CA1036700A - Laser with short discharge between two flongated electrodes - Google Patents

Laser with short discharge between two flongated electrodes

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CA1036700A
CA1036700A CA253,408A CA253408A CA1036700A CA 1036700 A CA1036700 A CA 1036700A CA 253408 A CA253408 A CA 253408A CA 1036700 A CA1036700 A CA 1036700A
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CA
Canada
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channel
electrodes
laser
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light
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CA253,408A
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Bruno Godard
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Alcatel Lucent SAS
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Compagnie Generale dElectricite SA
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/0973Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited having a travelling wave passing through the active medium

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Abstract

L'invention concerne un laser à onde progressive. Les électrodes entre lesquelles a lieu la décharge électrique progressive d'excitation du gaz amplificateur présentent, en section, la forme de deux pointes arrondies polies en regard, de manière à éviter des réflexions parasites de lumière vers la zone de décharge et à diminuer la divergence du faisceau de sortie à l'aide d'un simple système optique convergent. Application à la réduction de la divergence des faisceaux laser.The invention relates to a traveling wave laser. The electrodes between which the progressive electric discharge of the amplifying gas takes place have, in section, the shape of two rounded points facing each other, so as to avoid parasitic reflections of light towards the discharge zone and to reduce the divergence of the output beam using a simple converging optical system. Application to the reduction of the divergence of the laser beams.

Description

1~)3~00 La présente invention con~erne un laser a décharge breve entre deux blectrodes allong~es.
uans un tsl laser la dirsction ae l'émission de lumiPre est g~neralement a~finie principalement non pas par une cavite opt~que rbsonnante, mais par la forme de l'espace dans lequel l'amplification ae lumiere peut avoir lieu. La dlrection principale d'~mission est alors celle selon laquelle la lumlère peut etre ampllfl~e le plus longtemps c'est-à-dlre celle du canal situé entre les deux électrodes.
C'est en effet dans ce cenal, contenant un gaz convenabls, qu'a lleu la dficharge ~lectrique qul crée le mllleu ampllficateur en excltant ce gaz. Le problème Be pose alors d'obtenlr une émission de lumlère à
dlvergence aussi falbls que posslble.
Ce problème se pose notamment dans le cas d'un laser 3 d6charge brève du typs à onds progressive. Un tel laser comporte cla~iquement une ligne électrique plate dont le~ surfaces conductrlces ont une forme parebollque J au foyer de la parabole, on place un écloteur qul, aprbs une oharge de la llgne, court-clrculte les deux wr~acss conductrice~ et engendre ainsi une onde électrlque progresslve dan~ la ligne I un canol laser est réalisé en lnterrompant l'uns des ourfaces ¢onduoxrlces por une fente rectlllgne dont les bords constltuent deux électrodes et en melntenant un gaz, tel que l'azote, dans cette fente. Ce canal f it un ongle convenoble avec l'axe de lo parabole, 1BS
dsux électrodss ~ont rellée~ électriquement par une sel~ pour la chorge de 1~ ligne plate. On obtient ainsi entre les électrode~ une déchorge électrique locQllsée qui se déplace dans le canal 3 une vlte~se égole à
celle de lo lumière et qui réalise une excitatlon tr~s ropide ds l'azote.
Cette excltation permet l'ampllfication sélectlve d'une onde lumineuse progrssslve y accompagnant la zone de décharge. Un tel laser e~t décrit dans l'artlcle de M. ~. GODARD - A simple hlgh-power large ~ , '.
:: ~ '': ' ' ,~ ' ~Q3~
efficienry N2 ultraviolet laser" I.E.E~E. Journal ~f 4uantum Elsctronics, vol. ~E-10 n 2. February 1974. pp. 147 à 153.
Les ~lectrodes entre lesquelles appara~t la décharge électrique progressive sont polies et ont la forme ds surfaces planes parallèles avsc des bords arrondis. Uns telle forme est eri effPt simple et classique pour l'~tablissement d'une déchargs ~lectrique entrs deux électrodes lorsqu'on veut qus la tension d'amorçage soit bien déterminée et que les électrodes ne solent pas détériorées.
Le faisceau la~er lmpulsionnel ainsi obtenu n'est pas parall~le et présente une dlvsrgence, qul psut etre partlellement supprimée en ploçant sur le traJet du falsceau une lentille dont le foyer co~ncide avec una premlère extr~mité du canal laser, c'est-à-dire avec la zone où commence la décharge électrique et où apparait l'onde lumineuse qui ~ero en~ulte ampllfiée tout le long du canal. La dlvergence qui subslste sst cependont sncore genante et ne peut pas etre sufflsamment corrlgée par de~ moyens optlqueo aglssant sur le falsceau.
On conna~t por allleurs, par la revue GB Opto Electrcnlcs vol. 4 n 1 Févrler 1972, page~ 43-49, article de D. Bastlng et al ~A

~imple hlgh power nltrogen laser~, un laser à décharge brbve et à onde progresslve dont les électrode~ présentent lorsqu'elles ~ont vues en coupe par un plan perpendlculalre au canal contsnant le gaz actlf, une forme en polnte errondle. Ce laser fournlt un ~alsceau à forte divergence d- 66 mlllirodians dans un ssn5 et de 26 dans l'outre. Son enseignement n'~ donc ~amols été pri~ en consldératlon lorsqu'on a recherch~ à
dlmlnuer lo dlvergence du falsceau de sortie d'un laser.
Lo pr~sente lnventlon a pour but la réalisatlon d'un laser à
déchorge brève entre deux électrodes allongfies permettant d'obtenlr un fal~ceau dont la dlvergsnce peut etre rendue très falble.
E11B a pour ob~et un laser à déchargs brave entre deux électrodes allongées comportant :
1 ~) 3 ~ 00 The present invention con ~ erne a short discharge laser between two elongated blectrodes.
in a laser tsl the direction of light emission is generally ~ finished mainly not by an opt cavity that resonant, but by the shape of the space in which the amplification light can take place. The main mission direction is then the one according to which the light can be ampllfl ~ e the most for a long time, that of the channel located between the two electrodes.
It is indeed in this cenal, containing a suitable gas, that he has the ~ electric discharge that creates the amplibleu mllleu by excluding this gas. The problem Be then poses to obtain an emission of light to emergency as falbls as possible.
This problem arises in particular in the case of a laser 3 brief discharge of progressive wave typs. Such a laser comprises cla ~ only a flat power line including ~ conductrlces surfaces have a parabolic shape J at the focal point of the parabola, we place a hatcher who, after loading the line, short-cuts both wr ~ acss conductive ~ and thus generates a progresslve electric wave dan ~ line I a laser canol is made by interrupting one of the ouruaces ¢ onduoxrlces por une rectlllgne whose edges constltuent two electrodes and by mixing a gas, such as nitrogen, into this slot. This channel has a suitable nail with the axis of the parabola, 1BS
dsux electrodss ~ rellée ~ electrically by a salt ~ for the throat 1 ~ flat line. There is thus obtained between the electrodes ~ a dechore electric locQllsée which moves in the channel 3 a vlte ~ is equal to that of the light and which performs a very rapid excitatlon ds nitrogen.
This exclusion allows the selective amplification of a wave bright progrssslve accompanying the discharge area. Such a laser e ~ t described in artlcle of M. ~. GODARD - A simple hlgh-power large ~, '.
:: ~ '': '' , ~ ' ~ Q3 ~
efficienry N2 ultraviolet laser "IEE ~ E. Journal ~ f 4uantum Elsctronics, flight. ~ E-10 n 2. February 1974. pp. 147 to 153.
The ~ electrodes between which appears the electric discharge progressive are polished and have the shape of parallel flat surfaces with rounded edges. Such a form is simple and classic for the establishment of an electrical discharge between two electrodes when you want the ignition voltage to be well determined and that the electrodes are not damaged.
The beam thus obtained is not parallel to the and presents a dlvsrgence, which can be partially removed in placing a lens on the false path, the focal point of which with a first end of the laser channel, i.e. with the area where the electric discharge begins and where the light wave appears which ~ ero en ~ ulte ampllfié all along the channel. The submergence that subsists However, it is annoying and cannot be corrected enough.
by ~ optlqueo means aglssant on the bogus.
We know ~ t allleurs, by the journal GB Opto Electrcnlcs flight. 4 no 1 Feb 1972, page ~ 43-49, article by D. Bastlng et al ~ A

~ imple hlgh power nltrogen laser ~, a short wave and wave laser progresslve whose electrodes ~ present when they ~ have seen in cut by a plane perpendicular to the channel containing the active gas, a form in errondle polnte. This laser provides a high divergence wave d- 66 mlllirodians in one ssn5 and 26 in the other. His teaching n ~ therefore ~ amols been pri ~ in consldératlon when we sought ~ to dlmlnuer lo dlvergence of the output beam of a laser.
Lo pr ~ sente lnventlon aims to achieve a laser to short decongests between two elongated electrodes allowing to obtain a fal ~ ceau whose dlvergsnce can be made very falble.
E11B has for ob ~ and a brave discharge laser between two electrodes elongated comprising:

2 -~36~(~0 - une encsinte ayant au molns une paroi transparente st contenant un gaz susceptible de devenir amplificateur de lumi~re lorsqu'il est excit~ par une décharge ~lectrique, - dans cette enceinte deux électrodes m~talliques allongées et parallèles dont les face~ en rsgard ~ont polies et délimitent entre ellss un canal laser allongé ayant une première et uns deuxième extrémité, - de~ moyens électrlques pour provoquer une décharge brève entre les face~ en regard deadltes électrodes de manlère à ce qu'une onde lumlneuse app~r~ls-Ant à la premlère extrémlté du cansl et se propsgeant vers la deuxieme extrémlté aolt amplifiée le long de ce canal Jusqu'à cette d-uxlème extrémlté puls sorte de l'encelnte par ladlte paroi transparente, c~r~ctérl-é par le f~lt qu'un système optlque convergent est placé sur le tr~Jet de l~dlte onds lumlneuse w rtant de l~dlte deuxlème eXtrémit6 du con-l, le ~oyer de ce sy-tème optlque colncldant seni~lblement ~vec ladite premlère extr~mité du canal, ch~cune desdltea facea en reg~rd deo 61-ctrodec pré-entant lorsqu'elle ei3t vue en coupe por un plan perpendioulaire au canal, une forme en polnte ~rrondle dlrlgée vera l~autre 61ectrode, grace ~ quol lo lumlère qui se propage obllquement dane le canal -t qul ~rrlve ur l'une de ces f~ces est réfl~chle en dohor4 du oan~l et~n'-st donc plu- smpliflée.
L'ettic~cité de la pré~ente lnventlon tlent au f~it que la partl- lrr6ductlble de 1~ div-rg-nc- de- l~aer- ~ d6ch~rge brève connua ; t-it eoaentlell _ nt du- ~u ~ d t qu'une p~rtle de-1'6nergl- d'excltstlon dU g~z et-lt utlll~ee pour amplifler de- onde- Iumlneuaea se propage~nt . ~ ~ , .:
obllquement dans le c~n~ -er p~r réflexlons succesalves sur leis p~rtl-o plane~ dec ~oes en regard de~ électrodes.
A l!~ld- de~ flgurea 1 ~ 3 cl-~ointes on v~-décrire ei-après ùn _ de~de reall~-tion de l'lnv-ntion, les elëments se correspondant ~ ur~dlverses figurea y;portant les~m~mes~ nùméros de refsrence.
;~ 30~ L8 flg~ure 1 r-prés-nt- une vue chématiqus de dsssins en ~ - 3 -lQ367~i0 ~
coupe partiell~ d'un laser à onde progressive selon l'invsntion.

La figure 2 représente une vue schématique en coupe du laser de la figure 1~ -La figure 3 représente une vue en coupe par un plan perpendiculaire au canal laser montrant a plus grande échelle les électrodes entre ;~
. .
lesquslles ~e prodult la décharge électrique progresslve.
Sslon les flgures 1 st 2 1B laser selon l'inventlon comporte une encelnte allongée 2, en polyméthacrylats ds msthyls contsnant de l'azots sous uns prsssion compris0 entrs 30 st 60 milllbars. 50 milllbars par exsmple. Deux électrodes allongées d'acier lnoxydable 4 st 6 sont disposées parall~lement dans cetts enceinte et forment les bords d'un canal luser 8 de 90 cm de long.
Une ligne électrlque plate est formée par deux feullles mlncsD de culvre 10 et 12 dont un bord forme une parabole 14, séparées par une ~eullle i~olante 16 formée de polyester ou polylmlde avec une ~pais~eur de 75 mlcrons. Un autre bord de la feullle 10 est en contact avec l'électrode 4. Une autre feullle de culvre 18 est placée dans le prolongement de la feuille 10 st a un bord en contact avec l'~lectrode ~. Ells est connectée à la feullle 10 par une lnductance 20.
Un générateur ~lectrlque 22 charge la llgne plate alnsi formée 30U8 une tension de 1 à 10 kV, par exemple 5 kV.
Un éclateur Z4, placé au foyer de la parabole 14, provoque en~uite la déchargq de cette llgne plate en connectant brusquement la ~euille 10 ~ la feuille 12. Il en résulte 1'4parltion d'une onde électrique dans la llgne. Cette onde est d'abord circulalre, puls, par r~lexion ~ur 1~ parabole 14, devlent une onde rectlllgne qul s3t perpendlculalrs ~ l'axe de cette parabole et qul se propags ver~ le canal 6 parallèlement ~ l'axe ds cette parabole. Lorsqu'elle attelnt ca cand 8 p~rall~lement à l'axe de cette parabole. Lorsqu'alle attelnt ce 4 et 6.

,, , _ 4 _ ~

~33~7~0 En raison de l'inclinalson de c~ canal par rapport à l'onde électrique, cstte d~charge se propage d'une première extrémité 26 de ce canal Jusqu'à sa deuxième extrkmité 28 à la vitesse de la lumière. Une onde lumineuse apparaissant à l'extrémité 26 et se dirigeant vers l'extr~mité 2~ accompagne donc la déchargs électrique. Si cette onde lumineu~e a une longeur d'onde convenable, de 3371 angstroems, elle est ;
ampllflée tout le long du canal 8 par l'azote qui est exclté par la décharge électrique, alors qu'une onde lumineuse de meme longueur d'onde mala avec une dlrectlon de propagation très différente ne nera amplifiée que aur un traJet trèa court.
Compte tenu du falt que l'onde ampllflée prend naissance à
l'extr~mlts 26, 11 feut pour obtenlr un faisceau de aortls parallèle, utill~er une lentllle convergente 30, dont le foyer co~nclde avec l'extrémlté 26. Une divergsnce du foiacsau aubslste cspsndant car oertoln~ ondes ~ont ré~léchiea par les électrodss 4 et 6 en formant un angle ~alble aveo l'oxe du canal 8, ce qui leur donne un~ viteaae de prop~gatlon dans la dlrectlon du canal très volslne de celle ds la d6chorge ~l~otrlque. Css ondes, flyant la longueur d'onds convenable de 3371 Qngstroems ~ont donc ampllflée3 elles auasi tout le long du canal.
La forme dea électrodea 4 et 6 repreaentéB sur 18 flgure 3 permet d'eviter ces réflexlons et cette ampll~icatlon para3ite. Chacune d~ ce~ élw trode- est polle et pr6aente, en coupe, une forme en polnte arrondle dlrigée vers l'autre électrode.
Le r yon de courbure de la polnte arrondle, 1 mm par exemple eat de pr6~érsnce in~érleur au quart ds la largeur du canal 8 sltué entrs cea polntes 6 ou 7 mm par exemple. Cs rayon rsste cependant de preférence ;, . . .
aupérieur ~ 2 % de cette largeur. Chaque pointe forme un arc de csrcle ; ~ -comprls de preférence sntre 120 et 170 de mani~rs que l'epais~eur des ; ;~

~électrodes devlenne plu~ grande quand on 3'sl0igne du canal 5. En dehorfi de cea polntea, ces slsctrodes ont la forme g~nerale de lames _ 5 _ ~,; , . . .' :
,.

~ ~367UO

épaisses de 5 mm et présentent deux faces parallèles à la dire~tion générale des feullles 10, 12 et 18. La face la plus éloignée tslle que 40, rsste parallèle à cette direotion générale jusqu'à la pointe arrondie. L'autre face, telle que 42, est en contact avec la feullle 10 ou la feuille 1~, ~usqu'au bord de cette feuille qui constitue en m~me temps une lign~ d'arete tells que 44. Puis cette face s'éloigne du prolongement ds cette feuille Jusqu'à la pointe arrondle.
Cecl permet d'élolgner la zone de décharge, de la feuille lsolante 16. Cette zone est représsntée par un trait tiré et situé
entre les pointes arrondle~.
LB8 feuilles 10, 12, 16 et 18 qui sont souples sont fixées sur un support 46 qul essure la rigldité mécanlque de l'ensemble.
Ce support est creusé ds deux ralnures sous les parties des 6lectrodes 4 0t 6 en contact avec le~ feulllss 10 et 18, au volslnage do~ lignec d'-rOte telles qus 44.
Oan~ ces relnure~ sont dlsposé~ des moyens pour presser él~tiquement l'en~emble des feullles 10, 12, 16 et 18 contre les 6lectrode~ 4 et 6 et assurer un bon contact entre ces électrodes et les fwlllos 10 et 18- Ce8 moyen~ sont constltués par des tuyaux souples 4B
et 50.
Le ~ocle 46 forme d'autre part un creux 5Z en regard ds i'espacs lntfirleur ~ l'encelnte 2, de manlbre à permsttre d'élolgnsr enoore les feullle~ 16 et 12 du canal B~ Cet élolgnement est as~uré en f~ nt communiquer le fond de ce creux 52 avec une pompe a vlde non représentée~
Le laser qul vlent d'êtrs décrlt permet d'obtenlr, à l'aide de l~ lentllls 30, un f~isCeau ayant uns dlvsrgsnce de 0,3 milliradians, alors que si l'on avalt utili~é la forme habituelle des électrodes la i divsrgence aurait fité de 10 mllliradians snviron en utlllsant une ,................................................................................. ............. :
lsntllle analogus. La durés ds l'lmpulsion lumineuse est généralement ~ - ~

. ~ .

,... ... . " ,. , ,., ,, ." .. , . ... , . ~, , ., ., ,, , ,, " .", . .... . . . .. .

1~3ti7QO
comprlse entre 2 et 1Z ns.
Il peut être parfois utile de disposer au voisinage de l'éclateur 24 un réflecteur pour empêcher l'onde circulaire prenant nalsaance sur cet éclateur d'atteindre directement le canal laser 8.
Cependant cette précaution n'est paa indispensable car cette onde directe parvient au canal laser pre~qu'en meme temps que l'onde réfl~chie par la parabole constituant le bord de la llgne plate.
En ce qui concerne le cholx des tensiona ~ appllquer entre lee feuilles métollique~ 10 et 12, 11 convlent de remarquer que plus ces tenslons ~ont falbles, plus, ~ pre~slon constante dsns l'encelnte 2, la distance entre les électrodea 4 et 6 peut etre dlmlnuée. Il est souhaltable de l'amener au-des~oua de 9 mm ce qul permet de dlmlnuer encore lo dlvergence ré~lduelle du fd sceau. Ls preaslon s~t avant~geusement comprl~e entre 30 et 60 mllllbars. Compte tenu du falt que l'énergle de la déch~rge électrlque ne peut p~s etre trop dlmlnuée, 11 en ré~ulte qu'll y ~ int~ret ~ oholslr une ~albls dlst~nce entre le8 ~eullles 10 et 12, c'o~ P ~dlre une ~dble épals~eur de lo ~eullle dléleotrlque 16, au-du~ou~ de 130 mlcrons. En pratlque pour une épalsseur de 75 mlcrona une ten-lon d- S kV convlent svec une dlstancs entre électrc1des de 6,7 mm. On peut cepend~nt pratlquement de~cendre ~ une tenslon de 1 kV avec une dl~tance entre électrodes de 2 mm et une ép~lsseur de lfl feullle 16 de 25 mloron~. ;
~ uolque l'lnventlon olt été déorlte d~ns un mode de r~alisatlon qul a paru avantagsux, et qul utlllse, pour créer la décharge électrique dan~ le oanal l~ser, une llgne ~lectrlque pl~te 3 bord parabollque, 11 dolt ~tre comprl~ que d'autres formes de lignes électrlquea psuvent egalem~nt etre utili~éea. On peut notemment atocker l'énergle éIectrlque dans un ensemble de condenaateurs discrets. ~-', . ' ' "~, " .
,. - ~, .. .
- " ' : ~: -. .
2 -~ 36 ~ (~ 0 - an enclosure having at the molns a transparent wall st containing a gas likely to become a light amplifier when it is excited by an electric discharge, - in this enclosure two elongated and parallel metal electrodes whose faces ~ in rsgard ~ have polished and delimit between ellss a channel elongated laser having a first end and a second end, - ~ electrical means to cause a brief discharge between the face ~ opposite deadltes electrodes so that a light wave app ~ r ~ ls-Ant at the first extremlté of the cansl and propagating towards the second extremity amplified along this channel Until this d-uxlème extremlté puls sort of encelnte by ladlte transparent wall, c ~ r ~ ctérl-é by the f ~ lt that a converging optlque system is placed on the tr ~ Jet of the dlte onl luminescent w rté d ~ dlte deuxlème eXtrémit6 con-l, the ~ oyer of this sy-tem optlque colncldant seni ~ lbly ~ vec said first end of channel, ch ~ cune desdltea facea en reg ~ rd deo 61-ctrodec pre-entant when ei3t sectional view on a plan perpendicular to the canal, a polnte shape ~ rrondle dlrlgée vera the other 61ectrode, thanks to quol lo light which propagates obliquely dane the channel -t qul ~ rrlve ur one of these f ~ these is ref ~ chle in dohor4 du oan ~ l et ~ n'-st therefore plu- smpliflée.
The etic ~ quoted from the pre ~ ent lnventlon tlent to f ~ it that the partl- lrr6ductlble de 1 ~ div-rg-nc- de- l ~ aer- ~ d6ch ~ rge brief connua ; t-it eoaentlell _ nt du- ~ u ~ dt que p ~ rtle de-1'6nergl-dU g ~ z et-lt utlll ~ ee to amplify wave- Iumlneuaea spreads ~ nt . ~ ~,.:
obliquely in the c ~ n ~ -er p ~ r succesalves reflections on leis p ~ rtl-o plane ~ dec ~ oes opposite ~ electrodes.
A l! ~ Ld- de ~ flgurea 1 ~ 3 cl- ~ ointes on v ~ -describe ei-après ùn _ de ~ de reall ~ -tion de l'nnv-ntion, the elements corresponding ~ ur ~ dlverses figurea y; bearing the ~ m ~ my ~ reference numbers.
; ~ 30 ~ L8 flg ~ ure 1 r-pres-nt- a thematic view of drawings in ~ - 3 -lQ367 ~ i0 ~
partial cut ~ of a traveling wave laser according to the invsntion.

Figure 2 shows a schematic sectional view of the laser of Figure 1 ~ -Figure 3 shows a sectional view through a perpendicular plane to the laser channel showing on a larger scale the electrodes between; ~
. .
lesslles ~ e prodult the electric discharge progresslve.
Sslon the flgures 1 st 2 1B laser according to the inventlon includes an elongated enclosure 2, made of polymethyl methacrylates containing nitrogen under a pressure included between 30 and 60 milllbar. 50 milllbars for example. Two elongated 4 st 6 stainless steel electrodes are arranged parallel ~ lement in this enclosure and form the edges of a luser 8 channel 90 cm long.
A flat electrical line is formed by two sheets mlncsD of pepper 10 and 12, one edge of which forms a parabola 14, separated by a ~ eullle i ~ olante 16 formed of polyester or polylmlde with a ~ 75 ~ creaser. Another edge of the sheet 10 is in contact with electrode 4. Another sheet of cylinder 18 is placed in the extension of the sheet 10 st at an edge in contact with the electrode ~. It is connected to the sheet 10 by a lnductance 20.
A ~ 22 electric generator charges the flat line alnsi formed 30U8 a voltage of 1 to 10 kV, for example 5 kV.
A spark gap Z4, placed at the focus of the parabola 14, causes en ~ uite the discharge of this flat line by suddenly connecting the ~ leaf 10 ~ sheet 12. This results in 1'4parltion of a wave electric in the llgne. This wave is first circular, puls, by r ~ lexion ~ ur 1 ~ parable 14, devlent a rectlllgne wave qul s3t perpendlculalrs ~ the axis of this parabola and that it propagates ver ~ le channel 6 parallel to the axis ds this parabola. When she attelnt ca cand 8 p ~ rall ~ lement to the axis of this parabola. When you attach this 4 and 6.

,, , _ 4 _ ~

~ 33 ~ 7 ~ 0 Due to the inclination of c ~ channel with respect to the wave electric, cstte d ~ charge spreads from a first end 26 of this channel Up to its second end 28 at the speed of light. A
light wave appearing at the end 26 and moving towards the end ~ mity 2 ~ therefore accompanies the electric shocks. If this wave lumineu ~ ea a suitable wavelength, 3371 angstroms, it is;
amplified along channel 8 by nitrogen which is excluded by the electric shock, while a light wave of the same length waveform with a very different propagation dlrectlon will not amplified than having a very short trip.
Given the falt that the amplified wave arises at the extrem ~ mlts 26, 11 feut to obtain a parallel beam of aortls, utill ~ er a convergent lentllle 30, whose focus co ~ nclde with the extreme 26. A divergence from faith aubslste cspsndant because oertoln ~ waves ~ have re ~ léchiea by electrodes 4 and 6 forming a angle ~ alble with the channel 8 axis, which gives them a ~ viteaae of prop ~ gatlon in the dlrectlon of the canal very volslne of that in the overflow at the otrlque. Css waves, flying the appropriate wavelength of 3371 Qngstroems ~ have ampllflée3 they auasi all along the channel.
The shape of the electrode 4 and 6 depicted B on 18 is 3 avoids these reflections and this ampll ~ icatlon para3ite. Each d ~ ce ~ élw trode- is polle and pr6aente, in section, a shape in polnte round dlrigée towards the other electrode.
The curvature ronon of the rounded polnte, 1 mm for example eat from pr6 ~ ersnce in ~ erector to the quarter ds the width of channel 8 sltué entrs cea polntes 6 or 7 mm for example. This radius is preferred, however ;,. . .
above ~ 2% of this width. Each point forms a circular arc; ~ -comprls of preference sntre 120 and 170 so that the thick ~ eur of; ; ~

~ electrodes devlenne plus ~ large when one 3'sl0igne of channel 5. In dehorfi de cea polntea, these slsctrodes have the general form of blades _ 5 _ ~ ,; ,. . . ' :
,.

~ ~ 367UO

5 mm thick and have two sides parallel to the say ~ tion general of sheets 10, 12 and 18. The most distant side is that 40, parallel to this general saying up to the point rounded. The other side, such as 42, is in contact with the sheet 10 or sheet 1 ~, ~ until the edge of this sheet which constitutes same time an edge line such as 44. Then this face moves away from the extension of this leaf To the rounded tip.
Cecl eliminates the discharge area, the sheet lsolante 16. This area is represented by a drawn line located between the rounded points ~.
LB8 sheets 10, 12, 16 and 18 which are flexible are attached on a support 46 which weaves the mechanical rigidity of the assembly.
This support is dug in two grooves under the parts of the 6lectrodes 4 0t 6 in contact with the ~ feulllss 10 and 18, at volslnage do ~ lignec d'-rOte such as 44.
Oan ~ these binding ~ are available ~ means for pressing el ~ tically en ~ emble sheets 10, 12, 16 and 18 against 6lectrode ~ 4 and 6 and ensure good contact between these electrodes and fwlllos 10 and 18- Ce8 means ~ are constltuated by flexible pipes 4B
and 50.
The ~ ocle 46 also forms a hollow 5Z opposite ds i'espacs lntfirleur ~ encelnte 2, from manlbre to permsttre of elolgnsr enoore feullle ~ 16 and 12 of channel B ~ This elolgnement is as ~ uré en f ~ nt communicate the bottom of this hollow 52 with a non vlde pump represented ~
The laser that flies from being declted makes it possible to obtain, using l ~ lentllls 30, a f ~ isCeau having a dlvsrgsnce of 0.3 milliradians, whereas if one avalt utili ~ é the usual form of the electrodes the i divsrgence would have made 10 mllliradians snviron by using a , ................................................. ................................ .............:
lsntllle analogus. The duration of the light pulse is generally ~ - ~

. ~.

, ... .... ",.,,., ,,." ..,. ...,. ~,,.,., ,,, ,, ".",. ..... . . ...

1 ~ 3ti7QO
Compresses between 2 and 1Z ns.
It can sometimes be useful to have in the vicinity of spark gap 24 a reflector to prevent the circular wave taking nalsaance on this spark gap to directly reach the laser channel 8.
However, this precaution is not essential because this wave direct to the laser channel pre ~ at the same time as the reflected wave by the dish constituting the edge of the flat line.
With regard to tensiona cholx ~ apply between the metallic sheets ~ 10 and 12, 11 should be noted that more these tenslons ~ have falbles, plus, ~ pre ~ constant slon dsns encelnte 2, the distance between electrodes 4 and 6 can be reduced. It is desirable to bring it above ~ 9 mm oua what qulmlnuer encore lo dlvergence ré ~ lduelle fd seal. The preaslon is before comprl ~ e between 30 and 60 mllllbars. Given the falt that the energetic of the ~ electrical rge can not be too dlmlnue, 11 re ~ ulte quell y ~ int ~ ret ~ oholslr une ~ albls dlst ~ nce entre le8 ~ eullles 10 and 12, c'o ~ P ~ dlre une ~ dbles épals ~ eur de lo ~ eullle dléleotrlque 16, beyond ~ or ~ 130 mlcrons. In practice for a 75 ml spreader a ten-lon d- S kV convlect with a dlstancs between electrodes of 6.7 mm. We can however ~ nt practlalement of ~ ash ~ a tenslon of 1 kV with a dl ~ tance between electrodes of 2 mm and an ep ~ lsseur de lfl feullle 16 25 mloron ~. ;
~ uolque lnventlon olt dorlte d ~ ns a mode of r ~ alisatlon qul appeared avantagsux, and qul utlllse, to create the electric shock dan ~ le oanal l ~ ser, une llgne ~ lectrlque pl ~ te 3 parabollque edge, 11 must be understood that other forms of electrical lines can support also be used. We can notably strike the energetic energy in a set of discreet condeners. ~ -',. '' "~,".
,. - ~, ...
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Claims

Les formes de réalisation de l'invention pour laquelle une propriété ou un privilège exclusif est revendiqué sont définies comme suit :

1/ Laser à décharge brève entre deux électrodes allongées comportant :
- une enceinte (2) ayant au moins une paroi transparente et contenant un gaz susceptible de devenir amplificeteur de lumière lorsqu'il est excité par une décharge électrique, - dans cette enceinte deux électrodes métalliques allongées et parallèles (4, 6) dont les faces en regard sont polies et délimitent entre elles un canal laser allongé (8) ayant une première (26) et une deuxième extrémité (28), - des moyens électriques (10, 12, 16, 18, 20, 22, 24) pour provoquer une décharge brève entre les faces en regard desdites électrodes de manière à ce qu'une onde lumineuse apparaissant à la première extrémité
du canal et se propageant vers la deuxième extrémité soit amplifiée le long de ce canal juaqu'à cette deuxième extrémité puis sorte de l'enceinte par ladite paroi transparente, caractérisé par le fait qu'un système optique convergent (30) est placé
sur le trajet de ladite onde lumineuse sortant de ladite deuxième extrémité du canal, le foyer de ce système optique coïncidant sensiblement avec ladite première extrémité du canal, chacune desdites faces en regard des électrodes [4, 6] présentant lorsqu'elle est vue en coupe par un plan perpendiculaire au canal, une forme en pointe arrondie dirigés vers l'autre électrode, grâce à quoi la lumière qui se propage obliquement dans le canal et qui arrive sur l'uns de ces faces est réfléchie en dehors du canal et n'est donc plus amplifiée.

2/ Laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure de ladite pointe arrondie est compris entre 2% et 25% de la largeur dudit canal laser.

3/ Laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que les côtés de ladite pointe arrondie sont sensiblement plans, l'arc formant l'extrémité
de cette pointe formant un angle compris entre 120° et 170°.

4/ Laser selon revendication 1 comportant :
- une enceinte (2) ayant au moins une paroi transparente et contenant un gaz susceptible de devenir amplificateur de lumière lorsqu'il est excité par une décharge électrique, - dans cette enceinte deux électrodes métalliques allongées et parallèles (4, 6) dont les faces en regard délimitent entre elles un canal laser allongé (8) ayant une première (26) et une deuxième extrémité (28), - des moyens électriques (10, 12, 16, 18, 20, 22, 24) pour provoquer entre les faces en regard desdites électrodes une décharge localisée se déplaçant de la première à la deuxième extrémité dudit canal à la vitesse de la lumière de manière à ce qu'une onde lumineuse apparaissant dans la décharge à la première extrémité du canal et se propageant vers la deuxième extrémité soit accompagnée par le décharge le long de ce canal et sélectivement amplifiée jusqu'à cette deuxième extrémité
puis sorte de l'enceinte par ladite paroi transparente, caractérisé
par le fait qu'un système optique convergent (30) est placé sur le trajet de ladite onde lumineuse sortant de ladite deuxième extrémité
du canal, le foyer de ce système optique coïncidant sensiblement avec ladite première extrémité du canal, chacune desdites faces en regard des électrodes (4, 6) présentant lorsqu'elle est vue en coupe par un plan perpendiculaire au canal, une forme en pointe arrondie dirigée vers l'autre électrode, grâce à quoi la lumière qui se propage obliquement dans le canal et qui arrive sur l'une de ces faces est réfléchie en dehors du canal et n'est donc plus amplifiée.

5/ Laser selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens électriques comportant deux feuilles métalliques (10, 12, 18) séparées par une feuille isolante (16), lesdites électrodes (4, 6) étant connectées aux bords des deux parties (10, 18) de l'une de ces feuilles, des moyens étant prévus pour créer une différence de potentiel entre ces feuilles (22) et pour amorcer une onde électrique progressive (24) dans la ligne plate qu'elles forment caractérisé par le fait que l'épaisseur de ladite feuille isolante (16) est inférieure à 130 microns, la distance entre lesdites électrodes (4, 6) étant inférieure à 9 mm, la pression dans ladite enceinte (2) étant comprise entre 30 et 60 millibars.
The embodiments of the invention for which a property or a exclusive privilege is claimed are defined as follows:

1 / Short discharge laser between two elongated electrodes comprising:
- an enclosure (2) having at least one transparent wall and containing a gas capable of becoming a light amplifier when it is excited by an electric shock, - in this enclosure two elongated and parallel metal electrodes (4, 6) whose facing faces are polished and delimit between them an elongated laser channel (8) having a first (26) and a second end (28), - electrical means (10, 12, 16, 18, 20, 22, 24) to cause a brief discharge between the facing faces of said electrodes so that a light wave appearing at the first end of the channel and propagating towards the second end is amplified the along this canal up to this second end and then out of the enclosure by said transparent wall, characterized in that a converging optical system (30) is placed on the path of said light wave leaving said second end of the channel, the focal point of this optical system substantially coinciding with said first end of the channel, each of said faces in look of the electrodes [4, 6] showing when viewed in section by a plane perpendicular to the canal, a rounded point shape directed to the other electrode, whereby the light that propagates obliquely in the channel and which arrives on one of these faces is reflected outside the channel and is therefore no longer amplified.

2 / laser according to claim 1, characterized in that the radius of curvature of said rounded point is between 2% and 25% of the width of said laser channel.

3 / laser according to claim 2, characterized in that the sides of said rounded point are substantially planar, the arc forming the end of this point forming an angle between 120 ° and 170 °.

4 / laser according to claim 1 comprising:
- an enclosure (2) having at least one transparent wall and containing a gas capable of becoming a light amplifier when it is excited by an electric shock, - in this enclosure two elongated and parallel metal electrodes (4, 6) whose facing faces delimit between them a laser channel elongated (8) having a first (26) and a second end (28), - electrical means (10, 12, 16, 18, 20, 22, 24) to cause between the facing faces of said electrodes a localized discharge moving from the first to the second end of said channel to the speed of light so that a light wave appearing in the discharge at the first end of the channel and spreading towards the second end be accompanied by the discharge along this channel and selectively amplified to this second end then leaves the enclosure by said transparent wall, characterized by the fact that a converging optical system (30) is placed on the path of said light wave exiting said second end of the canal, the focal point of this optical system substantially coinciding with said first end of the channel, each of said faces in look of the electrodes (4, 6) showing when viewed in section by a plane perpendicular to the canal, a rounded point shape directed towards the other electrode, thanks to which the light which is propagates obliquely in the channel and which arrives on one of these faces is reflected outside the channel and is therefore no longer amplified.

5 / laser according to claim 1, wherein said electrical means comprising two metal sheets (10, 12, 18) separated by a insulating sheet (16), said electrodes (4, 6) being connected at the edges of the two parts (10, 18) of one of these sheets, means being provided to create a potential difference between these sheets (22) and to initiate a progressive electric wave (24) in the flat line which they form, characterized by the fact that the thickness of said insulating sheet (16) is less than 130 microns, the distance between said electrodes (4, 6) being less at 9 mm, the pressure in said enclosure (2) being between 30 and 60 millibars.
CA253,408A 1975-05-30 1976-05-26 Laser with short discharge between two flongated electrodes Expired CA1036700A (en)

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FR7609394A FR2346879A2 (en) 1976-03-31 1976-03-31 Low divergence pulsed laser - is spark initiated at one end of two parallel metal conductors and has cavity of approx parabolic plan-form

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DK236676A (en) 1976-12-01
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