CA1025091A - Laser amplifier - Google Patents

Abstract

PRECISION OF DISCLOSURE:

Laser amplifier includes an active medium capable of receive an incident beam and a helical discharge tube for excite this active medium in order to achieve amplification of the incident beam. This discharge tube whose winding diameter-is close to but greater than the diameter of the incident beam is arranged around the latter. The laser amplifier is charac-terrified by the fact that it comprises on the periphery of said medium active an enclosure containing a body capable of absorbing the radia-parasitic conditions.

Description

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La présente invention concerne un amplificateur laser.
On sait que l'amplification d'un faisceau laser peut être réalisee en dirigeant ledit faisceau sur un milieu actif dont on effectue l'excitatisn QU
pompage au moyen d'impulsions lumineuses brèves, l'angle d'incidence du faisceaulaser sur ledit m;lieu actif etant avantageusement egal à l'angle de Brewster.
Le pompage du milieu actif est géneralement realise au moyen de tubes à
decharge rectilignes disposes de part et d'autre du milieu actif.
Le pompage du milieu actif peut être aussi réalisé au moyen d'une lampe circulaire entourant le faisceau incident.
Ces amplificateurs présentent des inconvénients :
Les tubes rectilignes présentent une durée de vie relativement courte par suite d'une détérioration progressive de leurs extrém;tés notamment, une telle détérioration resultant de l'onde de ehoc engendree par les décharges successives. De plus, il est malaisé de retirer le milieu actif du sein des tubes, en particulier lorsque l'on désire proceder à son nettoyage ou à son changement.
Le pompage par tube circulaire entra~ne un taux d'amplification relati-vement faible.
On constate, dans le fonctionnement de ces amplificateurs, des phéno-mènes parasites de super-radiance contre lesquels il est malaisé de lutter.
Par ailleurs, de tels montages amplificateurs presentent un coût de realisation relativement élevé.
La présente invention permet de reméd~er aux inconv~nients, cités c~-dessus, des amplificateurs connus, et elle a pour but de réaliser un ampli-ficateur laser permettant d'obtenir un taux d'amplification maximal tout en presentant une structure simple, pratique et d'un prix de revient minimal.
L'invention a pour objet un amplificateur laser comportant un milieu actif apte à recevoir un faisceau incident et un tube à décharge hélico~dal pour exciter ce milieu actif en vue de réaliser l'amplification du faisceau incident, ce tube à décharge étant disposé autour dudit faisceau incident, le diametre d'enroulement de ce tube à décharge etant voisin mais supérieur au diamètre dudit faisceau incident, caractérisé par 102S~

le ~ait qu'il comporte sur ~a peripherie dudit milieu actif une enceinte renfen~ant un corps apte à absorber les radiations parasites.
La description de l'invention est donnee ci~dessous à titre purement illustratif ma~s nullement limitatif en refêrence aux dessins annexes dans `
lesquels :
La figure 1 represente schematiquement en elevation un amplificateur laser selon l'invention.
La figure 2 represente une vue de côte de la figure 1.
La figure 3 represente un exemple de réalisation pratique d'un ampli-ficateur laser selon l'invention.
En se referant aux figures 1 et 2, la reference 1 designe un milieu - actif, en l'occurrence un disque de verre dope au neodyme, dont l'epaisseur est de l'ordre du dixieme de son diamètre. Le faisceau laser à amplifier 2 est dirige selon un angle d'incidence a egal ~ l'anyle de Brewster.
Autour du faisceau laser incident 2 est enroule par exemple un tube a decharge hélico~dal 3 assurant le pompage du disque de verre 1. Le diamètre D d'enroulement d'un tel tube est voisin, tout en etant superieur au diamètre du faisceau incident 2. La longueur L d'un tel tube est predeterminee en fonction de l'inversion de population souhaitee dans le milieu actif d'une part et du rendement de pompage d'autre part.
Autrement dit, si l'on désire une forte inversion de population dans le materiau du disque on prendra un tube de grande longueur. Par contre si l'on desire un rendement de pompage éleve on choisira un tube de longueur relativement faible.
Avantageusement, on dispose sur la peripherie du disque 1 une enceinte 4 renfermant un liquide 5 tel que du bromo~orme dissous dans l'ethanol, ou du dim~thylsulfoxyde, une telle enceinte realisant un piège visant à absorber le rayonnement parasite de super-radiance prenant naissance au voisinage de la peripherie du disque.
Enfin, on a represente en 6, le faisceau laser amplifie emerger,t.
Bien entendu, on peut disposer en serie de tels amplificateurs et realiser ainsi des etages d'amplification. Comme represente figure 1, le 1~;Z 5~91 faisceau émergent 6 peut être dirig~ sur un nouveau disque 1~ muni d'un piege 4', un nouveau tube hélicoidal 3' étant enroule autour dudit faisceau 6.
Les avantages d'un tel dispositif selon l'invention sont les suivants:
En premier lieu les tubes a décharge hélicoidaux présen-tent une résistance beaucoup plus élevée que les tubes linéaires, l'onde de choc engendrée par les décharges se trouvant amortie du fait du chemin circulaire ainsi suivi.
De plus, le dégagement du disque en vue de son nettoyage ou de son remplacement du montage dans son ensemble, s'effectue tres aisément par simple translation latérale.
~n outre, la forme du disque peut absolument être quelconque, et n'est donc pas imposée par la structure; on peut donc par des formes appropriées atténuer le phénomène parasite de super-radiance.
Par ail:Leurs, le diamètre du tube à décharge étant tras voisin du diamètre du faisceau incident, le rendement de pompage présente donc une valeur maximale.
On notera également qu'il est particuliarement aisé de disposer le piège à liquide à la périphérie du disque ou de la pièce de verre et d'éliminer de la sorte le phénomène parasite de super-radiance.
En outre, dupointde vue r~alisation pratique, on peut fabriquer à bas prix des ensembles ~tanches et aisément transpor-tables.
Un tel exemple de réalisation est décri-t en référence à la figure 3.
La figure 3 illustre donc un boîtier 10 parallèlipipé-dique venu de fonderie dont les faces latérales principales 1l et 12 comportent chacune une ouvertuxe 13 et 14 respectivement.

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Ces ouvertures sont disposées de telle sorte que la droite 15 joignant les centres fasse avec les faces ll et 12 un angle egal au complement de l'angle de Brewster.

Contre la face ll et en regard de l'ouverture 13 est fixe par tout moyen approprie le disgue de verre l.
A l'interieur du boitier lO est dispose le ou les tubes a decharge helicoidaux 3.
Le faisceau laser (non représente) penetre donc dans le boitier lO par l'ouverture 14, chemine a l'interieur du ou des tubes 3 et ressort par l'ouverture 13 et le disque 1.

On conc,oit donc que l'on peut realiser des étages d'ampli-fication en associant des boitiers 10 tels que decrits dans ce qui precede.
L'inventionestdonc avantageusement mise en oeuvre dans le domaine technique du laser.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitee au mode de réalisation décrit et represente qui n'a ete donne qu'a titre d'exemple. En particulier, on a suppose dans ce qui precede que le milieu actif est un milieu solide, mais il est de toute évidence qu'un tel milieu pourrait eventuellement être liquide ou gazeux, sans pour autant se departir de l'esprit de l'invention.

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Claims (3)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendique, sont définies comme il suit:

1. Amplificateur laser comportant un milieu actif apte à recevoir un faisceau incident et un tube à décharge hélicoïdal pour exciter ce milieu actif en vue de réaliser l'amplification du faisceau incident, ce tube à décharge étant dispose autour dudit faisceau incident, le diamètre d'enroulement de ce tube à décharge étant voisin mais supérieur au diamètre dudit faisceau incident, caractérisé par le fait qu'il comporte sur la périphérie dudit milieu actif (1) une enceinte (4) renfermant un corps (5) apte à absorber les radiations parasites.

2. Amplificateur laser selon la revendication 1, carac-térisé par le fait que, ledit milieu actif (1) étant constitué par une pièce en forme de disque, ledit faisceau incident (2) étant reçu sur une face de ce disque, l'axe dudit tube à décharge (3) fait avec ladite face un angle égal au complément de l'angle de Brewster.

3. Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que la longueur (L) dudit tube à décharge (3) hélicoïdal est une fonction directe du taux d'inversion de population dans ledit milieu actif (1) et une fonction inverse du rendement de pompage.