Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention concerne une tête laser.
Par tête laser on comprend un dispositif comportant essentielle-
ment un matériau actif laser et des moyens pour exciter ce matériau. Une tête
laser est amplificatrice lorsque son matériau actif est traversé par un
faisceau laser. Si on adjoint à une tête laser de ce type une cavité optique
résonnante entourant le matériau actif, on obtient un générateur laser.
On connaît une tête laser amplificatrice dans laquelle le matériau
actif est constitué par un barreau de verre dopé au néodyme et les moyens
d'excitation comportent des tubes à décharge lumineuse disposés autour de la
surface latérale du barrèau Lorsque l'énergie du faisceau laqer qui traverse
le matériau actif est grande, la section du barreau doit être élevée. On
constate alors que l'énergie lumineuse créée par la décharge dans les tubes
provoque un éclairement non homogène du barreau. Vne zone axiale du barreau
est moins éclairée et l'inversion de population y est plus faible. Il en
résulte une déformation du profil transversal d'intensité du faisceau laser
amplifié et une diminution notable de la puissance de ce faisceau.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des
têtes laser connues cltées oi-dessus et de réaliser une nouvelle structure de
tête laser de grande puissance dans laquelle le matériau actif est excité de
~ façon beaucoup plus homogène.
L'invention a pour objet une tête laser comportant : -
- un barreau actif en verre dopé au néodyme,
- une source lumineuse disposée pour qu'une partie de la lumière émise par
cette source éclaire ledit barreau actif afin de le rendre capable d'ampli-
fier un faisceau laser de longueur d'onde 1,06 micron traversant ce barreau,
l'autre partie de la lumière n'éclairant pas ledit barreau actif, une portion
de ce barreau actif étant moins éclairée que l'autre,
- un cristal de rubis disposé à l'intérieur d'une cavité optique résonnante
coaxialement au barreau,
3 - un récepteur sphérique concave entourant partiellement le barreau et le
cristal, ces derniers étant disposés sensiblement de manière symétrique par
rapport au centre du réflecteur sp~.érique, de sorte que le cristal reçoit
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l'autre partie de ladite lumière après réflexion sur le réflecteur sphérique,
ledit oristal produisant alor3 un rayonnement laser dirieé suivant l'axe de
ladite cavité,
- et un miroir plan réfléchissant ledit faisceau laser et transparent au
rayonnement laser du cristal de rubis, disposé entre le barreau et le cristal
de rubis perpendiculairement à 1'axe commun du barreau et du cristal de
rub~s, de manière que ledit rayonnement laser illumine ladite portion moins
~olairée du barreau actif après traversée de ce miroir.
L'invention a également pour objet une tête iaser comportant :
10 - un barreau actif en verre dopé au néodyme,
- une source lumineuse disposée pour qu'une partie de la lumière émise par
cette source éclaire ledit barreau actif afin de le rendre capable d'ampli-
fier un faisceau laser de longueur d'onde I,06 micron traversant ce barreau,
l'autre partie de la lumière n'éclairant pas ledit barreau actif, une portion
de ce barreau actif étant moins éclairée que l'autre,
- des cristaux de rubis dispo~és chacun à l'intérieur d'une cavité optique
résonnante, parallèlement entre eux, de manière à constituer un faeot coaxial
au barreau,
- un réflecteur sphérique concave entourant partiellement le barreau et les
cristaux, le barreau d'une part et les cri~taux d'autre part étant disposés
sensiblement de manière symétrique par rapport au centre du.. réflecteur
~phérique, de sorte que les cristaux reçoivent l'autre partie de ladite
: lumière après réflexion sur le réflecteur sphérique, lesdits cristaux pro-
dui3ant alors des rayonnements laser suivant l'axe desdites cavités,
- et un miroir plan réfléchissant ledit faisceau laser et transparent aux
; rayonnements laser des cristaux de rubis, disposé entre le barreau et les
cristaux de rubis perpendiculairement à l'axe commun du barreau et du fagot,
de manière que lesdits rayonnements laser illuminent ladite portion moins
éclairée du barreau actif après traversée de ce miroir.
Une description détaillée de ces diverses dispositions est donnée
ci-après à titre d'exemple en référence au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une tête laser comprenant
un barreau de verre et un rubis,
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- et la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une tête laser
oomprenant un barreau de verre et une pluralité de rubis.
La tête laser représentée dans la figure 1 comprend un barreau en
verre dopé au néodyme, de forme cylindrique dont l'axe est dans le plan de la
figure. Le barreau est traversé suivant son axe par un faisceau lumineux 2 de
longueur d'onde 1,06 micron provenant d'un générateur laser non représenté.
Ce faisoeau est réfléchi sur un miroir 3 de telle sorte qu'il traverse deux
fols ce barreau.
Autour de la surface cylindrique du barreau sont disposés plu_
eurs tubes à décharge de type hélicoidal tels que ceux référencés 4 et 5,
reliés à une source d'énergie non représentée.
Ces tubes ont pour but, par production d'éclairs lumineux, d'exoi-
ter le barreau de verre 1 afin d'amplifier le faisceau laser 2.
Vn filtre 6, de forme tubulaire, est disposé coaxialement au
barreau 1, entre celui-ci et les tubes à décharge. Un tel filtre (désigné par
la terminologie anglaise cladding tube) sert à éliminer les longueurs d'ondes
nocives au pompage du barreau.
La lumière 7 qui est émise par les tubes à déoharge à l'extérieur
du barreau 1 est réfléchie par un réflecteur 8 sphérique en direction d'un
barreau de rubis 9, muni sur ses faces terminales de couches multidié-
lectriques formant cavité optique résonnante. Ce barreau 9 est disposécoaxialement au barreau 1 et de manière symétrique par rapport au centre de
la sphère creuse constituant le réflecteur.
Le barreau de rubis-, excité par la lumière provenant des tube~ à
décharge et convenablement reflëchie par le réflecteur 8, émet un faisceau
laser 10, de 0,6943 micron de longueur d'onde ; ce fa~sceau 9 traverse le
miroir 3 et pénètre dans le barreau 1, dans la zone voisine de l'axe de ce
barreau.
L'énergie additionnelle d'excitation apportée permet d'améliorer
3 l'homogénéité du pompage au sein du barreau.
Ce rubis est avantagausement entouré d'un tube de filtrage 11.
Il est bien compris que le miroir 3 est d'un type spécial puisqu'il
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réfléchit la lumière 2 de longueur d'onde 1,06 micron et transmet la lumière
10 de longueur d'onde 0,6943 micron. L'homme de l'art sait réaliser de tels
miroirs qui ne font pas partie de la présente invention.
On peut, en variante remplacer les tubes hélicoIdaux 4 et 5 par des
tubes à décharge reotilignes, disposés parallèlement au barreau autour de ce
dernier.
La figure 2 représente, en coupe longitudinale, une tête laser
selon une variante de réalisation. Les éléments oommuns à la figure 1 et à la
figure 2 ont reçu les mêmes numéros de référenoe. Le mode de réalisation de
la figure 2 diffère de oelui de la figure 1 en ce qu'il n'y a pas un seul
rubis, mais plusieurs rubis 9a, 9b, etc... (au nombre de six par exemple)
disposes en un fagot coaxial au barreau 1.
Chaque rubiR est muni préférentiellement d'un tube de filtra-
- ge 11a, 11b etc... Un tube à décharge 12 est de préférence disposé sur l'axe
du Pagot, de manière à exciter les rubis en même temps que les rayons de la
lumière 7.
Une lentille 13 permet de faire oonverger les faisceaux
lasers 10a, 10b, et¢... iSSU9 des rubis vers la partie centrale du
barreau 1.
Le fonctionnement du dispositif est le même que celui de la
figure 1.
On peut, en variante, remplacer dans le dispositif de la figure 2,
les tubes à décharge héllcoidaux par des tube~ à décharge rectilignes
disposés en un fagot autour du barreau 1.
La tête laser décrite dans la pré~ente demande de brevet s'applique
à un dispositif générateur laser.
