FR2689695A1

FR2689695A1 - Laser à effet Raman à convertisseur.

Info

Publication number: FR2689695A1
Application number: FR9202099A
Authority: FR
Inventors: Karning Heinrich; Rech Markus
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1991-04-11
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1993-10-08
Anticipated expiration: 2012-02-24
Also published as: DE4111835A1; GB2256083A; GB2256083B; FR2689695B1; GB9207389D0

Abstract

Ce dispositif comprend un milieu (4) délivrant un rayonnement laser ayant une première longueur d'onde dans un résonateur (3) équipé d'un miroir à réflexion totale (5) et d'un commutateur de qualité (8), une cellule de Raman (11) installée en aval avec des fenêtres d'entrée et de sortie (12, 13), contenant un milieu à effet Raman (14) et placée entre deux éléments de focalisation (9, 10) pour obtenir une densité de puissance élevée du rayonnement laser dans la zone focale (15), un élément optique (18) et un miroir à réflexion totale (6) installé en aval, le rayonnement utile (19) possédant une seconde longueur d'onde, qui est réfléchi par le miroir (6) et décalé par effet Raman, étant délivré par un diviseur de faisceau (18). Application notamment aux appareils de télémesure et aux radars.

Description

i

L'invention concerne un dispositif laser compor-

tant un milieu actif pour l'effet laser, servant à produire un rayonnement laser possédant une première longueur d'onde à l'intérieur d'un résonateur à laser de pompage, qui est limité,au niveau de son extrémité située à l'opposé de la

direction d'émission du rayonnement, par un miroir à ré-

flexion totale et utilise, -le cas échéant, un commutateur de qualité, une cellule de Raman, qui est installée en aval dans la direction de traversée du rayonnement, est limitée

par des fenêtres d'entrée et de sortie et contient un mi-

lieu à effet Raman, qui peut être excité par le rayonnement focalisé du milieu actif pour l'effet laser, deux éléments

de focalisation, qui sont disposés sur un axe optique com-

mun et entre lesquels la cellule de Raman est disposée de

sorte que la densité de puissance élevée, qui est néces-

saire pour la conversion Raman, du rayonnement du laser de pompage possédant la première longueur d'onde apparaît dans la zone focale, et un élément optique situé entre le milieu

actif pour l'effet laser et le résonateur Raman pour réa-

liser le découplage d'un rayonnement indésirable.

En particulier un tel dispositif laser fait par-

tie de la catégorie des lasers Raman, qui utilisent des convertisseurs Raman pompés par des lasers -par exemple des

lasers Nd:YAG.

On utilise le rayonnement de lasers dans de nom-

breux domaines de la technique comme par exemple pour la télémesure ou dans les radars Pour exclure tout danger pour des personnes qui sont atteintes par des rayons laser directs ou réfléchis, on travaille avec des longueurs

d'onde se situant dans ce qu'on appelle la gamme visible.

La désignation "visible" est utilisée pour le rayonnement qui ne provoque aucun endommagement pour l'oeil humain Dans le cas d'un rayonnement laser possédant des longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 1400 nm, il se produit des endommagements au niveau de la résine étant

donné que le rayonnement présent dans cette gamme est foca-

lisé par la lentille de l'oeil sur la rétine Au contraire,

le rayonnement correspondant à des longueurs d'onde supé-

rieures à 1400 nm est absorbé dans ou à proximité de la surface de la cornée de sorte que l'oeil peut supporter des énergies de rayonnement nettement plus élevées Avant qu'il ne

se produise une destruction de parties de tissus de la cor-

nee. Les lasers Raman utilisent une cellule possédant un milieu actif pour l'effet Raman, pour convertir le rayonnement laser possédant une longueur d'onde en un rayonnement possédant une autre longueur d'onde Le milieu

actif pour l'effet Raman est choisi en fonction de la lon-

gueur d'onde désirée du rayonnement laser décalé Le mé-

thane (CH 4), qui présente un décalage de fréquence de 2916 cm 1, permet de convertir le rayonnement non visible à 1,064 pm du laser Nd:YAG en la longueur d'onde visible de

1,54 pm.

Le processus de diffusion par effet Raman dépend de l'intensité De ce fait, toute modification de

l'intensité du rayonnement de pompage conduit à une altéra-

tion du rendement de conversion de la longueur d'onde dési-

rée Des désajustements, des basculements ou des surfaces bombées sur les miroirs du résonateur Raman conduisent à des écarts du rayon par rapport à l'axe optique ou à des

décalages du foyer à l'intérieur de la cellule de Raman.

En outre, des processus simultanés de diffusion comme par exemple la diffusion Brillouin stimulée (SBS) peuvent conduire à une altération importante du rendement

de conversion La diffusion SBS apparaît toujours à un de-

gré déterminé à l'intérieur du milieu à effet Raman, en particulier dans le cas d'un système optique désajusté La

conversion Raman et la diffusion SBS sont en relation di-

recte indépendamment du milieu La condition de seuil pour la diffusion Raman stimulée (SRS) doit être inférieure à

celle de la diffusion SBS de sorte que la diffusion SRS in-

tervient en premier lieu et que l'énergie du rayonnement

laser de pompage est utilisée pour la conversion Raman dé-

sirée Le système optique désajusté conduit en outre à un accroissement du seuil de la diffusion SRS en raison de la

non-coïncidence entre des rayons focalisés du laser de pom-

page et des rayons réfléchis du laser décalé par effet Ra-

man. La diffusion SBS est rétroréfléchie en direction du laser de pompage et peut avoir des effets sur la forme du rayon du laser ou même conduire à des destructions de composants optiques Ceci conduit à un ajustement critique du point de vue optique et à la nécessité d'avoir une

construction précise du point de vue mécanique.

Un dispositif laser du type indiqué est connu

d'après DE 31 14 815 C 2, qui correspond à EP O 063 201 Bi.

Ici, on n'utilise qu'un seul miroir qui réfléchit par ré-

flexion totale le rayonnement Raman et c'est pourquoi, dans

ce cas, on parle d'un demi-résonateur A l'aide d'un isola-

teur optique -polariseur à couches minces et plaque À/4-, qui est disposé dans la zone située entre le milieu actif pour l'effet laser et la cellule de Raman, on peut éviter la rétroaction du rayonnement diffusé par effet Brillouin, qui est fréquemment responsable de l'endommagement ou même de la destruction du laser de pompage ou de ses éléments

optiques En outre, en aval de la cellule de Raman dans la-

direction de traversée du rayonnement est prévu un miroir dichroïque, qui fait dévier le rayonnement laser de pompage qui subsiste encore Cependant, ce dispositif, qui peut être par ailleurs utilisé, représente une certaine dépense

en raison des éléments supplémentaires de découplage men-

tionnés et par conséquent, des pertes optiques supérieures.

L'invention a pour but de créer une possibilité

de concevoir d'une manière plus simple la structure du la-

ser Raman connu et d'éviter surtout la dépense d'un réglage stable et précis des composants optiques, sans que ceci

ne conduise à une réduction du rendement de conversion.

Ce problème est résolu conformément à l'inven-

tion dans un dispositif laser du type indiqué plus haut de façon plus détaillée, grâce au fait qu'un second mi- roir à réflexion totale est disposé en aval du dernier élément de focalisation dans la direction de traversée du rayonnement ou est confondu avec cet élément et que,

de ce fait, la cellule de Raman est entourée par le ré-

sonateur à laser de pompage, et que le rayonnement utile, qui est réfléchi par le second miroir eta été décalé par effet Raman, peut être extrait par découplage au moyen d'un diviseur de faisceau Dans ce type de laser, la cellule de Raman située à l'intérieur du résonateur du laser de pompage, qui est désigné par conséquent dans

cette forme de réalisation, selon un jargon de laboratoi-

re, également sous l'expression Intracavity Backward Ra-

manresonator Il est avantageux que pour la production du rayonnement décalé par effet Raman, on puisse utiliser la totalité du rayonnement disponible dans le résonateur du laser de pompage Un miroir à réflexion totale pour le rayonnement laser de pompage du côté du milieu actif pour l'effet laser et un miroir à réflexion totale pour le rayonnement du laser de pompage et le rayonnement décalé par effet Raman, du côté de la cellule de Raman, forment

le résonateur pour le laser de pompage et le -demi-résona-

teur pour le rayonnement décalé par effet Raman L'ampli-

fication du rayonnement du laser de pompage est réalisée sur la base des deux miroirs à réflexion totale avec un rendement très élevé à l'intérieur du-milieu actif pour l'effet laser, tandis que l'amplification du rayonnement décalé par effet Raman est obtenue à l'intérieur de la cellule de Raman lorsque le seuil nécessaire est dépassé par le rayonnement du laser de pompage Ceci est obtenu à l'aide d'éléments de focalisation, par exemple grâce au fait qu'un second élément de focalisation commun pour les

deux longueurs d'onde dans la zone située entre la cellu-

le de Raman et le second miroir Il est, en outre, avanta-

geux de réaliser un ajustement automatique entre le réso-

nateur du laser de pompage et le demi-résonateur Raman de

manière que l'apparition du rayonnement SBS soit suppri-

mée Simultanément, l'invention permet de-réaliser un la-

ser compact ayant une efficacité remarquable et de haute

qualité moyennant 1 'utilisation d'un système optique s:ble.

Pour pouvoir utiliser pour la conversion de la

totalité du rayonnement produit possédant la première lon-

gueur d'onde et pour accroître la conversion désirée de la longueur d'onde dans le cas de l'utilisation en tant que

"miroir Raman" pour le milieu à effet Raman, il est avan-

tageux que le second miroir soit réalisé de manière à être

réflêchissant sensiblement à 100 % -our les deux longueurs d'onde.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention,

un second élément de focalisation commun pour les deux lon-

gueurs d'onde est prévu dans la zone située entre la cellu-

le de Raman et le second miroir; et le premier miroir est

agencé de manière à produire une réflexion totale unique-

ment pour la première longueur d'onde, et les éléments de focalisation sont alignés par rapport aux deux miroirs Ces caractéristiques garantissent que les trajets optiques des deux rayonnements focalisés qui possèdent la première et la seconde longueurs d'onde dans le milieu à effet Raman ou entre le second miroir et le milieu à effet Raman sont sensiblement identique ce qui permet d'une part d 'accro Utre la conversion désirée de la longueur d'onde au' moyen de la

diffusion par effet Raman stimulée et d'autre part d'empê-

cher un endommagement ou une destruction de composants op-

tiques par un rayonnement diffusé indésirable et par des processus simultanés de diffusion indésirables En outre, il s'est avéré approprié que-le second miroir S o i t agencé sous la forme d'un miroir concave de focalisation possédant un revêtement réfléchissant et disposé à la place de la seconde fenêtre de la cellule de Raman, étant donné que ceci fournit une longueur hors-tout plus courte pour une même section de passage du gaz et permet en outre de faire l'économie de surfaces optiques, ce qui conduit à des

pertes plus faibles A cet égard, il est également avanta-

geux que le trajet optique du rayonnement et par conséquent le résonateur de laser de pompage soient agencés sous une forme repliée dans la zone comprise entre le milieu actif pour l'effet laser et le premier élément de focalisation, grâce à la présence de diviseurs de faisceau de renvoi, et

que le découplage du rayonnement utile décalé par effet Ra-

man s'effectue à partir de la zone de pliage, cette forme de réalisation conduisant à une réalisation compacte

stable, moyennant une modification des dimensions géomé-

triques. L'invention concerne en outre un procédé pour convertir des ondes lasers caractérisé en ce q u e 1 e

r a y o N N e m e N t d u laser de pompage possédant la pre-

mière longueur d'onde est converti, sans avoir traversé préalablement un miroir de découplage qui est partiellement réfléchissant pour le rayonnement du laser de pompage, par une diffusion par effet Raman stimulée en avant et, au

moyen du second miroir, également par une diffusion par ef-

f et Raman stimulée en arrière par rapport au rayonnement

laser de pompage, dès que le seuil nécessaire est dé-

passé, que le rayonnement laser, diffusé en avant et décalé par

effet Raman, est amplifié au moyen de la diffusion en ar-

rière du rayonnement décalé par effet Raman, moyennant l'utilisation du second miroir respectif à réflexion totale

commun pour les deux longueurs d'onde, et de l'élément res-

pectif de focalisation, et que le rayonnement laser, décalé par effet Raman et possédant la seconde longueur d'onde, est découplé au moyen du diviseur de faisceau dichroïque, dans la zone comprise entre le milieu actif pour l'effet laser

et le milieu à effet Raman.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur les-

quels:

la figure 1 montre la représentation schéma-

tique de l'agencement de principe;

la figure 2 représente le dispositif de la f i-

gure 1 dans le cas de l'utilisation de prismes triangu-

laires croisés en tant qu'unités formant réflecteurs; la figure 3 représente le dispositif conforme à l'invention comportant un résonateur replié du laser de pompage et un miroir concave à la place d'une unité formant réflecteur; et la figure 4 représente un dispositif semblable à celui de la figure 1, mais possédant ce qu'on appelle un

résonateur instable.

Sur la figure 1, on a représenté le laser Raman 1 conforme à l'invention, dans lequel le milieu à effet Raman

14 est situé à l'intérieur du résonateur 3 du laser de pom-

page de sorte que la totalité du rayonnement 7 produit dans le laser de pompage 2 et possédant une première longueur d'onde peut être convertie Pour des explications plus claires, on utilise dans le cas présent le présent exemple

de réalisation un laser Nd:YAG, qui travaille avec une lon-

gueur d'onde de 1,64 pm, bien que, dans d'autres exemples de réalisation, il soit possible d'utiliser également d'autres milieux laser et de produire par conséquent d'autres longueurs d'onde d'un rayonnement primaire sans

sortir du cadre de l'invention.

Le milieu Nd:YAG 4 du laser de pompage 2 est dis-

posé entre deux miroirs à réflexion totale 5 et 6, qui for-

ment, conjointement avec les éléments optiques intercalés entre eux, le résonateur 3 du laser de pompage Dans cette forme de réalisation, la totalité du rayonnement 7; 7 ' est

maintenue entre les deux miroirs Ces derniers peuvent pos-

séder une surface optique ayant subi un traitement antire-

f lets ou bien peuvent être formés par un miroir poli, un prisme triangulaire et un prisme triple à réflexion totale ou une autre unité formant réflecteur de type connu. Pour obtenir l'intensité élevée recherchée du

rayonnement du laser de pompage 2, il faut disposer un com-

mutateur optique de qualité 8 à l'intérieur du résonateur 3 du laser de pompage Le commutateur de qualité peut être un liquide ou une feuille saturable ou pouvant être décoloré, un cristal saturable ou une autre unité de type connu, qui

réalise une décoloration optique de manière à pouvoir deve-

nir transparent pour une densité d'énergie ou une intensité

optique prédéterminée De même, on peut utiliser un commu-

tateur électro-optique de qualité comme par exemple une cellule de Pockel, une cellule de Kerr, etc De ce fait, on

peut créer une forte inversion jusqu'à ce que le commuta-

teur de qualité soit transparent du point de vue optique et qu'à cet instant le facteur de qualité du résonateur soit suffisamment élevé pour qu'il apparaisse une impulsion

géante de grande puissance.

Le rayonnement 7 de 1,064 pm, qui apparaît dans le résonateur 3 du laser de pompage, traverse des éléments

de focalisation 9 et 10 -ici des lentilles-, entre les-

quelles est située la cellule de Raman 11 équipée des fe-

nêtres 12 et 13 et qui contient, comme milieu à effet Raman

14, du gaz méthane (CH 4) sous haute pression Sur son tra-

jet, le rayonnement ne traverse aucun miroir de découplage qui est partiellement réfléchissant pour le rayonnement du

laser de pompage pour la production de la densité de puis-

sance élevée nécessaire pour la conversion par effet Raman.

Le rendement de la conversion du rayonnement à 1,064 pm en un rayonnement possédant la longueur d'onde de

1,54 pm au moyen du processus de diffusion sur les molé-

cules du milieu à effet Raman 14 situé dans la cellule de Raman Il dépend de la densité de puissance du rayonnement incident à 1,64 pm, de l'amplification du milieu à effet Raman et de la longueur de la zone de conversion dans le milieu à effet Raman Au-dessous d'un seuil déterminé, le rayonnement, qui est situé dans la zone focale 15 de la cellule 11, n'est pas converti efficacement en la nouvelle longueur d'onde de 1,54 pm Ce seuil peut être réduit au moyen d'une zone de conversion plus longue C'est pourquoi,

le miroir 6 réfléchit le rayonnement possédant les lon-

gueurs d'onde égales à 1,064 pm et à 1,54 pm, de sorte que

la diffusion par effet Raman stimulée 16 (SRS), qui appa-

raît ici, est amplifiée par la diffusion SRS rétrograde du rayonnement incident 7 du laser de pompage Grâce à

l'utilisation et à l'ajustement d'un miroir commun qui réa-

lise une réflexion totale des longueurs d'onde 1,064 pm et 1,54 pm, et d'éléments de focalisation communs, les trajets

optiques des deux rayonnements focalisés possédant une lon-

gueur d'onde 1,064 pm et 1,54 pm sont identiques à l'intérieur de la cellule de Raman 11, et des rayonnements

diffusés indésirables et des processus concurrents simulta-

nés de diffusion tels que le rayonnement de diffusion SBS

sont supprimés, ce qui s'effectue en faveur de la conver-

sion désirée.

Le rayon amplifié 17, décalé par effet Raman, est découplé, sous la forme d'un rayon de sortie 19 du laser Raman, au moyen du diviseur de faisceau dichroïque 18, qui est installé entre les deux miroirs à réflexion totale 5 et 6 ainsi qu'entre le milieu 4 actif pour l'effet laser et le

milieu à effet Raman 14.

Dans ce laser Raman, la conversion est déclenchée

essentiellement par ce qu'on appelle la diffusion SRS ar-

rière à l'intérieur du milieu à effet Raman 14; cette dif-

fusion est accrue par une rétroaction du rayonnement 16

diffusé en avant et décalé par effet Raman On peut égale-

ment considérer que ce convertisseur est un type de conver-

tisseur "demi-résonateur" dans lequel on n'utilise qu'un seul miroir pour la rétroaction du rayonnement décalé par

effet Raman.

Grâce au couplage du résonateur 3 du laser de pompage au demi- résonateur Raman par l'intermédiaire du mi- roir commun 6, qui réfléchit selon une réflexion totale les longueurs d'onde 1,064 pm et 1,54 pm, et en raison de la compression des impulsions du laser de pompage et de l'émetteur décalé par effet Raman, on obtient haute qualité

pour ces deux résonateurs de sorte qu'on a une grande sta-

bilité de l'énergie de sortie de la largeur des impulsions

du laser Raman.

Afin de rendre le laser Raman 1 insensible vis-à-

vis de basculements possibles des miroirs à réflexion to-

tale 5 et 6 et d'obtenir par conséquent une stabilité par-

ticulière, sur la figure 2 on utilise deux prismes triangu-

laires croisés 5 ' et 6 ' en tant qu'unités formant réflec-

teurs En raison des indices de réfraction différents pour les deux rayonnements possédant les longueurs d'onde 1,064 pm et 1,54 pm, on utilise dans ce cas, comme unités de focalisation, des lentilles achromatiques 9 ' et 10 ', qui sont situées de chaque côté de la cellule Raman 11 Dans un autre exemple de réalisation non représenté sur le dessin, ces lentilles peuvent également remplacer les fenêtres 12 et 13 de la cellule Raman 11 Cette insensibilité vis-à-vis

d'un désajustement conduit notamment à une stabilité parti-

culière du laser Raman du point de vue énergie et stabilité du rayonnement, et ceci même dans le cas de basculements du résonateur. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, au lieu d'utiliser des achromats ou des lentilles formés d'un élément optique à diffraction, et le prisme triangulaire

croisé 6 ', on utilise une combinaison de l'élément de foca-

lisation 6 avec le miroir concave 20 En outre, un repliage du trajet du faisceau et par conséquent du résonateur 3 du il laser de pompage est réalisé dans la zone située entre le premier élément de focalisation 9 et le milieu Nd:YAG 4,

grâce à la présence de deux diviseurs de faisceau 22 in-

clinés à 45 c par rapport à l'axe optique Le rayonnement divergent décalé par effet Raman est ici collimaté par la

lentille 9 et par une autre lentille supplémentaire respec-

tive 23, installée en aval du diviseur de faisceau 22 Le découplage du faisceau amplifié 19, décalé par effet Raman,

peut sinon être réalisé par l'intermédiaire des deux tra-

jets I ou II.

Lors de la limitation de l'oscillation laser dans le résonateur 3 du laser de pompage ou du résonateur Raman 11 dans un mode fondamental transversal, on n'utilise en général qu'un faible volume du milieu 4 actif pour l'effet

laser et du milieu à effet Raman 14, ce qui fournit une li-

mitation de l'énergie du laser de pompage et de l'énergie du laser Raman Sur la figure 4, on a représenté un laser Raman 1 comportant un "résonateur instable", qui est formé par le miroir 21 qui réfléchit selon une réflexion totale le rayonnement 7 ' du laser de pompage, par le miroir 20 réfléchissant selon une réflexion totale le rayonnement du laser de pompage et le rayonnement décalé par effet Raman,

et par la lentille 9 Par conséquent, la section transver-

sale du rayon du laser de pompage et du rayon du laser Ra-

man n'est pas limitée par le résonateur, mais uniquement par la surface extérieure du milieu 4 actif pour l'effet laser De ce fait, on peut également utiliser pour le mode

fondamental transversal, l'ensemble du volume actif du mi-

lieu 4 actif pour l'effet laser et par conséquent également un volume actif supérieur du milieu à effet Raman 14 Ceci

se traduit par une énergie de sortie accrue et a une diver-

gence améliorée par rapport au cas d'un "résonateur

stable".

Dans tous les cas, le rayonnement primaire possé-

dant la longueur d'onde 1,064 pm et le rayonnement 1,54 pm décalé par effet Raman, du côté du milieu 14 actif pour l'effet Raman, se déplacent toujours sur le même trajet

fermé de sorte qu'un ajustement automatique du système op-

tique est garanti dans le cas o le résonateur 3 du laser de pompage est ajusté de façon optimale Le processus Raman

est dans ce cas très efficace et est prédominant par rap-

port à la diffusion SBS Par conséquent, étant donné que

seul un très faible rayonnement de diffusion SBS est pré-

sent ou est rétroréfléchi en direction du milieu 4 actif pour l'effet laser, ceci permet d'éviter des destructions

du système optique.

Étant donné que la majeure partie de la disper-

sion par effet Raman apparaît dans le sens rétrograde, et que précisément le rayonnement 7 du laser de pompage est

affaibli sur ce trajet avant qu'il n'atteigne la zone fo-

cale 15, l'activité du laser est possible avec des énergies

supérieures avant qu Uil ne se produise un claquage par étin-

celles électriques dans la zone focale.

Dans la pratique, on utilise comme laser de pom-

page un laser Nd:YAG à modulation de qualité pompé au moyen d'une lampe éclair, qui produit, moyennant l'utilisation

d'un gaz méthane (CH 4) placé sous haute pression comme mi-

lieu à effet Raman, un rayon de sortie décalé par effet Ra-

man possédant une énergie de 45 m J par impulsion et une du-

rée d'impulsion de 4 ns L'énergie de pompage pour le laser Nd:YAG est égale alors à 8,5 J Ceci signifie une nette

amélioration du point de vue efficacité par rapport aux la-

sers Raman connus jusqu'alors.

Pour résumer, on peut dire que le laser Raman

proposé conforme à l'invention travaille avec une effica-

cité nettement accrue et moyennant un ajustement automa-

tique perfectionné entre le résonateur 3 du laser de pom-

page et le résonateur Raman De ce fait, la complexité de l'ajustement est réduite et il est possible d'avoir une construction uniforme et compacte La stabilité optique de ce laser Raman se manifeste par une stabilité d'impulsion à

impulsion de 3 %.

Dans la pratique, on préfère pour la construction décrite un milieu à effet Raman gazeux 14, comme par exemple du méthane De même, le milieu à effet Raman uti- lisé peut être également l'un des nombreux gaz, liquides ou

solides, qui produisent le rayonnement SRS pour une lon-

gueur d'onde désirée Des exemples d'autres milieux Raman de ce type sont C 0, i 2, D 2, NH 3 et une multiplicité de verres Le milieu spécialement utilisé est déterminé par la longueur d'onde désirée, la longueur d'onde du laser de

pompage ainsi que les exigences du point de vue puissance.

Le procédé et le dispositif conformes à l'invention permet-

tent d'utiliser le laser Raman avec une multiplicité de mi-

lieux actifs dlu laser de pompage pour l'effet Raman et-Pour l'effet laser,

La description précédente des dispositifs préfé-

rés selon la présente invention a été choisie en rapport

avec la représentation et la description Il n'est pas en-

visagé de limiter l'invention complètement et précisément à

cette forme de réalisation, étant donné que l'on peut ima-

giner de nombreux modifications et changements surtout en rapport avec des systèmes à longueurs d'onde multiples 'On a choisi les exemples de réalisation décrits pour décrire

le principe fondamental de l'invention que l'on doit com-

* prendre en ce sens que de nombreuses modifications sont

possibles sans sortir pour autant du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif laser comportant

a) un milieu ( 4) actif pour l'effet laser, servant à pro-

duire un rayonnement laser possédant une première lon-

gueur d'onde à l'intérieur d'un résonateur à laser de pompage ( 3), qui est limrté, au niveau de son extrémité

située à l'opposé de la direction d'émission du rayonne-

ment, par un miroir à réflexion totale ( 5; 5 '; 21) et uti-

lise le cas écheant un commutateur de qualité ( 8), b) une cellule de Raman ( 11), qui est installée en aval

dans la direction de traversée du rayonnement, est limi-

tée par des fenêtres d'entrée et de sortie ( 12 et 13) et

contient un milieu à effet Raman ( 14), qui peut être ex-

cité par le rayonnement focalisé du milieu ( 4) actif pour l'effet laser, c) deux éléments de focalisation ( 9; 9 '; 1 O; 1 O'; 20), qui sont disposés sur un axe optique commun et entre lesquels la

cellule de Raman ( 11) est disposée de sorte que la den-

sité de puissance élevée, qui est nécessaire pour la conversion Raman, du rayonnement du laser de pompage possédant la première longueur d'onde apparaît dans la zone focale ( 15), et d) un élément optique ( 18) situé entre le milieu ( 4) actif

pour l'effet laser et le résonateur Raman ( 11) pour réa-

liser le découplage d'un rayonnement indésirable ( 17), caractérisé en ce que

e) un second miroir à réflexion totale ( 6; 6 '; 20) est dis-

posé en aval du dernier élément de focalisation ( 10; O ') dans la direction de traversée du rayonnement ou est confondu avec cet élément et que, de ce faite la cellule de Raman ( 11) est entourée par le résonateur du laser de pompage ( 3), et

f) que le rayonnement u t i 1 e ( 19), q u i e S t r é-

f a é c h i p a r le S e c o N d r-i r o i r

( 6; 6 '; 20) et a été décalé par effet Raman, peut être ex-

trait par découplage au moyen d'un diviseur de faisceau

( 18; 22).

2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le second miroir ( 6; 6 '; 20) est réalisé de manière à être réfléchissant sensiblement à 100 % pour les

deux longueurs d'onde.

3 Dispositif selon les revendications 1 et 2

prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'un second

élément de focalisation ( 10; 10 ') commun pour les deux lon-

gueurs d'onde est prévu dans la zone située entre la cel-

lule de Raman ( 11) et le second miroir ( 6; 6 ').

4 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 3, caractérisé en ce que les miroirs à ré-

flexion totale ( 5 '; 6 ') sont réalisés sous la forme de

prismes triangulaires, de prismes triples, de miroirs pos-

sédant un revêtement réfléchissant ou de miroirs à phases conjuguées. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le second miroir ( 20) est agencé sous la

forme d'un miroir concave de focalisation possédant un re-

vêtement réfléchissant et est disposé à la place de la se-

conde fenêtre ( 13) de la cellule de Raman ( 11).

6 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise, comme élé-

ments de focalisation ( 9,9 '; 10; 10 '; 20), des lentilles convexes ou des achromats ou des lentilles se présentant

sous la forme d'un élément optique à diffraction.

7 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément optique de découplage ( 18) est un diviseur de faisceau dichroïque ou un élément de découplage de polarisation, en aval duquel est branché, le cas échéant, dans la direction de couplage,

un collimateur ( 23).

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 7, caractérisé en ce que le diviseur de fais-

ceau dichroique ( 18; 22) est agencé de manière à être sensi-

blement réfléchissant pour l'une des deux longueurs d'onde

et transparent pour l'autre longueur d'onde respective.

9 Dispositif selon la revendication 8, caracté-

risé en ce que le premier diviseur de faisceau dichroïque ( 18) présente une transmission-sup rieure à 99,5 % pour la'première longueur d'onde et une réflexion supérieure à 98,5 % pour la seonde

longueur d'onde ou que le second diviseur de faisceau di-

chroique ( 22) présente une'transmission supérieure à 98,5 %pour 1 l seconde longueur d'onde et une réflexion supérieure à 99,5 % pour la

première longueur d'onde.

Dispositif selon les revendications 1 et 2

prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le premier

miroir ( 5; 5 '; 21) est agencé de manière à produire une ré-

flexion totale uniquement pour la première longueur d'onde,

et que les éléments de focalisation ( 9; 9 '; 10; 10 ') sont ali-

gnés par rapport aux deux miroirs ( 5; 5 '; 6; 6 '; 20; 21).

11 Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 10, caractérisé en ce que le trajet optique du rayonnement et,par conséquentqle résonateur à laser de pompage ( 3) sont agencés sous une forme repliée dans la zone comprise entre le milieu ( 4) actif pour l'effet laser

et le premier élément de focalisation ( 9), grâce à la pré-

sence de diviseurs de faisceau de renvoi ( 22), et que le

découplage du rayonnement utile ( 19) décalé par effet Ra-

man, s'effectue à partir de la zone de pliage.

12 Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on utilise comme

commutateur de qualité ( 8) un liquide ou une feuille satu-

rable ou pouvant être décoloré, un cristal saturable ou un commutateur de qualité électro-optique se présentant sous la forme d'une cellule de Pockels ou d'une cellule de Kerr ou un modulateur acousto-optique se présentant sous la

forme d'une cellule de Bragg.

13 Procédé pour convertir des ondes laser selon

l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en

ce que

a) le rayonnement ( 7) du laser de pompage possédant la pre-

mière longueur d'onde est converti, sans avoir traversé préalablement un miroir de découplage qui est partielle-

ment réfléchissant pour le rayonnement du laser de pom-

page, par une diffusion par effet Raman stimulée en avant et, au moyen du second miroir ( 6; 6 '; 20), également par une diffusion par effet Raman stimulée en arrière par rapport au rayonnement laser de pompage, dès que le seuil nécessaire est dépassé, b) le rayonnement laser ( 16), diffusé en avant et décalé par effet Raman, est amplifié au moyen de la diffusion en arrière du rayonnement ( 17) décalé par effet Raman,

moyennant l'utilisation du second miroir respectif à ré-

flexion totale ( 6; 6 '; 20) commun pour les deux longueurs d'onde, et de l'élément respectif de focalisation

( 10; 10 '; 21),

c) le rayonnement laser ( 19), décalé par effet Raman et possédant la seconde longueur d'onde, est découplé au moyen du diviseur de faisceau dichroïque ( 18), dans la

zone comprise entre le milieu ( 4) actif pour l'effet la-

ser et le milieu à effet Raman ( 14).