EP1454388A2 - Surface-free ring cavity optical resonator, corresponding communication and/or video projection apparatus - Google Patents

Surface-free ring cavity optical resonator, corresponding communication and/or video projection apparatus

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Publication number
EP1454388A2
EP1454388A2 EP02801130A EP02801130A EP1454388A2 EP 1454388 A2 EP1454388 A2 EP 1454388A2 EP 02801130 A EP02801130 A EP 02801130A EP 02801130 A EP02801130 A EP 02801130A EP 1454388 A2 EP1454388 A2 EP 1454388A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resonator
polarization
arm
resonator according
modules
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02801130A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Patrice Feron
Raymond Le Bras
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universite de Rennes 1
Original Assignee
Universite de Rennes 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite de Rennes 1 filed Critical Universite de Rennes 1
Publication of EP1454388A2 publication Critical patent/EP1454388A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/083Ring lasers

Definitions

  • Optical ring resonator without surface, corresponding communication and / or video projection device Optical ring resonator without surface, corresponding communication and / or video projection device.
  • the present invention relates to the field of lasers. More specifically, the invention relates to ring laser components.
  • a laser is an optical oscillator. Like all oscillators, it is composed of an amplifier and a suitable feedback loop.
  • the amplifier In the case of a laser, the amplifier consists of a medium capable of amplifying (by stimulated emission) the spontaneous emission. This means that if a light brush crosses such a source, it leaves it with a greater intensity than it had when entering.
  • the feedback loop consists of a resonant optical cavity. This consists of mirrors arranged in such a way that the light circulates between them and stays there as in a tank.
  • the laser effect and its characteristics are the result of the adequacy between these two main elements which are the amplifying medium and the optical resonator.
  • Lasers comprising optical cavities used of the “two mirrors” type (for example, a Fabry-Perot interferometer). Such a resonator leads to the generation of a standing wave inside the cavity. The first consequence of this will be to bring non-uniform saturation to the amplifying medium (periodicity ⁇ / 2 where ⁇ represents the wavelength of the amplified light signal). This effect is conventionally known by the English term "spatial hole burning". It has drawbacks, in particular, a reduction in the performance of the oscillator both in terms of intensity and in terms of transmission stability (amplitude noise, phase noise, partition noise corresponding to mode jumps).
  • Figure la shows a ring cavity without an optical diode.
  • This cavity is formed by three mirrors 100 to 102, placed at the top of an equilateral triangle and oriented so that a light beam 103 is successively reflected by the three mirrors and passes through an amplifying medium 106 located between the mirrors 101 and 102.
  • the light beam 103 can follow the two possible directions of travel of the cavity and two beams 107 and 108 emerge from the mirror Ms 102.
  • Figure lb illustrates a variant of a cavity which includes the same elements as the cavity of Figure la and, in addition, an optical diode 109 placed, for example, between the amplifying medium 106 and the mirror 112 and promoting a sense of course of the cavity (traveling wave inside the resonator).
  • a single emerging beam 117 of total intensity equal to the sum of the intensities of the two beams 107 and 108 is obtained at output 112.
  • optical diode is possible due to the geometric size given to the amplifying medium. Indeed, to optimize the gain of the amplifier, it is sized at Brewster angle in order to promote a rectilinear polarization axis of the laser light. In other words, a quantification axis is fixed for the amplifying medium.
  • Resonators are also known in monolithic microchip rings which have the advantage of greater compactness.
  • polarization splitter 180 three mirrors 152, 162 and 172 each associated with a quarter-wave plate respectively 154, 164 and 174, a laser crystal respectively 153,
  • pumps 151, 161 and 171 supply the cavity via the mirrors 152, 162 and 172 respectively.
  • This configuration does not include a quarter-wave plate between the separator 180 and the output 182.
  • this article does not disclose a ring resonator.
  • a ⁇ / 4 blade is introduced.
  • this arrangement makes it possible to obtain a "ring" cavity (ring without surface).
  • this structure does not in any way require the insertion of an optical diode (association of a Faraday rotator and a crystalline plate provided with optical activity) in order to favor a direction of travel to obtain a maximum gain on one of the journeys. Indeed, this component is necessary in the case of a traditional ring laser where the beams corresponding to the two possible paths do not allow the superimposition of the emerging beams.
  • a first objective of the invention is to provide a resonator allowing a high transmission power, for example of the order of
  • an objective of the invention is to provide a resonator suitable for transmitting continuously or quasi-continuously a high power of the order, for example, of several watts.
  • Another objective of the invention is to implement a resonator allowing a wide variety of emission wavelengths especially in narrow band if the cavity is extended and in wider band if the cavity is compact.
  • the invention also aims to provide a laser resonator allowing short length cavities.
  • An objective of the invention is also to allow the introduction and optimal use of optically anisotropic media, whether amplifying media or non-linear crystals for generation. harmonics (these harmonics are not necessarily superior, since they can be added or subtracted).
  • An additional objective of the invention is to provide a resonator which can be used for various applications.
  • the invention also aims to allow an optimized configuration for longitudinal pumping.
  • the invention aims to allow a resonator having a compact structure.
  • the invention provides an optical ring resonator allowing at least one optical beam to circulate inside the resonator by forming a ring of zero surface, the resonator comprising a plurality of modules, each of the modules comprising itself even:
  • the separation means being adapted to separate:
  • a first component of the incident beam oriented in a first direction of the polarization base by forming a first output beam emitted towards the first arm;
  • the resonator being remarkable in that it further comprises, in at least one of the modules, means for amplifying at least one of the first and second output beams, said at least one beam to be amplified, the means for amplification being adapted to be associated with longitudinal or transverse pumping means and being located, on the path of the at least one beam to be amplified, between the polarization separation means and the redirection and tilting means belonging to the arm concerned.
  • the invention can be implemented with longitudinal pumping which allows good efficiency (for example of the order of 30 to 40%) in terms of optical balance and efficiency.
  • the configuration of the resonator is optimized for longitudinal pumping of the different active media. In this way, the invention makes it possible to easily obtain powers greater than one watt.
  • the amplifying medium is traversed in one direction by a wave polarized rectilinearly and on the return by a wave of the same nature but polarized perpendicularly. Consequently, the amplifying medium will present an optimum gain for each of these directions of travel.
  • the resonator also allows an implementation with a short cavity, which has the consequences: - a possibility of fairly large laser line width, which is favorable for a pumping type use of a Raman laser having a fairly wide emission ; and - a small number of longitudinal modes, which associated with the absence of HSB will give a reduced partition noise, hence a simpler stabilization than with a standing wave laser structure.
  • the resonator obtained according to the invention can also have a compact structure: outside the pumping system, the solid laser structure can in particular fit in the volume of a packet of cigarettes.
  • the total length of the cavity of the ring resonator (and therefore the length of the arms) is adapted to the desired wavelength.
  • the resonator is remarkable in that the separation means comprise a polarization separator cube.
  • the polarization splitter cube can be specified "wideband", that is, it will separate the polarizations in a wide spectral range. Such a “broadband” polarization splitter cube may advantageously be used in the case of a resonator with multiple wavelengths.
  • the resonator is remarkable in that the separation means comprise a semi-transparent plate with polarization separation.
  • the semi-transparent blade used in particular consists of a film system.
  • the resonator is remarkable in that the separation means are common to all of the modules.
  • the invention allows an implementation very compact and simple to implement.
  • the resonator is remarkable in that the set of modules comprises at least two subsets, all the modules of the same subset of modules sharing common separation means.
  • the resonator can be implemented in the form of a cascaded structure to allow, in particular, greater transmission power.
  • the resonator is remarkable in that the polarization redirection and tilting means comprise:
  • phase shifting means - first phase shifted by an angle equal to ⁇ / 2 radians by the phase shift means; - then reflected by the mirror; and - finally again phase shifted by an angle equal to ⁇ / 2 radians by the phase shifting means.
  • the mirror preferably comprises:
  • the substrate can be separated from the phase shifting means.
  • the phase shifting means and the mirror can form a monolithic optical element, the substrate forming part of the phase shifting means: the monolithic optical element thus formed is, for example, produced by depositing a dielectric stack on a quarter-wave plate or a Fresnel cobra.
  • the external face (pump side) of the mirror may be subjected to an anti-reflection treatment.
  • the resonator is remarkable in that the phase shifting means and the amplification means comprise the same material which is not doped in the phase shifting means and doped in the amplification means and are joined so that the first or second output beam passes from amplification means to phase shift means and vice versa without changing the medium.
  • phase shifting means comprising a doped crystal to obtain gain and an amplification medium comprising the same undoped crystal are placed side by side (that is to say placed side by side without space separating them) avoids losses linked to the change of environment and due to the change of index.
  • the resonator is remarkable in that the phase shifting means comprise a quarter wave plate.
  • the resonator is remarkable in that the phase shifting means comprise a Fresnel rhombohedron. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the mirror is concave.
  • the resonator is remarkable in that the mirror is planar.
  • a mirror implemented in the resonator can be: - concave with a radius of curvature making it possible to guarantee good stability, in particular for large cavities; or plan for an implementation particularly well suited to resonators of small cavity size, in particular of total length less than 1 cm.
  • the means for polarization redirection and tilting comprise:
  • - a mirror positioned to reflect the first or second output beam; and means for rotating an angle equal to ⁇ / 4 radians of the first or second output beam.
  • a beam after a round trip in the rotation means, a beam will have undergone a rotation of ⁇ / 2 radians which in particular makes it possible to improve the gain by amplifying the beam along two orthogonal axes in the amplification means.
  • the rotation means are for example a Faraday rotator which in particular makes it possible to widen the bandwidth of the rotation means, or more generally a medium endowed with a magnetic rotary power associated with a magnetic field.
  • the resonator is remarkable in that the amplification means comprise an anisotropic material having own polarization axes corresponding to the directions of the polarization base.
  • the invention allows great transmission powers and good efficiency, the optical beams passing through the anisotropic amplifying medium whose own axes of polarization correspond to the directions of polarization respectively in each of the two directions of propagation of the optical signal.
  • the resonator is remarkable in that the anisotropic material belongs to the group comprising: anisotropic crystals; and - glasses showing dichroism.
  • the resonator is remarkable in that the anisotropic material belongs to the group comprising:
  • Nd type materials YAP
  • Nd type materials YVO4
  • - Er YAP type materials
  • the resonator is remarkable in that the isotropic material is of the Ho, Tm: YAG type.
  • the resonator coupled to such an amplifying medium can in particular emit in the infrared and can be applied advantageously to laser anemometry, vibrometry, telemetry and more generally to remote measurements exploiting a coherent detection.
  • a good amplifying medium in particular of the Ho, Tm: YAG type
  • advantageously coupled with the qualities of the resonator allows in particular great stability and is suitable for providing high power in particular in continuous or quasi-continuous emission.
  • the resonator is remarkable in that the amplification means comprise an isotropic material.
  • the resonator is remarkable in that the isotropic material belongs to the group comprising:
  • the resonator is remarkable in that the isotropic material is of the Nd: YAG type.
  • the invention authorizing a large choice of amplifier materials compatible with longitudinal and / or transverse pumping makes it possible to optimize the resonator as a function of the desired application and in particular makes it possible to choose one or more emission wavelengths.
  • the material used in the isotropic or anisotropic amplification means is doped (in particular by rare earth ions) to allow amplification of the medium.
  • the resonator used as a source can be configured so as to meet the eye safety criteria of a user. Thus, it could, for example, be doped with rare earth ions of the Ho type.
  • the resonator is remarkable in that the resonator further comprises, in at least one of the modules, means for promoting a direction of propagation of the first and second output beams in the arm concerned.
  • the resonator is remarkable in that the resonator further comprises, in at least one of the modules, non-linear crystals capable of generating a beam having harmonics, from one of at least one optical beam crossing non-linear crystals.
  • the invention allows generation of harmonics (for example for a frequency doubling or tripling resonator) simple and effective to implement, the beam emitted being unidirectional.
  • the output mirror (s) are transparent to the harmonic (or harmonics) generated.
  • the resonator is remarkable in that the resonator further comprises, in at least one of the modules, an element belonging to the group comprising:
  • Fabry-Perot interferometer for example, in case of proven need to make the laser single mode longitudinal; non-linear crystals for different applications, for example, for the intra-cavity generation of harmonics; electro-optical or acoustico-optical modulators allowing, many applications in particular in the field of telecommunications or the production of pulsed lasers in triggered mode or in blocked mode.
  • the resonator is remarkable in that it comprises polarization separation means, along a polarization base, of an incident beam and four arms, the separation means being adapted to separate the components of a incident beam coming from one of the arms so that: - The incident beam is reflected by the separation means, to be emitted towards a first arm among the arms when the polarization of the incident beam is oriented in a first direction of the polarization base; and - the incident beam is transmitted without undergoing reflection through the separation means to be emitted towards a second arm among the arms, the second arm being distinct from the first arm, when the polarization of the incident beam is oriented in a second direction of the polarization base; each of the arms comprising means for redirecting the incident beam coming from the separation means, the redirection and tilting means being adapted to redirect the incident beam towards the separation means and to change the direction of the polarization of the incident beam, the resonator further comprising, in at least three of the arms, means for amplifying the
  • Such a resonator could in particular be used for pumping optical fiber amplifiers, for example, of Raman amplifier or Raman laser type as well as for Erbium doped fiber amplifiers.
  • the choice of amplifier depends on the wavelength delivered by the resonator.
  • the invention relates to a video projection device, remarkable in that it comprises a resonator as described above.
  • a video projection device can be equipped with laser resonators, according to the invention, of red, green and blue color respectively (corresponding video primary colors) compact.
  • laser resonators according to the invention, of red, green and blue color respectively (corresponding video primary colors) compact.
  • each fundamental color component defined by red (610 to 630 nm), green (520 to 540 nm) and blue (450 to 460 nm) is covered.
  • These colors can be obtained using a resonator comprising amplifying materials and ad-hoc doublers corresponding to the desired colors.
  • anisotropic amplifier materials for example of the Nd: YVO4 type which make it possible to obtain a blue line at 456 nm by doubling the line at 912 nm
  • isotropic for example of the Nd: YAG type which allow to obtain a green line at 532 nm by doubling the line at 1064 nm
  • 1.5 Watt per color can thus allow high-quality projection on a cinema-type screen.
  • the power of the video projection device can also, according to the invention, be much less than 1.5 watts or on the contrary reach several watts.
  • the advantages of telecommunication and video-laser devices are the same as those of the optical resonator, they are not described in more detail.
  • FIG. 2 illustrates a block diagram of an optical resonator with four arms according to the invention according to a particular embodiment
  • - Figure 3 illustrates a block diagram of a polarization splitter cube and an arm used in the resonator of Figure 2
  • FIG. 4 describes a variant of a resonator comprising several polarization splitter cubes and six arms, in accordance with the invention according to a particular embodiment.
  • the general principle of the invention is based on the implementation of a resonator in which a wave or two counter-propagating waves and of rectilinear polarizations perpendicular to one another, the optical beam being divided into two paths fictitious optics forming a ring without surface.
  • the resonator comprises one or more polarization separation means, for example of the cube-type or semi-transparent polarization separator plates and arms, some of which themselves include polarization redirection and tilting means, amplification means being inserted between the polarization separation means and the polarization redirection and tilting means.
  • polarization separation means for example of the cube-type or semi-transparent polarization separator plates and arms, some of which themselves include polarization redirection and tilting means, amplification means being inserted between the polarization separation means and the polarization redirection and tilting means.
  • an incident beam enters a separator cube, its polarization being in particular such that it crosses the cube.
  • the polarized optical beam is amplified by amplification means (anisotropic crystal materials comprising own polarization axes oriented along the polarization base of the cube for maximum efficiency or other isotropic materials) before be reflected and undergo a perpendicular tilting of its polarization on the redirection and tilting means.
  • the reflected beam is then amplified again in the amplifying means before entering the separator cube. Its polarization having been tilted perpendicularly to the incident beam, it will be reflected in a direction imposed by the cube, which, for example, makes an angle of 90 ° relative to the incident direction.
  • the mechanism of crossing the cube or reflecting on the cube, amplification and redirection / tilting of polarization is reiterated inside the structure.
  • the beam is therefore amplified.
  • FIG. 2 illustrates a block diagram of optical resonator 250 according to the invention.
  • the resonator 250 having the shape of a cross comprises:
  • polarization separator cube 251 placed in the center of the cross; and - four arms 206, 216, 226 and 236 forming the branches of the cross.
  • the cube 251 defining a polarization base ( ⁇ :) OR (X, Z) (the vectors, here are represented in bold and in italics) is oriented so that an incident beam entering the cube with a polarization:
  • the vector space of the polarization states is of dimension 2. It is always in the plane orthogonal to the direction of propagation. Thus, two directions of propagation are represented with regard to FIG. 2:
  • the associated polarization base being (x) with a beam polarized in the direction x passing through the cube and a beam polarized in the direction z reflected
  • the first three arms 206, 216 and 226 each comprise, successively placed along one of the corresponding axes or z, starting from the point closest to the cube 251:
  • Each of the amplification zones 205, 215 and 225 comprises an isotropic material (for example glass (in particular of the codoped phosphate type Er: Yb), polymer or isotropic crystal (in particular Nd: YAG or Ho, Tm: YAG)) or a material anisotropic (in particular anisotropic crystal (for example, of type Nd: YAP, ND: YVO4 or Er: YAP) or glass exhibiting dichroism) having axes of polarization which are clean or said to be privileged with respect to the direction of propagation of light combined: - with the x and v axes if the propagation is along the z axis; and
  • an isotropic material for example glass (in particular of the codoped phosphate type Er: Yb), polymer or isotropic crystal (in particular Nd: YAG or Ho, Tm: YAG)) or a material anisotropic (in particular anisotropic crystal (for example, of type
  • Each of the amplification zones 205, 215 and 225 can be pumped transversely or longitudinally (in this case, as shown in FIG. 2, the pumps 200, 210 and 220 (for example of the laser diode type) associated respectively with the zones of amplification 205, 215 and 225 and whose wavelengths are adapted to the amplifying media are external to the resonator 250, the pump signal passing through the mirrors 203, 213 and 223 respectively according to techniques well known to those skilled in the art).
  • mirrors 203, 213 and 223 have reflection coefficients equal to 100% for the intracavity signal and transmission coefficients of 100% for the pump signal.
  • the fourth arm 236 comprises placed successively along the axis z:
  • the quarter-wave plates 204, 214, 224 and 234 can be replaced by Fresnel rhombohedra.
  • the cube can be replaced by a semi-reflecting plate placed diagonally along the y and z axes and parallel to the axis ⁇ ;, so that it lets pass a beam polarized along the axis ⁇ : and reflects at an angle of 90 ° a beam polarized along one of the axes or z.
  • the free area 235 comprises: - an amplifying medium pumped transversely, allowing a greater gain of the resonator;
  • an amplifying medium couple Nd: YAG associated with potassium niobate (KNbO3) is used. This crystal once thermostate is well suited because it has a high damage threshold and high efficiency.
  • KNbO3 offers the advantage of having an index according to the direction of the polarization fundamental which is almost equal to that of Nd: YAG which will have the effect of reducing losses.
  • an optical beam on a direction of travel is also shown in Figure 2, an optical beam on a direction of travel.
  • the path of the signal composed of two counter-propagating waves and rectilinear polarizations perpendicular to one another is divided into two optical paths fictitious positioned arbitrarily on either side of the real optical axes 207 and 227 of the cavity. In reality, these fictitious optical paths are confused with the real axes.
  • a rectilinear polarization perpendicular to the plane of the figure, that is to say along the axis x has been noted using a cross 241 in a circle while an arrow 240 corresponds to a rectilinear polarization parallel to the plane of the figure.
  • an optical beam follows, in a particular direction, the following path: - starting, for example, from the blade 204, a first beam 201 oriented along the axis z and polarized along the x axis is amplified by the medium 205 pumped by the pump 200; - Then, it crosses the cube 251 to be amplified by the medium 215 pumped by the pump 210; - Then, it crosses the blade 214, acquires a circular polarization and is reflected by the mirror 213, crosses again the blade 214, its polarization then being rectilinear along the y axis and the beam being referenced 211; - The beam 211 again amplified by the medium 215 entering the cube 251 is reflected along the y axis and acquires a rectilinear polarization along the z axis (beam 225);
  • the beam 225 is amplified by the medium 225 pumped by the pump 220, crosses the blade 224, acquires a circular polarization and is reflected by the mirror 223, crosses again the blade 224, its polarization then being rectilinear according to the z axis and the beam being referenced 221;
  • the reflected beam then acquires a rectilinear polarization along the z axis by crossing the plate 234 (beam 231);
  • the beam 231 then crosses the free area 235, is reflected by the cube
  • FIG. 3 illustrates the cube 251 and the arm 216 of the resonator 250 which notably comprises the amplifying medium 215, the blade 214 and the mirror 213.
  • the polarization splitter cube 251 (or CSP also known by the acronym PBS from the English “Polarizing Beam Splitter”) has a dual function, namely:
  • the component along x will cross the cube 251 while the component ⁇ following y will, in turn, be reflected and therefore directed in another direction along z (reflection at 90 ° in Figures 2 and 3).
  • the polarization along x crosses the device and the polarization along v is reflected on the surface equivalent to a mirror noted 300.
  • ⁇ / 2 phase shifters the quarter wave plates or the Fresnel rhombohedra inserted in the assembly.
  • the group composed of a ⁇ / 2 phase shifter and the associated mirror also has a double function: it operates a change of direction on the incoming beam; and - it switches the polarization of the beam by an angle equal to 90 °. ;
  • the ⁇ / 2 phase shifter for example, 214 allows the transformation of a rectilinear polarization along the x axis of the go 201 in right circular polarization (go 301).
  • the reflection on the mirror 210 of circularly polarized waves is a determining element.
  • a right circular polarized wave corresponding to the go 301 is transformed into a left circular wave by reflection (to form the return 311) (conversely a left circular is transformed into a right circular).
  • the phase shifter 214 then allows the transformation of a left circular polarization (return 311) into rectilinear polarization (return 211) along the perpendicular y axis to the x axis.
  • the go 201 and the return 211 of a rectilinear polarized wave through the assembly consisting of the phase shifter ⁇ / 2 214 and the mirror 210 will have the role of returning a rectilinear polarized wave perpendicular to the incident polarization.
  • the mirrors 203, 213, 223 are curved in order to improve the stability of the resonator 250.
  • the radius of curvature of each of these mirrors is optimized as a function of the size of the cavity according to known methods of a person skilled in the art who can refer to the work "process physics in coherent optical radiation generators" written by L. Tarassov and published by MIR Moscow in 1985 and more particularly in chapter 2 and in paragraphs 2.4 and subsequent .
  • the mirrors of the resonator are planar.
  • the proposed configuration is such that the amplifying medium (active medium for the laser) respectively 205, 215 and 225 is placed between the CSP 551 and the group consisting of the phase plate respectively 204, 214 and 224 and the mirror 203, 213 and 223.
  • This arrangement is the only one which can ensure the function of the ring-shaped path of the cavity in the case of the use of an anisotropic crystal as an amplifier.
  • an anisotropic medium has the particular property of having a single base 320 of orthogonal rectilinear polarizations for each direction of propagation of light passing through it (for example, along the axes x and v for the arm shown opposite FIG. 2 ).
  • These polarization directions are called “eigen polarizations” and they are associated with different propagation speeds (linked to the “eigen” indices n x and n 2 associated with these two “eigen” directions), we denote them in the following u- , and u 2 and are associated with the phase velocities c / n 1 and c / n 2 respectively.
  • the polarization would be an elliptical polarization still different from that of the wave traversing the active medium as a result of which the CSP would give rise to two beams of orthogonal rectilinear polarizations in different arms which would not allow a ring path of the cavity and would make this cavity lose its interest.
  • phase shifters 204, 214 and 223 are similarly known during construction and identified;
  • the laser crystal is cut according to specifications (specific to obtaining the laser effect) according to particular orientations of the crystalline axes of the materials, the own axes Uj and u 2 are also easily identified and noted on the crystal as soon as it is cut. It follows an easy assembly of these various components in terms of orientation.
  • the orientation of the medium could be arbitrary
  • the orientation of the crystal must be taken into account so as to preserve the proper axes imposed by the CSP 251.. .
  • the resonator 250 obtained can be relatively small. Considering the use of standard components, one could, for example, implement a resonator 250 comprising:
  • the various adjacent parts of the resonator 250 may or may not be joined.
  • the amplifying media and the ⁇ / 4 plates are joined and produced in the same anisotropic material, this material being doped for the amplifying media in order to obtain a gain and not doped for the ⁇ / 4 plates .
  • FIG. 4 represents a resonator 450 comprising two polarization splitter cubes according to a variant of the invention.
  • the 450 resonator is particularly well suited to high power emissions.
  • the resonator 450 comprises: two separator cubes 470 and 471; - five amplifier arms 403, 413, 423, 433 and 443, each of these arms being supplied by a pump 400, 410, 420, 430 and 440 respectively and comprising an amplifying medium placed between a cube associated with the arm and a phase shift blade ⁇ / 4 itself associated with a mirror; - an arm 463 connecting the two cubes 470 and 471.
  • the arms 403, 413, 423, 433 and 443 are very similar to the arms 216, 226 and 227, they are not described more fully.
  • the resonator 450 forms a ring resonator without surface, a beam following, for example, the following path, starting from the blade of the arm 403 according to a polarized wave following an x axis perpendicular to the plane of the figure:
  • - cube 470 (return 422 polarized along the axis ⁇ :), arm 463, cube 471, arm 453 the beam being partly emitted outwards, the other part being reflected;
  • - cube 471 (return 451 polarized along the z axis), arm 433 (go 431 polarized along the v axis);
  • the cubes 470 and 471 are oriented so that they are passing (respectively reflecting with an angle of 45 °) when an incident wave enters one of these cubes according to a polarization the x axis (respectively the v or z axis).
  • the blades ⁇ / 4 and the mirrors present in each of the arms 403 are oriented so that they are passing (respectively reflecting with an angle of 45 °) when an incident wave enters one of these cubes according to a polarization the x axis (respectively the v or z axis).
  • the free area present in the arms 453 and 463 can include:
  • the resonator comprises several polarization cubes similar to cubes 470 and 471, each of the sides of each cube being associated with:
  • such a resonator structure can comprise a large number of amplifier arms, which makes it possible to obtain a large transmission power and a great flexibility of implementation (the arms and constituting the elementary entities being able to be easily combined as a function needs of the intended application).
  • two neighboring cubes are joined without being connected by an arm, the arm comprising a free area being optional.
  • This embodiment notably allows a resonator structure with at least two relatively compact cubes.
  • the invention is not limited to the embodiments mentioned above.
  • the person skilled in the art can make any variant in the structure of the ring resonator without surface, in particular in the types of the constituent elements, in particular:
  • the beam redirection and polarization tilting means ( ⁇ / 4 plate or Fresnel rhombohedron associated with a mirror); and or
  • the polarization separation means can also separate a polarized beam in two non-orthogonal directions (for example at an angle of 30 °) for, for example, an implementation of the resonator requiring a particular shape or structure .
  • the cube or cubes are chosen so that the arms are not all in the same plane.
  • the invention is not limited to the case where the resonator is pumped transversely but extends to any type of longitudinal pumping. It should also be noted that the amplification means according to the invention comprise amplifying media of various types (anisotropic, isotropic crystals, polymers, glasses, etc.) to obtain emission wavelengths in ranges themselves varied.

Abstract

The invention concerns a surface-free ring cavity optical resonator (250, 450), the resonator comprising a plurality of modules, each of the modules itself including polarizing splitter means (251, 470, 471) for an incident beam in accordance with a polarization base ((x,y), (x,z)), first and second arms, one of the arms including means for redirecting and switching (214, 213, 234, 233) an output beam, said resonator further comprising in at least one of the modules, means for amplifying (215, 225, 205) at least one output beam located on the path of the beam(s) to be amplified, between the polarizing splitter means and the redirecting and switching means of the arm concerned.

Description

Résonateur optique en anneau sans surface, appareil de communication et/ou de projection vidéo correspondant.Optical ring resonator without surface, corresponding communication and / or video projection device.
La présente invention se rapporte au domaine des lasers. Plus précisément, l'invention concerne les composants lasers en anneau.The present invention relates to the field of lasers. More specifically, the invention relates to ring laser components.
Un laser est un oscillateur optique. Comme tous les oscillateurs, il est composé d'un amplificateur et d'une boucle de contre-réaction adaptée.A laser is an optical oscillator. Like all oscillators, it is composed of an amplifier and a suitable feedback loop.
Dans le cas d'un laser, l'amplificateur est constitué d'un milieu susceptible d'amplifier (par émission stimulée) l'émission spontanée. Ceci signifie que si un pinceau lumineux traverse une telle source, il en sort avec une intensité plus grande que celle qu'il avait en entrant.In the case of a laser, the amplifier consists of a medium capable of amplifying (by stimulated emission) the spontaneous emission. This means that if a light brush crosses such a source, it leaves it with a greater intensity than it had when entering.
La boucle de contre-réaction est constituée d'une cavité optique résonante. Celle-ci est constituée de miroirs agencés de telle manière que la lumière circule entre eux et y reste comme dans un réservoir. L'effet laser et ses caractéristiques (intensité, polarisation, longueur d'onde d'émission, largeur de raie ...) sont le résultat de l'adéquation entre ces deux principaux éléments que sont le milieu amplificateur et le résonateur optique.The feedback loop consists of a resonant optical cavity. This consists of mirrors arranged in such a way that the light circulates between them and stays there as in a tank. The laser effect and its characteristics (intensity, polarization, emission wavelength, line width ...) are the result of the adequacy between these two main elements which are the amplifying medium and the optical resonator.
On connaît des lasers comprenant des cavités optiques utilisées de type « deux miroirs » (par exemple, un interféromètre de Fabry-Perot). Un tel résonateur conduit à la génération d'une onde stationnaire à l'intérieur de la cavité. Ceci aura pour première conséquence d'apporter une saturation non uniforme au milieu amplificateur (périodicité λ/2 où λ représente la longueur d'onde du signal lumineux amplifié). Cet effet est conventionnellement connu sous le vocable anglais de « spatial hole burning ». Il présente des inconvénients, notamment, une diminution des performances de l'oscillateur tant en intensité qu'en terme de stabilité de l'émission (bruit d'amplitude, bruit de phase, bruit de partition correspondant à des sauts de modes).Lasers are known comprising optical cavities used of the “two mirrors” type (for example, a Fabry-Perot interferometer). Such a resonator leads to the generation of a standing wave inside the cavity. The first consequence of this will be to bring non-uniform saturation to the amplifying medium (periodicity λ / 2 where λ represents the wavelength of the amplified light signal). This effect is conventionally known by the English term "spatial hole burning". It has drawbacks, in particular, a reduction in the performance of the oscillator both in terms of intensity and in terms of transmission stability (amplitude noise, phase noise, partition noise corresponding to mode jumps).
La solution à ce problème est apportée traditionnellement en utilisant une cavité résonante en anneau présentée en regard des figures la et lb. La figure la présente une cavité en anneaux sans diode optique. Cette cavité est formée de trois miroirs 100 à 102, placés au sommet d'un triangle équilatéral et orientés de sorte qu'un faisceau lumineux 103 soit successivement réfléchi par les trois miroirs et traverse un milieu amplificateur 106 situé entre les miroirs 101 et 102. Selon le mode de réalisation de la figure la, le faisceau lumineux 103 peut suivre les deux sens de parcours possibles de la cavité et deux faisceau 107 et 108 émergent du miroir Ms 102.The solution to this problem is traditionally provided by using a ring resonant cavity presented opposite Figures la and lb. Figure la shows a ring cavity without an optical diode. This cavity is formed by three mirrors 100 to 102, placed at the top of an equilateral triangle and oriented so that a light beam 103 is successively reflected by the three mirrors and passes through an amplifying medium 106 located between the mirrors 101 and 102. According to the embodiment of FIG. La, the light beam 103 can follow the two possible directions of travel of the cavity and two beams 107 and 108 emerge from the mirror Ms 102.
La figure lb illustre une variante d'une cavité qui comprend les mêmes éléments que la cavité de la figure la et, en outre, une diode optique 109 placée, par exemple, entre le milieu amplificateur 106 et le miroir 112 et favorisant un sens de parcours de la cavité (onde progressive à l'intérieur du résonateur). Selon cette variante, on obtient en sortie 112 un seul faisceau émergent 117 d'intensité totale égale à la somme des intensités des deux faisceaux 107 et 108.Figure lb illustrates a variant of a cavity which includes the same elements as the cavity of Figure la and, in addition, an optical diode 109 placed, for example, between the amplifying medium 106 and the mirror 112 and promoting a sense of course of the cavity (traveling wave inside the resonator). According to this variant, a single emerging beam 117 of total intensity equal to the sum of the intensities of the two beams 107 and 108 is obtained at output 112.
L'introduction de la « diode optique » est possible du fait de la taille géométrique donnée au milieu amplificateur. En effet, pour optimiser le gain de l'amplificateur, on taille celui-ci à angle de Brewster dans le but de favoriser un axe de polarisation rectiligne de la lumière laser. Autrement dit, on fixe un axe de quantification pour le milieu amplificateur.The introduction of the "optical diode" is possible due to the geometric size given to the amplifying medium. Indeed, to optimize the gain of the amplifier, it is sized at Brewster angle in order to promote a rectilinear polarization axis of the laser light. In other words, a quantification axis is fixed for the amplifying medium.
Néanmoins, ces cavités en anneaux présentent plusieurs inconvénients, notamment :However, these ring cavities have several drawbacks, in particular:
- elles possèdent une cavité étendue ce qui est néfaste à la compacité de ces structures et à leur stabilité ;- They have an extended cavity which is detrimental to the compactness of these structures and their stability;
- en outre, la configuration du résonateur ne permet que difficilement un pompage du milieu amplificateur longitudinalement. On connaît également des résonateurs en anneaux microchips monolithiques qui présentent l'avantage d'une compacité supérieure.- In addition, the configuration of the resonator only makes it difficult to pump the amplifying medium longitudinally. Resonators are also known in monolithic microchip rings which have the advantage of greater compactness.
Cependant, ces derniers présentent l'inconvénient de permettre une puissance émise modeste ( autour de 100 mW). En outre, pour la plupart d'entre eux, il est impossible d'introduire des éléments dans la cavité dans un but de sélection ou dans un but actif (génération d'harmoniques ou fonctionnement impulsionnel grâce à un Q-switch passif).However, the latter have the drawback of allowing a modest transmitted power (around 100 mW). In addition, for most of them, it is impossible to introduce elements into the cavity for the purpose of selection or for an active purpose (generation of harmonics or impulse operation thanks to a passive Q-switch).
On connaît également un résonateur décrit dans les documents écrits par M. Mac Donald, T. Graf, J. Balmer et H. Weber intitulés respectivement « Configuration Q-Switching in a diode pumped multirod Variable configuration resonator » (ou littéralement, en français, « commutateur de Q dans un résonateur à configuration variable », Q étant un facteur de qualité du résonateur appelé également facteur de surtension) publié dans la revue « IEEE Journal of Quantum Electronics », Vol. 34, N°2 de février 1998 et un résonateur en anneau « sans surface » illustré dans le document « Efficient polarised output from end-pumped multirod resonators » (ou « sortie efficace polarisée de résonateurs à barreaux multiples pompés » en français) publié dans la revue « Optics Communications », Vol. 160 (1999) du 15 février 1999 et éditée par Elsevier. La cavité décrite dans le premier de ces documents et illustrée en regard de la figure le est une cavité à ondes progressives reposant sur une cavité comprenant :We also know a resonator described in the documents written by M. Mac Donald, T. Graf, J. Balmer and H. Weber entitled respectively "Configuration Q-Switching in a diode pumped multirod Variable configuration resonator" (or literally, in French, "Switch of Q in a variable configuration resonator", Q being a quality factor of the resonator also called overvoltage factor) published in the review "IEEE Journal of Quantum Electronics", Vol. 34, No. 2 of February 1998 and a "surfaceless" ring resonator illustrated in the document "Efficient polarized output from end-pumped multirod resonators" (or "polarized efficient output of pumped multiple rod resonators" in French) published in the journal "Optics Communications", Vol. 160 (1999) of February 15, 1999 and edited by Elsevier. The cavity described in the first of these documents and illustrated with reference to FIG. 1c is a traveling wave cavity resting on a cavity comprising:
- un séparateur de polarisation 180 ; trois miroirs 152, 162 et 172 associés chacun à une lame quart d'onde respectivement 154, 164 et 174, un cristal laser respectivement 153,- a polarization splitter 180; three mirrors 152, 162 and 172 each associated with a quarter-wave plate respectively 154, 164 and 174, a laser crystal respectively 153,
163 et 173 étant inséré entre chaque miroir et la lame quart d'onde associée ;163 and 173 being inserted between each mirror and the associated quarter-wave plate;
- une sortie 182 ; et- an outlet 182; and
- un interrupteur 181 placé entre le séparateur 180 et la sortie 182. Les miroirs 152 et la sortie 182, d'une part, et les miroirs 162 et 172, d'autre part, forment les branches d'une croix ayant pour intersection le séparateur 180.a switch 181 placed between the separator 180 and the outlet 182. The mirrors 152 and the outlet 182, on the one hand, and the mirrors 162 and 172, on the other hand, form the branches of a cross having for intersection the separator 180.
Par ailleurs, des pompes 151, 161 et 171 alimentent la cavité via respectivement les miroirs 152, 162 et 172. Cette configuration ne comprend pas de lame quart d'onde entre le séparateur 180 et la sortie 182. Ainsi, cet article ne divulgue pas un résonateur en anneau. En revanche, selon la variante décrite dans le second article cité précédemment, une lame λ/4 est introduite. Ainsi, cet agencement permet l'obtention d'une cavité en " anneau " (anneau sans surface). Il est à noter que cette structure ne nécessite en aucune façon l'insertion d'une diode optique (association d'un rotateur de Faraday et d'une lame cristalline pourvue d'activité optique) afin de privilégier un sens de parcours pour obtenir un gain maximum sur un des trajets. En effet, ce composant est nécessaire dans le cas d'un laser en anneau traditionnel où les faisceaux correspondant aux deux trajets possibles ne permettent pas la superposition des faisceaux émergents.Furthermore, pumps 151, 161 and 171 supply the cavity via the mirrors 152, 162 and 172 respectively. This configuration does not include a quarter-wave plate between the separator 180 and the output 182. Thus, this article does not disclose a ring resonator. On the other hand, according to the variant described in the second article cited above, a λ / 4 blade is introduced. Thus, this arrangement makes it possible to obtain a "ring" cavity (ring without surface). It should be noted that this structure does not in any way require the insertion of an optical diode (association of a Faraday rotator and a crystalline plate provided with optical activity) in order to favor a direction of travel to obtain a maximum gain on one of the journeys. Indeed, this component is necessary in the case of a traditional ring laser where the beams corresponding to the two possible paths do not allow the superimposition of the emerging beams.
Cependant, cette technique présente l'inconvénient de permettre un fonctionnement avec un bon rendement, uniquement avec des milieux amplificateurs isotropes. L'invention selon ses différents aspects a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur.However, this technique has the drawback of allowing operation with good efficiency, only with isotropic amplifying media. The invention according to its different aspects aims in particular to overcome these drawbacks of the prior art.
Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de fournir un résonateur permettant une grande puissance d'émission, par exemple de l'ordre deMore specifically, a first objective of the invention is to provide a resonator allowing a high transmission power, for example of the order of
1 Watt, tout en ayant un bruit réduit. En particulier, un objectif de l'invention est de fournir un résonateur adapté à émettre en continu ou en quasi-continu une puissance élevée de l'ordre, par exemple, de plusieurs watts.1 Watt, while having reduced noise. In particular, an objective of the invention is to provide a resonator suitable for transmitting continuously or quasi-continuously a high power of the order, for example, of several watts.
Un autre objectif de l'invention est de mettre en œuvre un résonateur permettant une grande variété de longueur d'onde d'émission notamment en bande étroite si la cavité est étendue et en bande plus large, si la cavité est compacte.Another objective of the invention is to implement a resonator allowing a wide variety of emission wavelengths especially in narrow band if the cavity is extended and in wider band if the cavity is compact.
L'invention a également pour objectif de fournir un résonateur laser permettant des cavités de longueur courte.The invention also aims to provide a laser resonator allowing short length cavities.
Un objectif de l'invention est également de permettre l'introduction et l'utilisation optimale de milieux optiquement anisotropes que ce soient des milieux amplificateurs ou des cristaux non linéaires pour la génération d'harmoniques (ces harmoniques n'étant pas nécessairement supérieures, puisqu'elles peuvent être additionnées ou soustraites).An objective of the invention is also to allow the introduction and optimal use of optically anisotropic media, whether amplifying media or non-linear crystals for generation. harmonics (these harmonics are not necessarily superior, since they can be added or subtracted).
Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir un résonateur utilisable pour des applications variées. En outre, l'invention a aussi pour objectif de permettre une configuration optimisée pour un pompage longitudinal.An additional objective of the invention is to provide a resonator which can be used for various applications. In addition, the invention also aims to allow an optimized configuration for longitudinal pumping.
De plus, l'invention a pour objectif de permettre un résonateur possédant une structure compacte.In addition, the invention aims to allow a resonator having a compact structure.
Dans ce but, l'invention propose un résonateur optique en anneau permettant à au moins un faisceau optique de circuler à l'intérieur du résonateur en formant un anneau de surface nulle, le résonateur comprenant une pluralité de modules, chacun des modules comprenant lui-même:For this purpose, the invention provides an optical ring resonator allowing at least one optical beam to circulate inside the resonator by forming a ring of zero surface, the resonator comprising a plurality of modules, each of the modules comprising itself even:
- des moyens de séparation de polarisation, suivant une base de polarisation, d'un faisceau incident entrant dans le module ; - un premier bras ; et- polarization separation means, along a polarization base, of an incident beam entering the module; - a first arm; and
- un deuxième bras ; les moyens de séparation étant adaptés à séparer :- a second arm; the separation means being adapted to separate:
- une première composante du faisceau incident orientée suivant une première direction de la base de polarisation en formant un premier faisceau de sortie émis vers le premier bras; et- A first component of the incident beam oriented in a first direction of the polarization base by forming a first output beam emitted towards the first arm; and
- une seconde composante du faisceau incident orientée suivant une deuxième direction de la base de polarisation en formant un deuxième faisceau de sortie émis vers le deuxième bras; au moins un des premier et deuxième bras comprenant des moyens de redirection et de basculement du premier ou deuxième faisceau de sortie respectivement, les moyens de redirection et de basculement étant adaptés à rediriger le premier ou deuxième faisceau de sortie vers les moyens de séparation et à changer la direction de la polarisation du premier ou deuxième faisceau de sortie pour former un faisceau incident entrant dans un autre des modules ; le résonateur étant remarquable en ce qu'il comprend, en outre, dans au moins un des modules, des moyens d'amplification d'au moins un des premier et deuxième faisceaux de sortie dit au moins un faisceau à amplifier, les moyens d'amplification étant adaptés à être associés à des moyens de pompages longitudinaux ou transversaux et étant situés, sur le trajet du au moins un faisceau à amplifier, entre les moyens de séparation de polarisation et les moyens de redirection et de basculement appartenant au bras concerné.- a second component of the incident beam oriented in a second direction of the polarization base by forming a second output beam emitted towards the second arm; at least one of the first and second arms comprising means for redirection and tilting of the first or second output beam respectively, the redirection and tilting means being adapted to redirect the first or second output beam to the separation means and to changing the direction of polarization of the first or second output beam to form an incident beam entering another of the modules; the resonator being remarkable in that it further comprises, in at least one of the modules, means for amplifying at least one of the first and second output beams, said at least one beam to be amplified, the means for amplification being adapted to be associated with longitudinal or transverse pumping means and being located, on the path of the at least one beam to be amplified, between the polarization separation means and the redirection and tilting means belonging to the arm concerned.
Ainsi, l'invention peut être mise en œuvre avec un pompage longitudinal ce qui permet une bonne efficacité (par exemple de l'ordre de 30 à 40%) en termes de bilan optique et de rendement. En outre, la configuration du résonateur est optimisée pour un pompage longitudinal des différents milieux actifs. De cette manière, l'invention permet d'obtenir aisément des puissances supérieures à un Watt.Thus, the invention can be implemented with longitudinal pumping which allows good efficiency (for example of the order of 30 to 40%) in terms of optical balance and efficiency. In addition, the configuration of the resonator is optimized for longitudinal pumping of the different active media. In this way, the invention makes it possible to easily obtain powers greater than one watt.
De plus, le milieu amplificateur est parcouru dans un sens par une onde polarisée rectilignement et au retour par une onde de même nature mais polarisée perpendiculairement. En conséquence le milieu amplificateur présentera un gain optimum pour chacun de ces sens de parcours.In addition, the amplifying medium is traversed in one direction by a wave polarized rectilinearly and on the return by a wave of the same nature but polarized perpendicularly. Consequently, the amplifying medium will present an optimum gain for each of these directions of travel.
Le résonateur permet également une mise en œuvre avec une cavité courte, ce qui a pour conséquences : - une possibilité de largeur de raie laser assez importante, ce qui est favorable à une utilisation du type pompage d'un laser Raman possédant une émission assez large ; et - un faible nombre de modes longitudinaux, ce qui associé à l'absence de HSB donnera un bruit de partition réduit, d'où une stabilisation plus simple qu'avec une structure laser à onde stationnaire.The resonator also allows an implementation with a short cavity, which has the consequences: - a possibility of fairly large laser line width, which is favorable for a pumping type use of a Raman laser having a fairly wide emission ; and - a small number of longitudinal modes, which associated with the absence of HSB will give a reduced partition noise, hence a simpler stabilization than with a standing wave laser structure.
Le résonateur obtenu selon l'invention peut posséder, en outre, une structure compacte : hors système de pompage la structure laser solide peut notamment tenir dans le volume d'un paquet de cigarettes.The resonator obtained according to the invention can also have a compact structure: outside the pumping system, the solid laser structure can in particular fit in the volume of a packet of cigarettes.
Préférentiellement, la longueur totale de la cavité du résonateur en anneau (et donc la longueur des bras) est adaptée à la longueur d'onde désirée. Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de séparation comprennent un cube séparateur de polarisation.Preferably, the total length of the cavity of the ring resonator (and therefore the length of the arms) is adapted to the desired wavelength. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the separation means comprise a polarization separator cube.
Le cube séparateur de polarisation peut être spécifié « large bande », c'est- à-dire qu'il séparera les polarisations dans un large domaine spectral. Un tel cube séparateur de polarisation « large bande » pourra avantageusement être utilisé dans le cas d'un résonateur à longueurs d'onde multiples.The polarization splitter cube can be specified "wideband", that is, it will separate the polarizations in a wide spectral range. Such a “broadband” polarization splitter cube may advantageously be used in the case of a resonator with multiple wavelengths.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de séparation comprennent une lame semi-transparente à séparation de polarisation. On note que la lame semi-transparente utilisée est notamment constituée d'un système pelliculaire.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the separation means comprise a semi-transparent plate with polarization separation. It should be noted that the semi-transparent blade used in particular consists of a film system.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de séparation sont communs à l'ensemble des modules.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the separation means are common to all of the modules.
Ainsi, l'invention permet une mise en œuvre très compacte et simple à mettre en œuvre.Thus, the invention allows an implementation very compact and simple to implement.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que l'ensemble des modules comprend au moins deux sous-ensembles, tous les modules d'un même sous-ensemble de modules partageant des moyens de séparation communs. Ainsi, le résonateur peut être mis en œuvre sous, forme d'une structure cascadée pour permettre, notamment, une plus grande puissance d'émission.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the set of modules comprises at least two subsets, all the modules of the same subset of modules sharing common separation means. Thus, the resonator can be implemented in the form of a cascaded structure to allow, in particular, greater transmission power.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de redirection et de basculement de polarisation comprennent :According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the polarization redirection and tilting means comprise:
- un miroir positionné pour réfléchir le premier ou deuxième faisceau de sortie ; et- a mirror positioned to reflect the first or second output beam; and
- des moyens de déphasage du premier ou deuxième faisceau de sortie ; de sorte que le premier ou deuxième faisceau de sortie soit :- means for phase shifting the first or second output beam; so that the first or second output beam is:
- d'abord déphasé d'un angle égal à π/2 radians par les moyens de déphasage ; - puis réfléchi par le miroir ; et - enfin déphasé à nouveau d'un angle égal à π/2 radians par les moyens de déphasage.- first phase shifted by an angle equal to π / 2 radians by the phase shift means; - then reflected by the mirror; and - finally again phase shifted by an angle equal to π / 2 radians by the phase shifting means.
Ainsi, on pompe suivant deux axes orthogonaux dans les moyens d'amplification ce qui permet d'améliorer le gain. Ici, le miroir comprend préférentiellement :Thus, one pumps along two orthogonal axes in the amplification means which improves the gain. Here, the mirror preferably comprises:
- un substrat (support) taillé et poli avec un rayon de courbure adapté ; et- a cut and polished substrate (support) with a suitable radius of curvature; and
- une couche métallisée ou un empilement diélectrique permettant une réflexion totale d'un faisceau lumineux à la longueur d'onde du résonateur. Le substrat peut être séparé des moyens de déphasage.- a metallized layer or a dielectric stack allowing total reflection of a light beam at the wavelength of the resonator. The substrate can be separated from the phase shifting means.
Afin d'obtenir une plus grande compacité du résonateur et/ou une plus grande puissance d'émission, les moyens de déphasage et le miroir peuvent former un élément optique monolithique, le substrat faisant partie des moyens de déphasage : l'élément optique monolithique ainsi formé est, par exemple, réalisé par dépôt d'un empilement diélectrique sur une lame quart d'onde ou un rombroèdre de Fresnel.In order to obtain greater compactness of the resonator and / or greater emission power, the phase shifting means and the mirror can form a monolithic optical element, the substrate forming part of the phase shifting means: the monolithic optical element thus formed is, for example, produced by depositing a dielectric stack on a quarter-wave plate or a Fresnel cobra.
Afin d'optimiser le rendement du résonateur notamment dans le cas d'un pompage longitudinale, la face externe (coté pompe) du miroir pourra subir un traitement anti-reflet. Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de déphasage et les moyens d'amplification comprennent un même matériau non dopé dans les moyens de déphasage et dopé dans les moyens d'amplification et sont accolés de sorte que le premier ou deuxième faisceau de sortie transite des moyens d'amplification aux moyens de déphasage et réciproquement sans changement de milieu.In order to optimize the efficiency of the resonator, in particular in the case of longitudinal pumping, the external face (pump side) of the mirror may be subjected to an anti-reflection treatment. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the phase shifting means and the amplification means comprise the same material which is not doped in the phase shifting means and doped in the amplification means and are joined so that the first or second output beam passes from amplification means to phase shift means and vice versa without changing the medium.
De cette manière, une structure de résonateur dans laquelle les moyens de déphasage comprenant un cristal dopé pour obtenir du gain et un milieu d'amplification comprenant le même cristal non dopé sont accolés (c'est-à-dire mis côte à côte sans espace les séparant) permet d'éviter des pertes liées au changement de milieu et dues au changement d'indice. Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de déphasage comprennent une lame quart d'onde.In this way, a resonator structure in which the phase shifting means comprising a doped crystal to obtain gain and an amplification medium comprising the same undoped crystal are placed side by side (that is to say placed side by side without space separating them) avoids losses linked to the change of environment and due to the change of index. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the phase shifting means comprise a quarter wave plate.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens de déphasage comprennent un rhomboèdre de Fresnel. Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le miroir est concave.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the phase shifting means comprise a Fresnel rhombohedron. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the mirror is concave.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le miroir est plan.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the mirror is planar.
Ainsi, un miroir mis en œuvre dans le résonateur peut être : - concave avec un rayon de courbure permettant de garantir une bonne stabilité, notamment pour les cavités de grande taille ; ou plan pour une mise en œuvre particulièrement bien adaptée aux résonateurs de petite taille cavité notamment de longueur totale inférieure à 1 cm. Selon une caractéristique particulière, les moyens de redirection et de basculement de polarisation comprennent :Thus, a mirror implemented in the resonator can be: - concave with a radius of curvature making it possible to guarantee good stability, in particular for large cavities; or plan for an implementation particularly well suited to resonators of small cavity size, in particular of total length less than 1 cm. According to a particular characteristic, the means for polarization redirection and tilting comprise:
- un miroir positionné pour réfléchir le premier ou deuxième faisceau de sortie ; et des moyens de rotation d'un angle égal à π/4 radians du premier ou deuxième faisceau de sortie.- a mirror positioned to reflect the first or second output beam; and means for rotating an angle equal to π / 4 radians of the first or second output beam.
Ainsi, après un aller-retour dans les moyens de rotation, un faisceau aura subi une rotation de π/2 radians ce qui permet notamment d'améliorer le gain en amplifiant le faisceau suivant deux axes orthogonaux dans les moyens d'amplification. Les moyens de rotation sont par exemple un rotateur de Faraday qui permet notamment d'élargir la bande passante des moyens de rotation, ou plus généralement un milieu doté d'un pouvoir rotatoire magnétique associé à un champ magnétique.Thus, after a round trip in the rotation means, a beam will have undergone a rotation of π / 2 radians which in particular makes it possible to improve the gain by amplifying the beam along two orthogonal axes in the amplification means. The rotation means are for example a Faraday rotator which in particular makes it possible to widen the bandwidth of the rotation means, or more generally a medium endowed with a magnetic rotary power associated with a magnetic field.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens d'amplification comprennent un matériau anisotrope possédant des axes de polarisations propres correspondants aux directions de la base de polarisation.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the amplification means comprise an anisotropic material having own polarization axes corresponding to the directions of the polarization base.
Ainsi, l'invention permet de grandes puissances d'émission et une bonne efficacité, les faisceaux optiques traversant le milieu amplificateur anisotrope dont les axes de polarisations propres correspondent aux directions de polarisation respectivement dans chacun des deux sens de propagation du signal optique.Thus, the invention allows great transmission powers and good efficiency, the optical beams passing through the anisotropic amplifying medium whose own axes of polarization correspond to the directions of polarization respectively in each of the two directions of propagation of the optical signal.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le matériau anisotrope appartient au groupe comprenant : les cristaux anisotropes ; et - les verres présentant du dichroisme.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the anisotropic material belongs to the group comprising: anisotropic crystals; and - glasses showing dichroism.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le matériau anisotrope appartient au groupe comprenant :According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the anisotropic material belongs to the group comprising:
- les matériaux de type Nd:YAP; les matériaux de type Nd :YVO4 ; et - les matériaux de type Er :YAP.- Nd type materials: YAP; Nd type materials: YVO4; and - Er: YAP type materials.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le matériau isotrope est de type Ho,Tm :YAG.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the isotropic material is of the Ho, Tm: YAG type.
Ainsi, le résonateur couplé à un tel milieu amplificateur peut notamment émettre dans l'infra-rouge et peut être appliqué avantageusement à l'anémométrie laser, la vibrométrie, la télémétrie et plus généralement aux mesures à distance exploitant une détection cohérente. En outre, un bon milieu amplificateur (notamment de type Ho,Tm :YAG) couplé avantageusement aux qualités du résonateur permet notamment une grande stabilité et est adapté à fournir une puissance élevée en particulier en émission continue ou quasi-continue. Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que les moyens d'amplification comprennent un matériau isotrope.Thus, the resonator coupled to such an amplifying medium can in particular emit in the infrared and can be applied advantageously to laser anemometry, vibrometry, telemetry and more generally to remote measurements exploiting a coherent detection. In addition, a good amplifying medium (in particular of the Ho, Tm: YAG type) advantageously coupled with the qualities of the resonator allows in particular great stability and is suitable for providing high power in particular in continuous or quasi-continuous emission. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the amplification means comprise an isotropic material.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le matériau isotrope appartient au groupe comprenant :According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the isotropic material belongs to the group comprising:
- les cristaux isotropes ; et - les verres phosphates codopés Er :Yb. Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le matériau isotrope est de type Nd :YAG.- isotropic crystals; and - the co-doped Er: Yb phosphate glasses. According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the isotropic material is of the Nd: YAG type.
Ainsi, l'invention autorisant un grand choix de matériaux amplificateurs compatibles avec un pompage longitudinal et/ou transverse permet d'optimiser le résonateur en fonction de l'application recherchée et notamment permet de choisir une ou plusieurs longueurs d'onde d'émission.Thus, the invention authorizing a large choice of amplifier materials compatible with longitudinal and / or transverse pumping makes it possible to optimize the resonator as a function of the desired application and in particular makes it possible to choose one or more emission wavelengths.
Par exemple, dans le cas particulier de l'utilisation d'un cristal Nd :YAP (avec une application potentielle pour le pompage de laser Raman), suivant la taille des cristaux deux longueurs d'ondes 1064 et 1079 nm peuvent être émises. Par agencement et orientation des milieux amplificateurs et l'utilisation de rhomboèdres de Fresnel (équivalent à une lame quart d'onde large bande), un laser à deux longueurs d'ondes peut être mis en œuvre.For example, in the particular case of using an Nd: YAP crystal (with a potential application for pumping Raman lasers), depending on the size of the crystals two wavelengths 1064 and 1079 nm can be emitted. By arrangement and orientation of the amplifying media and the use of Fresnel rhombohedra (equivalent to a broadband quarter-wave plate), a laser with two wavelengths can be implemented.
D'une manière générale, le matériau mis en oeuvre dans les moyens d'amplification isotropes ou anisotropes est dopé (notamment par des ions terres rares) pour permettre une amplification du milieu. En outre, le résonateur utilisé en tant que source pourra être configuré de sorte à satisfaire à des critères de sécurité oculaire d'un utilisateur. Ainsi, il pourra, par exemple, être dopé avec des ions terres rares de type Ho .Generally, the material used in the isotropic or anisotropic amplification means is doped (in particular by rare earth ions) to allow amplification of the medium. In addition, the resonator used as a source can be configured so as to meet the eye safety criteria of a user. Thus, it could, for example, be doped with rare earth ions of the Ho type.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le résonateur comprend, en outre, dans au moins un des modules, des moyens pour favoriser un sens de propagation des premier et deuxième faisceaux de sortie dans le bras concerné.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the resonator further comprises, in at least one of the modules, means for promoting a direction of propagation of the first and second output beams in the arm concerned.
Ainsi, on peut favoriser un sens de propagation, par exemple, en mettant en œuvre dans un résonateur selon l'invention comprennent une diode optique ce qui procure une haute stabilité du résonateur.Thus, one can promote a direction of propagation, for example, by implementing in a resonator according to the invention include an optical diode which provides high stability of the resonator.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le résonateur comprend, en outre, dans au moins un des modules, des cristaux non linéaires aptes à engendrer un faisceau possédant des harmoniques, à partir d'un des au moins un faisceau optique traversant les cristaux non linéaires. Ainsi, les cristaux non linéaires étant sensibles à la polarisation, l'invention permet une génération d'harmoniques (par exemple pour un résonateur doubleur ou tripleur de fréquence) simple et efficace à mettre en œuvre, le faisceau émis étant unidirectionnel. Bien sûr, dans ce cas, le ou les miroirs de sorties sont transparents à l'harmonique (ou aux harmoniques) générée(s).According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the resonator further comprises, in at least one of the modules, non-linear crystals capable of generating a beam having harmonics, from one of at least one optical beam crossing non-linear crystals. Thus, since the non-linear crystals are sensitive to polarization, the invention allows generation of harmonics (for example for a frequency doubling or tripling resonator) simple and effective to implement, the beam emitted being unidirectional. Of course, in this case, the output mirror (s) are transparent to the harmonic (or harmonics) generated.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce que le résonateur comprend, en outre, dans au moins un des modules, un élément appartenant au groupe comprenant :According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that the resonator further comprises, in at least one of the modules, an element belonging to the group comprising:
- les interféromètres de Fabry-Perot ; - les étalons de Fabry-Perot ;- Fabry-Perot interferometers; - the Fabry-Perot standards;
- les modulateurs ; et- modulators; and
- les absorbants saturables.- saturable absorbents.
Ainsi, on peut insérer dans la cavité d'un résonateur selon l'invention (notamment dans un bras qui serait dépourvu de milieu amplificateur) différents éléments adaptés à certaines applications, en particulier:Thus, it is possible to insert into the cavity of a resonator according to the invention (in particular into an arm which would be devoid of amplifying medium) various elements adapted to certain applications, in particular:
- un interféromètre de Fabry-Perot, par exemple, en cas de nécessité avérée de rendre le laser monomode longitudinal ; des cristaux non linéaires pour différentes applications, par exemple, pour la génération intra-cavité d'harmoniques ; des modulateurs électro-optique ou acoustico-optiques permettant, de nombreuses applications notamment dans le domaine des télécommunications ou la réalisation de lasers impulsionnels en mode déclenché ou en mode bloqué.- a Fabry-Perot interferometer, for example, in case of proven need to make the laser single mode longitudinal; non-linear crystals for different applications, for example, for the intra-cavity generation of harmonics; electro-optical or acoustico-optical modulators allowing, many applications in particular in the field of telecommunications or the production of pulsed lasers in triggered mode or in blocked mode.
- d'un absorbant saturable notamment pour un interrupteur de type « Qswitch » passif.- of a saturable absorbent in particular for a passive “Qswitch” type switch.
Selon une caractéristique particulière, le résonateur est remarquable en ce qu'il comprend des moyens de séparation de polarisation, suivant une base de polarisation, d'un faisceau incident et quatre bras, les moyens de séparation étant adaptés à séparer les composantes d'un faisceau incident en provenance d'un des bras de sorte que : - le faisceau incident est réfléchi par les moyens de séparation, pour être émis vers un premier bras parmi les bras lorsque la polarisation du faisceau incident est orientée suivant une première direction de la base de polarisation; et - le faisceau incident est transmis sans subir de réflexion à travers les moyens de séparation pour être émis vers un deuxième bras parmi les bras, le deuxième bras étant distinct du premier bras, lorsque la polarisation du faisceau incident est orientée suivant une deuxième direction de la base de polarisation; chacun des bras comprenant des moyens de redirection du faisceau incident en provenance des moyens de séparation, les moyens de redirection et de basculement étant adaptés à rediriger le faisceau incident vers les moyens de séparation et à changer la direction de la polarisation du faisceau incident, le résonateur comprenant, en outre, dans au moins trois des bras, des moyens d'amplification du faisceau incident dit faisceau à amplifier, les moyens d'amplification étant adaptés à être associés à des moyens de pompages longitudinaux ou transversaux et étant situés, sur le trajet du faisceau à amplifier, entre les moyens de séparation de polarisation et les moyens de redirection et de basculement appartenant au bras concerné. L'invention concerne également un appareil de télécommunication, remarquable en ce qu'il comprend un résonateur tel que décrit précédemment.According to a particular characteristic, the resonator is remarkable in that it comprises polarization separation means, along a polarization base, of an incident beam and four arms, the separation means being adapted to separate the components of a incident beam coming from one of the arms so that: - The incident beam is reflected by the separation means, to be emitted towards a first arm among the arms when the polarization of the incident beam is oriented in a first direction of the polarization base; and - the incident beam is transmitted without undergoing reflection through the separation means to be emitted towards a second arm among the arms, the second arm being distinct from the first arm, when the polarization of the incident beam is oriented in a second direction of the polarization base; each of the arms comprising means for redirecting the incident beam coming from the separation means, the redirection and tilting means being adapted to redirect the incident beam towards the separation means and to change the direction of the polarization of the incident beam, the resonator further comprising, in at least three of the arms, means for amplifying the incident beam known as the beam to be amplified, the amplification means being adapted to be associated with longitudinal or transverse pumping means and being located on the path of the beam to be amplified, between the polarization separation means and the redirection and tilting means belonging to the arm concerned. The invention also relates to a telecommunication device, remarkable in that it comprises a resonator as described above.
Un tel résonateur (si, notamment, il est puissant) pourra notamment être utilisé pour pomper des amplificateurs à fibre optique, par exemple, de type amplificateur Raman ou laser Raman ainsi que pour des amplificateurs à fibres dopées Erbium. Le choix de l'amplificateur dépend de la longueur d'onde délivrée par le résonateur.Such a resonator (if, in particular, it is powerful) could in particular be used for pumping optical fiber amplifiers, for example, of Raman amplifier or Raman laser type as well as for Erbium doped fiber amplifiers. The choice of amplifier depends on the wavelength delivered by the resonator.
De plus, l'invention concerne un appareil de projection vidéo, remarquable en ce qu'il comprend un résonateur tel que décrit précédemment.In addition, the invention relates to a video projection device, remarkable in that it comprises a resonator as described above.
Ainsi, un appareil de projection vidéo peut être équipé de résonateurs laser, selon l'invention, de couleur respectivement rouge, vert et bleu (correspondant aux couleurs primaires vidéo) compacts. Afin d'obtenir un bon rendu de chromaticité, chaque composante de couleur fondamentale définie par le rouge (610 à 630 nm), le vert (520 à 540 nm) et le bleu (450 à 460 nm) est couverte. Ces couleurs peuvent être obtenues à l'aide d'un résonateur comprenant des matériaux amplificateurs et des doubleurs ad-hoc correspondant aux couleurs désirées. Ainsi, on peut utiliser des matériaux amplificateurs anisotropes (par exemple de type Nd :YVO4 qui permettent l'obtention d'une raie bleue à 456 nm par doublage de la raie à 912 nm) ou isotropes (par exemple de type Nd : YAG qui permettent d'obtenir une raie verte à 532 nm par doublage de la raie à 1064 nm) Un tel appareil équipé de résonateurs délivrant approximativementThus, a video projection device can be equipped with laser resonators, according to the invention, of red, green and blue color respectively (corresponding video primary colors) compact. In order to obtain a good chromaticity rendering, each fundamental color component defined by red (610 to 630 nm), green (520 to 540 nm) and blue (450 to 460 nm) is covered. These colors can be obtained using a resonator comprising amplifying materials and ad-hoc doublers corresponding to the desired colors. Thus, it is possible to use anisotropic amplifier materials (for example of the Nd: YVO4 type which make it possible to obtain a blue line at 456 nm by doubling the line at 912 nm) or isotropic (for example of the Nd: YAG type which allow to obtain a green line at 532 nm by doubling the line at 1064 nm) Such a device equipped with resonators delivering approximately
1 ,5 Watt par couleur peut ainsi permettre une projection de haute qualité sur un écran de type cinéma.1.5 Watt per color can thus allow high-quality projection on a cinema-type screen.
La puissance de l'appareil de projection vidéo peut également, selon l'invention, être très inférieure à 1,5 Watt ou au contraire atteindre plusieurs watts. Les avantages des appareils de télécommunication et vidéo-laser sont les mêmes que ceux du résonateur optique, ils ne sont pas détaillés plus amplement.The power of the video projection device can also, according to the invention, be much less than 1.5 watts or on the contrary reach several watts. The advantages of telecommunication and video-laser devices are the same as those of the optical resonator, they are not described in more detail.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non. limitatif, et des . dessins annexés, parmi lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a preferred embodiment, given by way of simple illustrative example and not. limiting, and. annexed drawings, among which:
- les figures la à le présentent des résonateurs optiques connus en eux- mêmes ;- Figures la to the present optical resonators known in themselves;
- la figure 2 illustre un synoptique de résonateur optique à quatre bras conforme à l'invention selon un mode particulier de réalisation ; - la figure 3 illustre un schéma de principe d'un cube séparateur de polarisation et d'un bras mis en œuvre dans le résonateur de la figure 2; et la figure 4 décrit une variante de résonateur comprenant plusieurs cubes séparateurs de polarisation et six bras, conforme à l'invention selon un mode particulier de réalisation. Le principe général de l'invention repose sur la mise en œuvre d'un résonateur dans lequel une onde ou deux ondes contra-propagatives et de polarisations rectilignes perpendiculaires l'une par rapport à l'autre, le faisceau optique étant divisé en deux chemins optiques fictifs formant un anneau sans surface.- Figure 2 illustrates a block diagram of an optical resonator with four arms according to the invention according to a particular embodiment; - Figure 3 illustrates a block diagram of a polarization splitter cube and an arm used in the resonator of Figure 2; and FIG. 4 describes a variant of a resonator comprising several polarization splitter cubes and six arms, in accordance with the invention according to a particular embodiment. The general principle of the invention is based on the implementation of a resonator in which a wave or two counter-propagating waves and of rectilinear polarizations perpendicular to one another, the optical beam being divided into two paths fictitious optics forming a ring without surface.
Le résonateur comprend un ou plusieurs moyens de séparation de polarisation, par exemple de type cubes ou lames semi- transparentes séparateurs de polarisation et des bras dont certains comprennent eux mêmes des moyens de redirection et de basculement de la polarisation, des moyens d'amplification étant insérés entre les moyens de séparation de polarisation et des moyens de redirection et de basculement de la polarisation.The resonator comprises one or more polarization separation means, for example of the cube-type or semi-transparent polarization separator plates and arms, some of which themselves include polarization redirection and tilting means, amplification means being inserted between the polarization separation means and the polarization redirection and tilting means.
Ainsi, par exemple, un faisceau incident pénètre dans un cube séparateur, sa polarisation étant notamment telle qu'il traverse le cube. A la sortie du cube séparateur, le faisceau optique polarisé est amplifié par des moyens d'amplification (matériaux de cristal anisotropes comprenant des axes propres de polarisation orientés selon la base de polarisation du cube pour une efficacité maximale ou autres matériaux isotropes) avant d'être réfléchi et de subir un basculement perpendiculaire de sa polarisation sur les moyens de redirection et de basculement. Le faisceau réfléchi est alors amplifié de nouveau dans les moyens amplificateurs avant de pénétrer dans le cube séparateur. Sa polarisation ayant été basculée perpendiculairement par rapport au faisceau incident, il sera réfléchi dans une direction imposée par le cube, qui, par exemple, fait un angle de 90° par rapport à la direction incidente.Thus, for example, an incident beam enters a separator cube, its polarization being in particular such that it crosses the cube. At the exit of the separating cube, the polarized optical beam is amplified by amplification means (anisotropic crystal materials comprising own polarization axes oriented along the polarization base of the cube for maximum efficiency or other isotropic materials) before be reflected and undergo a perpendicular tilting of its polarization on the redirection and tilting means. The reflected beam is then amplified again in the amplifying means before entering the separator cube. Its polarization having been tilted perpendicularly to the incident beam, it will be reflected in a direction imposed by the cube, which, for example, makes an angle of 90 ° relative to the incident direction.
Le mécanisme de traversée du cube ou réflexion sur le cube, amplification et redirection/basculement de polarisation est réitérée à l'intérieur de la structure. Le faisceau est donc amplifié.The mechanism of crossing the cube or reflecting on the cube, amplification and redirection / tilting of polarization is reiterated inside the structure. The beam is therefore amplified.
Le mode de réalisation du résonateur permet un grand choix des matériaux d'amplification qui peuvent être isotropes ou anisotropes avec des axes de polarisation dépendant de la base de polarisation des moyens de séparation de polarisation, les matériaux étant, par exemple, choisis en fonction du gain désiré. La figure 2 illustre un synoptique de résonateur optique 250 selon l'invention.The embodiment of the resonator allows a large choice of amplification materials which can be isotropic or anisotropic with polarization axes depending on the polarization base of the polarization separation means, the materials being, for example, chosen according to the desired gain. FIG. 2 illustrates a block diagram of optical resonator 250 according to the invention.
Le résonateur 250 ayant une forme de croix comprend :The resonator 250 having the shape of a cross comprises:
- un cube séparateur de polarisation 251 placé au centre de la croix ; et - quatre bras 206, 216, 226 et 236 formant les branches de la croix.- a polarization separator cube 251 placed in the center of the cross; and - four arms 206, 216, 226 and 236 forming the branches of the cross.
Le cube 251 définissant une base de polarisation (Λ: ) OU (X ,Z) (les vecteurs, sont ici représentés en gras et en italique) est orienté de sorte qu'un faisceau incident entrant dans le cube avec une polarisation :The cube 251 defining a polarization base (Λ:) OR (X, Z) (the vectors, here are represented in bold and in italics) is oriented so that an incident beam entering the cube with a polarization:
- dans le plan (défini par des axes y, z selon la base de polarisation) suivant le schéma est réfléchi dans une direction formant un angle de- in the plane (defined by axes y, z according to the polarization base) according to the diagram is reflected in a direction forming an angle of
90° avec le faisceau incident ; et90 ° with the incident beam; and
- dans une direction perpendiculaire au plan suivant le schéma (définie par un axe x selon la base de polarisation) traverse le cube 251.- in a direction perpendicular to the plane according to the diagram (defined by an axis x according to the base of polarization) crosses the cube 251.
L'espace vectoriel des états de polarisation est de dimension 2. Il est toujours dans le plan orthogonal à la direction de propagation. Ainsi, deux directions de propagations sont représentées en regard de la figure 2 :The vector space of the polarization states is of dimension 2. It is always in the plane orthogonal to the direction of propagation. Thus, two directions of propagation are represented with regard to FIG. 2:
- l'une « verticale », correspondant à une propagation suivant l'axe z dans un sens positif ou négatif (aller et retour), la base de polarisation associée étant (ΛΓ ) avec un faisceau polarisé suivant la direction x passant par le cube et un faisceau, polarisé suivant la direction y réfléchi ; et- one "vertical", corresponding to a propagation along the z axis in a positive or negative direction (back and forth), the associated polarization base being (ΛΓ) with a beam polarized in the direction x passing through the cube and a beam, polarized in the direction reflected therein; and
- l'autre « horizontale » correspondant à une propagation suivant l'axe y, la base de polarisation associée étant (x ) avec un faisceau polarisé suivant la direction x passant par le cube et un faisceau polarisé suivant la direction z réfléchi- the other “horizontal” corresponding to a propagation along the y axis, the associated polarization base being (x) with a beam polarized in the direction x passing through the cube and a beam polarized in the direction z reflected
Les trois premiers bras 206, 216 et 226 comprennent chacun, placés successivement suivant un des axes ou z correspondant, en partant du point le plus proche du cube 251 :The first three arms 206, 216 and 226 each comprise, successively placed along one of the corresponding axes or z, starting from the point closest to the cube 251:
- une zone d'amplification ou barreau avec milieu actif amplificateur 205 , 215 et 225 respectivement ; - une lame quart d'onde 204, 214 et 224 respectivement ; et- an amplification zone or bar with active amplifying medium 205, 215 and 225 respectively; - a quarter wave plate 204, 214 and 224 respectively; and
- un miroir 203, 213 et 223 respectivement.- a mirror 203, 213 and 223 respectively.
Chacune des zones d'amplification 205, 215 et 225 comprend un matériau isotrope (par exemple verre (notamment de type phosphates codopés Er:Yb), polymère ou cristal isotrope (notamment Nd:YAG ou Ho,Tm :YAG)) ou un matériau anisotrope (notamment cristal anisotrope (par exemple, de type Nd:YAP, ND:YVO4 ou Er:YAP) ou verre présentant du dichroisme) possédant des axes de polarisation propres ou dits privilégiés par rapport à la direction de propagation de la lumière confondus : - avec les axes x et v si la propagation se fait suivant l'axe z ; etEach of the amplification zones 205, 215 and 225 comprises an isotropic material (for example glass (in particular of the codoped phosphate type Er: Yb), polymer or isotropic crystal (in particular Nd: YAG or Ho, Tm: YAG)) or a material anisotropic (in particular anisotropic crystal (for example, of type Nd: YAP, ND: YVO4 or Er: YAP) or glass exhibiting dichroism) having axes of polarization which are clean or said to be privileged with respect to the direction of propagation of light combined: - with the x and v axes if the propagation is along the z axis; and
- avec les axes x et z si la propagation se fait suivant l'axe y. Chacune des zones d'amplification 205, 215 et 225 peut être pompée transversalement ou longitudinalement (dans ce cas, comme représenté sur la figure 2, les pompes 200, 210 et 220 (par exemple de type diodes laser) associées respectivement aux zones d'amplification 205, 215 et 225 et dont les longueurs d'ondes sont adaptées aux milieux amplificateurs sont externes au résonateur 250, le signal de pompe traversant respectivement les miroirs 203, 213 et 223 selon des techniques bien connues de l'homme du métier).- with the x and z axes if the propagation takes place along the y axis. Each of the amplification zones 205, 215 and 225 can be pumped transversely or longitudinally (in this case, as shown in FIG. 2, the pumps 200, 210 and 220 (for example of the laser diode type) associated respectively with the zones of amplification 205, 215 and 225 and whose wavelengths are adapted to the amplifying media are external to the resonator 250, the pump signal passing through the mirrors 203, 213 and 223 respectively according to techniques well known to those skilled in the art).
On note que les miroirs 203, 213 et 223 ont des coefficients de réflexion égaux à 100% pour le signal intracavité et des coefficients de transmission de 100% pour le signal de pompe.Note that mirrors 203, 213 and 223 have reflection coefficients equal to 100% for the intracavity signal and transmission coefficients of 100% for the pump signal.
Le quatrième bras 236 comprend placé successivement suivant l'axe z :The fourth arm 236 comprises placed successively along the axis z:
- une zone libre 235 ; et- a free zone 235; and
- une lame quart d'onde 234 ; et - un miroir de sortie 233 partiellement transparent permettant l'émission d'un faisceau émis 237. Selon une première variante non représentée, les lames quart d'ondes 204, 214, 224 et 234 peuvent être remplacée par des rhomboèdres de Fresnel.- a quarter wave plate 234; and - a partially transparent output mirror 233 allowing the emission of an emitted beam 237. According to a first variant not shown, the quarter-wave plates 204, 214, 224 and 234 can be replaced by Fresnel rhombohedra.
Selon une deuxième variante non représentée, le cube peut être remplacé par une lame semi-réfléchissante placée en diagonale suivant les axes y et z et parallèle à l'axe Λ;, de sorte qu'elle laisse passer un faisceau polarisé suivant l'axe Λ: et réfléchisse suivant un angle de 90° un faisceau polarisé suivant l'un des axes ou z.According to a second variant, not shown, the cube can be replaced by a semi-reflecting plate placed diagonally along the y and z axes and parallel to the axis Λ ;, so that it lets pass a beam polarized along the axis Λ: and reflects at an angle of 90 ° a beam polarized along one of the axes or z.
Selon une troisième variante non représentée, la zone libre 235 comprend : - un milieu amplificateur pompé transversalement, permettant un gain plus important du résonateur;According to a third variant not shown, the free area 235 comprises: - an amplifying medium pumped transversely, allowing a greater gain of the resonator;
- un interféromètre de Fabry-Perot pour, par exemple, rendre le laser monomode longitudinal ;- a Fabry-Perot interferometer to, for example, render the longitudinal single mode laser;
- des cristaux non linéaires permettant la génération d'harmoniques; - des modulateurs électro-optique ou acoustico-optiques ; et /ou d'un absorbant saturable notamment pour un interrupteur de type- non-linear crystals allowing the generation of harmonics; - electro-optical or acoustico-optical modulators; and / or a saturable absorbent, in particular for a type switch
« Qswitch » passif.Passive "Qswitch".
Pour la génération d'harmoniques intra-cavité, on utilise, par exemple, un couple milieu amplificateur Nd :YAG associé à niobate de potassium (KNbO3). Ce cristal une fois thermostate est bien adapté car il possède un seuil de dommage élevé et une grande efficacité.For the generation of intra-cavity harmonics, for example, an amplifying medium couple Nd: YAG associated with potassium niobate (KNbO3) is used. This crystal once thermostate is well suited because it has a high damage threshold and high efficiency.
Dans le cas d'un doublage, dit de type I où la fréquence double émerge polarisée perpendiculairement à la polarisation su signal à la fréquence fondamentale qui lui a donné naissance, KNbO3 offre l'avantage d'avoir un indice suivant la direction de la polarisation fondamentale qui est quasi-égale à celui du Nd :YAG ce qui aura pour effet de diminuer les pertes.In the case of a doubling, called type I where the double frequency emerges polarized perpendicular to the polarization of the signal at the fundamental frequency which gave birth to it, KNbO3 offers the advantage of having an index according to the direction of the polarization fundamental which is almost equal to that of Nd: YAG which will have the effect of reducing losses.
On notera que dans ce type de doublage, il y a nécessairement une onde fondamentale polarisée rectilignement d'où l'avantage d'introduire un tel dispositif de doublage dans une portion de cavité où régnent des polarisations rectilignes, ce qui est le cas dans le résonateur 250.It will be noted that in this type of doubling, there is necessarily a rectilinearly polarized fundamental wave, hence the advantage of introducing such a doubling device into a portion of cavity where rectilinear polarizations prevail, which is the case in the resonator 250.
On a également représenté sur la figure 2, un faisceau optique sur un sens de parcours. Pour des raisons tenant à la bonne compréhension du montage présenté en regard des figures 2 et suivantes, le parcours du signal composé de deux ondes contra-propagatives et de polarisations rectilignes perpendiculaires l'une par rapport à l'autre est divisé en deux chemins optiques fictifs positionnés arbitrairement de part et d'autre des axes optiques réels 207 et 227 de la cavité. Dans la réalité, ces chemins optiques fictifs sont confondus avec les axes réels.Also shown in Figure 2, an optical beam on a direction of travel. For reasons related to the good understanding of the assembly presented with reference to FIGS. 2 and following, the path of the signal composed of two counter-propagating waves and rectilinear polarizations perpendicular to one another is divided into two optical paths fictitious positioned arbitrarily on either side of the real optical axes 207 and 227 of the cavity. In reality, these fictitious optical paths are confused with the real axes.
Une polarisation rectiligne perpendiculaire au plan de la figure, c'est-à-dire suivant l'axe x a été notée à l'aide d'une croix 241 dans un cercle alors qu'une flèche 240 correspond à une polarisation rectiligne parallèle au plan de la figure.A rectilinear polarization perpendicular to the plane of the figure, that is to say along the axis x has been noted using a cross 241 in a circle while an arrow 240 corresponds to a rectilinear polarization parallel to the plane of the figure.
Le sens de propagation des ondes électromagnétiques polarisées rectilignes notées et représentées sur la figure 2 a été choisi arbitrairement. Ceci n'a pas d'importance car aucun dispositif de « diode optique » (insertion possible dans le bras 236) n'est présent. De ce fait, deux ondes contra-propagatives sont présentes. Seules les polarisations sont à prendre en compte (bien qu'en totale cohérence avec le sens choisi).The direction of propagation of the rectilinear polarized electromagnetic waves noted and represented in FIG. 2 was chosen arbitrarily. This does not matter because no "optical diode" device (possible insertion in the arm 236) is present. As a result, two counter-propagating waves are present. Only the polarizations are to be taken into account (although in total coherence with the chosen direction).
L'espace clos (plan optique) matérialisé par les miroirs d'extrémité 203, 213, 223 et 233 ramenés sur ces axes optiques réels 207 et 227 définit le parcours global (en croix) des deux ondes progressives entretenues dans le résonateur. Compte tenu de ce qui précède, cette configuration particulière laisse apparaître la notion de configuration dite en « anneau sans surface »).The closed space (optical plane) materialized by the end mirrors 203, 213, 223 and 233 brought back on these real optical axes 207 and 227 defines the overall path (in cross) of the two progressive waves maintained in the resonator. In view of the above, this particular configuration lets appear the concept of configuration called "ring without surface").
Compte tenu des propriétés de polarisation des différents éléments du résonateurs 250, un faisceau optique suit, suivant un sens particulier, le parcours suivant : - en partant, par exemple, de la lame 204, un premier faisceau 201 orienté suivant l'axe z et polarisé suivant l'axe x est amplifié par le milieu 205 pompé par la pompe 200 ; - ensuite, il traverse le cube 251 pour être amplifié par le milieu 215 pompé par la pompe 210 ; - puis, il traverse la lame 214, acquiert une polarisation circulaire et est réfléchi par le miroir 213, traverse à nouveau la lame 214, sa polarisation étant alors rectiligne suivant l'axe y et le faisceau étant référencé 211 ; - le faisceau 211 à nouveau amplifié par le milieu 215 entrant dans le cube 251 est réfléchi suivant l'axe y et acquiert une polarisation rectiligne suivant l'axe z (faisceau 225) ;Given the polarization properties of the different elements of the resonators 250, an optical beam follows, in a particular direction, the following path: - starting, for example, from the blade 204, a first beam 201 oriented along the axis z and polarized along the x axis is amplified by the medium 205 pumped by the pump 200; - Then, it crosses the cube 251 to be amplified by the medium 215 pumped by the pump 210; - Then, it crosses the blade 214, acquires a circular polarization and is reflected by the mirror 213, crosses again the blade 214, its polarization then being rectilinear along the y axis and the beam being referenced 211; - The beam 211 again amplified by the medium 215 entering the cube 251 is reflected along the y axis and acquires a rectilinear polarization along the z axis (beam 225);
- ensuite, le faisceau 225 est amplifié par le milieu 225 pompé par la pompe 220, traverse la lame 224, acquiert une polarisation circulaire et est réfléchi par le miroir 223, traverse à nouveau la lame 224, sa polarisation étant alors rectiligne suivant l'axe z et le faisceau étant référencé 221 ;- Then, the beam 225 is amplified by the medium 225 pumped by the pump 220, crosses the blade 224, acquires a circular polarization and is reflected by the mirror 223, crosses again the blade 224, its polarization then being rectilinear according to the z axis and the beam being referenced 221;
- le faisceau 221 à nouveau amplifié par le milieu 225 traverse le cube 251 et la zone libre 235 ;- The beam 221 again amplified by the medium 225 crosses the cube 251 and the free area 235;
- puis, il acquiert, en traversant la lame 234, une polarisation circulaire, une partie du faisceau étant alors émise vers l'extérieur du résonateur- then, it acquires, by crossing the blade 234, a circular polarization, part of the beam then being emitted towards the outside of the resonator
250 et une autre partie étant réfléchie par le miroir 233;250 and another part being reflected by the mirror 233;
- le faisceau réfléchi acquiert alors une polarisation rectiligne suivant l'axe z en traversant la lame 234 (faisceau 231) ;- The reflected beam then acquires a rectilinear polarization along the z axis by crossing the plate 234 (beam 231);
- le faisceau 231 traverse alors la zone libre 235, est réfléchi par le cube- the beam 231 then crosses the free area 235, is reflected by the cube
251 suivant l'axe z et avec une polarisation suivant l'axe y (faisceau 202);251 along the z axis and with a polarization along the y axis (beam 202);
- . le faisceau 202 est alors amplifié par le milieu 205 , traverse la lame 204, acquiert une polarisation circulaire, est réfléchi par le miroir 203 et traverse à nouveau la lame 204 pour acquérir une polarisation rectiligne suivant l'axe x ; on retrouve alors le point de départ du parcours (faisceau 201). La figure 3 illustre le cube 251 et le bras 216 du résonateur 250 qui comprend notamment le milieu amplificateur 215, 1a lame 214 et le miroir 213.-. the beam 202 is then amplified by the medium 205, passes through the plate 204, acquires a circular polarization, is reflected by the mirror 203 and passes through the plate 204 again to acquire a rectilinear polarization along the x axis; we then find the starting point of the route (beam 201). FIG. 3 illustrates the cube 251 and the arm 216 of the resonator 250 which notably comprises the amplifying medium 215, the blade 214 and the mirror 213.
Le cube 251 séparateur de polarisations (ou CSP également connu sous l'acronyme PBS de l'anglais « Polarizing Beam Splitter ») a une fonction double, à savoir :The polarization splitter cube 251 (or CSP also known by the acronym PBS from the English “Polarizing Beam Splitter”) has a dual function, namely:
- il impose une base privilégiée de polarisations rectilignes orthogonales, l'une correspond à la direction x symbolisée par un point ou une croix sur les figures 2 et suivantes et l'autre suivant la direction perpendiculaire y (dans le plan de la figure pour figures 2 et suivantes) ; et le cube 251 joue le rôle d'un aiguillage pour ces deux polarisations. En effet, considérons pour faisceau incident une onde se propageant suivant le sens des z croissants et de polarisation P quelconque. La polarisation de cette onde se décompose comme une combinaison linéaire des deux polarisations privilégiées, autrement dit P est égal à ax+βy. La composante suivant x traversera le cube 251 alors que la composante β suivant y sera, quant à elle, réfléchie et donc dirigée dans une autre direction suivant z (réflexion à 90° sur les figures 2 et 3). Quelle que soit la face d'entrée du dispositif, on a le même comportement, la polarisation suivant x traverse le dispositif et la polarisation suivant v est réfléchie sur la surface équivalente à un miroir noté 300. Le point- it imposes a privileged base of orthogonal rectilinear polarizations, one corresponds to the direction x symbolized by a point or a cross in Figures 2 and following and the other in the direction perpendicular y (in the plane of the figure for Figures 2 and following); and the cube 251 plays the role of a switch for these two polarizations. Indeed, let us consider for incident beam a wave propagating according to the direction of the increasing z and any polarization P. The polarization of this wave breaks down as a linear combination of the two privileged polarizations, in other words P is equal to ax + βy. The component along x will cross the cube 251 while the component β following y will, in turn, be reflected and therefore directed in another direction along z (reflection at 90 ° in Figures 2 and 3). Whatever the input face of the device, we have the same behavior, the polarization along x crosses the device and the polarization along v is reflected on the surface equivalent to a mirror noted 300. The point
304 sur le CSP 251 symbolise l'axe « passant » de ce dispositif (polarisation rectiligne perpendiculaire au plan de la figure).304 on the CSP 251 symbolizes the "passing" axis of this device (rectilinear polarization perpendicular to the plane of the figure).
Nous appellerons dans la suite « déphaseurs π/2 » les lames quart d'onde ou les rhomboèdres de Fresnel inséré dans le montage. Le groupe composé d'un déphaseur π/2 et du miroir associé a également une fonction double : il opère un changement de direction sur le faisceau entrant ; et - il fait basculer la polarisation du faisceau d'un angle égal à 90° . ;We will call in the following “π / 2 phase shifters” the quarter wave plates or the Fresnel rhombohedra inserted in the assembly. The group composed of a π / 2 phase shifter and the associated mirror also has a double function: it operates a change of direction on the incoming beam; and - it switches the polarization of the beam by an angle equal to 90 °. ;
Ainsi, après orientation correcte par rapport à la base de polarisations imposée par le CSP 251 (axes propres à 45° ou 135° des axes du CSP), le déphaseur π/2, par exemple, 214 permet la transformation d'une polarisation rectiligne suivant l'axe x de l'aller 201 en polarisation circulaire droite (aller 301). La réflexion sur le miroir 210 d'ondes polarisées circulairement est un élément déterminant. Ainsi, une onde polarisée circulaire droite correspondant à l'aller 301 se transforme en onde circulaire gauche par réflexion (pour former le retour 311) (inversement une circulaire gauche se transforme en circulaire droite). Le déphaseur 214, permet alors la transformation d'une polarisation circulaire gauche (retour 311) en polarisation rectiligne (retour 211) suivant l'axe y perpendiculaire à l'axe x. Autrement dit, l'aller 201 et le retour 211 d'une onde polarisée rectiligne à travers l'ensemble constitué du déphaseur π/2 214 et du miroir 210 aura pour rôle de renvoyer une onde polarisée rectiligne perpendiculaire à la polarisation incidente. Ce rôle est identique à celui d'une lame de phase dite λ/2 qui serait orientée à 45° des axes privilégiés du CSP à la différence que l'action de basculement de la polarisation se fait accompagnée d'un changement du sens de propagation.Thus, after correct orientation with respect to the polarization base imposed by the CSP 251 (proper axes at 45 ° or 135 ° from the axes of the CSP), the π / 2 phase shifter, for example, 214 allows the transformation of a rectilinear polarization along the x axis of the go 201 in right circular polarization (go 301). The reflection on the mirror 210 of circularly polarized waves is a determining element. Thus, a right circular polarized wave corresponding to the go 301 is transformed into a left circular wave by reflection (to form the return 311) (conversely a left circular is transformed into a right circular). The phase shifter 214, then allows the transformation of a left circular polarization (return 311) into rectilinear polarization (return 211) along the perpendicular y axis to the x axis. In other words, the go 201 and the return 211 of a rectilinear polarized wave through the assembly consisting of the phase shifter π / 2 214 and the mirror 210 will have the role of returning a rectilinear polarized wave perpendicular to the incident polarization. This role is identical to that of a phase plate called λ / 2 which would be oriented at 45 ° from the privileged axes of the CSP, with the difference that the tilting action of the polarization is accompanied by a change in the direction of propagation. .
Selon le mode de réalisation décrit, les miroirs 203, 213, 223 sont courbes afin d'améliorer la stabilité du résonateur 250. Le rayon de courbure de chacun de ces miroirs est optimisé en fonction de la taille de la cavité selon des méthodes connues de l'homme du métier qui pourra se référer à l'ouvrage « physique des processus dans les générateurs de rayonnement optique cohérent » écrit par L. Tarassov et publié aux éditions MIR Moscou en 1985 et plus particulièrement au chapitre 2 et aux paragraphes 2.4 et subséquents. Selon une variante particulièrement adaptée aux cavités de petite taille, les miroirs du résonateur sont plans.According to the embodiment described, the mirrors 203, 213, 223 are curved in order to improve the stability of the resonator 250. The radius of curvature of each of these mirrors is optimized as a function of the size of the cavity according to known methods of a person skilled in the art who can refer to the work "process physics in coherent optical radiation generators" written by L. Tarassov and published by MIR Moscow in 1985 and more particularly in chapter 2 and in paragraphs 2.4 and subsequent . According to a variant particularly suitable for small cavities, the mirrors of the resonator are planar.
La configuration proposée est telle que le milieu amplificateur (milieu actif pour le laser) respectivement 205, 215 et 225 se trouve placé entre le CSP 551 et le groupe constitué de la lame de phase respectivement 204, 214 et 224 et le miroir 203, 213 et 223. Cet agencement est le seul qui puisse assurer la fonction de parcours en anneau de la cavité dans le cas de l'utilisation d'un cristal anisotrope comme amplificateur.The proposed configuration is such that the amplifying medium (active medium for the laser) respectively 205, 215 and 225 is placed between the CSP 551 and the group consisting of the phase plate respectively 204, 214 and 224 and the mirror 203, 213 and 223. This arrangement is the only one which can ensure the function of the ring-shaped path of the cavity in the case of the use of an anisotropic crystal as an amplifier.
En effet, un milieu anisotrope possède la propriété particulière de posséder une base unique 320 de polarisations rectilignes orthogonales pour chaque direction de propagation de la lumière le traversant (par exemple, suivant les axes x et v pour le bras représenté en regard de la figure 2). On appelle ces directions de polarisations « polarisations propres » et elles sont associées à des vitesses de propagation différentes (liées aux indices « propres » nx et n2 associés à ces deux directions « propres »), nous les notons dans la suite u-, et u2 et sont associées aux vitesses de phase c/n1 et c/n2 respectivement. Ainsi, seule une polarisation rectiligne parallèle à M OU u2 ne verra pas son état de polarisation transformé à la sortie du cristal. Toute autre polarisation se trouvera transformée en une nouvelle polarisation elliptique (une combinaison linéaire de type alu1+a2eu2).Indeed, an anisotropic medium has the particular property of having a single base 320 of orthogonal rectilinear polarizations for each direction of propagation of light passing through it (for example, along the axes x and v for the arm shown opposite FIG. 2 ). These polarization directions are called “eigen polarizations” and they are associated with different propagation speeds (linked to the “eigen” indices n x and n 2 associated with these two “eigen” directions), we denote them in the following u- , and u 2 and are associated with the phase velocities c / n 1 and c / n 2 respectively. So, only a polarization straight parallel to M OR u 2 will not see its polarization state transformed at the output of the crystal. Any other polarization will be transformed into a new elliptical polarization (a linear combination of the type a l u 1 + a 2 e u 2 ).
Du fait de cette propriété des milieux anisotropes, nous voyons apparaître ici une différence fondamentale de conception avec la cavité de résonateur décrite dans les documents du Pr. Weber cités précédemment et illustrée en regard de la figure le En effet, dans le schéma de principe de la cavité du Pr. Weber, les milieux actifs respectivement 153, 163 et 173 sont insérés entre les lames λ/4 respectivement 154, 164 et 174 et les miroirs respectivement 152, 162 et 172. Autrement dit, dans la cavité du Pr. Weber, les milieux actifs sont parcourus par deux champs contra-propagatifs, l'un de polarisation circulaire droite, l'autre de polarisation circulaire gauche. Il faut que ses polarisations soient conservées pour que la lame A/4 assure la transformation en ondes de polarisations rectilignes et que le CSP puisse jouer son rôle d'aiguillage en fonction de la polarisation. Seule l'utilisation d'un milieu actif isotrope peut l'assurer dans cette configuration. Dans le cas d'un milieu actif anisotrope, cette configuration donnerait un milieu parcouru par deux ondes contra-propagatives de polarisations elliptiques différentes et la lame λ/4 n'en permettrait pas la transformation en polarisations rectilignes telles que le CSP puisse jouer son rôle. En fait à la sortie de la lame λ 4 (telle qu'orientée sur le schéma), la polarisation serait une polarisation elliptique encore différente de celle de l'onde parcourant le milieu actif en conséquence de quoi le CSP donnerait naissance à deux faisceaux de polarisations rectilignes orthogonales dans des bras différents ce qui ne permettrait pas un parcours en anneau de la cavité et ferait perdre son intérêt à cette cavité. Selon l'invention, la configuration proposée avec le cristal anisotrope présent dans le milieu amplificateur 205, 215 (avec ses axes propres coïncidant avec les axes x et y du CSP 251) et 225 (avec ses axes propres coïncidant avec les axes Λ: et z du CSP 251) respectivement et inséré entre le CSP 251 et le groupe constitué du déphaseur π/2 204, 214 et 224 respectivement (axes orientés à 45° des axes du CSP 251) et du miroir 203, 213 et 223 respectivement, permet quant à elle d'assurer la circulation d'une onde polarisée rectiligne dans l'anneau.Because of this property of anisotropic media, we see here appear a fundamental difference in design with the resonator cavity described in the documents of Pr. Weber cited above and illustrated with reference to the figure. Indeed, in the schematic diagram of the cavity of Pr. Weber, the active media respectively 153, 163 and 173 are inserted between the λ / 4 plates respectively 154, 164 and 174 and the mirrors respectively 152, 162 and 172. In other words, in the cavity of Pr. Weber , the active media are traversed by two counter-propagating fields, one of right circular polarization, the other of left circular polarization. It is necessary that its polarizations are preserved so that the A / 4 plate ensures the transformation into waves of rectilinear polarizations and that the CSP can play its role of referral as a function of the polarization. Only the use of an isotropic active medium can ensure this in this configuration. In the case of an anisotropic active medium, this configuration would give a medium traversed by two counter-propagating waves of different elliptical polarizations and the plate λ / 4 would not allow the transformation into rectilinear polarizations such that the CSP can play its role . In fact at the output of the plate λ 4 (as oriented on the diagram), the polarization would be an elliptical polarization still different from that of the wave traversing the active medium as a result of which the CSP would give rise to two beams of orthogonal rectilinear polarizations in different arms which would not allow a ring path of the cavity and would make this cavity lose its interest. According to the invention, the configuration proposed with the anisotropic crystal present in the amplifying medium 205, 215 (with its own axes coinciding with the x and y axes of the CSP 251) and 225 (with its own axes coinciding with the axes Λ: and z of CSP 251) respectively and inserted between CSP 251 and the group consisting of the phase shifter π / 2 204, 214 and 224 respectively (axes oriented at 45 ° axes of the CSP 251) and of the mirror 203, 213 and 223 respectively, makes it possible to ensure the circulation of a rectilinear polarized wave in the ring.
Cette configuration est de plus excessivement simple quant aux orientations à donner aux différents éléments: - les axes du CSP 251 sont fixés par construction ;This configuration is moreover excessively simple as regards the orientations to be given to the various elements: - the axes of the CSP 251 are fixed by construction;
- les axes des déphaseurs 204, 214 et 223 sont de même connus à la construction et repérés ; et- The axes of phase shifters 204, 214 and 223 are similarly known during construction and identified; and
- le cristal laser est taillé selon des spécifications (propres à l'obtention de l'effet laser) suivant des orientations particulières des axes cristallins du matériaux, les axes propres Uj et u2 sont eux aussi aisément repérés et notés sur le cristal dès sa taille. Il s'ensuit un montage aisé de ces différents composants en termes d'orientation.the laser crystal is cut according to specifications (specific to obtaining the laser effect) according to particular orientations of the crystalline axes of the materials, the own axes Uj and u 2 are also easily identified and noted on the crystal as soon as it is cut. It follows an easy assembly of these various components in terms of orientation.
Suivant le type de milieu amplificateur retenu pour l'application envisagée, on notera qu'une telle configuration laisse libre choix quant à l'utilisation de milieux actifs isotropes ou anisotropes :Depending on the type of amplifying medium chosen for the application envisaged, it will be noted that such a configuration leaves free choice as to the use of isotropic or anisotropic active media:
- si le milieu est isotrope l'orientation du milieu pourra être arbitraire ;- if the medium is isotropic the orientation of the medium could be arbitrary;
- si le milieu est anisotrope l'orientation du cristal devra être prise en compte de manière à préserver les axes propres imposés par le CSP 251. . .- if the medium is anisotropic the orientation of the crystal must be taken into account so as to preserve the proper axes imposed by the CSP 251.. .
Par ailleurs, le résonateur 250 obtenu peut être de relativement petite taille. En considérant l'utilisation de composants standards, on pourra, par exemple, mettre en œuvre un résonateur 250 comprenant :Furthermore, the resonator 250 obtained can be relatively small. Considering the use of standard components, one could, for example, implement a resonator 250 comprising:
- un cube de 10 mm de coté ; - des milieux amplificateurs (optimisés pour un pompage longitudinal) de 5 ou 7 mm de diamètre et de longueur égale ou inférieure à 10 mm ;- a cube with a side of 10 mm; - amplifying media (optimized for longitudinal pumping) of 5 or 7 mm in diameter and of length equal to or less than 10 mm;
- des lames λ/4 d'épaisseur égale à 2 mm ; et- λ / 4 blades with a thickness of 2 mm; and
- des miroirs concaves sur substrat épais d'épaisseur totale égale à 5 mm. On obtient ainsi une longueur hors tout verticale (bras avec les milieux 215 et 205) de 44 mm. Bien entendu, les différentes parties adjacentes du résonateur 250 (notamment le cube, les milieux amplificateurs, les lames λ/4, les miroirs) pourront être accolés ou non.- concave mirrors on thick substrate with a total thickness of 5 mm. This gives a vertical overall length (arms with the media 215 and 205) of 44 mm. Of course, the various adjacent parts of the resonator 250 (in particular the cube, the amplifying media, the λ / 4 plates, the mirrors) may or may not be joined.
Selon une variante de l'invention, les milieux amplificateurs et les lames λ/4 sont accolés et réalisés dans un même matériau anisotrope, ce matériau étant dopé pour les milieux amplificateurs afin d'obtenir un gain et non dopé pour les lames λ/4. Ainsi, un faisceau optique transitant entre une lame et un milieu amplificateur adjacent ne subit pas de perte lors du passage de la lame au milieu amplificateur et réciproquement. La figure 4 représente un résonateur 450 comprenant deux cubes séparateurs de polarisation selon une variante de l'invention. Le résonateur 450 est particulièrement bien adaptés aux émissions à forte puissance. Le résonateur 450 comprend : deux cubes séparateurs 470 et 471 ; - cinq bras 403, 413, 423, 433 et 443 amplificateur, chacun de ces bras étant alimentés par une pompe 400, 410, 420, 430 et 440 respectivement et comprenant un milieu amplificateur placé entre un cube associé au bras et une lame de déphasage λ/4 associée elle-même à un miroir ; - un bras 463 reliant les deux cubes 470 et 471. comprenant une zone libre et n'incluant pas de lames λ 4 ; et - un bras 453 de sortie associé au cube 471 et comprenant une zone libre, une lame λ/4 et un miroir semi-transparent permettant l'émission partie du faisceau interne vers l'extérieur du résonateur 450 en formant un faisceau 480.According to a variant of the invention, the amplifying media and the λ / 4 plates are joined and produced in the same anisotropic material, this material being doped for the amplifying media in order to obtain a gain and not doped for the λ / 4 plates . Thus, an optical beam passing between a plate and an adjacent amplifying medium does not suffer any loss during the passage from the plate to the amplifying medium and vice versa. FIG. 4 represents a resonator 450 comprising two polarization splitter cubes according to a variant of the invention. The 450 resonator is particularly well suited to high power emissions. The resonator 450 comprises: two separator cubes 470 and 471; - five amplifier arms 403, 413, 423, 433 and 443, each of these arms being supplied by a pump 400, 410, 420, 430 and 440 respectively and comprising an amplifying medium placed between a cube associated with the arm and a phase shift blade λ / 4 itself associated with a mirror; - an arm 463 connecting the two cubes 470 and 471. comprising a free area and not including blades λ 4; and an output arm 453 associated with the cube 471 and comprising a free zone, a λ / 4 plate and a semi-transparent mirror allowing the emission from the internal beam towards the outside of the resonator 450 by forming a beam 480.
Les bras 403, 413, 423, 433 et 443 sont très similaires aux bras 216, 226 et 227, ils ne sont pas décrits plus amplement.The arms 403, 413, 423, 433 and 443 are very similar to the arms 216, 226 and 227, they are not described more fully.
De même, le bras 453 de sortie, similaire au bras 236 illustré précédemment, n'est pas décrit plus amplement. En outre, les cubes 470 et 471 sont similaires au cube 251 illustré en regard des figures 2 et 3.Likewise, the outlet arm 453, similar to the arm 236 illustrated previously, is not described more fully. In addition, cubes 470 and 471 are similar to cube 251 illustrated with reference to FIGS. 2 and 3.
Il faut cependant veiller à orienter convenablement les différents éléments ci-dessus pour que le résonateur 450 forme un résonateur à anneau sans surface, un faisceau suivant, par exemple, le parcours suivant, en partant de la lame du bras 403 suivant une onde polarisée suivant un axe x perpendiculaire au plan de la figure :However, care must be taken to orient the above elements appropriately so that the resonator 450 forms a ring resonator without surface, a beam following, for example, the following path, starting from the blade of the arm 403 according to a polarized wave following an x axis perpendicular to the plane of the figure:
- cube 470 (aller 401), bras 413 ;- cube 470 (go 401), arm 413;
- cube 470 (retour 411 polarisé suivant un axe y dans le plan de la figure), bras 423 (aller 421 polarisé suivant un axe z dans le plan de la figure, perpendiculaire à l'axe v) ;- cube 470 (return 411 polarized along an axis y in the plane of the figure), arm 423 (go 421 polarized along an axis z in the plane of the figure, perpendicular to the axis v);
- cube 470 (retour 422 polarisé suivant l'axe Λ:), bras 463, cube 471, bras 453 le faisceau étant en partie émis vers l'extérieur, l'autre partie étant réfléchie ; - cube 471 (retour 451 polarisé suivant l'axe z), bras 433 (aller 431 polarisé suivant l'axe v) ;- cube 470 (return 422 polarized along the axis Λ :), arm 463, cube 471, arm 453 the beam being partly emitted outwards, the other part being reflected; - cube 471 (return 451 polarized along the z axis), arm 433 (go 431 polarized along the v axis);
- cube 471 (aller 432 polarisé suivant l'axe x), bras 443 ; cube 471 (retour 441 polarisé suivant l'axe y), bras 463 (aller 461 polarisé suivant l'axe z), cube 470 ; et - bras 403 (retour 40 polarisé suivant l'axe y).- cube 471 (go 432 polarized along the x axis), arm 443; cube 471 (return 441 polarized along the y axis), arm 463 (go 461 polarized along the z axis), cube 470; and - arm 403 (return 40 polarized along the y axis).
Ainsi, les cubes 470 et 471 sont orientés de sorte qu'ils soient passant (respectivement réfléchissant avec un angle de 45°) lorsqu'une onde incidente pénètre dans l'un de ces cubes suivant une polarisation l'axe x (respectivement l'axe v ou z). En outre, les lames λ/4 et les miroirs présents dans chacun des bras 403,Thus, the cubes 470 and 471 are oriented so that they are passing (respectively reflecting with an angle of 45 °) when an incident wave enters one of these cubes according to a polarization the x axis (respectively the v or z axis). In addition, the blades λ / 4 and the mirrors present in each of the arms 403,
413, 423, 433, 443 et 453 entraînent un changement de direction du faisceau incident et un basculement de la polarisation (une polarisation suivant l'axe x (respectivement l'un des axes y ou z) basculant vers une polarisation suivant l'un des axes y ou z (respectivement x). Bien sûr, les première, deuxième et troisième variante illustrée en regard de la description de la figure 2 peuvent également être mise en œuvre dans le cadre du mode de réalisation décrit en regard de la figure 4.413, 423, 433, 443 and 453 cause a change of direction of the incident beam and a tilting of the polarization (a polarization along the x axis (respectively one of the y or z axes) tilting towards a polarization according to one y or z axes (x respectively). Of course, the first, second and third variant illustrated with reference to the description of FIG. 2 can also be implemented within the framework of the embodiment described with reference to FIG. 4.
Ainsi, par exemple, selon la troisième variante illustrée précédemment, la zone libre présente dans les bras 453 et 463 peut comprendre:Thus, for example, according to the third variant illustrated above, the free area present in the arms 453 and 463 can include:
- un milieu amplificateur pompé transversalement;- an amplifying medium pumped transversely;
- un interféromètre de Fabry-Perot ;- a Fabry-Perot interferometer;
- un étalon de Fabry-Perot ;- a Fabry-Perot stallion;
- des cristaux non linéaires pour la génération intra-cavité d'harmoniques ;- non-linear crystals for the intra-cavity generation of harmonics;
- des modulateurs électro-optique ou acoustico-optiques ; et /ou d'un absorbant saturable.- electro-optical or acoustico-optical modulators; and / or a saturable absorbent.
Selon une variante non représentée, le résonateur comprend plusieurs cubes de polarisation similaires aux cubes 470 et 471, chacun des cotés de chaque cube étant associé à :According to a variant not shown, the resonator comprises several polarization cubes similar to cubes 470 and 471, each of the sides of each cube being associated with:
- un bras de liaison vers un autre cube similaire au bras 263 ;- a link arm to another cube similar to the arm 263;
- à un des bras amplificateurs similaires aux bras 206, 216 et 226 ; ou- one of the amplifier arms similar to arms 206, 216 and 226; or
- à un bras de sortie similaire au bras 453.- an output arm similar to arm 453.
Ainsi, une telle structure de résonateur peut comprendre un grand nombre de bras amplificateur ce qui permet d'obtenir une grande puissance d'émission et une grande souplesse de mise en œuvre (les bras et les constituant des entités élémentaires pouvant être combinés aisément en fonction des besoins de l'application envisagée).Thus, such a resonator structure can comprise a large number of amplifier arms, which makes it possible to obtain a large transmission power and a great flexibility of implementation (the arms and constituting the elementary entities being able to be easily combined as a function needs of the intended application).
Selon une variante non représentée, deux cubes voisins sont accolés sans être reliés par un bras, le bras comprenant une zone libre étant facultatif. Ce mode de réalisation permet notamment une structure de résonateur à au moins deux cubes relativement compacte.According to a variant not shown, two neighboring cubes are joined without being connected by an arm, the arm comprising a free area being optional. This embodiment notably allows a resonator structure with at least two relatively compact cubes.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation mentionnés ci-dessus. En particulier, l'homme du métier pourra apporter toute variante dans la structure du résonateur en anneau sans surface, notamment dans les types des éléments constitutifs, notamment :Of course, the invention is not limited to the embodiments mentioned above. In particular, the person skilled in the art can make any variant in the structure of the ring resonator without surface, in particular in the types of the constituent elements, in particular:
- dans les moyens de séparation de polarisation (cube PBS, lame à polarisation, ...) ;- in the polarization separation means (PBS cube, polarization plate, ...);
- dans les moyens de redirection du faisceau et de basculement de la polarisation (lame λ/4 ou rhomboèdre de Fresnel associé à un miroir) ; et/ou- in the beam redirection and polarization tilting means (λ / 4 plate or Fresnel rhombohedron associated with a mirror); and or
- dans les moyens d'amplifications insérés entre les moyens de séparation de polarisation et les moyens de redirection du faisceau et de basculement de la polarisation. Selon l'invention, les moyens de séparation de polarisation peuvent également séparer un faisceau polarisé suivant deux directions non orthogonales (par exemple suivant un angle de 30°) pour, par exemple, une mise en œuvre du résonateur nécessitant une forme ou une structure particulière.- In the amplification means inserted between the polarization separation means and the beam redirection and tilt polarization means. According to the invention, the polarization separation means can also separate a polarized beam in two non-orthogonal directions (for example at an angle of 30 °) for, for example, an implementation of the resonator requiring a particular shape or structure .
Selon encore une autre variante, le ou les cubes sont choisis de sorte que les bras ne sont pas tous dans le même plan.According to yet another variant, the cube or cubes are chosen so that the arms are not all in the same plane.
On note également que l'invention ne se limite pas au cas où le résonateur est pompé transversalement mais s'étend à tout type de pompage longitudinal. On note, en outre, que les moyens d'amplification selon l'invention comprennent des milieux amplificateurs de types variés (cristaux anisotropes, isotropes, polymères, verres, ...) pour obtenir des longueurs d'ondes d'émission dans des plages elles-mêmes variées. It should also be noted that the invention is not limited to the case where the resonator is pumped transversely but extends to any type of longitudinal pumping. It should also be noted that the amplification means according to the invention comprise amplifying media of various types (anisotropic, isotropic crystals, polymers, glasses, etc.) to obtain emission wavelengths in ranges themselves varied.

Claims

REVENDICATIONS
1. Résonateur (250, 450) optique en anneau permettant à au moins un faisceau optique de circuler à l'intérieur dudit résonateur en formant un anneau de surface nulle, ledit résonateur comprenant une pluralité de modules, chacun desdits modules comprenant lui-même: des moyens de séparation de polarisation (251, 470, 471), suivant une base de polarisation((x,) ,(Λ;,z)), d'un faisceau incident (201, 231) entrant dans ledit module ; - un premier bras (216) ; et1. Ring optical resonator (250, 450) allowing at least one optical beam to circulate inside said resonator by forming a ring of zero surface, said resonator comprising a plurality of modules, each of said modules itself comprising: polarization separation means (251, 470, 471), along a polarization base ((x,), (Λ;, z)), of an incident beam (201, 231) entering said module; - a first arm (216); and
- un deuxième bras (206) ; lesdits moyens de séparation étant adaptés à séparer : une première composante dudit faisceau incident orientée suivant une première direction de ladite base de polarisation ((xy))en formant un premier faisceau de sortie émis vers ledit premier bras (216); et une seconde composante dudit faisceau incident orientée suivant une deuxième direction ((Λ:,z))de ladite base de polarisation en formant un deuxième faisceau de sortie émis vers ledit deuxième bras (206); au moins un des premier et deuxième bras comprenant des moyens de redirection et de basculement (214, 213, 234, 233) dudit premier ou deuxième faisceau de sortie respectivement, lesdits moyens de redirection et de basculement étant adaptés à rediriger ledit premier ou deuxième faisceau de sortie vers lesdits moyens de séparation et à changer la direction de la polarisation dudit premier ou deuxième faisceau de sortie pour former un faisceau incident entrant dans un autre desdits modules ; caractérisé en ce que ledit résonateur comprend, en outre, dans au moins un desdits modules, des moyens d'amplification (215, 225, 205) d'au moins un desdits premier et deuxième faisceaux de sortie dit au moins un faisceau à amplifier, lesdits moyens d'amplification étant adaptés à être associés à des moyens de pompages longitudinaux (210, 220, 200) ou transversaux et étant situés, sur le trajet dudit au moins un faisceau à amplifier, entre lesdits moyens de séparation de polarisation et lesdits moyens de redirection et de basculement appartenant au bras concerné.- a second arm (206); said separation means being adapted to separate: a first component of said incident beam oriented in a first direction of said polarization base ((xy)) by forming a first output beam emitted towards said first arm (216); and a second component of said incident beam oriented in a second direction ((Λ:, z)) of said polarization base by forming a second output beam emitted towards said second arm (206); at least one of the first and second arms comprising redirection and tilting means (214, 213, 234, 233) of said first or second output beam respectively, said redirection and tilting means being adapted to redirect said first or second beam output to said separation means and to change the direction of polarization of said first or second output beam to form an incident beam entering another of said modules; characterized in that said resonator further comprises, in at least one of said modules, amplification means (215, 225, 205) of at least one of said first and second output beams, said at least one beam to be amplified, said amplification means being adapted to be associated with longitudinal (210, 220, 200) or transverse pumping means and being located, on the path of said at least one beam to be amplified, between said polarization separation means and said redirection and tilting means belonging to the arm concerned.
2. Résonateur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation comprennent un cube séparateur de polarisation (251).2. Resonator according to claim 1, characterized in that said separation means comprise a polarization separator cube (251).
3. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation comprennent une lame semi-transparente à séparation de polarisation.3. Resonator according to claim 1, characterized in that said separation means comprise a semi-transparent plate with polarization separation.
4. Résonateur (250) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de séparation sont communs à l'ensemble desdits modules.4. Resonator (250) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said separation means are common to all of said modules.
5. Résonateur (450) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble desdits modules comprend au moins deux sous- ensembles, tous les modules d'un même sous-ensemble de modules partageant des moyens de séparation communs.5. Resonator (450) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the set of said modules comprises at least two sub-sets, all the modules of the same sub-set of modules sharing means of common separation.
6. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de redirection et de basculement de polarisation comprennent :6. Resonator according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said polarization redirection and tilting means comprise:
- un miroir positionné (203, 213, 223, 233) pour réfléchir ledit premier ou deuxième faisceau de sortie ; et- a positioned mirror (203, 213, 223, 233) for reflecting said first or second output beam; and
- des moyens de déphasage (204, 214, 224, 234)) dudit premier ou deuxième faisceau de sortie ; de sorte que ledit premier ou deuxième faisceau de sortie soit :- phase shift means (204, 214, 224, 234)) of said first or second output beam; so that said first or second output beam is:
- d'abord déphasé d'un angle égal à π/2 radians par lesdits moyens de déphasage ;- first phase shifted by an angle equal to π / 2 radians by said phase shift means;
- puis réfléchi par ledit miroir ; et- then reflected by said mirror; and
- enfin déphasé à nouveau d'un angle égal à π/2 radians par lesdits moyens de déphasage.- finally again phase shifted by an angle equal to π / 2 radians by said phase shift means.
7. Résonateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de déphasage et lesdits moyens d'amplification comprennent un même matériau non dopé dans lesdits moyens de déphasage et dopé dans lesdits moyens d'amplification et sont accolés de sorte que ledit premier ou deuxième faisceau de sortie transite desdits moyens d'amplification auxdits moyens de déphasage et réciproquement sans changement de milieu. 7. Resonator according to claim 6, characterized in that said phase shift means and said amplification means comprise the same material not doped in said phase shifting means and doped in said amplification means and are coupled so that said first or second output beam passes from said amplification means to said phase shifting means and vice versa without change of medium.
8. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de déphasage comprennent une lame quart d'onde.8. Resonator according to any one of claims 6 and 7, characterized in that said phase shift means comprise a quarter wave plate.
9. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de déphasage comprennent un rhomboèdre de Fresnel.9. Resonator according to any one of claims 6 and 7, characterized in that said phase shifting means comprise a Fresnel rhombohedron.
10. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit miroir est concave.10. Resonator according to any one of claims 6 to 9, characterized in that said mirror is concave.
11. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit miroir est plan.11. Resonator according to any one of claims 6 to 9, characterized in that said mirror is plane.
12. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lesdits moyens d'amplification comprennent un matériau anisotrope possédant des axes de polarisations propres correspondants aux directions de ladite base de polarisation.12. Resonator according to any one of claims 1 to 11, characterized in that said amplification means comprise an anisotropic material having own polarization axes corresponding to the directions of said polarization base.
13. Résonateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit matériau anisotrope appartient au groupe comprenant :13. Resonator according to claim 12, characterized in that said anisotropic material belongs to the group comprising:
- les cristaux anisotropes ; et - les verres présentant du dichroisme.- anisotropic crystals; and - glasses showing dichroism.
14. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que ledit matériau anisotrope appartient au groupe comprenant :14. Resonator according to any one of claims 12 and 13, characterized in that said anisotropic material belongs to the group comprising:
- les matériaux de type Nd:YAP;- Nd type materials: YAP;
- les matériaux de type Nd :YVO4 ; et - les matériaux de type Er :YAP.- Nd type materials: YVO4; and - Er: YAP type materials.
15. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lesdits moyens d'amplification comprennent un matériau isotrope.15. Resonator according to any one of claims 1 to 11, characterized in that said amplification means comprise an isotropic material.
16. Résonateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit matériau isotrope appartient au groupe comprenant : - les cristaux isotropes ; et - les verres phosphates codopés Er :Yb.16. Resonator according to claim 15, characterized in that said isotropic material belongs to the group comprising: - isotropic crystals; and - Er: Yb codoped phosphate glasses.
17. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que ledit matériau isotrope est de type Nd :YAG.17. Resonator according to any one of claims 15 and 16, characterized in that said isotropic material is of the Nd: YAG type.
18. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que ledit matériau isotrope est de type Ho,Tm :YAG.18. Resonator according to any one of claims 15 and 16, characterized in that said isotropic material is of the Ho, Tm: YAG type.
19. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ledit résonateur comprend, en outre, dans au moins un desdits modules, des moyens pour favoriser un sens de propagation desdits premier et deuxième faisceaux de sortie dans ledit bras concerné. 19. Resonator according to any one of claims 1 to 18, characterized in that said resonator further comprises, in at least one of said modules, means for promoting a direction of propagation of said first and second exit beams in said arm concerned.
20. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que ledit résonateur comprend, en outre, dans au moins un desdits modules, des cristaux non linéaires aptes à engendrer un faisceau possédant des harmoniques, à partir d'un desdits au moins un faisceau optique traversant lesdits cristaux non linéaires. 20. Resonator according to any one of claims 1 to 19, characterized in that said resonator further comprises, in at least one of said modules, non-linear crystals capable of generating a beam having harmonics, from a said at least one optical beam passing through said non-linear crystals.
21. Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que ledit résonateur comprend, en outre, dans au moins un desdits modules, un élément appartenant au groupe comprenant :21. Resonator according to any one of claims 1 to 19, characterized in that said resonator further comprises, in at least one of said modules, an element belonging to the group comprising:
- les interféromètres de Fabry-Perot ;- Fabry-Perot interferometers;
- les étalons de Fabry-Perot ; - les modulateurs ; et- the Fabry-Perot standards; - modulators; and
- les absorbants saturables.- saturable absorbents.
22. Résonateur (250) optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de séparation de polarisation, suivant une base de polarisation, d'un faisceau incident et quatre bras, lesdits moyens de séparation étant adaptés à séparer les composantes d'un faisceau incident en provenance d'un desdits bras de sorte que :22. Optical resonator (250) according to any one of claims 1 to 21, characterized in that it comprises polarization separation means, along a polarization base, of an incident beam and four arms, said means of separation being adapted to separate the components of an incident beam coming from one of said arms so that:
- ledit faisceau incident est réfléchi par lesdits moyens de séparation, pour être émis vers un premier bras parmi lesdits bras lorsque la polarisation dudit faisceau incident est orientée suivant une première direction de ladite base de polarisation; et - ledit faisceau incident est transmis sans subir de réflexion à travers lesdits moyens de séparation pour être émis vers un deuxième bras parmi lesdits bras, le deuxième bras étant distinct dudit premier bras, lorsque la polarisation dudit faisceau incident est orientée suivant une deuxième direction de ladite base de polarisation; chacun desdits bras comprenant des moyens de redirection dudit faisceau incident en provenance desdits moyens de séparation, lesdits moyens de redirection et de basculement étant adaptés à rediriger ledit faisceau incident vers lesdits moyens de séparation et à changer la direction de la polarisation dudit faisceau incident ; ledit résonateur comprenant, en outre, dans au moins trois desdits bras, des moyens d'amplification dudit faisceau incident dit faisceau à amplifier, lesdits moyens d'amplification étant adaptés à être associés à des moyens de pompages longitudinaux ou transversaux et étant situés, sur le trajet dudit faisceau à amplifier, entre lesdits moyens de séparation de polarisation et lesdits moyens de redirection et de basculement appartenant au bras concerné.- Said incident beam is reflected by said separation means, to be emitted towards a first arm among said arms when the polarization of said incident beam is oriented in a first direction of said polarization base; and - Said incident beam is transmitted without undergoing reflection through said separation means to be emitted towards a second arm among said arms, the second arm being distinct from said first arm, when the polarization of said incident beam is oriented in a second direction of said polarization base; each of said arms comprising means for redirecting said incident beam from said separation means, said redirection and tilting means being adapted to redirect said incident beam to said separation means and to change the direction of polarization of said incident beam; said resonator further comprising, in at least three of said arms, means for amplifying said incident beam said beam to be amplified, said amplification means being adapted to be associated with longitudinal or transverse pumping means and being located, on the path of said beam to be amplified, between said polarization separation means and said redirection and tilting means belonging to the arm concerned.
23. Appareil de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comprend un résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 22.23. Telecommunication device, characterized in that it comprises a resonator according to any one of claims 1 to 22.
24. Appareil de projection vidéo, caractérisé en ce qu'il comprend un résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 22. 24. Video projection apparatus, characterized in that it comprises a resonator according to any one of claims 1 to 22.
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