FR2572858A1 - Composant optique de laser, notamment un agencement de fenetre de laser, et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

LE COMPOSANT OPTIQUE 28 SELON LA PRESENTE INVENTION EST DESTINE A UN LASER DU TYPE COMPRENANT UNE REGION 12 DE GAZ FROID ET UNE REGION 14 DE PLASMA DE GAZ TRES CHAUD ET ENGENDRANT DES FLUX IMPORTANTS DE PHOTONS, LE COMPOSANT OPTIQUE COMPREND UN ELEMENT OPTIQUE 28, 36 ET UN REVETEMENT 34 SUR UNE DES SURFACES DE L'ELEMENT OPTIQUE EXPOSE AUX FLUX DE PHOTONS. LE REVETEMENT EST CONSTITUE PAR UNE MATIERE QUI MINIMISE LA PHOTOREDUCTION QUE SUBIT L'ELEMENT OPTIQUE SOUS L'EFFET DES FLUX DE PHOTONS. LES ELEMENTS OPTIQUES SELON LA PRESENTE INVENTION PEUVENT ETRE DES FENETRES, DES PLAQUES BIREFRINGENTES, DES LENTILLES INTRA-CAVITE, DES POLARISEURS ET DES MIROIRS, ETC.

Description

COMPOSANT OPTIQUE DE LASER, NOTAMMENT UN AGENCEMENT DE

FENETRE DE LASER, ET SON PROCEDE DE FABRICATION

La présente invention concerne des composants op-

tiques de laser et, plus particulièrement, des composants optiques, tels que des fenêtres, qui sont exposés à des flux de photons importants dans une région de gaz froid et qui peuvent être affectés d'une photoréduction par

suite de leur exposition aux flux de photons.

Dans presque tous les lasers ioniques à gaz, il se produit une diminution de la puissance de sortie utile du laser parsuite du vieillissement de ce laser. Cette diminution de la puissance utile est accentuée par les pertes qui se produisent aux éléments optiques, par

exemple à la fenêtre (ou aux fenêtres) du tube laser.

Dans le cas des lasers qui fonctionnent avec un gain élevé (tel que les lasers dont l'émission a lieu à certaines fréquences de la lumière visible), les pertes aux éléments optiques, spécialement aux fenêtres, bien qu'elles soient indésirables, peuvent souvent être tolérées pendant la durée de vie du tube. Toutefois,

même dans le cas de tels lasers à gain élevé, une éli-

mination ou une minimisation de telles pertes est sou-

haitable. Une élimination ou une minimisation des pertes aux éléments optiques (fenêtres) peut prolonger la durée de vie utile du tube et procurer un fonctionnement plus efficace et plus précis de ce tube pendant sa durée de vie. Dans le cas de lasers qui émettent avec un gain relativement faible (tel qu'un laser émettant à certaines

fréquences de l'ultraviolet), la diminution de la puis-

sance utile, accentuée par les pertes à une fenêtre, par

exemple, peut devenir très importante.

L'arc de plasma engendré dans les tubes des lasers ioniques à gaz peut donner naissance à des flux de photons importants qui sont capables de déclencher des modifications physiques et chimiques sur une surface

d'élément optique exposée à ces flux. Plus particu-

lièrement, ces flux de photons peuvent produire une

photoréduction des surfaces exposées des éléments op-

tiques. Les matières utilisées pour des éléments optiques de tels lasers comprennent, à titre illustratif et non limitatif, SiO2 cristallin, Si, SiO2 fondu, le saphir, le diamant, BeO, MgF2, ZnS, ZnSe, BaF2, CaF2, le diamant artificiel, le grenat d'aluminium-yttrium (YAG), le fluorure de lithium-yttrium (YLF), et autres matières

similaires. Ces matières subissent souvent des modifi-

cations physiques et chimiques, particulièrement une photoréduction, sur la surface exposée aux flux de photons. Dans le cas de fenêtres montées à l'extrémité d'un tube laser, cette modification se produit sur la surface intérieure de la fenêtre. Les autres éléments optiques disposés à l'intérieur du tube lui-même sont

également soumis à une photoréduction.

Ce serait un progrès dans la technique que de

disposer de composants optiques de laser qui ne subi-

raient pas de photoréduction lorsqu'ils sont exposés

à des flux de photons importants, particulièrement lors-

que le laser est un laser qui engendre une radiation ultraviolette pendant son fonctionnement. De tels lasers

émettent une radiation ultraviolette soit accidentelle-

ment, soit en tant que partie du faisceau,et comprennent les lasers ioniques à gaz nobles,les lasers à excimères, les lasers à C02, les lasers à électrons libres, les

lasers à vapeur métallique atomiques, et analogues.

C'est pourquoi, un objet de la présente invention est de fournir des composants optiques de lasers qui ne subissent pas de photoréduction lorsqu'ils sont exposés

à des flux de photons importants engendrés dans un laser.

Un autre objet de la présente invention est de

minimiser les modifications produites par une photoréduc-

tion sur la surface intérieure d'une fenêtre montée à l'extrémité d'un tube laser pendant le fonctionnement du laser. Un autre objet encore de la présente invention est de minimiser d'autres modifications physiques et chimiques induites sur les surfaces des éléments optiques

de laser par des flux de photons.

Un autre objet encore de la présente invention est de minimiser la photoréduction, induite par des flux de photons, que subissent les éléments optiques associés

à la région de gaz froide d'un laser ionique à gaz.

Un objet se rapportant à la présente invention est

d'augmenter notablement la durée de vie utile de tubes-

laser en minimisant les variations physiques et chimiques, telles qu'une photoréduction, que subissent les éléments

optiques sous l'effet de flux de photons.

Un autre objet de la présente invention est d'aug-

menter la résistance aux radiations d'éléments optiques associés à la région de gaz froid, d'un laser ionique a

gaz.

La présente invention consiste en un composant optique d'un laser du type dans lequel se trouve une région de plasma de gaz très chaud- et une région de gaz froid

Des flux de photons sont engendrés pendant le fonction-

nement du laser. Un élément optique est inclus, cet élé-

ment comportant au moins une surface eXposéeaux flux de photons et en communication avec ces flux. Un revêtement se trouve sur la surface de l'élément optique qui est exposée aux flux de photons. Ce revêtement est formé d'une

matière adaptée pour minimiser la photoréduction de l'élé-

ment optique induite par les flux de photons.

Selon un autre aspect de la présente invention, un composant optique associé fonctionnellement à un laser, à travers la région de gaz froid, duquel sont transmis

des flux de photons, comprend un élément optique compor-

tant au moins une surface exposée aux flux de photons.

257'2858'

Un revêtement est déposé sur la surface exposée et est choisi de manière que sa stoechiométrie ne soit pas sensiblement modifiée lorsqu'il est exposé aux flux de

photons engendrés.

Selon un autre aspect encore de la présente in- vention, un agencement de fenêtre est réalisé et monté à l'extrémité d'un tube laser du type dans lequel des flux de photons importants sont engendrés pendant le fonctionnement du laser et sont capables de provoquer des modifications physiques et chimiques sur la surface de la fenêtre qui est exposée à ces flux de photons importants. L'agencement de fenêtre comprend un moyen

formant fenêtre en une matière optique transparente des-

tinée à transmettre un faisceau de lumière laser à

travers ce moyen formant fenêtre. Des moyens faisant of-

fice de revêtement optiquement transparent et résistant aux radiations sont inclus sur la surface intérieure du moyen formant fenêtre qui est exposée aux flux de photons

importants afin d'empêcher et de minimiser les modifi-

cations physiques et chimiques se produisant sur la

surface pendant le fonctionnement du laser.

La présente invention peut être appliquée avanta-

geusement aux éléments optiques associés à la région de

gaz froid d'un laser qui engendre une radiation ultra-

violette pendant son fonctionnement. Les exemples de tels lasers comprennent les lasers ioniques à gaz nobles, les lasers à excimères, les lasers à C02, les lasers à électrons libres, les lasers à vapeur atomiques, et autres lasers similaires. La présente invention fournit un revêtement qui est destiné à des surfaces d'éléments optiques exposées à des flux de photons-importants et qui permet d'obtenir un laser dont la durée de vie utile est plus longue, qui est plus avantageux du point de vue

prix de revient et dont le rendement est plus grand.

Le revêtement est choisi de manière à minimiser particu-

lièrement les effets de photoréduction provoqués par une

exposition à des flux de photons.

La présente invention n'est pas limitée à des fenêtres, mais elle comprend également d'autres éléments optiques de lasers, tels aue des lentilles intra-cavité, des miroirs, des plaques biréfringentes, des éléments

de polarisation et autres éléments -analogues.

Le revêtement remplit un grand nombre de fonctions

utiles. Il minimise la photoréduction aux surfaces ex-

posées aux flux de photons; il augmente la dureté ou résistance de l'élément optique vis-à-vis des radiations; et il minimise la dégradation optique qui peut résulter soit de l'absorption d'une radiation lumineuse, soit

d'une distorsion de front de phase de la surface exposée.

Dans un mode de réalisation spécifique de la présente invention, l'élément optique est une fenêtre et, plus particulièrement, une fenêtre montée suivant un angle de Brewster. La fenêtre fait partie d'un laser qui émet dans la plage des fréquences de l'ultraviolet et présente un gain relativement faible. Dans ce mode de réalisation spécifique, la matière de la fenêtre est du SiO2 cristallin et le revêtement est un oxyde tel que A1203. En outre, dans ce mode de réalisation spécifique, a le revêtement est une mince couche d'environ 100 A d'épaisseur.

Les composants optiques et ies procédés de revê-

tement,tels que décrits ci-dessus et tels que fonction-

nant comme indiqué ci-avant, comprennent d'autres objets

spécifiques de la présente invention.

D'autres objets de la présente invention apparal-

tront dans la description ci-après donnée en référence

aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une des extrémités d'un tube laser du type dans lequel la présente invention peut être utilisée. Comme on peut le voir, un élément optique spécifique, à savoir une fenêtre montée de façon étanche à l'extrémité d'un tube laser, est représentée. Cette figure 1 a été partiellement arrachée et représentée en coupe pour montrer certaines parties constitutives du tube laser; la figure 2 est une vue agrandie montrant des détails de l'agencement de fenêtre utilisé dans le tube laser de la figure 1; et la figure 3 est un diagramme de la région de gaz froide d'un laser ionique. Dans cette illustration, un miroir est monté de façon étanche à l'extrémité du tube laser et un second élément optique est positionné à

l'intérieur de la région de gaz froid du tube laser.

Les éléments illustrés n'ont pas été représentés à l'échelle. On va maintenant décrire les modes de réalisation préférés. Sur la figure 1, un tube laser est indiqué d'une

façon générale par la référence numérique 10.

Le tube laser 10 illustré sur la figure 1 est un tube laser pour un laser ionique à gaz et seule, une

des extrémités du tube est représentée.

Le tube laser 10 est composé essentiellement de deux sections: une section de gaz froid désignée par 12; et une section de plasma de gaz très chaud référencée 14. La présente invention est utilisée avec un laser du type dans lequel une radiation ultraviolette est

engendrée,soit en tant que partie du faisceau laser lui-

même, soit en tant que radiation accidentelle.

Le gaz très chaud se trouve sensiblement dans la section de plasma 14 o une inversion de population se traduisant par une activité laser produit un faisceau laser d'une longueur d'onde choisie. Ce gaz très chaud se trouve essentiellement hors de la section 14 de gaz froid. Bien que la figure 1 représente un laser ionique, on comprendra cue la présente invention convient également pour d'autres lasers dans lequels sont engendrés des flux élevés de photons. La présente invention convient avec les types suivants de lasers: les lasers ioniques à gaz nobles; les lasers à excimères; leslasers à C02; les lasers à électronslibres; les lasers à vapeuismétalliquesato- miques; et autreslasers analogues. De plus, la présente invention peut être utilisée avec des lasers ayant des géométries diverses, tels que les lasers en anneau et

les lasers pliés.

Le tube 10 comprend un élément cylindrique 16 et un ensemble formant cathode 18. Ici encore, le plasma très chaud reste à l'intérieur de l'élément cylindrique 16 entre l'ensemble formant cathode 18 et une anode (non représentée).

Dans la structure illustrée, des brides d'extré-

mités 20 et 22 forment un agencement de montage permettant de monter un ensemble d'extrémité de tube (section 12

de gaz froid) sur l'élément cylindrique 16.

La bride 22 peut comprendre un ou plusieurs en-

sembles de raccordements 24 et 26 permettant de raccorder un matériel auxiliaire au tube 10, comme par exemple une pompe à vide, un bloc de matériel de remplissage et analogues. Comme illustré sur la figure 1, un élément optique se présentant sous la forme d'une fenêtre 28 est monté à

l'extrémité de la section 12 de gaz froid du tube 10.

Bien que la figure 1 représente une fenêtre, la présente invention se révèle utile avec d'autres éléments optiques comprenant,à titre illustratif et non limitatif, les

lentilles intra-cavité, les miroirs, les plaques biréfrin-

gentes, les plaques de polarisation, ainsi que d'autres

polariseurs et éléments analogues.

La fenêtre 28 est montée selon un angle de Brewster dans le mode de réalisation spécifique illustré sur la figure 1, mais la présente invention n'est pas limitée à des fenêtres ou autres éléments optiques qui sont montés suivant un angle de Brewster. Les fenêtres ainsi que d'autres éléments optiques peuvent être montés suivant

d'autres angles.

Le tube laser 10 comporte une autre électrode, à savoir une anode, à l'extrémité du tube (non représentée) de la figure 1. Un arc de plasma est engendré entre la cathode 18 et l'anode. L'arc de plasma peut engendrer d'importants flux de photons pendant le fonctionnement du laser. Ces flux de photons importants peuvent se

révéler nuisibles par le fait qu'ils entraînent une di-

minution de la puissance de sortie utile du tube laser en raison des pertes qui se produisent à l'endroit des composants optiques comprenant la fenêtre (ou les

fenêtres) du tube mais non limités à ces composants.

Tel qu'il est défini dans le présent exposé, un flux

important de photons est d'autant plus grand que l'éner-

gie des photons, la densité du flux et la durée d'expo-

sition, sont grands, l'influence de ces facteurs étant cumulée. Un ordre de grandeur d'environ 1010 - 1020 photons/seconde peut être considéré comme étant important eu égard auxfacteursprécédentsainsi qu'à l'application particulière. Le faisceau laser qui est produit par le tube laser 10 est indiqué par la référence-numérique 30 sur

la figure 2.

Une fenêtre 28 est montée sur le tube 10 dans un des modes de réalisation à l'aide d'un procédé dit "à fritte de verre", dans lequel on dispose une fritte de verre entre le tube 10 et la fenêtre 28. L'opération de montage, dans la réalité, est une opération classique par laquelle une fritte est scellée à une température élevée d'environ 450 C-550 C. D'autres procédés de montage qui conviennent comprennent l'utilisation d'une résine époxy ou d'une colle, l'établissement d'un contact optique, une fusion, le recours à des joints déformables, et analogues. Toutefois, le procédé ordinaire faisant

appel à une fritte est le procédé préféré.

Toute perte dans la transmission du faisceau 30 à travers la fenêtre 28 se traduit par une perte dans la puissance de sortie utile du laser. Des pertes peuvent se produire à l'endroit des éléments optiques, y compris à la fenêtre 28, par suite d'une dégradation optique. Un endommagement des éléments optiques peut résulter d'une absorption des radiations

de la lumière ou des distorsions du front de phase.

Une dégradation optique des éléments optiques peut se produire par suite des variations physiques ou

chimiques ayant lieu sur les surfaces des éléments op-

tiques, telles que la surface 32 de la fenêtre 28 car cette surface est la surface exposée aux flux de photons importants engendrés par l'arc de plasma pendant le

fonctionnement du laser.

Les modifications physiques et chimiques induites

par les flux de photons sont généralement une photo-

réduction d'une surface d'éléments optiques exposée à ces flux. Dans tout le reste du présent exposé, les modifications chimiques et physiques induites seront

appelées: photoréduction.

La présente invention minimise la photoléduction se produisant sur les surfaces optiques exposées en

augmentant la résistance de ces surfaces aux radiations.

On obtient ce résultat à l'aide de la présente invention en appliquant un revêtement 34, optiquement transparent et résistant aux radiations, à une surface d'élément

optique qui est exposée à des flux de photons, parti-

culièrement dans la région 12 de gaz froid.

L'expression "résistance aux radiations" telle qu'elle est utilisée dans la totalité du présent exposé indique que le revêtement 34 ne subit aucune modification physique ou chimique lorsqu'il est exposé à des dosages de radiations ultraviolettes engendrées pendant le fonctionnement du laser. La résistance aux radiations, dans le sens o l'expression est utilisée, dépend, en outre, des paramètres intensité et temps. En d'autres termes,le revêtement doit être d'autant plus résistant aux radiations que l'intensité du flux de photons et la période de temps d'exposition aux flux sont,l'une

combinée à l'autre, d'autant plus grandes respecti-

vement. A ce sujet, cette expression, telle qu'elle est appliauée à la présente invention, sous-entend que le revêtement 34 est résistant aux radiations dans les conditions dans lesquelles le laser fonctionne. Dans des conditions extrêmes d'intensité et de temps o il

ne serait normalement pas demandé à un laser de fonc-

tionner, le revêtement 34 pourrait ne pas être résistant

aux radiations et subir'un endommagement.

Le revêtement 34 remplit un grand nombre de fonctions utiles et est une matière qui ne modifie pas dans une mesure notable les propriétés optiques de l'élément optique. Par exemple, il est transparent

à la longueur d'onde à laquelle fonctionne le laser.

L'indice de réfraction du revêtement 34 est choisi de manière à minimiser les pertes par réflexion quand le revêtement a été appliqué, par exemple dans le cas

d'une fenêtre montée suivant un angle de Brewster.

On dispose le revêtement 34 sur des surfaces d'éléments optiques exposées à des flux importants de photons pour minimiser la photoréduction qui peut se produire à ces surfaces. En outre, le revêtement 34

présente une stoechiométrie qui ne varie pas sensi-

blement quand ce revêtement est exposé à des flux de photons. Il sert à minimiser la rupture des liaisons

à l'endroit de la surface exposée. En outre, le revê-

tement 34 n'absorbe pas lui-même dans une mesure notable la longueur d'onde voulue du laser après ou pendant

l'exposition à la radiation ultraviolette. La stoechio-

métrie, telle qu'elle est définie dans le présent exposé, comprend la conservation de la matière et de

l'énergie pour une activité chimique.

Les matériaux convenant pour les éléments op-

tiques comprennent, à titre illustratif et non limitatif, SiO2 cristallin, Si, SiO2 fondu, le saphir, le diamant, BeO, MgF2, ZnS, ZnSe, BaF2, CaF2, le diamant artificiel,

le grenat d'yttrium-aluminium (YAG), le fluorure d'yt-

trium-lithium (YLF) et autres produits analogues. La matière préférée est SiO2 cristallin. Les matières convenant pour le revêtement sont celles qui minimisent

substantiellement la photoréduction des surfaces d'élé-

ments optiques. Lorsqu'elles sont disposées sur une

surface optique devant être protégée, ces matières pos-

sèdent un faible coefficient de réflexion, une faible absorption optique dans la région o le laser fonctionne et présentent une faible dispersion dans la région de longueur d'onde o fonctionne le laser. Les matières

préférées comprennent les oxydes et les fluorures.

Des matières de revêtement, données à titre illustratif et non limitatif, comprennent A1203, BeO, Y203, MgO B203, Sc203, LiF, NdF3, ThF4, MgF2, Na3AlF6, et autres matières analogues. Les matières les plus préférées

sont A1203 et BeO.

2 3 De façon importante, le revêtement 34 peut être constitué par une seule couche ou bien par plusieurs couches sous forme, par exemple, d'une conception multicouche. Le revêtement 34 peut comprendre une couche d'une première matière choisie, une seconde

couche d'une seconde matière choisie et ainsi de suite.

Quand une structure multicouche est utilisée, elle est configurée de manière à satisfaire à des pertes par réflexion minimales de la combinaison de surfaces

revêtues 32 et de revêtement 34.

Les matières choisies pour le revêtement 34 et pour la surface revêtue 32 sont choisies de manière à réduire l'absorption de contaminants de la surface 32 qui, en l'absence du revêtement 34, seraient soumise à une photoréduction résultant de son exposition aux

flux de photons.

L'épaisseur du revêtement 34 peut varier. Ce

revêtement peut être une mince pellicule ayant une épais-

O seur supérieure à environ 50 A. Il peut être appliqué en une épaisseur optique de demi-onde (couche absente)

ou en multiples entiers de l'épaisseur optique de demi-

onde.

On applique le revêtement 34 aux éléments op-

tiques à l'aide de divers moyens. Dans un des modes de réalisation, on l'applique à la surface (aux surfaces) voulue(s) par dépôt physique de vapeur en utilisant

divers types d'applicateurs comprenant,à titre illus-

tratifmais non limitatif, un canon à faisceau d'électrons, un pulvérisateur, et autre appareil analogue. Dans un autre mode de réalisation, on l'applique à l'aide d'un dépôt chimique et on peut l'appliquer par immersion

dans un bain chimique si la totalité de l'élément op-

tique doit être revêtue.

En se référant maintenant à la figure 3, on voit cue l'on a représenté un élément optique 28 disposé à l'intérieur du tube laser 10 et, plus particulièrement, dans la région 12 de gaz froid. Dans tout le présent exposé, les mêmes références numériques sont utilisées pour désigner les éléments identiques ou similaires de chaque figure. Comme on peut le voir sur la figure 3, un élément optique 28, tel qu'une plaque de polarisation, une plaque biréfringente, une lentille intra-cavité, et autre élément analogue, est revêtu sur ses deux surfaces opposées par un revêtement 34. L'élément optique 28 peut ou non être monté suivant un angle de Brewster. On revêt les deux surfaces quand elles sont respectivement en communication avec les flux importants de photons produits et quand on veut minimiser la photoréduction à

l'endroit de chaque surface.

Dans un autre mode de réalisation, on ne revêt qu'une seule surface de l'élément optique 28. En outre, quand on revêt les deux côtés, on peut revêtir chaque côté avec les mêmes matières ou avec des matières différentes, sur des épaisseurs différentes et en structures

multicouches sur un seul ou sur les deux côtés.

En se référant encore à la figure 3, on voit qu'à l'extrémité du tube 10 se trouve un miroir de sortie 36 de laser. Le miroir 36 est monté sur le tube à l'aide de divers moyens classiques comprenant, à titre illustratif mais non limitatif, un scellement étanche à l'aide d'une fritte. La surface 38, exposée à l'intérieur du tube 10, est revêtue par un revêtement 34. On comprendra que les éléments optiques, tels qu'un miroir 36, peuvent être constitués pardes structures multicouches. La présente invention trouve une application dans des lasers émettant dans les spectres ultraviolet,

visible, infrarouge et autres spectres analogues.

Dans un mode de réalisation spécifique de la présente invention, une fenêtre est montée suivant un angle de Brewster à l'extrémité de la région de gaz

froid d'un tube-laser émettant dans la plage de fré-

quence correspondant à l'ultraviolet. Dans ce mode de

réalisation particulier, la fenêtre est en SiO2 cristal-

lin et la matière du revêtement est Al 203 déposée sur 02 3

une épaisseur physique d'environ 100 A par dépôt phy-

sique de vapeur.

Un laser émettant dans la plage de fréquence correspondant à l'ultraviolet fonctionne avec un gain faible, et des pertes à l'endroit d'un élément optique,

tel qu'une fenêtre, peuvent se traduire par une dimi-

nution de la puissance utile du laser en une brève

période de temps.

Par exemple, le flux de photons important peut provoquer une photoréduction de la surface de SiO2 cristallin. Cette réduction transforme SiO2 en Si élémentaire en même temps que d'autres produits de réduction. Si Si élémentaire est présent sur la surface, il se produit une perte optique, telle qu'une absorption,

une diffusion et analogue, à la longueur d'onde d'émis-

sion du laser. Une fraction seulement d'une couche ato-

mique de Si élémentaire peut absorber une quantité im-

portante de la lumière d'un faisceau laser.

Un revêtement, tel que A1203, BeO et autre composé analogue, appliqué sous la forme d'une mince pellicule ou sur une épaisseur optique de demi- onde (ou un multiple entier de cette épaisseur), est efficace

pour minimiser la photoréduction de SiO2.

La matière de revêtement utilisée est également une matière résistante aux radiations en ce sens qu'elle n'est pas facilement dissociée ou que sa stoechiométrie ne varie pas facilement lorsqu'elle est exposée aux

flux importants de photons.

Il est bien entendu que la description qui

précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif

et non limitatif, et que des variantes ou des modifi-

cations peuvent y être apportées dans le cadre de la

présente invention.

Claims (66)

REVENDICATIONS

1. Composant optique d'un laser, ledit laser comportant une région (14) de plasma de gaz chaud, une région (12) de gaz froid et engendrant intérieurement des flux de photons, caractérisé par le fait qu'il comprend:

un élément optique (28;36) associé fonctionnel-

lement audit laser et dont au moins une surface (32;38) est exposée aux flux de photons et est en communication avec ces flux; et un moyen formant revêtement (34) sur ladite surface d'élément optique exposée aux flux de photons, ledit revêtement étant formé d'une matière adaptée pour minimiser la photoréduction dudit élément optique induite

par lesdits flux de photons.

2. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément optique est formé d'une matière optique sensiblement transparente

adaptée pour laisser passer un faisceau de lumière laser.

3. Composant optique selon la revendication 1,

caractérisé par le fait que ledit élément optique com-

porte plus d'une surface exposée aux flux de photons.

4. Composant optique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque surface dudit élément optique exposée aux flux de photons est revêtue dudit revêtement.

5. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est une

pellicule optiquement mince.

6. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement a une O épaisseur physique supérieure à environ 50 A.

7. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement a une épaisseur physique d'environ 100 Ao épaisseur physique d'environ 100 A.

8. Composant optiaue selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est appliqué à chaaue surface exposée d'élément optique sensiblement sur une épaisseur optique de demi-onde ou sur un nombre entier d'épaisseurs optiques de demi-onde.

9. Composant optique selon larevendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est une pellicule multicouche, chaque couche étant formée d'une

substance différente.

10. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est

une fenêtre sur l'extrémité d'un tube laser (10) délimi-

tant la région (12) de gaz froid.

11. Composant optique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite fenêtre est fixée de

façon étanche audit tube laser à l'aide d'une fritte.

12. Composant optique selon la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite fenêtre est une

fenêtre montée suivant un angle de Brewster.

13. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est disposé à l'intérieur de ladite région de gaz froid et comporte deux surfaces opposées dont au moins une est exposée auxdits flux de photons, ladite surface exposée comportant un moyen formant revêtement (34) qui y est appliqué.

14. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est

une lentille intra-cavité.

15. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est

une plaque biréfringente.

16. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est

un polariseur à plaque interne.

17. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait aue l'élément optique (36) est

un miroir.

18. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément optique est formé d'une matière qui minimise la rupture des liaisons chimiques dudit élément provoquée par lesdits flux de photons.

19. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément optique est formé d'une matière choisie parmi le groupe comprenant SiO2 cristallin, Si, SiO2 fondu, le saphir, le diamant, BeO, MgF2, ZnS, ZnSe, BaF2, CaF2, le diamant artificiel,

le grenat d'yttrium-aluminium (YAG), le fluorure d'yttrium-

lithium (YLF), et autres substance analogues.

20. Composant optique selon la revendication 1,

caractérisé par le fait que ledit revêtement est un oxyde.

21. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est une matière qui présente un faible coefficient de réflexion, une faible absorption optique et une faible dispersion

dans le spectre o ledit laser fonctionne.

22. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait aue ledit revêtement est adapté pour minimiser les modifications ou altérations aux fronts de phases optiques apparaissant après l'exposition auxdits

flux de photons.

23. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément optigue et ledit revêtement sont choisis de manière à réduire l'adsorption de contaminants d'une surface d'élément optique qui est

revêtue dudit revêtement.

24. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est formé d'une matière choisie parmi le groupe comprenant A1203, BeO, Y203, MgO, B203, Sc203, LiF, NdF3, ThF4, MgF2, et Na3AlF6

25. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est formé de A1203 ou BeO.

26. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit revêtement est formé

de A1203.

27. Composant optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est une fenêtre montée suivant un angle de Brewster et fixée à une extrémité d'un tube laser à l'endroit de la section (12) de gaz froid avec sa surface intérieure communiquant avec cette section, le revêtement (34) étant une mince couche de A1203, ladite fenêtre étant formée de SiO2

cristallin, et ledit laser étant un laser ionique à gaz.

28. Composant optique associé fonctionnellement à un laser engendrant des flux de photons dans une région (12) de gaz froid, caractérisé par le fait qu'il comprend: un élément optique (28;36) monté sur ledit laser

et comportant au moins une surface (32;38) exposée aux-

dits flux de photons; un revêtement (34) déposé sur ladite surface

exposée, ce revêtement étant formé d'une matière présen-

tant une stoechiométrie qui ne varie pas sensiblement

quand cette matière est exposée auxdits flux de photons.

29. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que ledit élément optique est formé d'une matière qui laisse passer un faisceau de lumière

laser.

30. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que ledit laser est du type qui

engendre une radiation ultraviolette pendant son fonction-

nement.

31. Composant optique selon la revendication 28,

caractérisé par le fait que ledit laser est un laser ionique.

32. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est une mince pellicule dont l'épaisseur physique est supérieure o à environ 50 A.

33. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est une mince pellicule dont l'épaisseur physique est d'environ o A.

34. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) comprend une pluralité de couches distinctes formées chacune d'une

matière différente.

35. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) a une

épaisseur correspondant à une épaisseur optique de demi-

onde ou a un nombre entier d'épaisseurs optiques de demi-onde.

36. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est une fenêtre qui est fixée à une extrémité d'un tube laser (10) et dont une surface (32) est exposée auxdits flux de

photons dans la région (12) de gaz froid.

37. Composant optique selon la revendication 36, caractérisé par le fait que ladite fenêtre est une fenêtre

montée suivant un angle de Brewster.

38. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par lie fait que l'élément optique (28) est

disposé à l'intérieur de la région (12) de gaz froid.

39. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est

une plaque polarisante.

40. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est une

lentille intra-cavité.

41. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que l'élément optique (28) est

une plaque biréfringente.

42. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que l'élément optique (36) est un miroir.

43. Composant optique selon la revendication 28,

caractérisé par le fait que ledit élément optique com-

porte plus d'une surface revêtue par le revêtement (34).

44. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est déposé sur ledit élément optique par dépôt physique de vapeur.

45. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est déposé

sur ledit élément optique par dépôt chimique.

46. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que ledit élément optique est formé d'une matière choisie parmi le groupe comprenant SiO cristallin, Si, SiO2 fondu, le saphir., le diamant, Si2 crsaliS, 2i BeO, MgF2, ZnS, ZnSe, BaF2, CaF2, le diamant artificiel, le grenat d'yttrium-aluminium (YAG) et le fluorure d'yttrium-lithium.

47. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est un

oxyde ou un fluorure.

48. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est formé d'une matière choisie parmi le groupe comprenant A1203, BeO, Y203, MgO, B203, Sc203, LiF, NdF3, ThF4, MgF2 et Na3AlF6

49. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est A1203

ou BeO.

50. Composant optique selon la revendication 28, caractérisé par le fait que ledit élément optique et ledit revêtement sont choisis de manière à réduire l'adsorption de contaminants d'une surface d'élément optique qui

est revêtue dudit revêtement.

51. Agencement de fenêtre destinée à être montée à une extrémité d'un tube laser (10) du type dans lequel des flux importants de photons sont engendrés pendant le fonctionnement du laser et sont capables de déclencher des modifications physiques et chimiques sur une surface (32) de fenêtre exposée à ces flux de photons importants, ledit agencement de fenêtre étant caractérisé par le fait qu'il comprend: un moyen formant fenêtre (28) en matière optique transparente destinée à laisser passer un faisceau de lumière laser; et un moyen formant revêtement (34), résistant aux radiations et transparent optiquement, sur la surface intérieure (32) de la fenêtre (28) exposée aux flux importants de photons afin d'empêcher ou de minimiser les modifications physiques et chimiques sur ladite

surface pendant le fonctionnement du-laser.

52. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est une couche très mince destinée à minimiser les pertes par absorption et réflexion entre le revêtement (34) et

la fenêtre (28).

53. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) est une

fenêtre montée suivant un angle de Brewster.

- 54. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que le revêtement (34) présente un indice de réfraction choisi de façon à minimiser les

pertes par réflexion entre la fenêtre (28) et le revê-

tement (34).

55. Agencement ce fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) est une

fenêtre montée suivant un angle de Brewster.

257285'8

56. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) et le

revêtement (34) sont choisis de manière à réduire l'ad-

sorption de contaminants sur la surface intérieure (32) de la fenêtre (28) .

57. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) est une

fenêtre montée suivant un angle de Brewster.

58. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) est en

SiO2 cristallin.

59. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est une matière aui absorbe une partie importante des flux de photons provoquant une modification physique et chimique dans la surface (32) de la fenêtre et est une matière qui ne se dissocie pas sous l'action de ces flux de photons et qui, de ce fait, empêche cette partie des flux de

photons d'atteindre la surface de la fenêtre.

60. Agencement de fenêtre selon la revendication 59, caractérisé par le fait aue la fenêtre (28) est en

SiO2 cristallin.

61. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que le revêtement (34) est

une matière qui résiste à une dégradation optique.

62. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) est en

SiO2 cristallin et que le revêtement (34) est en A 1203.

63. Agencement de fenêtre selon la revendication 51, caractérisé par le fait que la fenêtre (28) est une

fenêtre montée suivant un angle de Brewster.

64. Agencement de fenêtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que toute dégradation de la fenêtre dans le temps peut se traduire par une diminution de la puissance de sortie du laser et/ou par une distorsion indésirable du front de phase, ledit agencement de fenêtre étant une fenêtre (28) montée suivant un angle de Brewster et en SiO2 cristallin et le revêtement (34) étant appliqué sous forme d'une mince couche de l'ordre d'environ 100 A d'épaisseur physique.

65. Procédé pour empêcher ou minimiser des

modifications physiques ou chimiques de la surface in-

térieure (32) d'une fenêtre (28) montée à une extrémité

d'un tube laser (10) du type dans lequel un flux impor-

tant de photons est engendré pendant le fonctionnement du laser et est capable de provoquer des modifications physiques et chimiques sur la surface de la fenêtre qui est exposée à ce flux important de photons, le procédé susvisé étant caractérisé par le fait qu'il consiste: à réaliser la fenêtre avec une matière optique transparente pour laisser passer le faisceau de lumière laser; et à revêtir la surface intérieure (32) de la

fenêtre (28) avec un revêtement (34) optiquement trans-

parent et résistant aux radiations, ce revêtement étant en une matière qui empêche ou minimise de façon efficace les variations physiques ou chimiques sur ladite surface

de la fenêtre pendant le fonctionnement du laser.

66. Procédé selon la revendication 65, carac-

térisé par le fait que la fenêtre (28) est une fenêtre

montée suivant un angle de Brewster.