FR2562269A1 - Depots optiques en couches minces interferentielles a largeur de bande ultra-etroite pour lasers operant a longueur d'onde unique - Google Patents
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Abstract
DEPOTS OPTIQUES EN COUCHES MINCES INTERFERENTIELLES A LARGEUR DE BANDE ULTRA-ETROITE POUR LASERS OPERANT A LONGUEUR D'ONDE UNIQUE. SUR LA FACE 15 D'UN MIROIR 13 CONSTITUE D'UN VERRE D'OPTIQUE, ON DEPOSE DES COUCHES ALTERNEES 17, 19 DE MATERIAUX DIELECTRIQUES PRESENTANT DES VALEURS HAUTES ET BASSES DE L'INDICE DE REFRACTION. CE MIROIR PERMET DE REALISER LE FONCTIONNEMENT D'UN LASER A GAZ SUR UNE LONGUEUR D'ONDE UNIQUE. EN PARTICULIER, LE DEPOT OPTIQUE INTERFERENTIEL PERMET UNE OSCILLATION SUR LA RAIE DU SPECTRE BLEU-VERT D'UN LASER A ARGON IONISE, CORRESPONDANT A 488 NANOMETRES, TOUT EN SUPPRIMANT L'OSCILLATION SUR TOUTES LES AUTRES RAIES DE CE SPECTRE. APPLICATIONS: NOTAMMENT AUX LASERS A GAZ TELS QUE L'ARGON OU LE KRYPTON, AUX LASERS A BARREAU OU A GALETTE DE YAG, AUX LASERS A SEMI-CONDUCTEURS ET AUX LASERS EN ANNEAU OU A COLORANTS.
Description
Dépôts optiques en couches minces interférentielles à largeur de bande
ultra-étroite pour lasers opérant à longueur d'onde unique.
La présente invention se rapporte d'une manière générale aux lasers et aux filtres optiques à couches minces interférentielles en vue du fonctionnement d'un laser dans une bande étroite de longueurs d'onde.
La présente invention s'applique particulièrement à des élé-
ments optiques de sélection des longueurs d'onde en vue du fonctionne-
ment d'un laser à gaz dans une bande étroite de longueurs d'onde ou à
une longueur d'onde unique.
Dans de nombreuses applications des lasers, il est nécessaire que le dispositif laser opère à longueur d'onde unique. Le laser à
argon ionisé, qui est utilisé par exemple dans les systèmes reprogra-
phiques à laser, peut osciller simultanément sur plusieurs raies dans la région spectrale comprise entre 450 nanomètres et 520 nanomètres. Il est de tradition de sélectionner une longueur d'onde unique du laser en introduisant dans la cavité optique un élément optique de sélection des
longueurs d'onde, tel qu'un prisme ou un filtre biréfringent.
En variante, le dispositif laser peut opérer à un niveau de la
puissance d'entrée tel qu'une raie unique excède la valeur de seuil.
Les techniques mentionnées ci-dessus sont jugées inacceptables
dans de nombreuses applications.
Les cavités laser dotées de prismes ou de filtres biréfringents
sont, de manière significative, plus difficiles à aligner et a mainte-
nir en alignement que les cavités qui ne comportent que des miroirs. De plus, des procédés complexes de compensation des variations de l'indice de réfraction, dues à la chaleur, doivent étre utilisés pour stabiliser les lasers qui sont équipés de prismes et opèrent dans une large gamme
de températures.
Le second procédé auquel il est fait référence ci-dessus et dans lequel le laser opère à un niveau faible de la puissance d'entrée afin de fournir une raie unique, limite inutilement la puissance de sortie du laser à longueur d'onde unique. De plus, ce procédé ne permet virtuellement aucune sélection de la raie qui oscille car la raie de gain nominalement le plus élevé atteint la première la valeur de seuil. L'objet principal de la présente invention est de réaliser le fonctionnement d'un laser à longueur d'onde unique ou dans une bande étroite sélectionnée de longueurs d'onde au moyen d'appareils et de
procédés qui permettent d'éviter les inconvénients de l'art antérieur.
La présente invention a encore pour objet connexe de réaliser le fonctionnement d'un laser à longueur d'onde unique à l'aide d'un miroir laser recouvert d'un dépôt optique prévu pour réfléchir dans une bande suffisamment étroite de longueurs d'onde afin de permettre une
sélection effective de la longueur d'onde préférée de fonctionnement.
Conformément à la présente invention, on réalise le fonctionne-
ment d'un laser à longueur d'onde unique ou dans une bande étroite de
longueurs d'onde en utilisant un miroir laser recouvert de dépôts opti-
ques à largeur de bande suffisamment étroite pour permettre la sélec-
tion de la longueur d'onde ou de la gamme de longueurs d'onde préférées
de fonctionnement. -
Les miroirs recouverts de dépôts à largeur de bande ultra-
étroite présentent plusieurs avantages par rapport aux appareils et
procédés de sélection à longueur d'onde unique suivant l'art anté-
rieur. Les coûts de fabrication de ces miroirs peuvent être inférieurs
à ceux des prismes ou des plaques biréfringentes.
Le montage mécanique de ces miroirs est plus facile à réaliser
que celui des plaques biréfringentes ou des prismes.
Ces miroirs subiront, de manière significative, une fluctuation
moindre de leur sélectivité des longueurs d'onde en fonction des varia-
tions de température et, par conséquent, ils ne nécessiteront pas de
compensation bimétallique.
En outre, ces miroirs sont, de manière significative, plus faciles à aligner et à régler dans les lasers à optique interne que les
autres composants de sélection des longueurs d'onde.
L'une des situations les plus critiques pour les miroirs de
sélection des longueurs d'onde dans des lasers à argon ionisé disponi-
bles dans la pratique, apparait pour les trois raies laser correspon-
dant à 476,5 nanomètres, 488 nanomètres et 496,5 nanomêtres. La raie correspondant à 488 nanomètres présente le gai.n le plus élevé et, pour des versions du laser à argon ionisé de faible puissance (20 mW), la puissance de sortie la plus grande. Les miroirs de sortie permettant la sélection des longueurs d'onde, conçus pour faciliter une oscillation uniquement sur cette raie conformément à un exemple particulier de réalisation de la présente invention, assurent une transmission de 2 %
environ à 488 nanomètres et une transmission suffisante à 476,5 nanomé-
tres et 496,5 nanomètres pour supprimer toute oscillation sur ces
raies. Pour des lasers caractéristiques a argon ionisé de 20 milli-
watts, une transmission supérieure à 15 % à 476,5 nanomêtres et une
transmission égale à 10 % à 496,5 nanomètres, sont appropriées.
Dans l'art antérieur, on a fabriqué des miroirs laser a l'aide de couches alternées de matériaux diélectriques d'épaisseur optique d'un quart d'onde et de haut et bas indices de réfraction, mais les matériaux généralement utilisés pour constituer ces couches présentent
des zones de trop grande largeur de bande pour supporter une oscilla-
tion laser sur une raie donnée du spectre bleu-vert de l'argon ionisé,
tout en éliminant la totalité des raies voisines. Un matériau caracté-
ristique de haut indice de réfraction utilisé dans l'art antérieur, est le bioxyde de titane, dont l'indice de réfraction est de 2,35 (à 500 nanomètres). Un matériau caractéristique de bas indice de réfraction
est la silice, dont l'indice de réfraction est de 1,45 (à 500 nanomé-
tres). Des empilements de couches multiples réfléchissantes, consti-
tuées de ces matériaux diélectriques, n'ont pas rempli efficacement le rôle d'éléments optiques de sélection pour le laser opérant sur une
raie unique.
La présente invention permet de réaliser un ou plusieurs miroirs qui effectuent efficacement la sélection d'une longueur d'onde
unique ou d'une bande étroite de longueurs d'onde.
Le procédé et l'appareil suivant la présente invention compren-
nent un milieu laser classique a gain, tel que l'argon, le krypton, l'hélium-néon ou un autre gaz (l'énumération n'est pas limitative), et un tube à décharge couplé avec une cavité optique comprenant deux ou
plusieurs miroirs. L'un des miroirs au moins présente des caractéris-
tiques spectrales suffisamment étroites pour supporter une oscillation laser sur une seule raie et pour éliminer toute oscillation laser sur
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l'ensemble des autres raies. L'un quelconque des miroirs ou tous les miroirs peuvent être utilisés pour sélectionner les longueurs d'onde, y compris des réflecteurs, des réflecteurs à haut pouvoir réfléchissant
et des coupleurs de sortie. Un coupleur de sortie permettant de sélec-
tionner les longueurs d'onde peut également être placé aux deux extrémités d'une cavité à deux miroirs ou peut comprendre plusieurs miroirs
dans une cavité à miroirs multiples. Il existe de nombreuses combinai-
sons de dépôts sélectifs de longueurs d'onde et de dépôts à largeurs de bande normales qui peuvent jouer le rôle de réflecteurs à haut pouvoir
réfléchissant ou de coupleurs de sortie.
Dans un exemple particulier de réalisation de la présente invention, des couches alternées multiples d'alumine (dont l'indice de réfraction est de 1,676 environ à 488 nanométres) et de silice (dont l'indice de réfraction est de 1,448 environ à 488 nanomètres) sont utilisées en dépôt sur un verre d'optique BK-1 pour permettre à un laser à argon ionisé d'opérer sur une raie unique correspondant à 488 nanomètres, tout en supprimant l'oscillation sur les raies voisines correspondant à 476,5 nanomêtres et 496,5 nanomètres ainsi que sur d'autres raies du spectre bleu-vert de l'argon ionisé. Dans cet exemple
de réalisation, le dépôt permet une oscillation sur la raie correspon-
dant à 488 nanomêtres en assurant un haut pouvoir optique réfléchissant et une faible transmission optique à travers le miroir à cette longueur d'onde, et il supprime toute oscillation sur les raies correspondant à 476,5 nanomètres et à 496,5 nanomètres ainsi que sur d'autres raies du spectre bleu-vert de l'argon ionisé, en permettant la transmission optique nécessaire à travers le miroir de manière à supprimer toute
oscillation à ces longueurs d'onde.
Le dépôt suivant la présente invention a donc un pouvoir réflé-
chissant dans une bande assez étroite pour permettre une oscillation sur la raie sélectionnée, tout en supprimant efficacement l'oscillation
sur l'ensemble des autres raies et, en particulier, sur des raies voi-
sines faiblement espacées.
Les matériaux utilisés pour constituer le dépôt suivant la pré-
sente invention sont des matériaux diélectriques qui peuvent supporter les températures élevées continues, nécessaires pour la soudure forte du miroir sur l'extrémité de la cavité du laser à gaz, sans qu'il se produise de rupture, de craquelure superficielle, d'écaillage, de réévaporation du substrat ou autre détérioration des caractéristiques
optiques du dépôt. La capacité de soudure forte de ce miroir est uni-
que. En général, les miroirs qui reçoivent des dépôts épais ou de nombreuses couches ont tendance à se craqueler, à se fissurer ou à s'écailler sous les contraintes thermiques élevées créées par les
cycles de frittage du miroir. On peut également utiliser d'autres maté-
riaux diélectriques tels que d'autres oxydes ou des fluorures. Cepen-
dant, les choix sont limités du fait des exigences qui seront exposées
plus loin dans la présente description.
Les matériaux diélectriques qui constituent le dépôt suivant la présente invention peuvent également supporter l'atmosphère de vide et le rayonnement dur ultraviolet provenant de la décharge de l'arc dans les tubes à plasma des lasers à gaz ionisé, sans modification de la stoechiométrie (structure cristalline ou composition chimique) du dépôt, en partie du fait du bord de la bande d'absorption des courtes
longueurs d'onde dans l'ultraviolet.
Le procédé et l'appareil qui font l'objet de la présente inven-
tion peuvent également être utilisés dans une configuration à "cavité ouverte" dans laquelle les miroirs sont séparés de l'environnement direct de la décharge dans le plasma par des fenêtres inclinées à l'angle de Brewster ou des dispositifs analogues. La présente invention peut également être utilisée dans les lasers à colorants, les lasers à colorants en anneau ou les lasers à semi-conducteurs dans lesquels des
gammes limitées de longueurs d'onde ou des raies spectrales individuel-
les sont recherchées.
L'empilement des dépôts comprenant des épaisseurs de couches
individuelles selon le type de dépôts, peut être périodique ou apério-
dique. Les épaisseurs de couches individuelles sont fonction de la structure théorique requise et de la largeur de bande nécessaire pour supprimer toute oscillation sur les raies spectrales voisines. Ces
concepts sont exposés en détail dans la description des exemples préfé-
rés de réalisation.
L'appareil à miroirs et les procédés de sélection des longueurs d'onde qui incorporent les structures et les techniques décrites ci-dessus, constituent d'autres objets particuliers de la présente invention. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la
description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans
lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'un miroir à laser construit conformément à un exemple de réalisation de la présente invention. Le miroir représenté sur cette figure est recouvert d'un dépôt optique
interférentiel formant un coupleur de sortie, qui permettra une oscil-
lation sur la raie correspondant à 488 nanomètres, du spectre bleu-vert du laser à argon ionisé, tout en supprimant l'ensemble des autres raies de ce spectre, en particulier les raies voisines correspondant à 476,5 nanomètres et 496,5 nanomètres. Les couches de dépôt sont représentées
de manière très exagérée sur la figure 1 pour les besoins de l'illus-
tration et la majeure partie de la portion centrale de l'empilement des couches de dépôt a été omise afin de réduire la hauteur totale de la figure 1 des dessins; - la figure 2 est la représentation graphique d'une équation
(équation 2 mentionnée dans la description) montrant la variation de la
largeur de bande de la zone de réflexion d'un empilement d'épaisseur
optique d'un quart d'onde en fonction du rapport de l'indice de réfrac-
tion de la couche de haut indice à l'indice de réfraction de la couche de bas indice. Les nombres portés en haut de la figure 2 indiquent les raies principales que peut émettre un laser à argon ionisé dans le spectre bleuvert; - la figure 3 est un graphique représentant la réflectivité
spectrale d'un empilement réflecteur (iL)N Hi à haut pouvoir réfléchis-
sant, illustrant les zones de réflexion d'ordre supérieur. La zone fondamentale se trouve à Io/ X= 1; et - la figure 4 est un graphique représentant la courbe spectrale calculée du dépôt coupleur de sortie qui permet de sélectionner la longueur d'onde pour une oscillation sur une raie spectrale seulement,
correspondant à 488 nanomètres, du laser à argon ionisé.
La présente invention a pour objet un miroir réfléchissant prévu pour un laser du genre capable d'osciller simultanément sur
plusieurs raies.
Le miroir réfléchissant suivant la présente invention comporte
un dépôt optique interférentiel qui forme un coupleur de sortie, réflé-
chit dans une bande assez étroite et présente des caractéristiques spectrales suffisamment étroites pour permettre une oscillation laser
sur une seule raie tout en supprimant l'oscillation laser sur l'ensem-
ble des autres raies.
Le miroir qui permet de sélectionner la longueur d'onde suivant la présente invention est utilisé avec un milieu laser classique à gain
et, dans une application particulière, il joue le rôle de miroir inté-
rieur d'extrémité pour la cavité optique d'un laser à argon ionisé dans
lequel la surface réfléchissante du miroir est exposée au plasma envi-
ronnant qui se trouve à l'intérieur de la cavité du laser à argon ionisé. La figure 1 représente un exemple de réalisation de miroir d'extrémité construit suivant la présente invention et utilisé comme l'un des miroirs réfléchissants d'un laser à argon ionisé conçu pour
opérer sur une seule raie correspondant à 488 nanomètres.
Le miroir permettant de sélectionner la longueur d'onde est représenté à la figure 1 et est désigné d'une manière générale par la
référence numérique 11.
Ce miroir comprend un verre 13 d'optique qui est, dans l'exem-
ple particulier de réalisation représenté, un verre d'optique BK-1.
Le miroir 11 représenté sur la figure 1 est un miroir qui pré-
sente une surface 15. Sur cette surface 15 sont déposées des couches 17 et 19 de matériaux diélectriques présentant alternativement des valeurs
hautes et basses de l'indice de réfraction.
L'épaisseur des couches de dépôt a été fortement exagérée pour les besoins de l'illustration et la portion centrale de l'empilement a
été omise, comme le montre la figure 1, afin de simplifier la représen-
tation. Le miroir représenté à la figure 1 permet un fonctionnement à longueur d'onde unique en assurant un haut facteur de réflexion optique et un bas facteur de transmission optique de la lumière dans une bande assez étroite et sur la raie de fonctionnement désirée, et il supprime l'oscillation sur les autres raies voisines faiblement espacées en
assurant les facteurs nécessaires de transmission et de réflexion opti-
ques de la lumière afin de supprimer toute oscillation aux longueurs d'onde correspondant à ces autres raies voisines faiblement espacées, comme on va le décrire plus en détail ci-dessous.
Le dépôt en couches minces suivant la présente invention utili-
se deux concepts fondamentaux des filtres optiques interférentiels.
Les descriptions et les concepts fondamentaux suivants se rap-
portent aux empilements à couches multiples diélectriques, non absorbantes, formées par alternance d'un diélectrique de haut indice de réfraction et d'un diélectrique de bas indice de réfraction. Chaque couche a une épaisseur optique d'un quart d'onde, cette épaisseur optique d'un quart d'onde étant égale au nombre 4 multiplié par l'indice de réfraction multiplié par l'épaisseur physique de la couche
(QWOT = 4nt).
Tout d'abord, il est bien connu que des empilements de couches
multiples alternées de haut et de bas indices de réfraction (respecti-
vement n h et n1), dans lesquelles nh est approximativement égal à
n1, réfléchissent dans une bande assez étroite.
Ensuite, la largeur de bande des longueurs d'onde de ces empi-
lements est une fonction de l'ordre (fondamental ou d'un ordre supé-
rieur) de la zone de réflexion et, à un degré moindre, de l'épaisseur
optique de chaque couche individuelle.
La théorie fondamentale des couches minces enseigne que si
l'empilement comprend des couches extérieures de haut indice de réfrac-
tion et si le facteur de réflexion (R) est haut, le facteur de trans-
mission (T) de cet empilement est alors donné, en première approxima-
tion, par la formule suivante: T = 1 - R -4 (n1 /n)2N (ns /n2) (1) a. h h dans laquelle n 1= indice de réfraction de la couche de bas indice n h= indice de réfraction de la couche de haut indice n = indice de réfraction du substrat 2N + 1 = nombre total de couches dans l'empilement R = facteur de réflexion du dépôt
T = facteur de transmission du dépôt.
D- l'équation ci-dessus, il suit que, lorsque la différence entre n h et n1 est voisine de zéro, il faut davantage de paires de couches pour réaliser un bas facteur donné de transmission. La largeur de bande (LB) de la zone de réflexion est donnée par la formule suivante: LB = (4/1) arc sin [(n h/n1- 1)/(n h/n l + 1)] (2) D'après l'équation ci-dessus, on notera que la largeur de bande d'un dépôt à haut facteur de réflexion est seulement fonction des deux indices de réfraction des couches de haut et de bas indices et que, lorsque la quantité (nh /n1) est voisine de l'unité, la largeur de bande est voisine de zéro. Une représentation graphique de cette
équation est illustrée à la figure 2.
En outre, on sait par la théorie des couches minces qu'il existe des zones de réflexion de ces empilements aux longueurs d'onde dans lesquelles les couches sont des multiples entiers impairs (NX)/4, N étant égal à 1, 3, 5...) d'une épaisseur optique d'un quart d'onde (X /4). Par conséquent, des zones de réflexion d'ordres supérieurs se produisent à Xo/3, Xo/5,... pour une structure dont le facteur de
réflexion fondamental est centre surXo. Les largeurs de bande des lon-
gueurs d'onde de ces zones de réflexion d'ordres supérieurs prennent la
forme de LB/3, LB/5,... etc. Les zones d'ordres successivement supé-
rieurs produisent donc des bandes successivement plus étroites de longueurs d'onde. Un empilement de dépôts dont toutes les couches ont une épaisseur de (2N + 1))/4, N étant égal à O, 1, 2, 3..., produira une largeur de bande des longueurs d'onde qui est 1/(2N + 1) fois celle d'un empilement dont toutes les couches ont une épaisseur d'un quart d'onde (X/4). Par exemple, la zone de réflexion du premier ordre supérieur aura une largeur de bande des longueurs d'onde qui est égale
à 1/3 de la zone de réflexion fondamentale.
Les exigences techniques du coupleur de sortie destiné à sélec-
tionner les longueurs d'onde dans un laser à argon ionisé, à miroir
interne, de 20 milliwatts de puissance nominale et opérant à la lon-
gueur d'onde de 488 nanomêtres, sont les suivantes. Les exigences spec-
trales principales sont: T - 2 % A 488 nanomètres, incidence normale T>15 % à 476,5 nanonemêtres, incidence normale T>10 % Aà 496,5 nanomètres, incidence normale AZO,05 % à 488 nanomêtres S<0,1 % a 488 nanomètres dans lesquelles A = perte par absorption et S = perte par diffusion, les exigences secondaires étant d'un facteur de réflexion suffisamment
haut pour toutes les autres raies du laser à argon ionisé dans le spec-
tre bleu-vert de manière à supprimer toute oscillation. Les exigences d'environnement et de durée de vie sont également assez rigoureuses. Le dépôt doit présenter une résistance élevée aux dommages provoqués par le rayonnement de percement créé par la décharge dans le plasma. Il doit pouvoir satisfaire aux exigences de durée de vie de l'ordre de milliers d'heures, du fait que la présente application concerne des lasers à ions et à miroirs intérieurs et que la soudure par frittage empêche le remplacement des miroirs défectueux. Le déplacement de la longueur d'onde centrale du dépôt doit être minimum pendant les cycles
de passage de l'atmosphère au vide et à la suite des variations impor-
tantes de température du cycle de frittage afin de permettre la répéta-
bilité. Le dépôt doit également pouvoir supporter des cycles de soudage par frittage du miroir de l'ordre de 465 C. Après l'accomplissement de
ces cycles, le dépôt ne doit pas se détériorer, se fissurer, se craque-
ler ni s'écailler et il doit continuer à satisfaire à toutes les spéci-
fications techniques.
On a observé qu'un dépôt constitué de 33 couches de 3X/4
d'épaisseur, formées sous vide d'alumine (Hi) et de silice (L) et répon-
dant à la formule S,(HL)NH, dans laquelle N = 16, satisfait aux exi-
gences mentionnées ci-dessus. L'indice de réfraction de l'alumine (A120 3) est d'environ 1,676 a 488 nanomètres, tandis que- celui de la silice (SiO2) est d'environ 1,448. A partir de calculs effectués à l'aide de l'équation 1, on trouve que le dépôt sur un verre d'optique BK-1 (n s= 1, 522) présente un facteur de transmission de 2 %. Le calcul de la largeur de bande (LB) (équation 2) donne 3,1 % ou 15 nanomètres à
la longueur d'onde de 400 nanomètres. Cette largeur de bande est suffi-
sante pour assurer la supression simultanée des raies correspondant à des longueurs d'onde de 476,5 nanomètres et 496,5 nanomètres, ainsi que de toutes les autres raies faiblement espacées du spectre bleu-vert. On
se reportera à la figure 4 pour la représentation de la courbe 'spec-
trale calculée. Les essais de laser effectués à ce jour n'ont montré aucune détérioration, écaillage ni craquelure au cours des cycles de frittage jusqu'à une température de 500 C. Le dépôt subit un décalage qui est en moyenne de 0,7 à 1 nanomPtre plus court lorsqu'il est soumis aux cycles de frittage et à l'environnement de vide partiel du tube laser. Ce décalage est très uniforme et répétitif, de sorte que le fabricant peut centrer le dépôt en conséquence. En outre, les essais n'ont révélé aucune détérioration du dépôt, due à la décharge dans le
plasma ou au rayonnement ultraviolet pendant 5 000 heures de fonction-
nement continu des tubes laser.
Bien que la présente invention ait été décrite en détail ci-dessus en rapport avec le fonctionnement d'un laser à argon gazeux ionisé sur la raie correspondant à 488 nanomètres, on peut également
utiliser la présente invention pour un laser à argon gazeux ionisé ope-
rant sur d'autres raies spectrales (par exemple les raies correspondant à 457,9, 476,5, 514,5, 351,1 et 363,8 nanomitres), ainsi que pour le fonctionnement permettant la sélection de longueurs d'onde dans une bande étroite d'autres lasers tels que, par exemple, les lasers au
krypton, les lasers à barreau ou à galette de YAG, les lasers à semi-
conducteurs et les lasers en anneau ou à colorants.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réali-
sation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible
de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.
Claims (15)
1. Laser du genre qui peut osciller simultanément sur plusieurs raies, ce laser étant caractérisé en ce qu'il comprend: une cavité, un milieu classique à gain, au moins deux miroirs associés à cette cavité et des moyens formant dépôts sur au moins une des surfaces des miroirs pour permettre un fonctionnement du laser dans une bande étroite de longueurs d'onde, tout en supprimant l'oscillation en dehors de cette bande étroite de
longueurs d'onde.
2. Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les
moyens formant dépôts assurent le fonctionnement du laser à une lon-
gueur d'onde unique en permettant une oscillation sur une raie tout en
supprimant l'oscillation sur des raies voisines faiblement espacées.
3. Laser suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les
moyens formant dépôts présentent des caractéristiques spectrales suffi-
samment étroites pour permettre une oscillation sur une raie en four-
nissant le facteur de réflexion optique approprié à l'oscillation sur cette raie, et pour supprimer toute oscillation sur les raies voisines faiblement espacées en fournissant le facteur de transmission optique nécessaire à travers le miroir afin de supprimer toute oscillation aux
longueurs d'onde correspondant à ces raies voisines faiblement espa-
cées.
4. Laser suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ce laser est un laser à gaz à miroirs intérieurs et en ce que la surface intérieure d'au moins un miroir est exposée au plasma environnant qui
se trouve à l'intérieur de la cavité du laser à gaz.
5. Laser suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un miroir du laser se trouve à l'extérieur de l'environnement de plasma.
6. Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce
laser est un laser à argon gazeux ionisé et en ce que les moyens for-
mant dépôts fournissent un facteur de réflexion approprié à l'oscilla-
tion sur l'une des longueurs d'onde suivantes: a. 457,9 nanomètres; b. 476,5 nanomêtres; c. 488 nanomêtres;
2562269-
d. 514,5 nanoniètres; e. 351,1 nanomètres;
f. 363,8 nanomètres.
7. Laser suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce laser est un laser à krypton gazeux ionisé.
8. Laser suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens formant dépôts comprennent des empilements de couches multiples de matériaux diélectriques présentant des valeurs alternées hautes et basses de l'indice de réfraction qui assurent la réflexion dans une
bande assez étroite.
9. Laser suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la largeur de bande des longueurs d'onde de l'empilement formant dépôt est fonction de l'ordre de la zone de réflexion et de l'épaisseur optique
de chaque couche individuelle.
10. Laser suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ce laser est un laser à argon gazeux ionisé, en ce que les moyens formant
dépôts sont constitués de manière à assurer le fonctionnement à la lon-
gueur d'onde unique de 488 nanomètres, et en ce que les moyens formant dépôts comprennent des couches alternées d'alumine (A1203) et de silice
(SiO2).
11. Laser suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les
moyens formant dépôts comprennent des matériaux diélectriques présen-
tant des différences d'indices optiques de réfraction qui ont pour
effet de déterminer l'étroitesse de la bande de réflexion.
12. Laser suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ces matériaux diélectriques peuvent supporter les températures élevées continues, nécessaires pour la soudure forte du miroir sur la structure
de la cavité associée, sans qu'il se produise de rupture, de réévapora-
tion du substrat ni aucune autre détérioration des caractéristiques
optiques ou physiques du dépôt.
13. Laser suivant la revendication 12, caractérisé en ce que ces matériaux diélectriques peuvent supporter l'atmosphère de vide et le rayonnement ultraviolet provenant de la décharge de l'arc dans les
tubes à plasma des lasers à gaz, sans détérioration des caractéristi-
ques optiques ou physiques du dépôt.
14. Laser suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens formant dépôts comprennent des couches d'alumine (AO 03) et
de silice (SiO 2).
15. Procédé permettant d'obtenir le fonctionnement à longueur d'onde unique d'un laser du genre qui peut osciller simultanément sur plusieurs raies, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: le recouvrement d'une surface du miroir par un dépôt présentant des caractéristiques optiques qui permettent l'oscillation sur une raie tout en supprimant l'oscillation sur les raies voisines faiblement espacées, et le montage du miroir par rapport à la cavité laser en un point
tel que le dépôt formé sur le miroir a pour effet de permettre l'oscil-
lation sur une raie tout en supprimant l'oscillation sur les autres
raies voisines faiblement espacées.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | ||
| AR | Application made for restoration | ||
| BR | Restoration of rights | ||
| ST | Notification of lapse |