la région d'intensité de pompage, dans laquelle un fonctionnement stable peut être obtenu et que le faisceau laser à impulsion à conversion de longueur d'onde ayant une courte largeur d'impulsion est produit conjointement avec une oscillation stable et très efficace. En outre le rendement de conversion de longueur d'onde est amélioré. Le quatrième avantage du dispositif laser selon la présente invention est que le cristal de conversion de longueur d'onde est difficilement endommagé en dépit de son rendement et de son signal de sortie élevé. Le premier avantage du dispositif laser selon la présente invention est que le faisceau laser possède une puissance de sortie élevée et une bonne capacité de focali- sation, ce qui n'a pas été obtenu dans la technique clas- sique, peut être utilisé pour un traitement stable, précis et à grande vitesse, avec une précision élevée, dans le cadre d'un fonctionnement aisé. Le sixième avantage du dispositif laser selon la présente invention est qu'on utilise un faisceau laser de grande puissance et pouvant être hautement focalisé, que l'on ne pouvait pas obtenir dans la technique classique, en tant que source de lumière pour une conversion de longueur d'onde externe; le faisceau laser de conversion de longueur d'onde à impulsion Q, qui possède une bonne capacité de focalisation et une haute reproductibilité, qui n'était pas obtenu dans la technique classique, est produit d'une manière très efficace; le dispositif laser fonctionne de façon stable pendant une longue durée. Le septième avantage du dispositif laser selon la présente invention est que le dispositif laser fonctionne aisément étant donné que le faisceau laser possédant une puissance de sortie élevée et une convergence élevée, qui n'a pas encore été obtenu dans la technique classique, est utilisé en tant que source de pompage pour un autre milieu actif pour l'effet laser; le faisceau laser possédant une bonne capacité de focalisation, qui est produit par l'autre milieu laser actif pour l'effet laser, qui n'était pas obtenu dans la technique classique, est produit d'une manière très efficace, et le dispositif laser fonctionne de façon stable pendant une longue durée. A l'évidence de nombreux changements et modifica- tions peuvent être apportés à la présente invention à la lumière des enseignements indiqués précédemment. C'est pourquoi on comprendra que l'invention peut être mise en oeuvre d'une autre manière que cela est décrit de façon spécifique. REVENDICATIONS 1. Dispositif laser servant à produire un fais- ceau laser à conversion de longueur d'onde à impulsion Q, comportant un résonateur stable, et comprenant: un milieu à l'état solide (2) actif pour l'effet laser; un élément (8) de modulation du facteur Q du résonateur; un cristal (4) de conversion de longueur d'onde, qui est un cristal optiquement non linéaire; et des miroirs (1), (7) pour le résonateur, caractérisé en ce que ledit milieu actif de laser à l'état solide, ledit élément de modulation du facteur Q et ledit cristal de conversion de longueur d'onde sont disposés sur un axe optique (5) du laser à l'intérieur dudit résonateur stable, et que l'un (7) desdits miroirs (1), (7) du résona- teur, qui est situé sur un côté proche dudit cristal (4) de conversion de longueur d'onde, est un miroir convexe. 2. Dispositif laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cristal (4) de conversion de longueur d'onde est un cristal de conversion de longueur d'onde du second harmonique pour produire un faisceau laser du second harmonique, et ledit cristal (4a) de conversion de longueur d'onde du second harmonique est un cristal de LBO (LiB305) à adaptation de phase du type II. 3. Dispositif laser selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un élément (9) de commande de polarisation est inséré dans ledit résona- teur stable. 4. Dispositif laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la puissance moyenne de sortie dudit faisceau laser à conversion de -T- longueurs d'onde à impulsion Q est égale à 50 W ou plus. 5. Dispositif de traitement par laser, contenant ledit dispositif laser selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que ledit faisceau laser à conversion de longueur d'onde à impulsion Q, produit par ledit dispositif laser, est utilisé pour un traitement. 6. Dispositif de traitement par laser, contenant ledit dispositif laser selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un second cristal (15) de conversion de longueur d'onde, et que ledit faisceau laser de conversion de lon- gueur d'onde à impulsion Q est soumis à une conversion de longueur d'onde sous l'effet de son passage dans ledit second cristal (15) de conversion de longueur d'onde. 7. Dispositif de traitement par laser, contenant ledit dispositif laser selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il contient d'autres milieux (20) actifs pour l'effet laser et que ledit fais- ceau laser à conversion de longueur d'onde à impulsion Q produit par ledit dispositif laser est utilisé pour exciter lesdits autres milieux (20) actifs pour l'effet laser.