FR2667200A1 - Dispositif servant a faire demarrer un laser a haute frequence et laser en comportant application. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif servant à faire démarrer un laser à haute fréquence. Ce dispositif comprend des première et seconde électrodes (30, 34), des moyens (12) accouplés auxdites électrodes pour produire une décharge à haute fréquence entre ces électrodes, et un milieu amplificateur (28) servant à émettre un rayonnement en réponse à une décharge entre lesdites électrodes, une troisième électrode (32) accouplée aux moyens (12) pour produire une décharge à haute fréquence, et des moyens aptes à répondre à un signal de commande, qui leur est appliqué, pour appliquer successivement des potentiels aux troisième et première électrodes. Application notamment à un laser à guide d'ondes à haute fréquence.

Description

i La présente invention concerne d'une manière générale des lasers à gaz

et plus particulièrement un circuit servant à faciliter le démarrage d'un laser à haute fréquence au moyen de l'ionisation d'une partie du milieu amplificateur du laser. Un laser à haute fréquence à gaz carbonique (CO 2) est utilisé de façon typique en tant que source de rayonnement cohérent dans des systèmes tels que des systèmes de détection laser On trouve fréquemment de tels systèmes de détection sur des véhicules, pour lesquels un fonctionnement piloté n'est pas possible, comme par exemple un missile ou un satellite Une défaillance dans le démarrage du laser dans un tel système de détection conduirait à une défaillance complète de l'ensemble du système et éventuellement de la mission C'est pourquoi, des moyens très fiables pour faire démarrer un laser à haute fréquence peuvent avoir une importance capitale dans de

telles applications.

Lorsqu'on soumet deux électrodes, entres lesquelles est disposé un gaz à basse pression, à un potentiel électrique qui augmente, un courant initial très faible circule lorsque les particules chargées présentes dans le gaz formant milieu amplificateur sont attirées vers les électrodes Lorsque le potentiel augmente, le courant augmente rapidement étant donné que les électrons, qui sont attirés vers l'électrode positive, acquièrent une énergie suffisante pour ioniser les atomes du milieu amplificateur et produire de ce fait un plus grand nombre de porteurs de courant Brusquement, le courant augmente très rapidement et la tension entre électrodes chute étant donné que, dans des conditions correctes, le gaz est le siège d'une décharge auto-entretenue, désignée sous le terme de décharge à incandescence. Un courant de décharge peut être maintenu dans un gaz raréfié sans introduction des électrodes dans le gaz Un tube contenant un gaz formant un milieu amplificateur peut être disposé entre deux électrodes présentant une différence de potentiel à variation alternative rapide Le gaz situé dans le tube agit en tant que diélectrique d'un condensateur et le milieu amplificateur devient lumineux sous l'effet d'une décharge dans le tube, semblable à la décharge entre

des électrodes internes.

De façon typique, les lasers à haute fréquence requièrent, pour l'ionisation initiale de leurs mélanges de gaz internes, une puissance de commande à haute fréquence beaucoup plus importante que ce qui est nécessaire pour maintenir une décharge stationnaire dans un gaz, dans des conditions normales de fonctionnement Dans certains systèmes laser à gaz de l'art antérieur, on a ajouté de faibles quantités de xénon au mélange gazeux pour réduire le

potentiel requis pour ioniser le milieu formé par le gaz.

L'exigence d'une puissance de démarrage élevée peut être même encore plus importante en raison d'extrêma de la température ambiante ou de longues périodes d'inactivité du

laser.

L'expérience de laboratoire a montré qu'on peut habituellement faire démarrer un laser difficile à faire démarrer si on stimule son mélange gazeux interne par une décharge électrique produite par une bobine de Tesla avant de lui appliquer une énergie à haute fréquence Cependant, l'insertion d'une bobine de Tesla classique augmente les dimensions, le poids, la complexité et le coût d'un système laser et peut nécessiter l'utilisation d'une source

d'énergie additionnelle pour activer la bobine.

C'est pourquoi un but principal de la présente invention est de fournir des moyens fiables permettant de

faire démarrer un laser à gaz.

Un autre but de la présente invention est de fournir un circuit perfectionné de démarrage pour ioniser le milieu gazeux dans un laser à haute fréquence avant le démarrage. Un autre but de la présente invention est de fournir un circuit de démarrage d'un laser à haute fréquence, qui ne requiert aucune source d'énergie, en dehors de l'énergie envoyée pour maintenir la décharge

stationnaire dans le gaz.

Ces buts et d'autres buts sont atteints d'une manière générale grâce à un dispositif conforme à la présente invention, utilisé dans une source d'énergie rayonnante comprenant des première et seconde électrodes, des moyens accouplés auxdites première et seconde électrodes pour produire une décharge à haute fréquence entre ces électrodes, et un milieu amplificateur servant à émettre un rayonnement en réponse à une décharge entre lesdites électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième électrode accouplée auxdits moyens de production d'une décharge à haute fréquence, et des moyens accouplés auxdits moyens de production d'une décharge et aptes à répondre à un signal de commande, qui leur est appliqué, pour appliquer successivement des potentiels auxdites troisième et première électrodes. Conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention, il est prévu un laser à guide d'ondes à haute fréquence comprenant une enceinte étanche contenant une cavité de guide d'ondes, et des première, seconde, et troisième électrodes adjacentes à la cavité de guide d'ondes Le laser comprend également des moyens accouplés aux première et seconde électrodes et à une source d'énergie à haute fréquence pour produire une décharge électrique dans la cavité de guide d'ondes De plus, le laser comprend un milieu amplificateur situé dans l'enceinte, pour émettre un rayonnement cohérent en réponse à la décharge électrique entre les électrodes Le laser comporte en outre des moyens accouplés aux seconde et troisième électrodes et à la source d'énergie

à haute fréquence pour ioniser le milieu amplificateur.

Enfin, le laser comprend des moyens accouplés aux moyens produisant la décharge et aux moyens d'ionisation et aptes à répondre à un signal de commande qui leur est appliqué pour autoriser l'envoi d'une énergie à haute fréquence successivement à la troisième électrode et à la première électrode. Grâce à cet agencement, on obtient une fiabilité accrue lors du démarrage d'un laser à haute fréquence Le dispositif décrit provoque l'ionisation dans le milieu amplificateur, au moyen d'une alimentation de la troisième électrode pendant un bref intervalle de temps lors du démarrage, avant l'alimentation de la première électrode De cette manière, une impulsion initiale de démarrage à haute tension utilise la même source d'énergie que celle utilisée pendant la décharge stationnaire dans le gaz lors du

fonctionnement normal.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prises en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente un laser à gaz à guide d'ondes convenant pour être utilisé dans le cadre de la présente invention; la figure 2 représente un schéma d'un système laser à haute fréquence comprenant un circuit de commande de la décharge, appliquant les principes de la présente invention; la figure 3 représente un schéma d'un réseau d'adaptation accouplé à l'électrode principale du laser à gaz; la figure 4 représente un schéma d'un réseau d'adaptation accouplé à l'électrode de démarrage du laser à gaz; et la figure 5 représente une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation préférée du réseau

d'adaptation de la figure 4.

La figure 1 représente, sous une forme partiellement schématique, un système laser à gaz à guide d'ondes à haute fréquence comprenant un laser à gaz 10 possédant une enceinte étanche 20 et un circuit 12 servant à envoyer une énergie de commande à haute fréquence pour produire une décharge dans le gaz à l'intérieur de l'enceinte 20 L'enceinte 20, qui est fabriquée à titre d'exemple avec un matériau céramique, contient dans la section de guide d'ondes 26, un milieu amplificateur 28, qui peut par exemple être constitué par du gaz carbonique La section formant guide d'ondes 26 possède, par exemple, une longueur de 24 cm et une section transversale formée de côtés de 2 mm, pour un volume total de gaz dans le guide

d'ondes, égal approximativement à un centimètre cube.

Des électrodes 30,32 et 34 sont adjacentes à l'enceinte 20 au niveau des limites de la section formant guide d'ondes 26 Les électrodes 30 et 32 sont alignées longitudinalement d'un côté du guide d'ondes 26; l'électrode 34 s'étend longitudinalement sur le côté opposé du guide d'ondes 26 et de façon typique, est accouplée au potentiel de masse L'électrode 30 est l'électrode principale; l'électrode 32 est l'électrode de démarrage L'électrode principale 30 possède une longueur nettement supérieure à l'électrode de démarrage 32 De façon typique, dans le présent exemple, l'électrode 30 peut avoir une longueur comprise entre 15 cm et 75 cm, par exemple 20 cm, et, de façon typique, l'électrode 32 peut avoir une longueur de 6 mm Le couple d'électrodes comprenant les électrodes 30 et 32 et l'électrode 34 s'étendent sensiblement sur toute la

longueur de la section de guide d'ondes 26.

L'unité 12 de commande de la décharge est prévue de manière à produire une décharge entre les électrodes 30 et 34 La décharge excite le milieu amplificateur 28, ce qui produit l'émission d'un rayonnement Conformément à la présente invention, un signal à haute fréquence provenant d'une source à haute fréquence 14 est introduit dans le circuit 12 de commande de la décharge, qui introduit, à partir de là, des signaux individuels à haute fréquence dans le milieu amplificateur 28, par l'intermédiaire des électrodes 30 et 32 Le laser excité à haute fréquence 10 peut être utilisé

dans un mode de fonctionnement soit continu, soit pulsé.

Lorsque le laser 10 est utilisé dans le mode de fonctionnement en résonateur, le miroir à réflexion totale est placé sur l'axe optique du laser 10, à une extrémité de la section formant guide d'ondes 26, et un miroir partiellement transparent 52 est placé sur l'axe optique au niveau de l'extrémité opposée de la section formant guide d'ondes 26 Dans d'autres applications, on peut adjoindre aux miroirs 50 et 52 des fenêtres de sortie optique, dont les portes peuvent être positionnées sous l'angle de Brewster par rapport à l'axe optique afin de commander la polarisation des impulsions laser de sortie, comme cela est

bien connu dans la technique.

En référence à la figure 2, on y voit représenté un schéma d'un système laser à haute fréquence conforme aux principes de la présente invention Le système laser comprend un circuit 12 de commande de la décharge, qui envoie un signal à haute fréquence délivré par la source à haute fréquence 14 à l'électrode principale 30 et à l'électrode de démarrage 32 du laser 10 Le circuit 12 de commande de la décharge comprend des coupleurs hybrides 60

et 80, des amplificateurs 64,66,76 et 78, un filtre passe-

bas 68, un alternateur 82 et des réseaux d'adaptation 84 et 86. Dans le présent exemple, les coupleurs hybrides 60 et 80 sont tous deux, par exemple, des coupleurs hybrides en quadrature ( 90 ) à 3 d B, qui peuvent être similaires au modèle no 170262-3, commercialisé par la Société dite Anaren Microwave, Inc, East Syracuse, New-York Les coupleurs hybrides sont bien connus des spécialistes de la

technique et il est inutile d'en décrire le fonctionnement.

Ils peuvent être agencés de manière à assumer un grand nombre de fonctions, dont deux sont incluses dans la

présente invention et vont être discutées ci-après.

Un signal à haute fréquence, par exemple situé dans la gamme des fréquences comprises entre 100 et 250 M Hz et produit par la source à haute fréquence 14, est appliqué au coupleur hybride 60 au niveau de son accès d'entrée désigné comme étant l'accès 1 par exemple dans le dispositif de Anaren, et repéré par "IN" sur la figure 2 Lorsque l'accès 2, c'est-à-dire l'accès représenté par "ISO", est terminé correctement par une résistance 62 possédant de façon typique une valeur de 50 ohms dans le présent exemple, la puissance appliquée à l'accès d'entrée est répartie de façon égale entre les deux accès opposés, à savoir les accès 3 et 4, comme par exemple O et "-90 ", mais la phase de la tension présente sur l'accès -90 est en retard de 90 par rapport à la phase de la tension présente au niveau de l'accès 0 Les signaux de sortie déphasés et de même amplitude, qui sont délivrés par l'accès O et par l'accès -90 du coupleur hybride 60 sont appliqués respectivement

aux accès d'entrée d'amplificateurs linéaires 64 et 66.

Les amplificateurs 64 et 66 sont sensiblement identiques du point de vue gain et déphasage et peuvent être d'un type analogue au modèle N O BM 0240 D 020, commercialisé par la Société dite EPSCO, Inc, Westlake Village, Californie Les amplificateurs 64 et 66 comprennent respectivement des accès d'entrée de commande de gain 64 a et 66 a, qui sont destinés à recevoir un signal de commande dont le niveau continu instantané règle le gain de l'amplificateur et par conséquent son niveau de sortie De façon typique, les accès d'entrée 64 a et 66 a sont utilisés

pour des applications de commande automatique de gain (AGC).

Dans le présent exemple, les signaux de sortie des amplificateurs pris à titre d'exemple sont commandés linéairement par l'application d'une tension comprise entre O et 15 volts à leurs accès d'entrée de commande, l'énergie complète de sortie étant obtenue dans le cas o une tension de 15 volts est appliquée à l'accès d'entrée de commande, et o aucun signal de sortie n'est produit lorsque la polarisation appliquée à l'accès d'entrée de commande est

égale à O volt.

La borne d'entrée 74 est accouplée électriquement directement à l'accès d'entrée de commande de gain 64 a de l'amplificateur 64 et est accouplée, par l'intermédiaire du filtre passe-bas 68, à l'accès d'entrée de commande de gain 66 b de l'amplificateur 66 Le filtre passe-bas comprend une résistance série 70 et une capacité shunt 72 et retarde l'effet d'une transition de tension apparaissant au niveau de la borne d'entrée 74 Dans le présent exemple, la résistance 70 et la capacité 72 sont choisies de manière à fournir un retard de l'ordre de un à cinq millisecondes dans le cas de l'application d'une tension continue de polarisation complète à l'accès d'entrée de commande 66 a de l'amplificateur 66 à partir du moment de l'apparition d'une

transition de O à 15 volts sur la borne d'entrée 74 C'est-

à-dire que l'énergie totale de sortie délivrée par l'amplificateur 66 apparaît entre 1 et 5 millisecondes après que l'énergie complète de sortie ait été délivrée par

l'amplificateur 64.

Les signaux de sortie délivrés par les amplificateurs 64 et 66 sont envoyés respectivement aux accès d'entrée des amplificateursz 76 et 78 Les amplificateurs 76 et 78 réalisent l'accroissement de puissance nécessaire pour amorcer et maintenir la décharge à haute fréquence dans le laser 10 Les amplificateurs 7 * 5 et 78 sont entièrement identiques du point de vue gain et déphasage et peuvent par exemple être tous deux d'un type semblable au modèle d'amplificateur d'énergie à haute fréquence N O MM 450, commercialisé par la Société dite Kalmus Engineering International, Kirkland, Washington Ces amplificateurs pris à titre d'exemple délivrent une puissance de sortie de 150 watts à une fréquence de 175 M Hz. Les signaux de sortie délivrés par les amplificateurs 76 et 78 sont envoyés respectivement aux accès IN et ISO du coupleur hybride 80 qui est, par exemple, un dispositif identique au coupleur hybride 60 décrit précédemment Avec cette configuration du coupleur hybride , dans les conditions normales dans lesquelles des niveaux d'énergie égaux sont appliqués aux accès IN et ISO à partir des amplificateurs 76 et 78, la totalité de la puissance d'entrée délivrée par les deux amplificateurs 76 et 78 est dirigée vers l'accès -90 et aucune puissance n'apparaît au niveau de l'accès O Dans des conditions de déséquilibre, dans lesquelles des quantités différentes de puissance sont délivrées par les amplificateurs 76 et 78 aux accès IN et ISO du coupleur hybride 80, une certaine quantité de

puissance apparaît au niveau de l'accès O .

Le signal présent au niveau de l'accès -590 du coupleur hybride 80 est envoyé -d Bi réseau d'adaptation 84, qui réalise une adaptation d'impédance entre la source à haute fréquence et l'électrode principale 30 du laser 10 Le réseau d'adaptation 84 est choisi de manière à fournir une adaptation d'impédance presque parfaite avec l'électrode principale 30 pendant le fonctionnement normal, c'est-à-dire pendant la décharge du milieu amplificateur 28, ce qui résulte de l'excitation à haute fréquence On va décrire une forme de réalisation préférée du réseau d'adaptation 84 en

référence à la figure 3.

Le signal présent au niveau de l'accès O du coupleur hybride 80 est envoyé par l'intermédiaire de l'atténuateur 82 au réseau d'adaptation 86, qui adapte la source à haute fréquence à un niveau d'impédance élevé La combinaison de l'électrode de démarrage 32 et du réseau de démarrage 86 fonctionne effectivement à la manière d'une bobine de Tesla en produisant une tension très élevée à haute fréquence entre les électrodes 32 et 34, cette tension pouvant être par exemple de l'ordre de 200 volts. L'atténuateur 82, qui dans le présent exemple atténue d'environ 10 à 20 d B le signal à haute fréquence devant être appliqué au réseau d'adaptation 86, empêche un endommagement de l'électrode 32 en réduisant l'énergie de l'excitation à haute tension On va décrire une forme de réalisation préférée d'un réseau d'adaptation 86 en référence aux

figures 4 et 5.

Le fonctionnement du système laser à haute fréquence de la figure 2 peut être décrit de la manière suivante: une énergie à haute fréquence est appliquée continûment au circuit 12 de commande de la décharge à partir de la source à haute fréquence 14, et la décharge à haute fréquence dans le gaz à l'intérieur du laser 10 est de façon typique commandée par application d'une tension continue à une borne d'entrée 74 Dans le cas o une résistance de terminaison correcte 62 est placée au niveau de l'accès 2 du coupleur hybride 60, le signal à haute fréquence présent au niveau de l'accès 1 est réparti de façon égale en étant déphasé de 90 , entre les accès O et -90 Les signaux de même amplitude qui sont délivrés par le coupleur hybride 60 et appliqués aux amplificateurs 64 et 66, sont bloqués lorsque les signaux d'entrée de commande de gain présents au niveau des accès 64 a et 66 b sont égaux à

zéro volt.

Lorsqu'une transition de tension, par exemple entre O et 15 volts, apparaît au niveau de la borne d'entrée 74, une tension de polarisation apparaît immédiatement au niveau de la borne d'entrée de commande de gain 64 a de l'amplificateur 64, et le signal à haute fréquence présent sur l'accès O' du coupleur hybride 60 est amplifié par il l'amplificateur 64, puis est amplifié par l'amplificateur 76 et est appliqué à l'accès IN du coupleur hybride 80 Etant donné qu'à cet instant il n'existe virtuellement aucun signal à haute fréquence au niveau de l'accès ISO du coupleur 80, le déséquilibre fait apparaître un signal à haute fréquence au niveau de l'accès O O du coupleur 80, ce signal étant appliqué au réseau d'adaptation 86, ce qui conduit à l'application d'une tension très élevée, par exemple 200 volts, entre les électrodes 32 et 34 du laser 10 Le milieu amplificateur 28 à l'intérieur du guide d'ondes 26 (voir figure 1) dans la région de l'électrode de démarrage 32 s'ionise rapidement et le rayonnement ultraviolet produit par la décharge au voisinage de l'électrode de démarrage 32 provoque l'ionisation de la partie du guide d'ondes 26, adjacente à l'électrode principale 30 En outre, la diffusion du plasma dans la région principale 30 est également possible Dans les deux cas, l'ionisation du milieu amplificateur 28 sous l'effet de l'application d'une tension très élevée à l'électrode de démarrage 32 réduit le potentielde claquae du plasma sur la partie du guide d'ondes 26, adjacente à l'électrode

principale 30.

La transition de tension qui apparaît au niveau de la borne d'entrée 74 et apparaît directement au niveau de l'accès d'entrée de commande de gain 64 a de l'amplificateur 64, apparaît au niveau de l'accès d'entrée de commande de gain 66 a de l'amplificateur 66 après avoir été retardée par le filtre passe-bas 68 Par conséquent, le signal à haute fréquence présent au niveau de l'accès -90 du coupleur hybride 60 est amplifié par les amplificateurs 68 et 78 et est envoyé à l'accès ISO du coupleur hybride 80, mais son apparition est retardée par rapport au signal à haute fréquence apparaissant au niveau de l'entrée IN du coupleur

hybride 80.

Lorsque l'amplitude du signal à haute fréquence retardé présent au niveau de l'accès ISO devient égale à celle du signal à haute fréquence présent au niveau de l'accès IN, le niveau du signal à haute fréquence au niveau de l'accès O diminue, ce qui réduit la tension appliquée à l'électrode de démarrage 32 Simultanément, le niveau du signal à haute fréquence au niveau de l'accès -90 augmente, ce qui accroît le niveau présent sur l'électrode principale à une valeur pour laquelle une décharge à haute fréquence est déclenchée dans le milieu amplificateur En raison de l'ionisation du milieu amplificateur 28 due à l'excitation de l'électrode de démarrage 32 avant l'excitation de l'électrode principale 30, le potentielde claquage de plasma est réduit et une décharge réussie est beaucoup plus susceptible de se produire Une fois que les niveaux de sortie délivrés par les amplificateurs 64 et 66 ont été égalisés, les signaux de sortie des deux amplificateurs 76 et 78 sont appliqués à l'accès -90 du coupleur hybride 80 et aucune énergie n'est appliquée à l'électrode de démarrage 32 Pendant le fonctionnement à l'état stationnaire, la tension entre les électrodes 30 et 34 est de façon typique

de l'ordre de 100 volts.

En référence à la figure 3, on y voit représenté une partie du système laser de la figure 2, qui montre notamment sous forme schématique les éléments du réseau d'adaptation 84 Comme cela a été indiqué précédemment, le réseau d'adaptation 84 est choisi de manière à fournir une adaptation d'impédance presque parfaite à l'électrode principale 30 pendant le fonctionnement normal Par conséquent, le schéma de la figure 3 représente l'inductance 110 qui forme un circuit bouchon résonnant parallèle, avec la capacité des plaques parallèles formées par les électrodes 30 et 34 La valeur de l'inductance 110 est de préférence choisie de manière à obtenir la résonance du

circuit bouchon à la fréquence de fonctionnement.

L'inductance série 102, qui est branchée entre l'accès -90 du coupleur hybride 80 et le circuit bouchon comprenant l'inductance 110 et la capacité des électrodes 30 et 34, est choisie de manière à fournir une impédance caractéristique

d'ensemble du réseau global d'adaptation égale à 50 ohms.

En référence à la figure 4, on y voit représentée une partie du système laser de la figure 2, qui montre notamment, sous forme schématique, les éléments du réseau d'adaptation 86 Comme cela a été indiqué précédemment, le réseau d'adaptation 86 est choisi de manière à réaliser l'adaptation de la source à haute fréquence à un niveau d'impédance élevé, ce qui accroît fortement la tension à haute fréquence appliquée à l'électrode de démarrage 32 Par conséquent, le schéma de la figure 4 représente l'inductance 122 qui comporte une section à inductance relativement élevée 122 a, accouplée à une section à inductance relativement faible 122 b L'inductance 122 forme un circuit bouchon résonant parallèle avec la capacité des plaques parallèles formées par les électrodes 32 et 34 La capacité 124 établit un couplage courant alternatif entre l'accès 0 du coupleur hybride 80 et la prise au niveau de l'inductance 122, qui raccorde les parties 122 a et 122 b de cette inductance Dans cette configuration, l'inductance 122 agit en tant que transformateur élévateur, qui transforme le signal à haute fréquence délivré par le coupleur hybride 80 à un signal de tension nettement supérieur à haute fréquence entre les électrodes 32 et 34, signal qui suffit pour

ioniser le milieu gazeux situé dans le laser 10.

La figure 5 représente une forme de réalisation préférée du réseau d'adaptation 86 (de la figure 2) comme cela est représenté schématiquement sur la figure 4 Le boîtier 134 est, à titre d'exemple une section d'un tube de cuivre possédant un diamètre intérieur de 13 mm Une extrémité du boîtier 134 est fermée par un connecteur à haute fréquence 132, de préférence du type connu sous l'appellation connecteur BNC L'autre extrémité du boîtier 134 est accouplée électriquement à la masse (non représentée) Dans le boîtier 134, une bobine 138, dont une partie est constituée par un conducteur hélicoïdal, de préférence formé d'un fil de cuivre, est raccordée électriquement, par une extrémité, à une surface intérieure du boîtier 134 L'hélice de la bobine 138 s'étend dans une direction s'écartant du connecteur 132, et son axe longitudinal est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du boîtier 134 La bobine 138 est maintenue dans une position centrale dans le boîtier 134, par un élément de support 140 L'élément de support 140 est de préférence un disque non conducteur formé par exemple d'une matière plastique tel que le polymère commercialisé sous la marque déposée Teflon, et est positionné d'une manière immobile dans le boîtier 134 La bobine 138 traverse une ouverture en général centrale 140 a ménagée dans un élément de support 140

et est couplée à l'électrode de démarrage 32.

Dans le présent exemple, un connecteur à haute fréquence 132 est un jack monté fixe, apte à être apparié à une prise correspondante (non représentée) On comprendra que le signal délivré par l'accès 0 du coupleur hybride 80 peut être appliqué à un conducteur situé dans la prise mentionnée précédemment de sorte que ce signal est transmis au conducteur central 142 du connecteur à haute fréquence 132 lorsque la prise et le jack sont réunis Dans le boîtier 134, le conducteur 136 est raccordé électriquement au conducteur central 142, le conducteur 136 étant formé de préférence par un disque métallique en cuivre Le conducteur 136 est positionné à proximité directe de la bobine 138 et est d'une manière générale parallèle à une partie 130 a de la bobine 136, adjacente à son raccordement à la surface

intérieure du boîtier 134.

On peut maintenant étudier la relation entre la structure de la figure 5 et le schéma de la figure 4 Le conducteur 136 et la partie 13 aa de la bobine 138, qui sont constitués par des conducteurs parallèles à proximité directe l'un de l'autre, peuvent être considérés comme étant équivalents à un condensateur 124 En outre, on notera que la section de la bobine 138, située entre son raccordement capacitif au conducteur 136 et son raccordement à la surface intérieure du boîtier 134, est très courte par rapport à la longueur totale de l'hélice de la bobine 138 Par conséquent, on voit que la bobine 138 comprend une section de courte longueur accouplée à la masse et une section nettement plus longue accouplée à l'électrode 32, ces sections étant respectivement équivalentes à lasection de courte longueur 122 b de l'inductance 122, accouplée à la masse et à la section nettement plus longue 122 a de

l'inductance, accouplée à l'électrode 32.

Bien que le circuit de démarrage ici considéré ait été décrit pour une application dans un laser à haute fréquence, les spécialistes de la technique constateront qu'il peut être appliqué dans d'autres cas sans sortir du cadre de l'invention Un tel autre cas peut être celui de n'importe quel système requérant un plasma créé par une décharge à haute fréquence comme par exemple un système de pulvérisation à haute fréquence ou un dispositif de gravure du type utilisé dans l'industrie des semiconducteurs Une autre application pourrait également inclure un circuit de

démarrage pour des lampes excitées en haute fréquence.

Bien que les principes de la présente invention aient été établis en rapport avec la structure représentée sur les figures, on notera qu'on peut y apporter différentes modifications dans la mise en oeuvre pratique de l'invention La portée de la présente invention n'est en aucune manière censée être limitée à la structure

particulière ici décrite.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Dispositif utilisé dans une source d'énergie rayonnante comprenant des première et seconde électrodes ( 30,34), des moyens ( 12) accouplés auxdites première et seconde électrodes pour produire une décharge à haute fréquence entre ces électrodes, et un milieu amplificateur ( 28) servant à émettre un rayonnement en réponse à la décharge entre lesdites électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend: une troisième électrode ( 32) accouplée auxdits moyens ( 12) de production d'une décharge à haute fréquence, et des moyens accouplés auxdits moyens ( 12) de production d'une décharge et aptes à répondre à un signal de commande, qui leur est appliqué, pour appliquer successivement des potentiels auxdites troisième et première

électrodes( 32,30).

2 Dispositif utilisé comme une source d'énergie rayonnante comprenant des première et seconde électrodes ( 30,34) et en outre un milieu amplificateur ( 28) occupant l'espace intercalaire présent entre lesdites électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend: une troisième électrode ( 32) adjacente à ladite seconde électrode ( 34), ledit milieu amplificateur ( 28) occupant en outre l'espace intercalaire entre lesdites seconde et troisième électrodes, des moyens ( 80) accouplés auxdites première, seconde et troisième électrodes ( 30,34, 32) pour appliquer de façon sélective une énergie à haute fréquence délivrée par une source ( 14) auxdites première et seconde électrodes et auxdites troisième et seconde électrodes, et des moyens ( 64,66) accouplés auxdits moyens d'application et aptes à répondre à un signal de commande, qui leur est appliqué, pour permettre l'application successive de ladite énergie à haute fréquence auxdites troisième et seconde électrodes et auxdites première et

seconde électrodes.

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 64,66) permettant l'application successive de ladite énergie à haute fréquence comprennent: des premier et second amplificateurs ( 64,66) branchés entre ladite source d'énergie à haute fréquence ( 14) et lesdits moyens d'application ( 80) et comprenant chacun une borne d'entrée de commande ( 64 a,66 a) apte à répondre au niveau de la tension qui leur est appliquée pour commander le gain dudit amplificateur, ledit signal de commande étant envoyé aux bornes d'entrée de commande desdits premier et second amplificateurs, et des moyens ( 68) accouplés à la borne d'entrée de commande de l'un desdits premier et second amplificateurs ( 64,66) pour retarder l'effet dudit signal de commande sur le gain dudit amplificateur par rapport à l'autre desdits

premier et second amplificateurs.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de retardement ( 68)

comprennent un filtre passe-bas ( 70,72).

Dispositif selon la revendication 3; caractérisé en ce que lesdits moyens d'application ( 80,84) comprennent un coupleur hybride ( 80) possédant deux accès d'entrée et deux accès de sortie, que lesdits premier et second amplificateurs ( 64,66) sont accouplés individuellement, au niveau de leurs bornes de sortie auxdits deux accès d'entrée dudit coupleur hybride ( 80) et que ce coupleur hybride est apte à répondre à une énergie à haute fréquence, délivrée uniquement par ledit second amplificateur ( 66) pour permettre l'envoi de ladite énergie à haute fréquence à un premier desdits deux accès de sortie, et apte à répondre à une énergie à haute fréquence d'une valeur sensiblement égale, délivrée par lesdits premier et second amplificateurs, pour permettre l'envoi de ladite énergie à haute fréquence uniquement au second desdits deux

accès de sortie.

6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'application ( 80,84) comprennent en outre un réseau d'adaptation ( 84) branché entre le second desdits deux accès de sortie et ladite première électrode ( 30) pour réaliser une adaptation

d'impédance entre ceux-ci.

7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'application ( 80,84) comprennent en outre un réseau ( 82,86) branché entre ledit premier desdits deux accès de sortie et ladite troisième électrode de manière à réaliser une désadaptation

d'impédance entre ceux-ci.

8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit réseau servant à produire une désadaptation d'impédance comprend un transformateur élévateur servant à accroître de façon importante la tension de l'énergie à haute fréquence appliquée par ledit second

amplificateur ( 66).

9 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit milieu amplificateur ( 28) est

formé par du gaz carbonique.

10 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première électrode ( 30) possède des dimensions nettement supérieures à celles de ladite

seconde électrode ( 34).

11 Laser à guide d'ondes à haute fréquence -

( 10) comprenant une -enceinte Étanche ( 20), possédant une cavité de guide d'ondes ( 26), des première et seconde électrodes ( 30, 34) adjacentes à ladite cavité de guide d'ondes, des moyens ( 12) accouplés auxdites première et seconde électrodes pour produire une décharge à haute fréquence dans ladite cavité de guide d'ondes, et un milieu amplificateur ( 28) situé à l'intérieur de ladite enceinte pour émettre un rayonnement cohérent en réponse à ladite décharge à haute fréquence entre lesdites électrodes, et un dispositif pour ioniser ledit milieu amplificateur ( 28), caractérisé en ce que le dispositif comprend: une troisième électrode ( 32) adjacente à ladite cavité de guide d'ondes ( 26), des moyens ( 80) accouplés auxdites seconde et troisième électrodes ( 34,32) pour ioniser ledit milieu amplificateur ( 28), et des moyens ( 64,66) accouplés auxdits moyens de production de la décharge et auxdits moyens d'ionisation et aptes à répondre à un signal de commande, qui leur est appliqué, pour activer successivement lesdits moyens

d'ionisation et lesdits moyens de production de la décharge.

12 Laser à guide d'ondes à haute fréquence ( 10) caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte étanche ( 20) contenant une cavité de guide d'ondes ( 26), des première, seconde et troisième électrodes ( 30,34, 32) adjacentes à ladite cavité de guide d'ondes ( 26), des moyens ( 12) accouplés auxdites première et seconde électrodes et à une source de rayonnement à haute fréquence ( 14) pour produire une décharge électrique dans ladite cavité de guide d'ondes, un milieu amplificateur ( 28) situé dans ladite enceinte pour émettre un rayonnement cohérent en réponse à ladite décharge électrique, des moyens accouplés auxdites seconde et troisième électrodes ( 34,32) et à ladite source d'énergie à haute fréquence ( 14) pour ioniser ledit milieu amplificateur, et des moyens accouplés auxdits moyens de production de la décharge et auxdits moyens d'ionisation et aptes à répondre à un signal de commande qui leur est appliqué pour autoriser l'envoi de l'énergie à haute fréquence successivement à ladite troisième électrode et à ladite

première électrode.