FR2578691A1 - Laser generator with adjustable power - Google Patents
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Abstract
Description
GENERATEUR LASER A PUISSANCE AJUSTABLE. LASER GENERATOR WITH ADJUSTABLE POWER.
La présente invention a pour objet un générateur laser à puissance ajustable, comprenant au moins un bâti, un tube d'émission monté sur le bâti pour émettre un faisceau de lumière cohérente visible ou invisible et un miroir de renvoi principal pour diriger dans une direction prédéterminée le faisceau de lumière cohérente émis par le tube d'émission. The subject of the present invention is a laser generator with adjustable power, comprising at least one frame, an emission tube mounted on the frame for emitting a visible or invisible coherent light beam and a main deflection mirror for directing in a predetermined direction. the coherent light beam emitted by the emission tube.
Les générateurs lasers sont utilisés dans des domaines d'applications de plus en plus variés et notamment à titre d'exemples en métrologie, dans les télécommunications, dans des applications militaires et chirurgicales, pour la lecture d'informations numériques enregistrées, pour des opérations d'usinage. The laser generators are used in increasingly varied fields of application and in particular by way of examples in metrology, in telecommunications, in military and surgical applications, for the reading of recorded digital information, for operations of 'machining.
Les générateurs lasers peuvent eux-mêmes être répartis en diverses catégories selon le milieu actif mis en jeu, le mode de pompage utilisé et le mode de fonctionnement possible. Chaque type de laser est plus particulièrement adapté à certaines applications et les faisceaux lasers émis présentent des longueurs d'onde d'émission et des puissances qui sont très variables selon les types de générateurs lasers considérés. The laser generators can themselves be divided into various categories depending on the active medium involved, the pumping mode used and the possible operating mode. Each type of laser is more particularly suited to certain applications and the emitted laser beams have emission wavelengths and powers which are very variable depending on the types of laser generators considered.
Un inconvénient de plusieurs types de tubes d'émission de faisceaux lasers réside dans le fait que la puissance disponible au niveau du faisceau laser est fixée une fois pour toutes par construction, et ne peut être ni augmentée, ni réduite. A drawback of several types of laser beam emission tubes lies in the fact that the power available at the level of the laser beam is fixed once and for all by construction, and can neither be increased nor reduced.
On connait ainsi par exemple des tubes d'émission laser du type Helium-Neon qui délivrent des puissances de l'ordre de 10mW et d'autres qui délivrent des puissances de l'ordre de 25mW ou 40mW. Lorsque des faisceaux lasers doivent hêtre utilisés pour des applications différentes nécessitant des puissances situés dans des gammes différentes, il est nécessaire de disposer d'autant d'ensembles générateurs complets qu'il existe de types d'applications. Ceci est un inconvénient important, en particulier dans le domaine médical où chaque praticien doit disposer d'un ensemble de matériels de puissances variées pour pouvoir effectuer des traitements thérapeutiques ou chirurgicaux divers. Ceci implique des dépenses importantes et pose un problème d'encombrement. Thus, for example, laser emission tubes of the Helium-Neon type are known which deliver powers of the order of 10mW and others which deliver powers of the order of 25mW or 40mW. When laser beams have to be used for different applications requiring powers located in different ranges, it is necessary to have as many complete generator sets as there are types of applications. This is an important drawback, in particular in the medical field where each practitioner must have a set of materials of various powers in order to be able to carry out various therapeutic or surgical treatments. This involves significant expenditure and poses a problem of congestion.
De plus, la puissance maximale disponible reste relativement limitée car, du fait que les rendements énergétiques des générateurs lasers sont relativement faibles, la fourniture d'un faisceau laser de relativement forte puissance implique la mise en oeuvre de blocs d'alimentation électrique qui doivent euxmêmes être de forte puissance. In addition, the maximum available power remains relatively limited because, since the energy yields of the laser generators are relatively low, the supply of a relatively high power laser beam involves the use of power supply units which must themselves to be of high power.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à permettre l'émission, à partir d'un même appareil, d'un faisceau laser dont la puissance est ajustable par pas dans une gamme relativement étendue par rapport aux générateurs existants d'un type donné. The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to allow the emission, from the same device, of a laser beam whose power is adjustable in steps over a relatively wide range compared to existing generators of a type given.
L'invention a encore pour but de permettre l'émission d'un faisceau laser, continu ou impulsionnel, dont la puissance peut être élevée sans qu'il soit nécessaire de disposer d'un bloc unique d'alimentation électrique de forte puissance. Another object of the invention is to allow the emission of a laser beam, continuous or pulsed, the power of which can be high without the need for a single block of high power electrical supply.
Ces buts sont atteints grâce à un générateur laser à puissance ajustable qui, conformément à l'invention, comprend plusieurs tubes d'émission disposés parallèlement sur un support commun pour émettre dans une direction opposée audit miroir principal plusieurs faisceaux laser parallèles ftrmant des génératrices d'un cylindre virtuel; plusieurs miroirs primaires de renvoi, en nombre N égal à celui des tubes d'émission, disposés sur une zone annulaire située en regard des faces frontales des tubes d'émission, placés chacun perpendiculairement au plan défini par le faisceau laser émis par le tube d'émission correspondant et l'axe du cylindre virtuel, et inclinés chacun d'un angle de 450 par rapport au trajet du faisceau laser émis par le tube correspondant, de manière à renvoyer chaque faisceau laser vers une zone centrale de convergence unique située sur l'axe du cylindre virtuel au centre de ladite zone annulaire; un corps réflecteur en forme de pyramide qui présente un nombre de faces réfléchissantes égal au nombre N de tubes d'émission, dont les faces sont disposées chacune à 900 par rapport à un miroir primaire et dont le sommet est disposé au voisinage de ladite zone centrale de convergence unique, pour renvoyer chaque faisceau réfléchi selon l'axe dudit cylindre virtuel en direction du miroir de renvoi principal disposé du coté opposé au corps réflecteur pyramidal par rapport aux tubes d'émission, et des moyens pour alimenter sélectivement chacun des tubes d' émission. These aims are achieved by means of an adjustable power laser generator which, according to the invention, comprises several emission tubes arranged in parallel on a common support for emitting in a direction opposite to said main mirror several parallel laser beams generating generators. a virtual cylinder; several primary deflection mirrors, in number N equal to that of the emission tubes, arranged on an annular zone situated opposite the front faces of the emission tubes, each placed perpendicular to the plane defined by the laser beam emitted by the tube d corresponding emission and the axis of the virtual cylinder, and each inclined at an angle of 450 relative to the path of the laser beam emitted by the corresponding tube, so as to return each laser beam to a single central area of convergence located on the axis of the virtual cylinder at the center of said annular zone; a pyramid-shaped reflector body which has a number of reflecting faces equal to the number N of emission tubes, the faces of which are each arranged at 900 relative to a primary mirror and the apex of which is arranged in the vicinity of said central area of single convergence, for returning each beam reflected along the axis of said virtual cylinder in the direction of the main deflection mirror disposed on the side opposite to the pyramidal reflective body with respect to the emission tubes, and means for selectively supplying each of the tubes program.
De préférence, le générateur laser comprend plusieurs tubes d'émission dont les axes sont répartis régulièrement sur ledit cylindre virtuel; plusieurs miroirs primaires de renvoi répartis régulièrement dans ladite zone annulaire; et un corps réflecteur en forme de pyramide régulière. Preferably, the laser generator comprises several emission tubes whose axes are regularly distributed over said virtual cylinder; several primary deflection mirrors distributed regularly in said annular zone; and a reflective body in the shape of a regular pyramid.
Grâce à la présente invention, en combinant en un même faisceau plusieurs faisceaux lasers issus de différents tubes d'émission regroupés dans un même bâti, il est possible de moduler facilement et efficacement la puissance du faisceau résultant émis en mettant sélectivement en service un plus ou moins grand nombre de tubes d'émission au sein de l'ensemble de tubes d'émission regroupés dans le générateur. Thanks to the present invention, by combining in the same beam several laser beams from different emission tubes grouped in the same frame, it is possible to easily and efficiently modulate the power of the resulting beam emitted by selectively putting into service a plus or fewer emission tubes within the set of emission tubes grouped in the generator.
Par ailleurs, le fait même que chaque tube d'émission puisse être de relativement faible puissance permet d associer à chacun des tubes un bloc d'alimentation électrique également de relativement faible puissance. Or, la réalisation d'un ensemble de blocs d'alimentation électrique de faible puissance est de loin plus aisée que celle d'un bloc unique d'alimentation de forte puissance. I1 s'ensuit qu'un générateur selon l'invention permet, pour un type de tubes d'émission donné, d'atteindre facilement à un coût limité des puissances maximales relativement élevées. Furthermore, the very fact that each emission tube can be of relatively low power makes it possible to associate with each of the tubes an electric power supply unit also of relatively low power. However, the production of a set of low power power supplies is far easier than that of a single high power supply. It follows that a generator according to the invention makes it possible, for a given type of emission tubes, to easily reach relatively high maximum powers at a limited cost.
Afin d'obtenir un faisceau résultant fortement convergent, selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque miroir primaire est monté sur une pièce hémisphérique formant o rotule reposant sur un support incliné de 45 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du tube d'émission correspondant, pour permettre un ajustement de l'inclinaison des miroirs primaires. In order to obtain a highly convergent resulting beam, according to a particular characteristic of the invention, each primary mirror is mounted on a hemispherical piece forming a ball joint resting on a support inclined by 45 relative to a plane perpendicular to the axis of the tube. corresponding emission, to allow an adjustment of the inclination of the primary mirrors.
Selon un mode particulier de réalisation, les tubes d'émission sont montés sur des supports formant entretoise qui maintiennent des écartements prédéterminés entre les différents tubes tout en ménageant un espace central libre au voisinage de l'axe du cylindre virtuel défini par les faisceaux lasers émis par les différents tubes, pour le passage du faisceau réfléchi par les miroirs primaires et le corps réflecteur pyramidal. According to a particular embodiment, the emission tubes are mounted on supports forming a spacer which maintain predetermined spacings between the different tubes while providing a free central space in the vicinity of the axis of the virtual cylinder defined by the emitted laser beams. by the different tubes, for the passage of the beam reflected by the primary mirrors and the pyramidal reflective body.
Le nombre de tubes d'émission pouvant être regroupés au sein d'un même générateur est variable en fonction des besoins mais se situe de préférence entre 2 et 12. The number of emission tubes that can be grouped within the same generator is variable according to needs but is preferably between 2 and 12.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation de l'invention faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un générateur laser à tubes multiples selon l'invention, en coupe axiale selon la ligne I-I de la figure 2,
- la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1 montrant l'ensemble des divers tubes d'émission,
- la figure 3 est une vue de face du corps réflecteur pyramidal représenté sur les figures 1 et 2,
- la figure 4 est une vue en élévation du corps réflecteur pyramidal selon la flèche F des figures 1 et 3,
- la figure 5 est une vue de face d'une partie du support de miroirs primaires, et
- les figures 6 et 7 sont des vues en élévation et de face d'un élément de support de miroir primaire prévu pour être monté sur la partie de support de la figure 5.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of a particular embodiment of the invention made with reference to the appended drawings, in which:
FIG. 1 is a schematic overall view of a multiple tube laser generator according to the invention, in axial section along line II of FIG. 2,
FIG. 2 is a cross-sectional view along line II-II of FIG. 1 showing all of the various emission tubes,
FIG. 3 is a front view of the pyramidal reflector body shown in FIGS. 1 and 2,
FIG. 4 is an elevation view of the pyramidal reflector body according to arrow F in FIGS. 1 and 3,
FIG. 5 is a front view of part of the support for primary mirrors, and
- Figures 6 and 7 are elevational and front views of a primary mirror support element intended to be mounted on the support part of Figure 5.
Si l'on se reporte aux figures 1 et 2, on voit un ensemble de sept tubes laser 1 à 7 parallèles les uns aux autres et disposés horizontalement sur deux supports verticaux 8,9 reposant eux-mêmes sur une plaque de base 10. Le nombre N de tubes laser peut naturellement varier en fonction des applications envisagées mais en pratique est d'au moins deux et, pour des usages courants peut ne pas dépasser 12. Un ensemble tel que représenté au dessin avec sept tubes laser 1 à 7 identiques délivrant chacun la même puissance présente avec un encombrement limité une grande souplesse d'utilisation. La suite de la description sera donc effectuée en référence à cet exemple particulier, mais les diverses caractéristiques liées au nombre N de tubes laser 1 à 7 utilisés pourront facilement être adaptées à un nombre N différent de 7. Referring to Figures 1 and 2, we see a set of seven laser tubes 1 to 7 parallel to each other and arranged horizontally on two vertical supports 8,9 themselves resting on a base plate 10. The number N of laser tubes can naturally vary depending on the applications envisaged but in practice is at least two and, for current uses may not exceed 12. A set as shown in the drawing with seven identical laser tubes 1 to 7 delivering each the same power has a limited footprint, great flexibility of use. The following description will therefore be made with reference to this particular example, but the various characteristics linked to the number N of laser tubes 1 to 7 used can easily be adapted to a number N other than 7.
Les tubes laser 1 à 7 sont disposés dans des logements 81 à 87 du support vertical 8 et des logements correspondants du support vertical 9 qui est identique au support 8. Les logements 81 à 87 sont répartis de telle manière que les axes des tubes 1 à 7 se trouvent régulièrement répartis sur un cylindre de révolution virtuel 500 dont la trace est représentée en pointillés dans le plan de la figure 2. Les faisceaux laser axiaux 401 à 407 émis par les différents tubes laser 1 à 7 constituent ainsi des génératrices du cylindre virtuel 500 qui se trouve en partie matérialisé à la sortie des tubes d'émission 1 à 7 lorsque ces derniers sont en fonctionnement. The laser tubes 1 to 7 are arranged in housings 81 to 87 of the vertical support 8 and corresponding housings of the vertical support 9 which is identical to the support 8. The housings 81 to 87 are distributed in such a way that the axes of the tubes 1 to 7 are regularly distributed on a virtual revolution cylinder 500, the trace of which is represented by dotted lines in the plane of FIG. 2. The axial laser beams 401 to 407 emitted by the various laser tubes 1 to 7 thus constitute generatrices of the virtual cylinder 500 which is partly materialized at the outlet of the emission tubes 1 to 7 when the latter are in operation.
Chaque support vertical 8,9 présente une ouverture centrale 88, 98 pour permettre le passage d'un faisceau réfléchi 410 regroupant les faisceaux laser individuels 401 à 407, comme cela sera expliqué plus loin. Each vertical support 8, 9 has a central opening 88, 98 to allow the passage of a reflected beam 410 grouping the individual laser beams 401 to 407, as will be explained below.
Les tubes d'émission 1 à 7, qui peuvent être par exemple des générateurs laser à gaz du type Helium-Neon présentant chacun une puissance de l'ordre de 10mW, sont immobilisés dans les supports verticaux 8,9 par exemple par des vis introduites dans les filetages 101 à 107 débouchant respectivement dans les logements 81 à 87 prévus pour recevoir les tubes 1 à 7. Chaque support vertical 8,9 définit des entretoises entre les logements 81 à 87 pour maintenir les tubes 1 à 7 dans des positions relatives bien déterminées. Les supports 8,9 peuvent eux-mêmes être reliés entre eux par des tiges 89 traversant les supports 8,9. The emission tubes 1 to 7, which may for example be gas laser generators of the Helium-Neon type each having a power of the order of 10mW, are immobilized in the vertical supports 8,9 for example by screws introduced in the threads 101 to 107 opening respectively into the housings 81 to 87 provided to receive the tubes 1 to 7. Each vertical support 8, 9 defines spacers between the housings 81 to 87 to keep the tubes 1 to 7 in relative positions well determined. The supports 8,9 can themselves be connected together by rods 89 passing through the supports 8,9.
Chacun des faisceaux parallèles 401 à 407 émis par les tubes 1 à 7 vient frapper individuellement un miroir plan 11 à 17 respectivement, qui est situé dans un plan perpendiculaire au plan contenant le faisceau concerné 401 à 407 respectivement et l'axe du cylindre virtuel 500, et forme un angle de l'ordre de 450 par rapport audit faisceau concerné, de manière à réfléchir le faisceau incident concerné 401 à 407 respectivement, vers une zone commune 30 située sur l'axe 502 du cylindre virtuel 500. Les miroirs plans 11 à 17 sont ainsi répartis dans une zone annulaire 501 située autour de l'axe 502 et en regard des faces frontales des tubes laser 1 à 7. Each of the parallel beams 401 to 407 emitted by the tubes 1 to 7 individually strikes a plane mirror 11 to 17 respectively, which is located in a plane perpendicular to the plane containing the beam concerned 401 to 407 respectively and the axis of the virtual cylinder 500 , and forms an angle of the order of 450 with respect to said beam concerned, so as to reflect the incident beam concerned 401 to 407 respectively, towards a common area 30 located on the axis 502 of the virtual cylinder 500. The plane mirrors 11 to 17 are thus distributed in an annular zone 501 situated around the axis 502 and facing the front faces of the laser tubes 1 to 7.
Afin de permettre un ajustement précis de la position de chaque miroir plan 11 à 17 et compenser éventuellement des défauts de parallélisme des faisceaux laser 401 à 407, chaque miroir plan 11 à 17 est monté sur une pièce hémisphérique 130 qui forme rotule et repose sur un élément de support de miroir 120 (fig 1, 5 et 6) lui-même rattaché à un support vertical 110 fixé à la plaque de base 10 par une console 210 (fig 1 et 5). In order to allow precise adjustment of the position of each plane mirror 11 to 17 and possibly compensate for defects in the parallelism of the laser beams 401 to 407, each plane mirror 11 to 17 is mounted on a hemispherical piece 130 which forms a ball joint and rests on a mirror support element 120 (fig 1, 5 and 6) itself attached to a vertical support 110 fixed to the base plate 10 by a console 210 (fig 1 and 5).
Comme représenté sur la figure 5, le support vertical 110 est constitué par une pièce en forme de disque munie à sa périphérie d'encoches 111 à 117 régulièrement réparties pour recevoir chacune un élément 120 de support de miroir. Chaque élément 120 de support de miroir comprend un corps 121 en forme d'étrier prévu pour venir s'encastrer dans l'une des encoches 111 à 117, les branches 122 et 123 enserrant le disque 110 de part et d'autre de l'encoche. Des moyens de liaison par vis ou boulon peuvent être engagés d'une part dans l'orifice 125 de la pièce 120 et le filetage correspondant 135 formé dans le fond d'une encoche et d'autre part dans les orifices 126, 127 des oreilles 122, 123 de la pièce 120 et le filetage 136 formé à travers le disque 110. As shown in Figure 5, the vertical support 110 is constituted by a disc-shaped part provided at its periphery with notches 111 to 117 regularly distributed to each receive a mirror support element 120. Each mirror support element 120 comprises a body 121 in the form of a stirrup provided to be embedded in one of the notches 111 to 117, the branches 122 and 123 enclosing the disc 110 on either side of the notch. Connection means by screw or bolt can be engaged on the one hand in the orifice 125 of the part 120 and the corresponding thread 135 formed in the bottom of a notch and on the other hand in the orifices 126, 127 of the ears 122, 123 of the part 120 and the thread 136 formed through the disc 110.
Chaque élément 120 peut ainsi être fixé de façon amovible sur le disque 110 et permet un remplacement aisé des miroirs 11 à 17.Each element 120 can thus be removably attached to the disc 110 and allows easy replacement of the mirrors 11 to 17.
Chaque élément de support de miroir 120 présente en outre un prolongement 124 incliné à 450 par rapport au corps 121 de manière à se projeter en avant par rapport au disque 110 lorsque le corps 121 de l'élément de support 120 est engagé dans une encoche 111 à 117. Le prolongement 124 est percé de part en part pour former une ouverture tronconique 128 adaptée pour recevoir une rotule hémisphérique 130 portant un miroir ll à 17. La présence d'une rotule 130 pouvant pivoter sur son support 128 permet d'ajuster avec précision lors du réglage de l'appareil, lorsque les éléments 20 sont montés surle disque 11D, 1 'angle d'inclinaison du miroir plan consideré par rapport au disque 110. Each mirror support element 120 also has an extension 124 inclined at 450 relative to the body 121 so as to project forward relative to the disc 110 when the body 121 of the support element 120 is engaged in a notch 111 to 117. The extension 124 is drilled right through to form a frustoconical opening 128 adapted to receive a hemispherical ball joint 130 carrying a mirror ll to 17. The presence of a ball joint 130 which can pivot on its support 128 makes it possible to adjust with precision when adjusting the device, when the elements 20 are mounted on the disc 11D, the angle of inclination of the plane mirror considered with respect to the disc 110.
Cet angle d'inclinaison peut ainsi être fixé très précisément à 450 pour produire un renvoi du faisceau lumineux considéré vers la zone de convergence 30, ou au contraire hêtre tres légèrement différent de 450 pour compenser un défaut d'alignement d'un tube émetteur 1 à 7 par exemple.This angle of inclination can thus be very precisely set at 450 to produce a return of the light beam considered towards the convergence zone 30, or on the contrary beech very slightly different from 450 to compensate for a misalignment of a transmitter tube 1 to 7 for example.
Le disque support de miroirs 110 est fixé sur la plaque verticale 210 par des moyens de liaison pouvant être engagés dans les orifices 119 du disque 110. Certains au moins des orifices 119 peuvent être alignés avec des orifices 89 des supports verticaux 8, 9 des tubes d'émission 1 à 7, afin de réaliser à l'aide de tiges un alignement précis des supports verticaux 8,9 et du disque 110 porteur de miroirs. Un orifice central 118 formé dans le disque 110 permet en. outre de recevoir un corps réflecteur 20 qui va être décrit maintenant en référence aux figures 2, 3 et 4
Le corps réflecteur 20 comprend une tête pyramidale comprenant sept facettes réfléchissantes 21 à 27 destinées respectivement à recevoir les faisceaux 401 à 407 réfléchis par les miroirs plans 11 à 17. La tête pyramidale est solidaire d'une base cylindrique 28 prolongée à l'arrière par un appendice axial 29 prévu pour être engagé dans l'orifice central 18 du disque 110. The mirror support disc 110 is fixed to the vertical plate 210 by connecting means which can be engaged in the orifices 119 of the disc 110. At least some of the orifices 119 can be aligned with orifices 89 of the vertical supports 8, 9 of the tubes 1 to 7, in order to achieve, using rods, a precise alignment of the vertical supports 8, 9 and of the disc 110 carrying mirrors. A central opening 118 formed in the disc 110 allows. in addition to receiving a reflective body 20 which will now be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4
The reflective body 20 comprises a pyramidal head comprising seven reflecting facets 21 to 27 intended respectively to receive the beams 401 to 407 reflected by the plane mirrors 11 to 17. The pyramidal head is integral with a cylindrical base 28 extended at the rear by an axial appendage 29 designed to be engaged in the central orifice 18 of the disc 110.
La tête du corps réflecteur 20 est ainsi en forme de pyramide régulière et dans 1' exemple représenté au dessin est composée de facettes réfléchissantes 21 à 27 constituées de miroirs plans triangulaires inclinés à 450 par rapport à l'axe de la pyramide et s'détendant chacun sur un secteur de 217. Lorsque le corps réflecteur 20 est monté sur le disque support 110 au centre de la zone annulaire 501 dans laquelle sont situés les miroirs primaires de renvoi 11 à 17,la pointe de la pyramide coincide avec la zone 30 de convergence des faisceaux laser 401 à 407 réfléchis par les miroirs ll à 17.Chaque facette 21 à 27 de la pyramide forme un angle de 900 avec le miroir plan primaire il a 17 respectivement qui lui fait face, de sorte que tous les faisceaux laser 401 à 407 venant frapper les extrémités des facettes 21 à 27 situées au voisinage de la pointe de la pyramide sont à nouveau réfléchis dans une meme direction pour former un faisceau unique 410 regroupant les faisceaux individuels 401 à 407 et se situant sur l'axe 502 du cylindre virtuel 5CO,
Le faisceau global 410 traverse alors les ouvertures centrales 88, 98 des supports verticaux 8, 9 des tubes 1à 7 et émerge du groupe de tubes 1 à 7 du côté opposé aux faces frontales par lesquelles sont émis les faisceaux individuels 401 à 407.The head of the reflector body 20 is thus in the shape of a regular pyramid and in the example shown in the drawing is composed of reflective facets 21 to 27 made up of triangular plane mirrors inclined at 450 relative to the axis of the pyramid and extending each on a sector of 217. When the reflective body 20 is mounted on the support disc 110 at the center of the annular zone 501 in which the primary deflection mirrors 11 to 17 are located, the point of the pyramid coincides with the zone 30 of convergence of the laser beams 401 to 407 reflected by the mirrors ll to 17. Each facet 21 to 27 of the pyramid forms an angle of 900 with the primary plane mirror, it has 17 respectively facing it, so that all the laser beams 401 at 407 coming to strike the ends of the facets 21 to 27 located in the vicinity of the point of the pyramid are again reflected in the same direction to form a single beam 410 grouping together the individual beams 401 at 407 and lying on the axis 502 of the virtual cylinder 5CO,
The global beam 410 then passes through the central openings 88, 98 of the vertical supports 8, 9 of the tubes 1 to 7 and emerges from the group of tubes 1 to 7 on the side opposite to the front faces through which the individual beams 401 to 407 are emitted.
Le faisceau global 410 qui émerge par l'suverture 98 du support 9 vient frapper un miroir plan 301 monté sur un support 310 et incliné de 450 par rapport à l'axe 502 de manière à dévier de 900 le faisceau 410 pour le renvoyer vers un miroir plan 302 porté par un petit moteur 320 pouvant faire osciller le miroir 302 autour d'un axe perpendiculaire au faisceau 410. Le faisceau 410 dévié par le miroir oscillant 302 vient frapper un second miroir oscillant 303 commandé par un second petit moteur 330 monté sur un support 340 et pouvant faire osciller le miroir 303 autour d'un axe perpendiculaire à l'axe d'oscillation du miroir 302.Les miroirs 301, 302, 303 de déviation du faisceau global 410 ne font pas partie de la présente invention et montrent seulement que le faisceau global 410 de lumière cohérente constitué par la somme des faisceaux individuels 401 à 407 de lumière cohérente peut être soumis à des déviations ou à un balayage d'une façon tout à fait identique à un simple faisceau dans la mesure où les tubes laser 1 à 7, les miroirs 11 à 17 et les facettes 21 à 27 de la pyramide 20 sont positionnés correctement pour obtenir un faisceau global convergent 410. The global beam 410 which emerges through the opening 98 of the support 9 strikes a plane mirror 301 mounted on a support 310 and inclined by 450 with respect to the axis 502 so as to deflect the beam 410 by 900 to return it to a plane mirror 302 carried by a small motor 320 capable of oscillating the mirror 302 about an axis perpendicular to the beam 410. The beam 410 deflected by the oscillating mirror 302 strikes a second oscillating mirror 303 controlled by a second small motor 330 mounted on a support 340 and capable of oscillating the mirror 303 about an axis perpendicular to the axis of oscillation of the mirror 302. The mirrors 301, 302, 303 for deflecting the global beam 410 are not part of the present invention and show only that the global beam 410 of coherent light constituted by the sum of the individual beams 401 to 407 of coherent light can be subjected to deflections or to a scanning in a completely identical way to a simple beam in the extent that the laser tubes 1 to 7, the mirrors 11 to 17 and the facets 21 to 27 of the pyramid 20 are positioned correctly to obtain a global convergent beam 410.
Le réglage des différents éléments précités peut se faire très facilement en utilisant une cible de mise au point placée au niveau du miroir principal de renvoi 301 ou au niveau de la zone d'utilisation du faisceau 410 en aval du miroir 303. Les tubes 1 à 7 étant mis en place ainsi que la pyramide réfléchissante 20, chacun des tubes 1 à 7 est mis successivement en service individuellement et chacun des différents miroirs plans 11 à 17 est positionné successivement de manière que le faisceau correspondant 401 à 407 frappe la cible après renvoi sur le miroir correspondant 11 à 17 et la facette correspondante 21 à 27 du corps pyramidal 20. Lorsque la position d'un miroir 11 à 17 est bien ajustée, la rotule hémisphérique 130 est immobilisée sur le support tronconique 128 de l'élément support 120, par exemple par collage ou à l'aide d'une petite vis.La commodité de réglage de la position des miroirs 11 à 17 est importante, car elle permet de compenser à la fois les défauts d'usinage, les imperfections de la verrerie et les défauts d'alignement des faisceaux laser. The adjustment of the various aforementioned elements can be done very easily using a focusing target placed at the level of the main deflecting mirror 301 or at the level of the area of use of the beam 410 downstream of the mirror 303. The tubes 1 to 7 being put in place as well as the reflecting pyramid 20, each of the tubes 1 to 7 is successively put into service individually and each of the different plane mirrors 11 to 17 is positioned successively so that the corresponding beam 401 to 407 hits the target after return on the corresponding mirror 11 to 17 and the corresponding facet 21 to 27 of the pyramidal body 20. When the position of a mirror 11 to 17 is properly adjusted, the hemispherical ball joint 130 is immobilized on the frustoconical support 128 of the support element 120 , for example by gluing or using a small screw. The convenience of adjusting the position of the mirrors 11 to 17 is important, because it makes it possible to compensate for both the machining defects, the i Glassware imperfections and misalignment of laser beams.
Toutefois, il est important que les facettes 21 à 27 du corps pyramidal 20 présentent un très bon état de surface.However, it is important that the facets 21 to 27 of the pyramidal body 20 have a very good surface condition.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi, au sein d'un même ensemble compact, de disposer d'un faisceau résultant de lumière cohérente 410 dont la puissance est réglable par pas, selon le nombre de tubes -d'émission 1 à 7 mis en service. The device according to the invention thus makes it possible, within the same compact assembly, to have a beam resulting from coherent light 410 whose power is adjustable in steps, according to the number of emission tubes 1 to 7 put in service.
L'ensemble 300 de commande et d'alimentation des tubes d'émission 1 à 7 comprend en effet un bloc d'alimentation électrique pour chaque tube d'émission 1 à 7, ce qui permet de mettre facilement en service un plus ou moins grand nombre de tubes. Avec des tubes d'émission 1 à 7 du type He-Ne de 10mW chacun, la puissance du faisceau de sortie pourra ainsi, avec un même appareil et pour un faisceau de sortie 410 renvoyé par les mêmes miroirs de déviation 301 et de balayage 302; 303 varier de lo à 70mW par pas de lOmW en fonction du nombre de tubes 1 à 7 en service. Le même appareil pourra donc être utilisé pour des traitements très différents.The assembly 300 for controlling and supplying the emission tubes 1 to 7 in fact comprises an electrical power supply for each emission tube 1 to 7, which makes it possible to easily put into service a more or less large number of tubes. With emission tubes 1 to 7 of the He-Ne type of 10mW each, the power of the output beam can thus, with the same device and for an output beam 410 returned by the same deflection mirrors 301 and scanning 302 ; 303 vary from lo to 70mW in steps of lOmW depending on the number of tubes 1 to 7 in service. The same device can therefore be used for very different treatments.
L'invention ne se limite cependant pas à la seule association de tubes laser de type à fonctionnement continu. The invention is not however limited to the only association of laser tubes of the continuous operating type.
I1 est ainsi possible d'associer de la manière décrite précédemment des tubes laser 1 à 7 du type à impulsion, par exemple des tubes laser YAG (Yttrium Aluminium Garnett). Dans ce cas, chaque tube laser, par exemple d'une puissance de lOmW est associé à sa propre alimentation électrique qui est standard. It is thus possible to combine, as described above, laser tubes 1 to 7 of the pulse type, for example YAG laser tubes (Yttrium Aluminum Garnett). In this case, each laser tube, for example with a power of 10 mW, is associated with its own power supply which is standard.
Grâce à une commutation électronique des diverses alimentations électriques et du fait qu'une sommation non aléatoire des énergies lumineuses cohérentes est réalisée au niveau du faisceau résultant 410 lorsque plusieurs tubes d'émission sont simultanément en service, il est possible d'oBtenir des impulsions de sortie avec une puissance crête importante sans pour cela construire une alimentation électrique unique de forte puissance qui est particulièrement délicate à réaliser. L'invention permet ainsi de disposer d'une puissance de sortie accrue pour un faisceau laser sans modifier la structure des tubes d'émission standard ou celle des blocs d'alimentation électrique.Thanks to electronic switching of the various power supplies and the fact that a non-random summation of the coherent light energies is achieved at the level of the resulting beam 410 when several emission tubes are simultaneously in service, it is possible to obtain pulses of output with significant peak power without building a single high power supply which is particularly difficult to achieve. The invention thus makes it possible to have an increased output power for a laser beam without modifying the structure of the standard emission tubes or that of the power supply units.
L'invention s'applique non seulement aux lasers non polarisés, mais également aux lasers polarisés. Dans ce dernier cas, il convient simplement de vérifier les polarisations lors de la combinaison des différents faisceaux individuels 401 à 407 pour s'assurer qu'il y a bien addition et non sous-traction. The invention applies not only to non-polarized lasers, but also to polarized lasers. In the latter case, it is simply necessary to check the polarizations when combining the different individual beams 401 to 407 to ensure that there is indeed addition and not under-traction.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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