CH497799A

CH497799A - Procédé pour engendrer une lumière monochromatique cohérente et laser pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number: CH497799A
Application number: CH1393968A
Authority: CH
Inventors: Breneman Snavely Benjamin; Granville Peterson Otis; Francis Reithel Raymond
Original assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1967-09-18
Filing date: 1968-09-18
Publication date: 1970-10-15
Also published as: DE1764982A1; FR1580685A; GB1183999A; DE1764982B2; US3521187A

Description

Procédé pour engendrer une lumière monochromatique cohérente
et laser pour sa mise en oeuvre
La présente invention a pour objet un procédé pour engendrer une lumière mono chromatique cohérente et un laser pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Les lasers (ou appareils d'amplification de lumière par émission stimulée de radiation) ou masers optiques (appareils d'amplification de micro-ondes par émission stimulée de radiation) sont des dispositifs amplificateurs de lumière qui donnent des impulsions d'une haute intensité d'une lumière monochromatique cohérente concentrée en un faisceau bien parallélisé, appelé d'habitude faisceau de laser. Ces faisceaux de laser ont diverses applications. Du fait que le faisceau peut être focalisé nettement, il permet d'atteindre des densités d'énergie convenant pour le forage, le soudage, la coupe et ainsi de suite. De plus, les faisceaux de laser sont utiles pour l'alignement des tuyaux, l'identification des véhicules ferroviaires par lecture de leurs numéros et l'observation des courants circulant dans les lignes à haute tension.

Une application possible des faisceaux de laser est le domaine des communications, où le spectre optique présente une largeur de bande et une capacité de transfert des informations qui sont pratiquement sans limite.

Pour ces applications et d'autres, il est désirable de disposer de lasers qui puissent fonctionner à de nombreuses longueurs d'onde différentes du spectre optique, notamment dans l'infrarouge, le visible et l'ultraviolet.

Comme les longueurs d'onde émises par une transition d'énergie spécifique dans un milieu optique de laser peuvent être limitées à une région très étroite du spectre, il est nécessaire de disposer d'un grand nombre de substances convenant comme agents émissifs de laser à diverses fréquences du domaine optique. La plupart des substances découvertes jusqu'à présent qui conviennent comme agents émissifs de laser existent à l'état gazeux ou à l'état solide.

Pour qu'une substance convienne comme milieu optique de laser, elle doit être relativement exempte d'imperfections optiques, c'est-à-dire que les imperfections locales doivent etre rares ou inexistantes. De manière générale, les gaz sont exempts de ces imperfections en raison de leur pression uniforme lorsqu'ils se trouvent dans un récipient. De même, l'indice de réfraction des gaz aux pressions peu élevées n'est pas appréciablement altéré par les fluctuations de température. Les so- lides relativement exempts d'imperfections optiques sont plus difficiles à obtenir et donc plus onéreux. Les agents émissifs solides de laser à haute puissance tendent à se fissurer et leur prix est proportionnel à leur dimension.

L'indice de réfraction d'un liquide varie nettement avec la température. Par conséquent, lorsqu'on utilise un liquide comme milieu optique de laser, il est désirable de le maintenir uniformément à une température constante, de préférence par circulation dans un échangeur de chaleur. De manière générale, le liquide doit être mis en circulation à une vitesse suffisante pour provoquer la turbulence afin d'éviter un échauffement localisé. Ces points chauds localisés lorsqu'ils peuvent subsister entraînent des inégalités de l'indice de réfraction, ce qui affecte la qualité du faisceau.

Les recherches concernant l'application des liquides comme agents émissifs de laser ont été moins nombreuses que celles concernant les solides et les gaz aux mêmes fins, mais les liquides apparaissent très intéressants, parce qu'ils sont moins onéreux que les solides et n'exposent pas aux inconvénients propres aux solides, à savoir la fissuration et les imperfections optiques.

Le principe fondamental du fonctionnement des lasers a été formulé par Einstein qui a établi qu'un atome ou une molécule à l'état excité peut émettre un photon ou quantum de lumière. Au cours de ce processus, un photon émis spontanément par un atome ou une molécule peut provoquer l'émission prématurée d'un photon par un autre atome ou une autre molécule à l'état excité. Ce processus est appelé émission stimulée. Lorsque les atomes et photons sont présents en nombre suffisant, l'émission stimulée donne un faisceau monochromatique cohérent étroit appelé faisceau de laser.

Il existe divers moyens pour exciter les atomes d'un milieu optique de laser. Il convient de citer notamment le passage d'un courant électrique dans ce milieu, le bombardement du milieu au moyen d'électrons ou ,on illumination. De manière générale, on recourt aux trois moyens pour les lasers gazeux et solides. On recourt d'habitude à l'illumination pour les lasers liquides.

L'excitation d'un milieu liquide par illumination est appelée en général pompage optique ou simplement pompage . Dans ce cas, les atomes actifs sont amenés par pompage d'un état fondamental à un état excité par absorption de la lumière.

Un certain nombre de lasers sont déjà connus. L'un de ceux-ci convenant spécialement pour l'étude de divers milieux optiques liquides de laser a été décrit par
Sorokin et collaborateurs (IBM Journal 11, 148 [1967]).

L'appareil comprend une cavité résonante qui contient un réservoir d'un milieu optique de laser ou corps de laser liquide dans un cylindre en quartz à parois minces.

La source d'énergie pour l'excitation des atomes est une lampe entourant concentriquement le corps de laser et comportant une région annulaire dans un cylindre en quartz extérieur à parois épaisses. La région annulaire contient un mélange d'air et d'argon et porte des électrodes qui peuvent fonctionner sous l'effet d'un condensateur à faible inductance chargé par une source de haute tension de type classique. Des surfaces réfléchissantes, par exemple des miroirs, sont disposées coaxialement à chaque extrémité de la cavité résonante de manière que la réflexion soit dirigée vers l'intérieur.

La lampe est conçue pour émettre une impulsion de lumière de pompage, à savoir de la lumière dont les longueurs d'onde tombent dans au moins une bande d'absorption de l'agent émissif du laser. Lorsque la lampe fonctionne, l'impulsion de lumière émise pénètre dans le corps de laser et des photons, dont l'énergie a la longueur d'onde d'absorption convenable, sont absorbés par les atomes actifs qui passent d'un état initial de faible énergie, par une série d'états intermédiaires, à un état d'énergie élevée où la transition émissive a lieu.

L'effet laser peut se manifester lorsque la population d'atomes amenés dans cet état d'énergie supérieure par le pompage optique excède la population des atomes restant dans l'état d'énergie inférieure initial, cette condition étant appelée inversion des états d'énergie du corps de laser.

Lorsque l'inversion des états d'énergie est atteinte, les divers atomes de la population à haute énergie subissent spontanément la transition émissive et retombent dans un état de faible énergie final tandis que de la lumière est émise. Une fraction de la lumière spontané ment émise est réfléchie à plusieurs reprises dans la cavité résonante par les extrémités réfléchissantes. Lorsque cette lumière traverse le corps de laser en réflexion bidirectionnelle multiple, elle amène d'autres atomes de la population à haute énergie à subir la transition émissive les amenant à l'état final. I1 en résulte l'émission d'un supplément de lumière dont une fraction s'ajoute à la lumière réfléchie bidirectionnellement dans la cavité, ce qui induit de nouvelles transitions émissives à partir de l'état de haute énergie.

Par conséquent, une impulsion de lumière réfléchie bidirectionnellement s'intensifie rapidement dans la cavité et atteint une grandeur relativement importante à mesure que la transition induite des atomes dans un état d'énergie élevé augmente. Si l'une des extrémités réfléchissantes de la cavité est partiellement transparente, une fraction de l'impulsion lumineuse réfléchie intense la traverse et s'échappe de la cavité pour constituer l'impulsion lumineuse de sortie du laser ou faisceau. On peut exciter aussi les agents liquides émissifs de laser au moyen d'une très importante impulsion créée au moyen d'un rubis. Ces techniques d'activation sont classiques.

L'émulsion stimulée de lumière ne peut avoir lieu que si l'importance de la population dans un niveau d'énergie accru, résultant du pompage optique, excède l'importance de la population dans l'état d'énergie peu élevé initial d'une valeur qui est déterminée par les facteurs de perte d'énergie dans le système. La condition d'amorçage du phénomène laser est que le rapport de l'énergie ondulatoire emmagasinée à l'énergie ondulatoire dissipée par cycle de l'énergie ondulatoire dans la cavité devienne unitaire. La source pour le pompage optique doit avoir une intensité suffisante pour le franchissement de ce seuil.

Pour que l'émission stimulée ait lieu, l'agent émissif de laser doit être pompé au moyen d'une énergie lumineuse suffisante pour que
N molécules du colorant de la solution soient excitées par seconde, N étant donné par l'équation ci-après:
EMI2.1
où:
= = la fraction des atomes perdant leur énergie de ma-
nière quelconque par une transition autre que
celle requise; Ct la durée de vie de la lumière dans le résonateur;
V = le volume du résonateur,
X la longueur d'onde de là lumière émise dans la
matière; v = la fréquence de la lumière émise, et
= = la largeur de la raie émise par émission spontanée.

Comme indiqué ci-dessus, les agents liquides émissifs de laser sont très intéressants parce que leurs propriétés sont bien meilleures que celles des solides semblables.

La plupart des recherches concernant les agents liquides émissifs de laser exécutées jusqu'à présent se rapportent à des agents inorganiques en dispersion dans un solvant, constituant ainsi le milieu optique de recherches concernant les lasers de nature purement organique ont été très peu abondantes en raison des difficultés et des propriétés particulières de la conception et de l'agencement des appareillages.

La présente invention a donc pour but de procurer des composés organiques utiles comme nouveaux milieux optiques liquides de laser.

Dans le procédé envisagé ici on utilise comme milieu optique de laser une solution aqueuse d'un colorant fluorescent de la classe des coumarines, appelé ci-après coumarine fluorescente. On a en effet découvert que ces composés sont excités par la lumière d'une lampe éclair ou par l'impulsion d'un laser à rubis et donnent un faisceau de laser d'une longueur d'onde tombant dans le bleu du spectre.. On obtient des émissions d'énergie à partir d'une solution 10-t à 10-5 molaire. Tou tefois, on obtient le maximum d'émission à partir d'une solution 10-2 à 10-4 molaire.

Les solutions de coumarine peuvent être utilisées dans tout laser à milieu liquide, I'appareil préféré étant celui de Sorokin décrit ci-dessus. L'émission des milieux optiques liquides de laser utilisés suivant l'invention peut être ajustée à une longueur d'onde de 420 à 520 mu lorsque l'une des faces réfléchissant la lumière vers l'intérieur de la cavité est remplacée par un réseau de diffraction. Seule la lumière d'une certaine longueur d'onde est réfléchie dans la cavité pour un certain angle du réseau. Les autres longueurs d'onde sont réfléchies dans d'autres directions. La lumière renvoyée dans la solution de coumarine stimule les molécules de sorte qu'elles émettent davantage de lumière de la même longueur d'onde et donnent un faisceau très monochromatique et très parallélisé de lumière de la longueur d'onde voulue.

On peut ajuster également l'émission des milieux optiques de laser en agissant sur la concentration en colorant, la longueur d'onde du faisceau augmentant avec la concentration.

Le pH des solutions des coumarines utilisées est très avantageusement d'environ 7 à 11. Lorsque le pH est inférieur à environ 8, rémission d'énergie diminue.

Lorsque le pH est supérieur à environ 11, la qualité de la lumière émise augmente peu tandis que le rendement lumineux du laser diminue sensiblement. Le pH peut être ajusté au moyen d'une substance alcaline quelconque, comme un hydroxyde de métal alcalin tel que l'hydroxyde de sodium ou de potassium.

Outre l'eau, on peut utiliser d'autres solvants, la nature du solvant mis en oeuvre dépendant de la nature du colorant et de la concentration requise. En général, lorsqu'on prend un mélange d'eau avec un autre solvant, la composition résultante contient de préférence au moins environ 510/o en poids d'eau, parce que la solution utilisée doit être au moins partiellement polarisée ou capable d'entretenir une charge électrique. De plus, si on utilise simultanément de l'eau et un autre solvant, la miscibilité mutuelle doit être complète.

De manière générale, on peut utiliser dans les milieux optiques de laser toute coumarine qui est fluorescente et soluble dans l'eau à raison d'au moins 10-5 mole/litre.

La fluorescence du colorant est visible et peut être provoquée par toute source de rayonnement incident, par exemple des rayons X, de la lumière ultraviolette, infrarouge ou visible, etc. Des coumarines représentatives qui sont utiles aux fins de l'invention répondent à la formule:
EMI3.1
où D peut représenter:

:
1) un atome d'hydrogène,
2) un radical alcoyle ou alcoyle substitué de 1 à 4 atomes de carbone portant des radicaux tels qu'un radical aryle, comme un radical phényle, un radical ester alcoylique de l à 4 atomes de carbone ou un radical glucosyloxy,
3) un radical aryle ou aryle substitué de 6 à 10 atomes de carbone dans le noyau portant des radicaux tels qu'un atome d'halogène ou un radical alcoyle ou alcoyloxy de 1 à 4 atomes de carbone,
4) un radical cyano, ou
5) un radical hétérocyclique ou hérérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, par exemple un radical pyrazolyle, thiazolyle ou benzoxazolyle,
E peut représenter:

:
1) un atome d'hydrogène,
2) un radical alcoyle ou alcoyle substitué de 1 à 4 atomes de carbone portant des radicaux tels qu'un radical aryle, comme un radical phényle, ou un radical ester alcoylique de 1 à 4 atomes de carbone,
3) un radical hydroxyle, ou
4) un radical aryle ou aryle substitué de 6 à 10 atomes de carbone dans le noyau portant des radicaux tels qu'un radical alcoyle ou alcoyloxy de I à 4 atomes de carbone,
G et J identiques ou différents peuvent représenter:

:
1) un atome d'hydrogène,
2) un radical alcoyle de I à 8 atomes de carbone,
3) un radical hydroxyle,
4) un radical alcoyloxy de l à 3 atomes de carbone,
5) un radical cyano,
6) un atome d'halogène, ou
7) un radical alcoylsulfonyle de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle tel qu'un radical benzène-sulfonyle ou toluène-sulfonyle, ou un radical sulfonamido,
8) un radical glucosyloxy,
L peut représenter:
1) un atome d'hydrogène,
2) un radical hydroxyle,
3) un radical amino ou amino substitué portant au moins un des radicaux ci-après:

:
a) un radical alcoyle ou alcoxy de 1 à 4 atomes de carbone,
b) un radical hydroxyle,
c) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, tel qu'un radical pyrazolyle, triazinyle, triazolyle ou thiazolyle,
d) un radical ester alcoylique de 1 à 3 atomes de carbone, ou
e) un radical alcoyloxyalcoyle de l à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle,
4) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, par exemple un radical pyrazolyle, triazolyle ou thiazolyle,
M peut représenter:

:
l) un atome d'hydrogène,
2) un radical alcoyle de 1 à 8 atomes de carbone,
3) un radical alcoyloxy de 1 à 3 atomes de carbone,
4) un radical cyano,
5) un atome d'halogène,
6) un radical alcoylsulfonyle de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle, tel qu'un radical benzènesulfonyle ou toluène-sulfonyle, ou un radical sulfonamido,
7) un radical ester alcoylique de I à 3 atomes de carbone,
8) un radical alcoyloxyalcoyle de I à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle,
9) un radical aryloxy tel qu'un radical phénoxy.

Les composés préférés de l'invention sont les 7-hydroxycoumarines substituées.

Des coumarines hydrosolubles typiques utiles dans le présent procédé sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2929822, 3014041, 3123617, 3244711, 3251851, 3271412, 3288804, dans le brevet anglais No 1052692, dans la demande de brevet hollandais
No 6607767 et dans le brevet canadien No 764445.

Des exemples de telles coumarines sont:
1. la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine,
2. la 6,7-dihydroxy-4-méthylcoumarine,
3. la 5,7-dihydroxy-4-méthylcoumarne,
4. la 7-hydroxy-3 benzyl-4-méthylcoumarine,
5. la 7-hydroxy-3 -phénylcoumarine,
6. la 4,7-dihydroxy-3-éthoxycarbonylcoumarine,
7. la 7-hydroxy-3-cyano-4-méthylcoumarine,
S. la 7-hydroxy-3-méthylcarbonylcoumarine,
9. la 7-hydroxy-3 -phényl-4-méthylcoumarine, 1 0. I'esculine, 11. la 7-hydroxy-3-benzoxazolylcoumarine, 12, la 7-hydroxy-4-phénylcoumarine, 13. la 7-hydroxy-5-méthylcoumarine, 14. la 7-hydroxy-5-méthoxycoumarine, 15. la 7-hydroxy-5-cyanocoumarine, 16. la 7-hydroxy-5-chlorocoumarine, 17. la 7-hydroxy-5-méthylsulfonylcoumarine, 18.

la 7-hydroxy-6-méthylcoumarine, 19. la 7-hydroxy-6-éthoxycoumarine, 20. la 7-hydroxy-6-cyanocoumarine, 21. la 7-hydroxy-6-bromocoumarine, 22. la 7-hydroxy-6-éthylsulfonylcoumarine, 23. la 3-benzoxazolylcoumanne, 24. la 7-diméthylamino-4-méthylcoumarine, 25. la 7-triazolyl-4-méthylcournarine, 26. la 7-hydroxy-8-méthylcoumarine, 27. la 7-hydroxy-8-éthoxycoumarine, 28. la 7-hydroxy-8-cyanocouinarine, 29. la 7-hydroxy-8-chlorocoumarine, 30. la 7-hydroxy-8-benzosulfonylcoumarine.

Le procédé selon l'invention est illustré par les exemples suivants de certaines de ses mises en oeuvre préférées.

Exemple 1
On introduit 1 litre d'une solution aqueuse 10-3 molaire de 7-hydroxy-4-méthylcoumarine comme milieu op tique de laser dans une cuve d'échange de chaleur contenant des serpentins de refroidissement et on entretient une circulation de la solution entre un réservoir et la cavité de l'appareil de laser au moyen de conduites. On fait circuler le colorant à une vitesse suffisante pour provoquer une turbulence dans le réservoir et empêcher ainsi un échauffement localisé. Au moyen d'hydroxyde de sodium, on ajuste à 9,0 le pH de la solution de colorant. Le réservoir a une longueur de 15 cm et un dia mètre de 15 mm. Le reste du laser est analogue à l'appareil précité décrit par Sorokin et collaborateurs, IBM
Journal 11, 148 (1967).

La circulation de la solution de colorant dans l'échangeur de chaleur dissipe la chaleur de la lampe éclair et entretient une température uniforme empêchant des échauffements localisés de sorte que l'indice de réfraction reste constant. La longueur utile du réservoir de solution de colorant exposée à la lampe éclair est de 10 cm, les 5 cm restants étant utilisés pour la communication avec le système de circulation et l'échangeur de chaleur. Des miroirs d'argent dont le pouvoir de réflexion est de 75 ouzo sont disposés à 7,5 cm de chaque extrémité du réservoir de l'appareil coaxialement par rapport au réservoir. Le colorant est excité par la lumière émise par la décharge d'une capacité à faible inductance dans la lampe éclair annulaire qui entoure le réservoir.

L'énergie de la décharge est de 100 joules pour une tension de crête de 20 kilovolts aux électrodes de la lampe éclair. L'étude de la densité de la trace sur un enregistrement spectrographique permet de déterminer le spectre du laser. On peut établir ainsi que l'émission stimulée de lumière se manifeste à un maximum de 454 met avec une largeur d'environ 35 à la moitié de ]'intensité maximum. L'émission d'énergie est d'environ 10-2 joules avec une largeur d'impulsion de sortie de 3 X 10-7 secondes, comme on peut le mesurer au moyen d'un radiomètre (Edgerton, Germeshausen et
Grier).

Exemple 2
On répète l'exemple 1, mais en prenant de l'esculine, qui est une 7-hydroxy-4-méthylcoumarine comme agent émissif de laser. L'énergie de la decharge est de 100 joules pour une tension de crête de 20 kilovolts aux électrodes de la lampe éclair. Le spectre du laser enregistré au moyen d'un spectrographe indique, en raison de la densité de la trace, que l'émission stimulée de lumière se manifeste pour un maximum de 454 mu avec une largeur de 35 À à la moitié de l'intensité maximum.

Exemple 3
En remplaçant la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine de l'exemple 1, par les composés 2 à 9 et 11 à 30 du tableau I comme agent émissif de laser, on obtient des résultats semblables.

Exemple 4
En remplaçant l'un des miroirs de l'appareil de l'exemple 1 par une réplique de réseau à 2160 traits/ mm de Bausch et Lomb et en répétant l'exemple 1, on peut ajuster l'émission de lumière par la coumarine à diverses longueurs d'ondes de 420 à 520 mut.

Exemple 5
En modifiant la concentration de l'agent émissif de laser dans l'eau de 10-2 à 10-4 mole/litre et en répé tant l'exemple 1, on peut modifier la longueur d'onde d'émission de 420 à 520 mu.

REVENDICATION I
Procédé pour engendrer une lumière monochromatique cohérente, caractérisé en ce que l'on irradie un réservoir de liquide contenant une solution aqueuse d'un colorant fluorescent de la classe des coumarines avec une lumière dont l'intensité est suffisante et la longueur d'onde convient pour induire une action de laser dans la solution de colorant à une concentration de 10-1 à 10-5 molaire.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

**ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. 6) un radical alcoylsulfonyle de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle, tel qu'un radical benzènesulfonyle ou toluène-sulfonyle, ou un radical sulfonamido, 7) un radical ester alcoylique de I à 3 atomes de carbone, 8) un radical alcoyloxyalcoyle de I à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle, 9) un radical aryloxy tel qu'un radical phénoxy.

Les composés préférés de l'invention sont les 7-hydroxycoumarines substituées.

Des coumarines hydrosolubles typiques utiles dans le présent procédé sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2929822, 3014041, 3123617, 3244711, 3251851, 3271412, 3288804, dans le brevet anglais No 1052692, dans la demande de brevet hollandais No 6607767 et dans le brevet canadien No 764445.

Des exemples de telles coumarines sont: 1. la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine, 2. la 6,7-dihydroxy-4-méthylcoumarine, 3. la 5,7-dihydroxy-4-méthylcoumarne, 4. la 7-hydroxy-3 benzyl-4-méthylcoumarine, 5. la 7-hydroxy-3 -phénylcoumarine, 6. la 4,7-dihydroxy-3-éthoxycarbonylcoumarine, 7. la 7-hydroxy-3-cyano-4-méthylcoumarine, S. la 7-hydroxy-3-méthylcarbonylcoumarine, 9. la 7-hydroxy-3 -phényl-4-méthylcoumarine, 1 0. I'esculine, 11. la 7-hydroxy-3-benzoxazolylcoumarine, 12, la 7-hydroxy-4-phénylcoumarine, 13. la 7-hydroxy-5-méthylcoumarine, 14. la 7-hydroxy-5-méthoxycoumarine, 15. la 7-hydroxy-5-cyanocoumarine, 16. la 7-hydroxy-5-chlorocoumarine, 17. la 7-hydroxy-5-méthylsulfonylcoumarine, 18.

la 7-hydroxy-6-méthylcoumarine, 19. la 7-hydroxy-6-éthoxycoumarine, 20. la 7-hydroxy-6-cyanocoumarine, 21. la 7-hydroxy-6-bromocoumarine, 22. la 7-hydroxy-6-éthylsulfonylcoumarine, 23. la 3-benzoxazolylcoumanne, 24. la 7-diméthylamino-4-méthylcoumarine, 25. la 7-triazolyl-4-méthylcournarine, 26. la 7-hydroxy-8-méthylcoumarine, 27. la 7-hydroxy-8-éthoxycoumarine, 28. la 7-hydroxy-8-cyanocouinarine, 29. la 7-hydroxy-8-chlorocoumarine, 30. la 7-hydroxy-8-benzosulfonylcoumarine.

Le procédé selon l'invention est illustré par les exemples suivants de certaines de ses mises en oeuvre préférées.

Exemple 1 On introduit 1 litre d'une solution aqueuse 10-3 molaire de 7-hydroxy-4-méthylcoumarine comme milieu op tique de laser dans une cuve d'échange de chaleur contenant des serpentins de refroidissement et on entretient une circulation de la solution entre un réservoir et la cavité de l'appareil de laser au moyen de conduites. On fait circuler le colorant à une vitesse suffisante pour provoquer une turbulence dans le réservoir et empêcher ainsi un échauffement localisé. Au moyen d'hydroxyde de sodium, on ajuste à 9,0 le pH de la solution de colorant. Le réservoir a une longueur de 15 cm et un dia mètre de 15 mm. Le reste du laser est analogue à l'appareil précité décrit par Sorokin et collaborateurs, IBM Journal 11, 148 (1967).

La circulation de la solution de colorant dans l'échangeur de chaleur dissipe la chaleur de la lampe éclair et entretient une température uniforme empêchant des échauffements localisés de sorte que l'indice de réfraction reste constant. La longueur utile du réservoir de solution de colorant exposée à la lampe éclair est de 10 cm, les 5 cm restants étant utilisés pour la communication avec le système de circulation et l'échangeur de chaleur. Des miroirs d'argent dont le pouvoir de réflexion est de 75 ouzo sont disposés à 7,5 cm de chaque extrémité du réservoir de l'appareil coaxialement par rapport au réservoir. Le colorant est excité par la lumière émise par la décharge d'une capacité à faible inductance dans la lampe éclair annulaire qui entoure le réservoir.

L'énergie de la décharge est de 100 joules pour une tension de crête de 20 kilovolts aux électrodes de la lampe éclair. L'étude de la densité de la trace sur un enregistrement spectrographique permet de déterminer le spectre du laser. On peut établir ainsi que l'émission stimulée de lumière se manifeste à un maximum de 454 met avec une largeur d'environ 35 à la moitié de ]'intensité maximum. L'émission d'énergie est d'environ 10-2 joules avec une largeur d'impulsion de sortie de 3 X 10-7 secondes, comme on peut le mesurer au moyen d'un radiomètre (Edgerton, Germeshausen et Grier).

Exemple 2 On répète l'exemple 1, mais en prenant de l'esculine, qui est une 7-hydroxy-4-méthylcoumarine comme agent émissif de laser. L'énergie de la decharge est de 100 joules pour une tension de crête de 20 kilovolts aux électrodes de la lampe éclair. Le spectre du laser enregistré au moyen d'un spectrographe indique, en raison de la densité de la trace, que l'émission stimulée de lumière se manifeste pour un maximum de 454 mu avec une largeur de 35 À à la moitié de l'intensité maximum.

Exemple 3 En remplaçant la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine de l'exemple 1, par les composés 2 à 9 et 11 à 30 du tableau I comme agent émissif de laser, on obtient des résultats semblables.

Exemple 4 En remplaçant l'un des miroirs de l'appareil de l'exemple 1 par une réplique de réseau à 2160 traits/ mm de Bausch et Lomb et en répétant l'exemple 1, on peut ajuster l'émission de lumière par la coumarine à diverses longueurs d'ondes de 420 à 520 mut.

Exemple 5 En modifiant la concentration de l'agent émissif de laser dans l'eau de 10-2 à 10-4 mole/litre et en répé tant l'exemple 1, on peut modifier la longueur d'onde d'émission de 420 à 520 mu.

REVENDICATION I Procédé pour engendrer une lumière monochromatique cohérente, caractérisé en ce que l'on irradie un réservoir de liquide contenant une solution aqueuse d'un colorant fluorescent de la classe des coumarines avec une lumière dont l'intensité est suffisante et la longueur d'onde convient pour induire une action de laser dans la solution de colorant à une concentration de 10-1 à 10-5 molaire.

SOUS-REVENDICATIONS

1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la solution à une concentration de 10-2 à 10-4 molaire.

2. Procédé selon la revendication I ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le colorant est de formule: EMI5.1 où D représente: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle ou alcoyle substitué de 1 à 4 atomes de carbone, 3) un radical aryle ou aryle substitué de 6 à 10 atomes de carbone dans le noyau, 4) un radical cyano, ou 5) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, E représente: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle ou alcoyle substitué de 1 à 4 atomes de carbone, 3) un radical hydroxyle, ou 4) un radical aryle ou aryle substitué de 6 à 10 atomes de carbone dans le noyau, G et J, identiques ou différents, représentent:

: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle de 1 à 8 atomes de carbone, 3) un radical hydroxyle, 4) un radical alcoyloxy de 1 à 3 atomes de carbone, 5) un radical cyano, 6) un atome d'halogène, ou 7) un radical alcoylsulfonyle de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle, ou un radical sulfon nmido, 8) un radical glucosyloxy, L représente: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical hydroxyle, 3) un radical amino ou amino substitué portant au moins un des radicaux ci-après:

: a) un radical alcoyle ou alcoyloxy de 1 à 4 atomes de carbone, b) un radical hydroxyle, c) un radical hétérocyclique ou.hétérocyclique substitué dont d'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, d) un radical ester alcoylique de I à 3 atomes de carbone, et e) un radical alcoyloxyalcoyle de 1 à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle, 4) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, M représente:

: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle de 1 à 8 atomes de carbone, 3) un radical alcoyloxy de 1 à 3 atomes de carbone, 4) un radical cyano, 5) un atome d'halogène, 6) un radical alcoylsulfonyle, de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle, ou un radical sulfonamido, 7) un radical ester alcoylique de 1 à 3 atomes de carbone, 8) un radical alcoyloxyalcoyle de 1 à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle, 9) un radical aryloxy.

3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la solution aqueuse a un pH compris entre 7 et 1.

4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on maintient la solution aqueuse à une température uniforme.

REVENDICATION II Laser pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant une cavité résonante contenant un réservoir d'un milieu liquide de laser, caractérisé en ce que ce milieu est constitué par une solution aqueuse d'un colorant fluorescent de la classe des coumarines en concentration de 10-1 à 10-r > molaire et en ce qu'il comprend une source de lumière capable d'assurer ce pompage optique de la solution.

SOUS-REVENDICATIONS 5. Laser selon la revendication II, caractérisé en ce que la concentration du colorant est de 10-2 à 10-4 molaire.

6. Laser selon la revendication II, caractérisé en ce que le colorant est de formule: EMI5.2 où D représente: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle ou alcoyle substitué de 1 à 4 atomes de carbone, 3) un radical aryle ou aryle substitué de 6 à 10 atomes de carbone dans le noyau, 4) un radical cyano, ou 5) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, E représente: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle ou alcoyle substitué de 1 à 4 atomes de carbone, 3) un radical hydroxyle, ou 4) un radical aryle ou aryle substitué de 6 à 10 atomes de carbone dans le noyau,

G et J, identiques ou différents, représentent:

: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle de 1 à 8 atomes de carbone, 3) un radical hydroxyle, 4) un radical alcoyloxy de 1 à 3 atomes de carbone, 5) un radical cyano, 6) un atome d'halogène, ou 7) un radical alcoylsulfonyle de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle, ou un radical sulfonamido, 8) un radical glucosyloxy, L représente: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical hydroxyle, 3) un radical amino ou amino substitué portant au moins un des radicaux ci-après:

: a) un radical alcoyle ou alcoyloxy de 1 à 4 atomes de carbone, b) un radical hydroxyle, c) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au noms un atome d'azote, d) un radical ester alcoylique de 1 à 3 atomes de carbone, et e) un radical alcoyloxyalcoyle de 1 à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle, 4) un radical hétérocyclique ou hétérocyclique substitué dont l'hétérocycle compte 5 ou 6 atomes dont au moins un atome d'azote, M représente:

: 1) un atome d'hydrogène, 2) un radical alcoyle de 1 à 8 atomes de carbone, 3) un radical alcoyloxy de 1 à 3 atomes de carbone, 4) un radical cyano, 5) un atome d'halogène, 6) un radical alcoylsulfonyle de 1 à 4 atomes de carbone, un radical arylsulfonyle ou un radical sulfonamido, 7) un radical ester alcoylique de 1 à 3 atomes de carbone, 8) un radical alcoyloxyalcoyle de 1 à 3 atomes de carbone dans chaque radical alcoyle, 9) un radical aryloxy.

7. Laser selon la revendication II, caractérisé en ce que la solution aqueuse a un pH compris entre 7 et 11.

8. Laser selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pourmaintenir le milieu liquide à une température uniforme.

Eastman Kodak Company Mandataires: Dériaz, Kirker & Cie, Genève Remarque du Bureau fédéral de la Propriété intellec tuelle: Si certaines parties de la description ne devaient pas concorder avec la définition donnée par la revendication, il est rappelé que selon l'article 51 de la loi sur les brevets d'invention, la revendication est concluante quant à l'étendue de la protection conférée par le brevet.