FR 2100596 A1 19720324 FR 7040179 A 19701109 70 40179 1 21005% La présente invention est relative aux' lasers, et elle a plus particulièrement pour objet un laser à gaz commandé par impulsions, capable de fournir une puissance de sortie moyenne relativement élevée. 5 Les lasers classiques actuels sont étudiés pour fonction ner à des fréquences ^opératoires' relativement faibles. Il s'ensuit que la puissance moyenne qu'ils fournissent est elle-même très faibleo C'est là un inconvénient particulièrement regrettable dans les applications qui ne .nécessitent normalement qu'une 10 puissance relativement faible, et typique des lasers à gaz classiques, mais qui exigent une forte puissance de sortie moyenne du laser pendant des intervalles de temps définis. Aucun des lasers à gaz commandé par impulsions actuellement connu n'est capable de fournir avec un rendement suffisant une puissance de sortie 15 qui varie de la sorte» Les lasers à gaz à onde entretenue actuellement en usage sont capables de fournir des puissances moyennes de sortie élevées. Mais les lasers de ce type sont plus coûteux que les lasers à commande par impulsions du fait que leur construction est 20 plus compliquée, et exige l'emploi de matériaux capables de supporter les températures élevées qui résultent des fortes intensités moyennes passantes nécessaires pour obtenir les fortes puissances moyennes de sortie désirées. L'autre part, et du fait 4e-leur marche sur onde entretenue, ces lasers fournissent des impul-25 sions de sortie dont la puissance moyenne- est faible. Ainsi qu'il est bien connu de tous les spécialistes de la question, la production de radiations ultraviolettes au moyen d* un laser à gaz ionisé exige l'emploi de très fortes intensités, bien supérieures à celles nécessaires pour la production de radia-30 tions qui se situent dans le spectre visible. Actuellement, les lasers à gaz à onde entretenue sont incapables soit de supporter les températures élevées, soit de dissiper les' fortes quantités de chaleur provenant du passage des intensités optimales requises pour la production de rayons ultraviolets. Par conséquent, lors-35 qu'on désire obtenir de telles radiations, les lasers à onde entretenue sont utilisés sous des intensités nettement inférieures aux intensités optimales désirables. ,11 en résulte que leur puissance de sortie est très faible.ou bien, comme indiqué plus haut, que leur rendement est faible. Ceci est dû principalement au fait 40 que dans un laser utilisé pour la production de rayons ultraviolets 70 40179 2 2100596 la puissance de sortie est une fonction de la troisième puissance de l'intensité, ou d'une puissance supérieure. Il s'ensuit que tout écart par rapport à l'intensité optimale a pour résultat une réduction importante de la puissance de sortie. En raison des limitations précitées des lasers à gaz, 5 il serait hautement désirable de pouvoir réaliser un laser à gaz à impulsions capable de fournir une puissance de sortie moy„ enne élevée pendant des intervalles de temps définis. Il serait aussi désirable de pouvoir réaliser sous une forme relativement simple un laser à gaz capable d'émettre des rayons ultraviolets 10 avec un bon rendement. Il serait de plus désirable de pouvoir réaliser un laser à gaz à impulsions capable de fournir continûment une puissance de sortie moyenne plus élevée que celle fournie par les lasers à gaz à impulsions de conception antérieure . 15 l'un des objets principaux de la présente invention est la réalisation d'un laser à gaz à impulsion d'un type nouveau et perfectionné. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un laser à gaz à impulsions muni d'un tube de décharge de type 20 nouveau qui permet au laser de fournir une puissance de sortie moyenne relativement élevée. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un laser à gaz à Impulsions capable de fonctionner sur un large intervalle de puissances moyennes d'entrée. 25 Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un laser à gaz à impulsions de type nouveau et capable de fonctionner de façon satisfaisante dans un intervalle relativement étendu de puissances moyennes d'entrée. "Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un 30 laser à gaz à impulsions, d'un type nouveau, relativement peu coûteux et capable de fournir avec un bon rendement des radiations ultraviolettes. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un laser à gaz à impulsions, relativement peu coûteux et caracté-35 risé en ce qu'il peut fonctionner suivant deux modes opératoires à savoir un mode normal pour lequel il fonctionne suivant un premier cycle de charge et un mode à éclats pour lequel son cy-ele de charge est fortement accrû et provoque l'obtention d'une 40 puissance de sortie moyenne élevéè. 70 40179 3 2100596 Oes buts, et d'autres encore, sont atteints dans le laser à gaz à impulsions conforme à l'invention, qui est muni d'un tube de décharge d'une structure nouvelles. la structure particulière de ce tube lui permet de fonctionner à des tempé-5 ratures notablement plus élevées que les températures normales de marche qui caractérisent les lasers à gaz à impulsions de construction classique. En fait, les températures que le tube du laser réalisé suivant l'invention est capable de supporter sont de l'ordre àes températures de marche qui caractérisent 10 les lasers à gaz à onde entretenue» Ce tube est constitué par un corps tubulaire relativement long fait en une matière, céramique par exemple, capable de résister en toute sécurité à des températures pouvant atteindre au moins 1.500° C. Ce tube, qui forme une partie du trajet 15 suivi par le gaz dans lequel se produit l'effet de laser, est entour.'é d'une enveloppe en verre. Le diamètre de cette enveloppe est choisi de façon que à la température de fonctionnement du tube, le transfert de chaleur entre ce tube et son enveloppe s'effectue principalement 20 par radiation thermique, et non par conduction. Il se refroidit donc par radiation.» Du fait de son mode de refroidissement, il est capable de répondre correctement à une forte augmentation de la puissance qui lui est fournie, augmentation correspondant à son cycle opératoire sous forte charge, et de fournir une puis-25 sance de sortie dont la valeur moyenne est notablement plus forte âans que sa température dépasse la température limite que sa matière constitutive peut supporter» En fait, le refroidissement du tube par radiation permet de faire fonctionner le laser sous les fortes crêtes d'intensité qui sont nécessaires pour l'émis-30 sion de radiations ultraviolettes de forte intensité moyenne sans que la température du tube dépasse la limite acceptable. Des radiations ultraviolettes peuvent ainsi être produites avec un rendement élevé. Ce nouveau laser permet donc d'obtenir des radiationg^iltraviolettes de puissance moyenne élevée. 35 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'in vention ressortiront encore de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif, et avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue de profil avec coupe partielle 40 du laser conforme à l'invention, 70 40179 4 2100596 la figure 2 est un graphique représentant les variations de la température du tube et de la densité du gaz en fonction de la puissance d'entrée ; la figure 3 est une coupe axiale d'un col d'étrangle-5 ment du laser de l'invention ; les figures 4a et 4b sont des coupes axiales faites dans deux autres modes de réalisation du col d'étranglement ; et la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation possible de l'alimentation en énergie électrique de ce 10 laser La figure 1 représente, princijialement en coupe axiale, le système de décharge du laser à gaz commandé par impulsions réalisé suivant l'invention» Oe système comprend un tube à gaz 10 relativement long, dont les deux extrémités 11 et 12 pénètrent 15 à ajustage glissant respectivement dans un support d'extrémité 13 et dans un support d'extrémité 14. En pratique, le rapport de la longueur au diamètre du tube 10 est bien supérieur à ce qu'il est sur la figure 1. Selon l'invention,la température de fonctionnement de ce tube est presque constamment supérieure à 500° C 20 et elle peut atteindre ou même dépasser 1.200° C. En conséquence, le tube 10 est fait en une matière capable de supporter de telles températures. Une céramique réfractaire convient à cet effet. Dans la suite du présent exposé, le tube 10 pourra être appelé "tube céramique*. Du fait que les supports d'extfémité 13 et 14 25 sont en contact avec ce tube céramique, lequel peut être porté à une température élevée, ils sont faits eux aussi en une matière céramique. Ces supports seront appelés dans la suite du présent exposé "cols d'étranglement céramiques" du fait qu'ils forment chacun un étranglement dans lequel s'introduit l'une des extré-30 mités du tube céramique. De préférence, et comme déjà précisé, les extrémités de ce tube pénètrent à ajustage glissant dans ces supports, de façon qu'il puisse, se dilater librement en direction axiale lorsque sa température augmente. Deux chambres d'extrémité 17 et 18 en verre, sont res-35 pectivement scellées sur les cols d'étranglement 13 et 14. La chambre 17 est en communication avec une source de gaz 19 et avec une anode 20, et la chambre 18 est en communication avec une cathode 21. Cette anode et cette cathode sont branchées sur une source d'énergie électrique 25 capable de fournir les pointes 40 d'intensité nécessaires pour l'obtention de l'effet laser et .70 40179 5 2100596 les impulsions de déclenchememt nécessaires à tout laser à impulsions. Si on le. désire, les. chambres .17 et ;1,8 peuvent être en intercommunication de façon à créer un trajet, de circulation du gaz entre l'anode ..et la cathode. Comme dans tout laser clas-5 sique, il est prévu dans ce las.er deux miroirs 26 et . 27 placés sur l'axe longitudinal du tybe 10 et-entre lesquels se produit l'effet las.er. Le miroir 27 est supposé être le miroir de sortie que traversent les radiations lumineuses émises par le laser. Tel qu'il a été décrit jusqu'ici, le las.er est tout-à-10 fait semblable à un laser à gaz à imposions de typé cl.assique. La seule différence entre les deux consiste en ce que, dans le laser de l'invention, -le tube 10 dans lequel se produit l1 effet laser est fait en une-matière céramique ou similaire ^capable de supporter les températures élevées qui s'y développent» Au con-15 traire, dans un laser à gaz à impulsions, de construction classique, le tube à gaz et/ou ses supports sont en verre, du fait que la température de marche d'un tel laser est inférieure à 300° C. La température du tube d'un laser à gaz à impulsions de type classique n'atteint, jamais 500° C. De plus, dans le laser 20 conforme à l'invention, les cols d'étranglement sont aussi en céramique,éet non en verre,-du fait qu'ils supportent le tube 10 dont la température atteint des valeurs.élevées. D'autre part la source d'énergie électrique 25 diffère des sources d!énergie électrique utilisées dans les lasers à gaz à impulsions classi-25 ques, du fait qu'elle est capable de commander les cycles opératoires du laser dans un très large intervalle de chargés. Un mode de réalisation particulièr âe cette, source d'énergie 25 sera, décrit plus en détail par la. suite.- Ainsi qu'on le voit sur la figure- 1, le système de dé-30 charge du laser conforme à l'invention comprend une enveloppe cylindrique 30 scellée sur les chambres d'extrémité 17 et 18. Cette enveloppe 30 entoure le tube céramique 10. Si les extrémités du tube 10 font joint étanche- dans les cols d'étranglement 13 et 14, l'enveloppe 30 peut.être mise sous vide, de façon à 35 former une.chambre à vide autour du tube 10. Mais si les extrémités du tube 10 pénètrent à ajustage glissant dans les cols 13 et 14, il est préférable que la chambre formée par ,1e tube 30 soit en communication avec la-source de gaz 19, cette source fournissant le gaz à faible pression absolue., c'est-à-dire à fai-40 ble densité,- nécessaire dans un laser-à gaz à impulsions.. Ce gaz 70 40179 6 2V0OS96 à faible densité remplit alors la chambre formée par le tube 30» La fonction principale de l'enveloppe 30, dont le diamètre intérieur- est bien supérieur au diamètre extérieur du tube 10, est de former autour de ce tube une chambre d'un volume re-5 lativement important dans laquelle le gaz utilisé est à une pres-■ sion très faible. Malgré la présence de gaz dans le tube 30, en raison de la faible conductibilité thermique de ce gaz et, en particulier, de la forte différence de température entre le tube 10 et l'enveloppe 30, laquelle a un diamètre bien supérieur, la 10 chaleur se diâsipe sur la surface latérale'du tube 10 principalement par radiation thermique. C'est ce mode de refroidissement par radiation thermique du tube 10 qui est la caractéristique de base de la présente invention. L'enveloppe 30 peut être faite en toute matière capable 15 de constituer un récipient étanche aux gaz ou dans lequel on puisse faire le vide, et capable d'absorber et/ou de transmettre la chaleur radiante qu'elle reçoit du tube 10. Dans une forme de réalisation pratique de l'invention, l'enveloppe 30 était en verre. Le terme "verre" sera donc utilisé ci-après au cours de 20 la description de l'enveloppe 30 et des chambres 17 et 18. Mais 11 doit être bien entendu que ce terme désigne aussi toute matière capable de former un récipient étanche aux gaz, ou dans lequel on puisse faire lé vide. Parmi les matières satisfaisait-à ces conditions on peut citer, à titre nullement limitatif, le 25 verre, le quartz, les céramiques et les matières similaires. On sait, que, d'après la loi de Stefan-Boltzmann, qui A s'écrit : P = o»ï , l'énergie radiante totale P émise par un radiateur est proportionnelle à la quatrième puissance de sa température absolue. Bu fait que la température de fonctionne-30 ment d'un laser à gaz à impulsions de type plassique est relativement peu élevée, la quantité de chaleur que peut perdre son tube par radiation est très faible. Par suite, le refroidissement de ce tube est obtenu surtout par conduction, ou par con-vection. Mais dans le laser conforme à l'invention la tempéra-35 ture du tube 10 atteint des valeurs relativement élevées. Par conséquent, la présence de l'enveloppe 30, qui permet au tube 10 de se refroidir par radiation, est particulièrement efficace puisqu'elle permet de retirer à ce tube des quantités de chaleur Importantes, du fait de sa forte température en cours d'opéra-40 tion. Ainsi qu'il apparaîtra par la suite, c'est ce refroidisse- 70 40T79 7 2100596 ment par radiation du tube 10 qui permet au laser conforme à l'invention de fournir une puissance de sortie moyenne relativement élevée tout en lui permettant de répondre aux puissances d'entrée moyennes élevées, âans que la température de son tube 5 atteigne des valeurs excessives. les variations de la température du tube 10 refroidi par radiation, et de la densité du gaz qu'il contient, en fonction de la puissance moyenne d'entrée, sont mises en évidence par le graphique de la figure 2 dont les courbes représentent les 10 variations de la température du tube exprimée en C et de la densité normalisée du gaz qu'il contient, en fonction de la puissance moyenne d'entrée exprimée en W/cm. La variation de la température par rapport à la puissance moyenne d'entrée est représentée par la courbe 32, et celle de la densité du gaz est 15 représentée par la courbe 33. Les valeurs de la température et des puissances moyennes d'entrée qui ont servi au tracé des courbes de la figure 2 ont été fournies pa^des mesures faites au cours d'essaie effectués sur un tube conforme à l'invention. Le tube à gaz utilisé était en céramique, et avait une longueur 20 de 27 cm, un diamètre intérieur de 2,4 mm et un diamètre• extérieur de 4 mm. L'enveloppe en verre 30 avait un diamètre intérieur de 2,5 cm et une épaisseur de 1,5 mm. Sur la figure 2, la source de gaz 19 est supposée réglée de façon que, lorsque la puissance moyenne d'entrée a une §5 certaine valeur nominale qQ, la densité du gaz dans le tube a une valeur nQ prise comme unité, et la température est TQ. Comme on le voit sur cette figure, lorsque la puissance moyenne d'entrée augmente, la température augmente et la densité du gaz diminue. Mais, en raison du refroidissement du tube, par radiation, la 30 variation de la température est bien inférieure à celle de la puissance moyenne d'entrée. Il s'ensuit que cette puissance moyenne d'entrée peut être augmentée de façon sensible sans que la température dépasse la température limite de sécurité du tube céramique du laser conforme à l'invention. Sur la figure 2 on 35 voit que, dans le mode de réalisation particulier de l'invention choisi le passage de la puissance moyenne d'entrée d'une valeur q.1 (4 W/cm environ) a une valeur q.2 (4° W/cm environ), ce qui représente une augmentation du simple au décuple de cette puissance d'entrée et de la charge du laser à chacun de ses cycles 40 opératoires, ne correspond qurà un passage du simple au double 70 40179 8 2100596 de la température, et à une diminution d'un tiers seulement de la densité du gaz. Le fait que la densité du gaz ne varie pas de plus d'un tiers sur un si large intervalle de la puissance moyenne d'en-5 trée est de première importance. Il permet de faire fonctionner le laser sous une pression de gaz optimale, ou proche de sa valeur optimale, pour toutes les puissances moyennes d'entrée qui se situent dans un intervalle prédéterminé. Il est ainsi possible d'obtenir des crêtes de la puissance de sortie d'une valeur 10 optiiçale, ou voisines de cette valeur optimale, pour une variation du simple au décuple de la puissance moyenne d'entrée. En pratique, la densité du gaz fournie par la source 19 est choisie de façon que la deniité du gaz dans le tube et, par suite, la valeur des crêtes de la puissance de sortie, soient optimales 15 pour une certaine valeur particulière choisie de la puissance moyenne d'entrée. On obtient ainsi des crêtes de la puissance de sortie proches de leur valeur optimale pour toutes les puissances moyennes d'entrée qui se situent dans l'intervalle choisi. De plus, du fait que la température du tube ne passe 20 que du simple au double même lorsque la puissance moyenne d'entrée passe du simple au décuple, le laser de l'invention peut fonctionner sous des puissances moyennes d'entrée plus élevées sans que soit dépassée la température de sécurité des diverses parties constitutives du tube à décharge refroidi par radiation. 25 Cette augmentation possible de la puissance d'entrée, qui se traduit par une plus forte eharge du tube à chacun de ses cycles opératoires, permet d'obtenir une augmentation marquée de la puissance moyenne de sortie du laser. Ainsi qu'on le comprend aisément, la charge du laser à chacun de ses cycles opératoires et* 30 par suite, sa puissance moyenne de sortie, peuvent être accrues, soit par une augmentation de la durée, soit par une augmentation de la fréquence des impulsions de commande. Un tube à décharge conforme à l'invention a été incorporé dans un laser à gaz à impulsions qui a été utilisé suivant 35 deux modes différents, respectivement appelés ci-après "mode normal" et "mode à éclats". Dans son mode normal d'opération, le laser était commandé par des impulsions à la fréquence de 100 Hz sous une puissance moyenne d'entrée de 4,8 W/cm, conditions pour lesquelles la température du tube était d'environ 600° C. Ce la-40 ser pouvait être utilisé pendant de longues périodes de temps 70 40179 9 2100596 sans aucun effet nuisible sur son système de déchargée Ce laser particulier pouvait être porté à son mode d'opération à éclats par augmentation à 1.100 Hz de la fréquence de ses impulsions de commande.. Il en résultait un accroissement sen-5 sible de sa puissance moyenne de sortie. Lorsqu'il était utilisé suivant, ce mode opératoire, et bien que la puissance moyenne d' entrée fût portée à 40 W/cm la température du tube, du fait du refroidissement par radiation de celui-ci, ne s'élevait qu'à 1.200° C environ, ce qui est dans la limite de' sécurité pour un 10 tube én céramique» Dans.ce laser particulier, la^ densité du gaz avait été choisie de façon à être optimale aux températures élevées, c'est-à-dire lorsque le laser était utilisé dans son mode à éclats de sorte que, pour les pointes d'intensité appliquées, les crêtes de la puissance de sortie avaient une valeur optimale » 15 Du fait que, en mode de fonctionnement à éclats et par suite de la plus forte charge du laser à chacun de ses cycles opératoires, sa puissance de sortie moyenne est accrue, l'optimalisation de la densité du gaz en mode de fonctionnement à éclats a pour résultat l'optimalisation d'une puissance de sortie moyenne élevée. 20 De ce qui précède il ressort que l'emploi, dans un laser à gaz à impulsions, du système de décharge-conforme à l'invention, - qui comprend un tube à décharge refroidi par radiation thermique, permet à ce laser de fonctionner sur un- large intervalle de puissance- d'entrée- Un laser ainsi constitué peut fonctionner en 25 mode normal sous une puissance d'entrée moyenne relativement faible, et sous un mode à éclats pour lequel une forte augmentation de sa puissance moyenne d'entrée se traduit par une forte augmentation de la puissance moyenne de sortie. Cette possibilité de faire fonctionner le laser sous deux modes différents est due au 30 fait que le tube du laser est refroidi par radiation thermique ce qui assure que, même pour de fortes puissances moyennes d'entrée, aa température ne dépasse pas la température de sécurité limite de sa matière constitutive, et que cette température demeure dans une plage pour laquelle la densité du gaz ne varie que 35 d'un pourcentage limité. Il s'ensuit que, quelle que soit la valeur de la puissance moyenne d'entrée, la densité du gaz reste optimale, ou proche de sa.valeur optimale, dans tout l'intervalle prédéterminé des puissances d'entrée, ce qui donne aux crêtes de la puissance de sortie leur valeur pptimale ou une valeur proche • 40 de celle-ci. . _• 70 40179 10 2100S96 Sèlon l'invention, le refroidissement par ratdiation du tube céramique 10 est obtenu en l'enfermant dans l'enveloppe 30 dont le ..diamètre. est notablement supérieur au diamètre extérieur de ce tube. Si l'enveloppe 30 est en communication avec la source 5 de gaz 19, la pression du gaz dans la chambre qu'elle délimite est celle, très faible, du gaz fourni par la source 19. Le volume important de la chambre délimitée par cette enveloppe permet un refroidissement efficace par radiation thermique du tube 10, et ceci particulièrement aux fortes températures atteintes par 10 ce tube lorsque le laser est utilisé suivant son mode de fonctionnement à éclats. Pour assurer l'efficacité de ce refroidissement, qui se produit principalement par radiation thermique, il est nécessaire que le diamètre de l'enveloppe 30 soit notablement supérieur au diamètre extérieur du tube 10. Ceci est nécessaire en 15 vue de créer autour du tube 10 une chambre de grand volume qui puisse être soit mise sous vide, soit remplie d'un gaz à faible pression et à faible conductibilité thermique, de façon à minimiser les transferts de chaleur par conduction. L'enveloppe du tube à décharge doit aussi avoir un dia-20 mètre important, pour que la chaleur qu'elle reçoit par radiation de ce tube à décharge ne porte pas sa température au-delà d'une température limite de sécurité. Sur la figure 1, chacun des cols d'étranglement 13 et 14 est représenté percé d'un alésage axial 40 de diamètre constant. Ces alésages permettent au gaz de péné-25 trer dans le tube céramique 10 et d'en sortir. L'expérience a montré que le fonctionnement du laser était amélioré si la surface de la section du conduit axial de ces cols d'étranglement décroît suivant une fonction exponentielle à partir de leur extrémité qui débouche dans la chambre 17 ou 18 vers leur extrémité adja-30 cente à l'une des extrémités du tube 10. L'un'de ces cols d'étranglement, celui référencé 13 sur la figure 1, est représenté sous cette forme et en coupe axiale, sur la figure 3t où la référence 41 désigne l'alésage dans lequel l'extrémité 11 dù tube 10 s'introduit à ajustage glissant, la référence 42 désignant l'orifice 35 du col d'étranglement situé à son extrémité opposée. La forme du conduit axial 40 entre son extrémité 42 et son extrémité 41 est donnée par l'expression suivante : A(x) =» (À0 - Aw ) e + A lu dans laquelle x est la distance entre l'extrémité 42 et la section considérée du conduit, AQ est la surface de la section de ce 70 40179 n 2100596 conduit à son extrémité 42, et A u; la valeur asymptotique q_a'atteindrait la surface de la section du conduit si celui-ci était prolongé indéfiniment en direction du tube 10. Le rétrécissement de ce conduit s'arrête en 41 et, dans la relation ci-dessus, L 5 est un paramètre qui est fonction de la rapidité avec laquelle la surface de la section A(x) du conduit axial converge vers la i valeur asymptotique A uJ o Le prix de revient d'un tel col d'étranglement peut être fortement réduit en remplaçant la forme exponentielle de son 10 conduit axial 40 par une série de segments de droite qui constitue une approximation convenable de la forme exponentielle théorique» Deux exemples de cols d'étranglement, représentés respectivement sur les figures 4a et 4b et comportant des conduits •. axiaux de forme simplifiée, ont été réalisés pour un tube eérami-15 que 10 d'un diamètre extérieur de 4 mm. Il doit être bien entendu que ces cols d'étranglement ne sont représentés sur les figures précitées qu'à titre d'exemples non limitatifs de modes de réalisation possibles de l'invention. La figure 5 représente schématiquement un mode de réali-20 sation de la source d'alimentation 25 en énergie électrique du laser conforme à l'invention (voir figure 1). Dans ce laser à gaz commandé par impulsions, la source d'énergie électrique 25 doit fournir à la fois le potentiel constant d'alimentation de l'anode 20 et de la cathode 21, et les impulsions nécessaires 25 pour la commande du laser. Pour que celui-ci puisse être utilisé selon son mode de fonctionnement normal et selon son mode de fonctionnement à éclats, ladite source d'énergie électrique comprend un circuit qui détermine la fréquence d'émissions des impulsions de commande. Ainsi qu'on le voit sur la figure 5, cet-30 te source d'énergie électrique 25 comprend une source de courant continu 51 à laquelle sont directement branchées l'anode 20 et la cathode 21= La source d'énergie 25 comprend aussi une source d1 énergie électrique de déclenchement 52 qui alimente un circuit de déclenchement 53 lequel, lorsqu'il est mis en état de fonc-35 tionner, fournit des impulsions de déclenchement qui commandent le fonctionnement du laser à la façon bien connue des spécialisa tes des lasers à commande par impulsions. Il sera supposé, à titre purement explicatif et non limitatif, que le circuit de déclenchement est mis en état de fonc-40 tionner par des impulsions en provenance soit d'un générateur 70 40179 12 2100596 d'impulsions- 54, soit d'un générateur d'impulsions 55. Ces deux générateurs d'impulsions sont représentés reliés au circuit de déclenchement 53 par l'intermédiaire d'un commutateur sélecteur de mode 56. Le générateur 54 est supposé fournir les impulsions 5 à faible fréquence, 100 Hz par exemple, nécessaires pour faire fonctionner le laser suivant son mode normal, et le générateur d'impulsions 55 est supposé fournir les impulsions à fréquence bien supérieure, 1.100 Hz par exemple, qui sont nécessaires pour utiliser le laser suivant son mode de fonctionnement à éclats. 10 Le mode de fonctiinnement du laser est donc déterminé par la position du contact mobile du commutateur 56. De préférence, le générateur 55 comprend un dispositif chronométrique qui limite la durée des séries d'impulsions qu'il émet à fréquence élevée, lorsque le laser est utilisé suivant 15 son mode de fonctionnement à éclats. De préférence aussi, le générateur 54 peut comprendre un dispositif permettant de faire varier dans un intervalle prédéterminé la fréquence d'émission de ses impulsions, pour q$'il soit possible de faire varier dans un intervalle prédéterminé la puissance moyenne de sortie fournie 20 par le laser lorsqu'il fonctionne suivant son mode normal. Le schéma de circuits de la figure 5 est donné à titre purement explicatif et non limitatif. Dans un appareil d'essais construit conformément à l'invention, les deux générateurs d'imr-pulsions 54 et 55 étaient remplacés par un oscillateur à relaxa-25 tion comprenant un condensateur chargé par l'intermédiaire d'une résistance variable, de sorte que la fréquence des impulsions émise par l'oscillateur, impulsions qui alimentaient le circuit de déclenchement 53, pouvait être réglée. Pour amener le laser à son mode de fonctionnement à éclats, des résistances fixes 30 étaient branchées en parallèle sur ladite résistance variable pendant des intervalles de temps prédéterminés, ce qui avait pour effet de réduire la constante de temps du circuit résistance-capacité de l'oscillateur, et d'accroître la fréquence démission de ees impulsions. 35 Jusqu'ici, ni la nature particulière du gaz qui peut être utilisé dans le laser de l'invention, ni la densité désirable de ce gaz n'ont été spécifiées. Ainsi que le comprendra aisément tout spécialiste des lasers à gaz à commande par impulsions divers gaz, y compris les gaz rares tels que l'argon et le 40 krypton, peuvent être utilisés dans les lasers de ce type. L'un 70 40179 13 '2100596 quelconque de ces gâz peut être' utilisé dans le laser réalisé ' suivant l'invention» - Dans celui-ci, la densité du gaz utilisé est choisie de façon que, pour une puissance moyenne d1 entrée, particulière se 5 situant dans l'intervalle des puissances d'entrée moyennes sous lesquelles le laser doit fonctionner", cette densité soit optimale, c'est-à-dire corresponde à une valeur optimale des crêtes de la puissance de sortie du laser. Mais, du fait que dans ce laser les variations de la densité du gaz dans tout l'intervalle des 10 puissances d'entrée sont inférieures à 30$ lorsque la puissance d'entrée moyenne s'écarte de la valeur qui correspond à ladite densité optimale du gaz, cette densité demeure toujours voisine de sa .valeur optimale. De la sorte, la valeur, des crêtes de la puissance de sortie du laser est constamment voisine de la va-15 leur optimale. Ce n'est pas le cas dans les lasers du type antérieur dans lesquels une forte variation de la puissance moyenne d'entrée par rapport à sa valeur nominale se traduit par une forte variation de la densité du gaz, qui abaisse fortement la puissance de sortie du laser. 20 - Dans une réalisation particulière du laser conforme à l'invention, le gaz utilisé était l'argon. Sa densité était d'en- — 15 N ... viron 0,6 x 10 à la température de 1.200° C atteinte lorsque le laser était utilisé dans son mode de fonctionnement à éclats. On comprend aisément qu'on peut * employer, sans sortir du cadjàe 25 de l'invention, tout gaz autre que l'argon, utilisé à une densité correspondant à une autre température de ..fonctionnement du laser. Par exemple, si le gaz employé est le krypton sa densité, pour une même température de marche du laser,, doit être plus faible. Tout spécialiste des lasers comprendra aisément aussi 30 que l'on peut apporter diverses modifications aux exemples spécifiques choisis pour décrire l'invention sans pour autant s'écarter de l'esprit de celle-ci. Par exemple, dans l'appareillage de la figure T, l'enveloppe 30 est réprésentée reliée sur la source de gaz 19. Cette disposition est avantageuse pour deux 35 raisons. Premièrement, au cours de la fabrication du tube, les impuretés gazeuses qu'il contient peuvent être ainsi extraites de la chambre délimitée par l'enveloppe 30. Deuxièmement, en cours d'utilisation du tube, cette connexion permet à la chambre 17 et à celle délimitée par l'enveloppe 30 d'atteindre plus rapide-40 ment un équilibre thermodynamique, ce qui évite tout inconvénient 70 40179 14 2100596 qui pourrait provenir de fortes différences de température . entre ces chambres. Il est toutefois évident que l'on peut supprimer cette connexion. 5 Jusqu'ici, l'invention a été décrite dans son application à un laser.capable de fonctionner suivant deux modes différents, savoir suivant un mode normal pour lequel sa puissance d'entrée moyenne se situe à Jk limite inférieure d'un intervalle de puissance prédéterminé ou à proximité de cette limite, et pour la-10 quelle la température du tube est d'environ 500° C, soit suivant un mode à éclats pour lequel sa puissance d'entrée moyenne est voisine de la limite supérieure dudit intervalle, et pour lequel la température du tube s'élève à 1.200° C environ. Il est évident que, si on le désire, il peut être utilisé sous une 15 puissance d'entrée moyenne qui varie entre ces limites. Il peut aussi être utilisé continûment sous l'une quelconque des puissances d'entrée moyennes situées dans ledit intervalle, pourvu que la température du tube ne dépasse pas sa température limite de sécurité. 20 Es- général, il existe un certain retard entre l'instant auquel une certaine puissance moyenne d'entrée est appliquée au tube et l'instant où ce tube atteint la température qui correspond à la puissance d'entrée particulière appliquée. Ce retard peut être très avantageusement mis à profit, dans le laser con-25 forme à l'invention. A cet effet, une puissance moyenne d'entrée nettement supérieure à la limite acceptable lorsque le laser fonctionne continûment peut être appliquée pendant de courts intervalles de temps. La durée de ces intervalles de temps est choisie de façon que la puissance moyenne d'entrée soit ramenée 30 à une valeur inférieure à sa limite de sécurité en marche continue du laser, avant que la température du tube ait dépassé sa valeur de sécurité. En supposant que, comme c'est le cas sur le graphique de la. figure 2, une puissance d'entrée moyenne continue de 40W/cm corresponde à une température du tube de 1.300° C, 35 la puissance d'entrée moyenne peut être portée pendant un court intervalle de temps au-dessus de 40W/cm, pourvu qu'elle soit ramenée à une valeur inférieure avant que la température du tube ait dépassé 1.300° C. . Bien èntendu, la présente invention n'eat pas limitée 40 aux modes de réalisation décrits,mais-s'étend è toutes les variantes conformes à son esprit. 70 40179 15 2100596 REVENDICATIONS 1 - Laser à gaz commandé par impulsions du typ^komportant une une source de gaz ; une anode ; une cathode ; des éléments c créant un trajet de circulation du gaz entre l'anode et la cathode, ces éléments c&mprenant un tube relativement long dans lequel se produit l'effet laser ; une source d'énergie électrique à laquelle sont branchées l'anode et la cathode ; et un dispositif fournissant des impulsions de déclenchement du laser9 10 lequel émet alors sur sa sortie des impulsions d'énergie ; ce laser étant caractérisé en ce qu'il comporte, une enveloppe qui entoure ledit tube pour former autour de celui-ci une chambre à faible pression et qui provoque le refroidissement du tube par radiation thermique. 15 2 - Laser selon la Revendication 1, caractérisé en ce que son' tube est fait en une matière dont le point de fusion n'est pas inférieur à 1.500° C, et en ce qu'il comporte en outre des dispositifs qui permettent de régler son régime de marche dans 2q un large intervalle des puissances moyennes d'entrée qui lui sont appliquées, la limite supérieure de cet intervalle étant au moins le quintuple de sa limite inférieure. 3 - Laser selon la Revendication 1, caractérisé en ce qu'il peut fonctionner sous une puissance moyenne d'entrée qui varie 25 dans un intervalle prédéterminé, la limite supérieure de cet intervalle étant au moins égale au double de sa limite inférieure^- le diamètre de l'enveloppe étant notablement supérieur au diamètre extérieur du tube du laser, de sorte que ce tube est refroidi par radiation thermique, la température de ce tube 30 n'étant pas multipliée par un facteur supérieur à un facteur prédéterminé n lorsque la puissance moyenne d'entrée passe de sa limite inférieure à sa limite supérieure, ledit facteur, prédéterminé n étant au plus égal à 2. 4 - Laser selon la Eevendication 3, caractérisé en ce que son 35 tube est fait en une matière céramique réfraÊtaire, l'enveloppe étant en verre et son diamètre étant égal à ]3nsieurs fois le diamètre extérieur dudit tube, la température de ce tube atteignant une valeur de l'ordre de 600° C lorsque la puissance moyenne d'entrée du tube est de l'ordre de 4 W/cm, et de l'ordre 40 de 1.300° G lorsque ladite puissance moyenne d'entrée est de l'ordre de 40 W/ëm. 70 40179 16 2100596 5 - Laser selon la Eevendication 1, caractérisé en ce que son tube est fait en une matière dont la température de fusion est supérieure à 1,500° G, en ce qu'il comporte en outre deux cols d'étranglement qui supportent respectivement à assemblage glis- 5 sant l'une et l'autre extrémité dudit tube, et en ce que ladite enveloppe est en verre et est d'un diamètre notablement plus grand que le diamètre extérieur dudit tube, ce par quoi une multiplication par un facteur n de la puissance moyenne d'entrée du laser n'a pour résultat qu'une augmentation de la température du tube 10 correspondant à une diminution inférieure à 50$ de la densité du gaz contenue dans ce tube, lorsque ledit facteur n est au plus égal à 10. 6 - Laser selon }a Revendication 5, caractérisé en ce que ses cols d'étranglement sont percés chacun d'un conduit axial dont ^ le diamètre augmente entre l'extrémité du col qui soutient le tube, et son autre extrémité. 7 - Laser selon la Revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre de l'enveloppe en verre est supérieur au triple de 2q celui du tube de sorte que, pour une puissance moyenne d'entrée de 4 W/cm, la température du tube est de l'ordre de 600° C alors que, lorsque cette puissance moyenne d'entrée est de l'ordre de 40 W/0m, la température du tube est de l'ordre de 1.300° C. 8 - Laser selon la Revendication 7, caractérisé en ce que ses 25 cols d'étranglement sont percés chacun d'un conduit axial dont le diamètre augmente entre l'extrémité du col qui soutient le tube et son autre extrémité. 9 - Laser à gaz à commande par impulsions du type comprenant une source de gaz fournissant un gaz à une pression prédéterminée ; une anode ; une cathode ; des éléments créant un trajet de circulation du gaz entre l'anode et la cathode, ces éléments comprenant un tube relativement long dans lequel se produit l'effet laser ; et une source d'énergie électrique à laquelle sont branchés le dispositif fournissant les impulsions de commande du laser, l'anode et la cathode ; ce laser étant perfectionné et caractérisé en ce qu'il comprend un tube relativement long fait en une matière céramique réfractaire ; des éléments en matière céramique réfractaire qui supportent le tube dans lequel se produit l'effet laser, sur le trajet suivi par le gaz ; une enve- 4° loppe en verre, étanche, entourant le tube du laser, délimitant 70 40179 -2100596 autour de celui-ci une. chambre sous faible pression et qui peut supporter des températures correspondant à un intervalle relativement étendu.des puissances moyennes d'entrée'du laser, se situant entre une limite inférieure dé l'ordre de 600° C et une 5 limite supérieure de l'ordre de 1.300° C, toute la chaleur dégagée par le tube étant transmise à ladite enveloppe en verre principalement par radiation thermique. 10 - laser selon la Eevendication 9, caractérisé en ce que les-dits éléments de support ftu tube sont constitués par deux sup- 10 ports formant chacun à l'une de ses extrémités un logement cylindrique dans lequel l'une des extrémités du tube s'introduit à ajustage glissant de façon que ce tube puisse se dilater librement dans lesdits logements lorsque sa température s'élève. ^ 11 - Laser selon la Eevendication 10, caractérisé en ce que chacun desdits supports est percé d'un conduit axial le traversant entre ledit logement cylindrique et son extrémité opposée, le diamètre de ce conduit axial augmentant entre ce logement et ladite extrémité opposée. 20 12 - Laser selon la Eevendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un trajet de circulation du gaz entre ladite enveloppe et ladite source de gaz, ce par"quoi les pressions du gaz dans ladite enveloppe et dans le tufee sont sensiblement égales à la pression du gaz fourni par ladite source. ^ 13 - Laser à gaz et à commande par impulsions, caractérisé en ce qu'il comporte une source fournissant un gaz à une pression prédéterminée ; une cathode ; une anode ; un tube relativement long ; des éléments mettant en communication la source de gaz avec l'anode, la cathode et le tube, de façon que celui-ci appartienne à un trajet de circulation du gaz entre l'anode et la cathode ; une source d'énergie électrique à laquelle sont branchées l'anode et la cathode, et comportant un dispositif fournissant des impulsions de déclenchement du tube de façon qu'un effet laser se produise en réponse à l'application d'une ^ puissance moyenne d'entrée qui peut varier à volonté dans un intervalle dont la limite supérieure est égale à la limite inférieure multipliée par un facteur n, la température du tube étant supérieure à 300° C lorsque la puissance moyenne, d'entrée est voisine de ladite limite inférieure ; et une enveloppe en-tourant le tube et dont la température est inférieure à'celle de 70 40179 18 2100596 ce tube, ce par quoi toute la chaleur émise par le tube se transmet par radiation à ladite enveloppe, le facteur par lequel est multipliée la température, lorsque la puissance moyenne d'entrée appliquée au tube passe de sa limite inférieure à sa limite 5 supérieure:, étant inférieur- audit facteur n. 14 - Laser selon la Revendication 13, caractérisé en ce que son tube est fait en une matière céramique réfractaire; ladite enveloppe est faite en verre et est d'un diamètre nettement supérieur au diamètre extérieur du tube ; les dispositifs île b£an- 10 chement de l'anode et de la cathode à la source d'énergie électrique comprenant deux éléments en céramique réfractaire, chacun de ces éléments formant à l'une dfises extrémités tua logement circulaire dans lequel s'engage à ajustage pissant l'une des extrémités dudit tube, ces éléments étant percés chacun, entre 1 ^ son extrémité portant ledit logement cylindrique et son extrémité opposée, d'un conduit axial offrant un passage au gaz. 15 - Laser selon la Revendication 14, caractérisé en ce que le diamètre du conduit axial de chacun desdits éléments augmente 2q entre ledit logement cylindrique et l'extrémité opposée de l1 élément, ce laser pouvant être utilisé continûment à une température de son tube d'au moins 1o000° C. 16 - Laser selon la Revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément établissant une communication entre 25 ladite enveloppe et ladite eource de gaz. 17 - Laser selon la Revendication 16 „ caractérisé en ce que ledit coefficient n est de l'ordre dé 10, et en ce que la température de son tube varie entre une valeur inférieure de l'ordre de 600° 0, et une valeur supérieure de l'ordre de 1.300° C, pour une variation de la densité du gaz dans le tube inférieure à 50$. 18 - Laser selon la Revendication 17, cafactérisé en ce que le diamètre du conduit axial de chacun desdits éléments augmente entre son extrémité qui porte ledit logement cylindrique et son extrémité opposée, ce laser pouvant être utilisé continûment à une température de son tube au moins égale à 1.000° 0.