FR2737316A1 - Appareil pour l'amelioration de la limite d'endommagement des cristaux de qualite optique par l'intensite optique - Google Patents

Abstract

Des éléments optiques passifs (12, 14) sont placés tout contre les faces d'entrée et de sortie d'un élément optique actif 8 traversé par un faisceau laser. Comme les éléments optiques passifs optiquement transparents ont une plus grande masse que des revêtements optiques, ils donnent un refroidissement bien supérieur et par conséquent un seuil très supérieur d'endommagement superficiel par le laser.

Description

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Appareil pour l'amélioration de la limite d'endommagement des cristaux de qualité optique par l'intensité optique La présente invention concerne de manière générale les lasers. Plus précisément, la présente invention porte sur un appareil destiné à améliorer la limite d'endommagement par l'intensité optique des cristaux de qualité optique utilisés dans ou avec les lasers et les

systèmes laser.

On sait dans la technique laser que le rendement de conversion de l'interaction non linéaire du rayonnement laser d'entrée avec un milieu cristallin optique augmente lorsque l'intensité ou la puissance par unité de surface du faisceau de pompage laser optique d'entrée augmente. Pour porter au maximum le rendement de conversion is non linéaire et la puissance de sortie convertie, il est souhaitable d'augmenter la densité de puissance de pompage d'entrée du cristal en augmentant la puissance totale de pompage et/ou en focalisant le faisceau de pompage. En pratique, la puissance maximale de sortie pouvant être obtenue avec une matière cristalline donnée est limitée par la limite de puissance moyenne d'endommagement thermique de la matière cristalline ou des revêtements en couche mince des faces d'extrémité. Le seuil d'endommagement optique de beaucoup de milieux cristallins optiques actifs est inférieur à celui

des milieux optiques passifs.

L'appareil de la présente invention améliore notablement la limite d'endommagement des cristaux de qualité optique par l'intensité optique, et en particulier les cristaux utilisés pour la conversion de rayonnement laser d'une longueur d'onde particulière à une autre longueur d'onde ou à d'autres longueurs d'onde par interaction non linéaire du rayonnement laser d'entrée avec le milieu cristallin optique. L'augmentation de la limite d'endommagement superficiel des cristaux non linéaires conduit à des améliorations profitables de leur rendement de conversion et leur capacité de puissance

moyenne convertie totale.

Plus précisément, le seuil d'endommagement optique par transmission laser des éléments optiques actifs est augmenté. Ces

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éléments optiques ayant des faces de sortie et/ou d'entrée qui sont endommagées par chauffage thermique accru à ces faces en raison de la plus basse conductivité thermique du milieu atmosphérique en contact avec ces faces. On peut refroidir efficacement le gros de l'élément optique actif en plaçant la matière en contact avec une plaque de refroidissement. Beaucoup de matières optiques passives ont des seuils d'endommagement superficiel supérieurs à ceux des matières cristallines optiques actives. Dans la technique antérieure, on augmente le seuil d'endommagement des éléments optiques, plus précisément des faces de sortie et d'entrée du faisceau laser de ces éléments optiques actifs, en déposant sur ces faces des couches optiques de matières optiques passives qui ont un plus haut seuil d'endommagement par le laser que la masse. Cette technique antérieure a un effet bénéfique limité en raison de la minceur de la couche, qui donne une capacité de refroidissement par conduction

très limitée.

Selon la présente invention, des éléments optiques passifs transparents dont les faces ont des seuils d'endommagement optique supérieurs à celui de l'élément optique actif sont placés aux faces de sortie et d'entrée du faisceau laser de l'élément optique actif. Les faces de ces éléments optiques passifs sont placées tout contre les faces de sortie et d'entrée respectives de l'élément optique actif. De préférence, ces faces sont polies optiquement pour assurer un bon contact optique et thermique. Comme les éléments optiques passifs optiquement transparents ont une plus grande masse que les revêtements optiques, ils donnent un refroidissement immensément supérieur et par conséquent un seuil d'endommagement des faces

par le laser beaucoup plus haut.

Des seuils d'endommagement plus hauts entraînent une augmentation notable des qualités de fonctionnement, de la fiabilité et de la marge de sécurité d'endommagement avec défaillance tout en réduisant la taille et le coût des systèmes et sous-systèmes laser à haute intensité qui utilisent des éléments optiques actifs pour des applications telles que production d'harmoniques optiques non linéaire, amplification et oscillation paramétriques optiques,

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diffusion optique non linéaire pour la production d'autres longueurs d'onde optiques par diffusion de Raman ou de Brillouin, éléments d'acousto-optique ou d'électro-optique pour la modulation, la commutation de Q la transposition en fréquence ou le balayage de faisceaux laser. La présente invention améliore aussi le seuil d'endommagement superficiel des lasers de puissance tels que lasers semiconducteurs, lasers à l'état solide et lasers et amplificateurs à fibres ainsi que modulateurs électro-optiques dont les faces de sortie et d'entrée du faisceau laser sont aussi sujettes à endommagement optique en raison du mauvais refroidissement de ces faces en

contact avec le milieu atmosphérique.

Des cristaux optiques actifs en CdTe sont très utilisés comme modulateurs d'électro-optique pour les lasers à C02. Il est généralement difficile de bien faire coller les couches antireflets aux faces d'entrée et de sortie du faisceau laser des modulateurs en CdTe. Le détachement de ces couches est une défaillance par endommagement courante de ces modulateurs. Ce problème n'existe pas avec une matière de fenêtre optique passive telle que ZnSe ou GaAs. Comme CdTe et ZnSe ont des indices de réfraction voisins (respectivement 2,7 et 2,4) aux longueurs d'onde des lasers à C02, la présente invention convient bien aussi pour réduire l'endommagement optique des couches antireflets des cristaux actifs

en CdTe pour les applications de modulation des lasers à C02.

L'homme du métier appréciera et comprendra les caractéristiques et avantages précités ainsi que d'autres de la présente invention en

lisant la description détaillée suivante et examinant les dessins, sur

lesquels les éléments semblables sont numérotés de façon semblable sur les différentes figures: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif optique selon la présente invention, la figure 2 est une représentation schématique du dispositif optique de la figure 1 employé dans un système laser,

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la figure 3 est une représentation schématique du dispositif optique de la figure 1 employé dans une cavité optique annulaire résonante extérieure à un laser, s la figure 4 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif optique ayant plusieurs ensembles optiques selon la présente invention, la figure 5 est une coupe longitudinale schématique d'une autre réalisation du dispositif optique de la figure 1, la figure 6 est une coupe longitudinale schématique d'un laser semiconducteur employant des fenêtres optiques de refroidissement passives selon la présente invention, la figure 7 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif optique à plusieurs passages selon la présente invention, et la figure 8 est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif

modulateur électro-optique selon la présente invention.

Sur la figure 1 est représenté de manière générale un ensemble optique 8 comprenant un cristal de AgGaSe2 non linéaire 10 placé entre deux fenêtres 12 et 14 en GaAs (une autre matière appropriée est ZnSe) à couche antireflet. Un boîtier monture de cristal 16 comprend un élément de support 18 traversé par une ouverture 20 dans laquelle est placé le cristal 10, un élément de support d'extrémité 22 traversé par une ouverture 24 pour le support de la fenêtre 12 et un élément de support d'extrémité 26 traversé par une ouverture 28 pour le support de la fenêtre 14. Les éléments d'extrémité 22 et 26 sont fixés à l'élément 18 par des éléments de fixation 30, 32, 34 et 36. Le boîtier monture 16 supporte les fenêtres 12, 14 et le cristal non linéaire 10 avec leurs faces optiquement planes en contact uniforme les unes avec les autres (c'est-à-dire que la face 38 de la fenêtre 12 est en contact avec la face 40 du cristal 10 et la face 42 de la fenêtre 14 est en contact avec la face 44 du cristal ). Des couches antireflets sur une de ces faces d'interface ne sont

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généralement pas nécessaires pour AgGaSe2 et ZnSe, car l'indice de réfraction de ZnSe est semblable à celui de AgGaSe2 (voir le tableau 1 ci-dessous), de sorte que la réflexion de Fresnel à leurs interfaces est très faible, par exemple de l'ordre de 1 % ou moins. Des couches antireflets peuvent être nécessaires lorsque la réflexion de Fresnel est trop grande ou qu'il est utilisé des matières dont les indices de réfraction ne sont pas voisins, comme par exemple AgGaSe2 (n = 2,6) et GaAs (n = 3,3) (voir le tableau 1 ci-dessous). Les faces des fenêtres 12 et 14 non en contact avec le cristal 10 sont pourvues d'une couche antireflet, de manière bien connue, de sorte que le facteur de transmission total des trois éléments optiques (c'est-à-dire des fenêtres 12, 14 et du cristal 10) est très élevé, par exemple de l'ordre de 98 % ou plus. Selon la présente invention, le problème de chauffage superficiel mentionné ci-dessus est transféré de la surface du cristal 10 aux surfaces des fenêtres 12 et 14. La chaleur déposée près de la surface du cristal non linéaire 10 entre dans la matière des

fenêtres ainsi que dans le cristal non linéaire. Dans le tableau 1 ci-

dessous sont indiqués les propriétés thermiques, les indices de réfraction et les réflectivités de Fresnel aux interfaces des matières de référence ci-dessous. Ces matières conviennent pour le domaine

de l'infrarouge.

TABLEAU 1

Matière Conductivité Chaleur Indice de Réflexion thermique spécifique réfraction de Fresnel (W/cm. C) (J/cm3. C) (X-.10 1m)

AgGaSe2 0,010 1,8 2,6 -

GaAs 0,48 1,7 3,3 0,014 ZnSe 0,18 - 2,4 0,002

CdTe - - 2,7 -

La perte par réflectivité à l'interface pour la matière de fenêtre ZnSe, dans les exemples ci-dessus, est suffisamment faible, de sorte qu'il suffit d'un contact de surfaces de qualité optique entre les deux matières, sans couche antireflet à l'interface pour la plupart des applications. Comme la conductivité thermique de la matière des fenêtres est supérieure de plus d'un ordre de grandeur à celle de la matière optique non linéaire, la montée de chaleur à la surface

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critique du cristal non linéaire est nettement réduite pour une puissance de pompage donnée, ce qui élève le seuil d'endommagement. En outre, le seuil d'endommagement optique plus élevé de la surface des fenêtres optiques en ZnSe (ou GaAs) permet d'augmenter l'intensité du faisceau laser dans le système. La matière des fenêtres est choisie de façon à optimiser l'aptitude à la diffusion thermique à l'interface entre les fenêtres et le cristal non linéaire. Pour l'exemple considéré ci-dessus, la diffusion thermique

de GaAs est quarante-huit fois plus grande que celle de AgGaSe2.

Ainsi, non seulement la diffusion thermique axiale sera beaucoup plus efficace, mais la diffusion latérale sera profitable même pour

des dimensions de spot relativement grandes.

is Un endommagement superficiel lié à la couche antireflet qui peut être dû à une question non fondamentale telle que contamination par la poussière peut avoir lieu dans la matière des fenêtres, qui peut dans la plupart des cas être remplacée à peu de frais

comparativement au cristal non linéaire.

Ce qui précède est étayé par les résultats expérimentaux suivants.

La sortie d'un laser à cavité à C02 à commutation Q à haute fréquence de répétition des impulsions déclenché a été focalisée au centre d'un morceau de AgGaSe2 de 4 cm de long qui était pourvu d'une couche antireflet et adapté en phase pour la production du deuxième harmonique. Le facteur de transmission du cristal à couche antireflet était d'environ 96 % en raison d'une combinaison de réflexions de Fresnel et d'absorption du cristal. On a augmenté la puissance moyenne du laser par accroissements d'un watt jusqu'à ce qu'un endommagement de la surface antireflet d'entrée eut lieu à une intensité d'environ 20 kW/cm3. La puissance de sortie maximale moyenne de production du deuxième harmonique obtenue avec cette configuration de la technique antérieure était limitée à moins de 2,0 W. L'utilisation de fenêtres en ZnSe de 2 cm de long à couche antireflet et d'un cristal de AgGaSe2 identique de 4 cm de long dans la configuration représentée sur la figure 1 a permis un fonctionnement sûr à une densité moyenne de puissance de

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pompage de 30 kW/cm3, limitée seulement par la capacité de

puissance moyenne du laser à C02 disponible pour ces expériences.

L'adaptation serrée des indices de réfraction de ces cristaux donne une réflexion de Fresnel à l'interface o les cristaux sont en contact s (c'est-à-dire le cristal de ZnSe optique passif et le cristal de AgGaSe2 optique actif) d'environ 0,2 %. Le facteur de transmission de cette configuration était aussi d'environ 96 %, ce qui indique que l'interface fenêtre/cristal ne produisait pas de pertes supplémentaires. L'augmentation correspondante du processus de conversion par production du deuxième harmonique a donné une puissance moyenne de production du deuxième harmonique de plus de 3 watts, la puissance moyenne de production du deuxième harmonique la plus élevée obtenue jusqu'ici avec un laser à C02 à haute fréquence de répétition des impulsions déclenché et AgGaSe2

comme cristal non linéaire.

Bien que les résultats expérimentaux ci-dessus emploient un ensemble particulier de fenêtres et de matière non linéaire pour résoudre un problème d'endommagement associé à la conversion du rayonnement de C02 de 9,2 à 10,6 microns en le domaine de l'infrarouge moyen de 4,6 à 5,8 microns au moyen du processus non linéaire de production du deuxième harmonique, on se rendra compte que la présente invention est également applicable à d'autres cristaux non linéaires, processus non linéaires et domaines de longueurs d'onde, entre autres aux oscillateurs paramétriques optiques, à la production de mélange de somme, à la production de différence de fréquence, à la production du deuxième harmonique, à la production du troisième harmonique, à la production du quatrième harmonique à des longueurs d'onde qui embrassent les domaines spectraux de l'infrarouge lointain, de l'infrarouge moyen,

de l'infrarouge proche, du visible et de l'ultraviolet.

En outre, on peut utiliser l'invention pour augmenter le seuil d'endommagement superficiel des éléments d'acousto-optique et d'électro-optique pour la modulation, la commutation de Q la

transposition en fréquence ou le balayage de faisceaux laser.

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Lorsque l'indice de réfraction de la matière des fenêtres optiques n'est pas étroitement adapté à celui de la matière du cristal, la

réflexion de Fresnel qui en résulte aux interfaces optiques est élevée.

On peut recouvrir une des faces (c'est-à-dire une face de fenêtre optique ou une face de cristal) de chacune des interfaces optiques d'un film mince pour y former une couche antireflet qui réduise la

réflexion de Fresnel aux interfaces optiques.

Sur la figure 2 est représenté un système laser 46 bien connu qui comprend une source laser 48 et des miroirs laser correspondants 50 et 52. Selon la présente invention, l'ensemble optique 8 est placé dans ce système laser 46 entre la source laser 48 et le miroir laser 52 situé à la sortie du système, ce qui produit une sortie de faisceau laser fondamental et une sortie de faisceau laser à fréquence déplacée. En outre, pour de tels effets optiques non linéaires, c'est-à- dire le déplacement de fréquence par production du deuxième harmonique, le rendement de conversion croît exponentiellement

lorsque les intensités optiques augmentent.

Sur la figure 3 est représentée de manière générale en 54 une configuration de cavité optique annulaire résonante bien connue destinée à être utilisée à l'extérieur d'un laser. La cavité optique annulaire résonante 54 comprend un miroir laser d'entrée 56 qui laisse passer le faisceau laser d'entrée et un miroir laser de sortie 58 qui réfléchit le faisceau laser jusqu'à ce qu'il sorte. Ce faisceau laser réfléchi est dirigé sur un troisième miroir laser 60 qui le renvoie au miroir laser d'entrée 56, o il est renvoyé vers le miroir laser de sortie 58 et se combine avec le faisceau laser d'entrée, ce qui, de nouveau de manière bien connue, ferme l'anneau. Par conséquent, le faisceau laser est piégé dans le résonateur annulaire et accumule un flux optique. Selon la présente invention, l'ensemble optique 8 est placé entre le miroir laser d'entrée 56 et le miroir laser de sortie 58 dans la cavité optique annulaire résonante, de sorte qu'un faisceau laser à fréquence déplacée sort du résonateur annulaire. De nouveau, le rendement de conversion croît exponentiellement

lorsque les intensités optiques augmentent.

Sur la figure 4 est représenté de manière générale, selon une autre réalisation, un ensemble optique 60 constitué de plusieurs éléments optiques. Cet ensemble 60 comprend une première fenêtre en ZnSe (ou GaAs) 62 dont la face d'entrée est pourvue d'une couche antireflet, suivie d'un premier cristal de AgGaSe2 non linéaire 64, suivi d'une deuxième fenêtre en ZnSe (ou GaAs) 66, suivie d'un deuxième cristal de AgGaSe2 non linéaire 68, suivi d'une troisième fenêtre en ZnSe (ou GaAs) 70, suivie d'un troisième cristal de AgGaSe2 non linéaire 72, suivi d'une quatrième fenêtre en ZnSe (ou

GaAs) 74 dont la face de sortie est pourvue d'une couche antireflet.

Un boîtier monture de cristal 76 comprend un élément de support 78 traversé par une ouverture 80 dans laquelle est placé le cristal 64, un élément de support 82 traversé par une ouverture 84 dans laquelle est placé le cristal 68, avec la fenêtre 66 placée entre les éléments 78 et 82, un élément de support 86 traversé par une ouverture 88 dans laquelle est placé le cristal 72, avec la fenêtre 70 placée entre les éléments 82 et 86, un élément de support d'extrémité traversé par une ouverture 92 pour le support de la fenêtre 62, et un élément de support d'extrémité 94 traversé par une ouverture 96 pour le support de la fenêtre 74. Ces éléments sont assemblés par des éléments de fixation 98 et 100. Le nombre d'éléments de fixation est dicté par la forme des éléments de support et d'extrémité. Les faces d'interface des fenêtres et des cristaux sont des faces optiquement planes non revêtues et sont en contact uniforme avec chaque autre face voisine, comme indiqué ci- dessus relativement à

la réalisation de la figure 1.

L'ensemble optique 60 permet une rotation des axes c des cristaux voisins de 180 les uns par rapport aux autres autour de l'axe du faisceau, comme représenté par les flèches sur la figure 4, ce qui inverse le sens de départ du faisceau dans chaque cristal, ce qui empêche le faisceau deuxième harmonique de partir du faisceau de pompage pendant qu'il traverse l'ensemble 60. Par conséquent, il peut être utilisé des longueurs de conversion en deuxième harmonique plus grandes que celles praticables auparavant avec la technique antérieure, ce qui permet d'obtenir une conversion

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optimale du faisceau laser fondamental au faisceau à fréquence convertie. Sur la figure 5 est représentée de manière générale en 8' une autre réalisation de l'ensemble optique 8; à l'exception des fenêtres, les

ensembles sont identiques et l'on s'y reportera pour une description

détaillée. Plus précisément, la fenêtre 12' diffère de la fenêtre 12 en ce que l'entrée ou face d'entrée 102 est convexe et la fenêtre 14' diffère de la fenêtre 14 en ce que la sortie ou face de sortie 104 est convexe. Il résulte de cette configuration que le faisceau laser d'entrée est focalisé dans l'ensemble de façon à donner un plus grand flux optique pour donner un plus haut rendement de conversion. On se rendra compte que ces faces peuvent être polies optiquement à d'autres profils convenant pour faire converger, faire diverger, collimater ou diriger autrement le faisceau laser dans l'ensemble suivant les besoins des applications. En outre, pour optimiser le rendement de conversion, on peut régler l'épaisseur de matière des fenêtres pour permettre de plus grandes dimensions de tache sur la face antireflet de la fenêtre et ainsi réduire au minimum

la possibilité d'endommagement optique à cette interface.

Sur la figure 6, un laser semiconducteur 106 (ou un autre type de laser solide) est placé entre deux fenêtres optiques de refroidissement passives 108 et 110 du type indiqué ci-dessus, mais de préférence en GaAlAs ou GaAs. Les faces de ces fenêtres peuvent être courbes (par exemple convexes), comme indiqué ci-dessus, pour collimater le faisceau laser, qui est ainsi concentré dans la région de gain du laser semiconducteur. Les faces d'interface du laser 106 et des fenêtres 108 et 110 sont des faces optiquement planes et non revêtues qui sont en contact uniforme les unes avec les autres. On sait que ces faces du laser semiconducteur subissent un endommagement optique et limitent la puissance moyenne de sortie qui peut être extraite de ces lasers à cause d'une mauvaise conductivité thermique, de sorte que la technique antérieure a sur ces faces des couches optiques qui empêchent l'endommagement à l'intensité optique désirée. La face extérieure de la fenêtre 108 a une couche réfléchissante et la face extérieure de la fenêtre 110 a une Il 2737316 couche semiréfléchissante. La plus grande masse des fenêtres optiques passives, comparativement à la couche optique mince de la technique antérieure, permet une transmission et une dissipation de chaleur meilleures et par là un seuil de puissance moyenne d'endommagement optique plus élevé pour ces surfaces laser. En outre, la diffraction du faisceau laser émis par le laser semiconducteur réduit le flux optique sur les faces extérieures de 108 et 110, ce qui réduit aussi l'endommagement de ces faces. Selon la présente invention, le problème de chauffage superficiel mentionné ci-dessus est transféré de la surface du laser semiconducteur 106 aux surfaces des fenêtres 108 et 110. La chaleur déposée à la surface du laser semiconducteur entre dans la matière des fenêtres, ce qui réduit l'endommagement optique des réflecteurs

laser semiconducteurs, normalement en contact avec l'atmosphère.

Sur la figure 7 est représentée de manière générale en 112 une configuration optique à plusieurs passages destinée à être utilisée à l'extérieur d'un laser. Cette configuration 112 comprend un ensemble optique 8 placé entre deux miroirs 114 et 116 qui la délimitent. Plus précisément, le faisceau laser 118 traverse l'ensemble optique 8 de la manière décrite ci-dessus (premier passage). Le faisceau laser 118 sortant de l'ensemble optique 8 lors de ce premier passage est renvoyé (dans le sens opposé) par le miroir 114 dans l'ensemble optique 8 (deuxième passage). Le faisceau laser 120 sortant de l'ensemble optique 8 lors de ce deuxième passage est renvoyé par le miroir 116 (dans le sens du premier passage) dans l'ensemble optique 8 (troisième passage). Le faisceau laser 122 sortant de l'ensemble optique 8 lors de ce troisième passage est le faisceau laser de sortie. Les miroirs 114 et 116 sont placés pour optimiser l'adaptation de phase pendant chaque passage, ce qui assure une production efficace d'harmonique optique (du deuxième). De façon semblable à la réalisation décrite relativement à la figure 4, le placement des miroirs 114 et 116 inverse le sens de départ du faisceau à chaque passage, ce qui empêche le faisceau deuxième harmonique de partir du faisceau de pompage. Par conséquent, on peut utiliser des longueurs de conversion en deuxième harmonique plus grandes que celles praticables auparavant avec la technique antérieure, ce qui permet

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d'obtenir une conversion optimale du faisceau laser fondamental au faisceau converti en fréquence. Il a été décrit trois passages pour la configuration à plusieurs passages, mais il va de soi qu'il est possible d'employer un nombre quelconque de passages. En raison du haut rendement de la configuration à plusieurs passages, ce peut être la réalisation préférée de la présente invention. Cette réalisation (figure 7) peut aussi être introduite dans une cavité laser à réaction comme sur la figure 2 ou dans un résonateur optique annulaire

conmme représenté sur la figure 3.

Sur la figure 8 est représenté un ensemble optique 140 qui comprend un cristal de CdTe non linéaire 142 sur des côtés opposés duquel sont appliquées des électrodes conductrices 144 et 146 qui forment un modulateur électro- optique. Ce cristal 142 est placé entre deux fenêtres en ZnSe 148 et 150 dont les faces extérieures d'entrée et de sortie du faisceau laser sont pourvues d'une couche antireflet. Un boîtier monture de cristal diélectrique 152 comprend un élément de support 154 traversé par une ouverture 156 dans laquelle est placé le cristal 142, sur lequel sont appliquées les électrodes 144 et 146, un élément de support d'extrémité 158 traversé par une ouverture 160 pour le support de la fenêtre 148, et un élément de support d'extrémité 162 traversé par une ouverture 164 pour le support de la fenêtre 150. Les éléments d'extrémité 158 et 162 sont fixés à l'élément 154 par des éléments de fixation 166 à 169. Le boîtier monture 152 supporte les fenêtres 148, 150 et le cristal non linéaire 142 avec les faces optiquement planes de ceux-ci en contact uniforme les unes avec les autres (c'est-à-dire que la face 170 de la fenêtre 148 est en contact avec la face 172 du cristal 142 et la face 174 de la fenêtre 150 est en contact avec la face 176 du cristal 142). L'axe optique du cristal est placé par rapport au faisceau laser pour une modulation d'amplitude ou de phase. Des fils conducteurs 178 et 180 sont connectés aux électrodes respectivement 144 et 146 pour l'application d'un potentiel produisant un champ électronique dans le cristal. Ces fils 178 et 180 passent par des ouvertures respectivement 182 et 184 de l'élément de support 154. Pour la plupart des applications, des couches antireflets sur une de ces faces d'interface ne sont pas nécessaires, car CdTe et ZnSe ont des indices de réfraction voisins (respectivement 2,7 et 2,4) aux longueurs d'onde des lasers à C02. Les faces des fenêtres 148 et 150 qui ne sont pas en contact avec le cristal 142 sont, de manière bien connue, pourvues d'une couche antireflet pour réduire au minimum les pertes de transmission. Selon la présente invention, le problème mentionné cidessus du mauvais collage de la couche antireflet associé à CdTe est éliminé du fait que les couches antireflets sont transférées de la surface du cristal 142 aux surfaces des fenêtres 148 et 150, ce qui donne une plus longue durée de service au

modulateur électro-optique.

On peut apporter diverses modifications aux réalisations préférées représentées et décrites sans s'écarter de l'esprit et du cadre de l'invention. Par conséquent, il est entendu que la présente invention

a été décrite à titre illustratif et non limitatif.

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Claims (36)

Revendications

1. Module optique actif destiné à être utilisé pour le traitement d'un faisceau laser, comprenant: un cristal optique actif (8; 10; 142) ayant une face d'entrée optique (40) et une face de sortie optique (44) opposée, une première fenêtre optique (12) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique (38) opposée, la face de sortie (38) de cette première fenêtre optique (12) étant voisine de la face d'entrée o10 (40) du cristal optique actif (10) pour former une première interface optique, et une deuxième fenêtre optique (14) ayant une face d'entrée optique (42) et une face de sortie optique opposée, la face d'entrée (42) de cette deuxième fenêtre optique (14) étant voisine de la face is de sortie (44) du cristal optique actif (10) pour former une deuxième

interface optique.

2. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel le

cristal optique actif comprend un cristal optique non linéaire (10).

3. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel le cristal optique actif a un axe optique placé par rapport au faisceau laser pour satisfaire à l'adaptation de phase dans des applications

non linéaires.

4. Module optique actif selon la revendication 3, dans lequel les applications non linéaires comprennent la production d'harmoniques optiques, l'amplification paramétrique optique, l'oscillation paramétrique optique, la diffusion optique non linéaire pour la production d'autres longueurs d'onde optiques par diffusion de Raman ou de Brillouin, les éléments d'acousto-optique ou d'électro- optique pour la modulation, la commutation de Q la

transposition en fréquence ou le balayage de faisceaux laser.

5. Module optique actif selon la revendication 1, comprenant en outre:

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un boîtier (16) destiné à supporter les première et deuxième fenêtres

(12, 14) près du cristal optique actif (10).

6. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel les première et deuxième fenêtres (12, 14) sont constituées d'une matière dont l'indice de réfraction est semblable à celui du cristal optique actif (10), de sorte que la réflexion de Fresnel aux première

et deuxième interfaces optiques est faible.

7. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel la face d'entrée de la première fenêtre optique (12) et la face de sortie de la deuxième fenêtre optique (14) sont pourvues d'une couche antireflet.

8. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel les première et deuxième fenêtres (12, 14) sont constituées d'une matière dont la conductivité thermique et le seuil d'endommagement superficiel optique sont supérieurs à ceux du cristal optique actif, de sorte que la chaleur déposée aux faces d'entrée et de sortie du cristal optique actif (10) par suite du passage du faisceau laser est transmise respectivement à la face de sortie de la première fenêtre (12) et à la face d'entrée de la deuxième fenêtre (14).

9. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel: la face de sortie (38) de la première fenêtre optique (12) ou la face d'entrée (40) du cristal optique actif (10) est pourvue d'une couche antireflet, la face d'entrée (42) de la deuxième fenêtre optique (14) ou la face de sortie (44) du cristal optique actif (10) est pourvue d'une couche antireflet, de sorte que la réflexion de Fresnel aux première et deuxième

interfaces optiques est réduite.

10. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel: le cristal optique actif (10) comprend du AgGaSe2,

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les première et deuxième fenêtres (12, 14) sont constituées de GaAs.

11. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel: le cristal optique actif (10) comprend du AgGaSe2, les première et deuxième fenêtres (12, 14) sont constituées de ZnSe.

12. Module optique actif selon la revendication 1, dans lequel la 1o face d'entrée de la première fenêtre (12') et la face de sortie de la

deuxième fenêtre (14') sont convexes.

13. Système laser comprenant une source laser et des miroirs laser correspondants comprenant un module optique actif selon l'une des

revendications 1 à 12.

14. Cavité optique annulaire résonante comprenant plusieurs miroirs laser déterminant un trajet d'un faisceau laser, dans lequel le trajet du faisceau laser est un anneau produisant une accumulation de flux optique, comprenant un module optique actif selon l'une des

revendications 1 à 12.

15. Ensemble optique actif (10) destiné à être utilisé pour le traitement d'un faisceau laser, comprenant: une première fenêtre optique (62) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique opposée, un premier cristal optique actif (64) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique opposée, la face de sortie de la première fenêtre optique étant voisine de la face d'entrée de ce premier cristal optique actif pour former une première interface optique, ce premier cristal optique actif ayant un premier axe optique placé par rapport à l'axe d'un faisceau laser traversant l'ensemble optique actif pour l'adaptation de phase de celui-ci, une deuxième fenêtre optique (66) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique opposée, la face d'entrée de cette deuxième fenêtre optique étant voisine de la face de sortie du

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premier cristal optique actif pour former une deuxième interface optique, un deuxième cristal optique actif (68) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique opposée, la face de sortie de la deuxième fenêtre optique étant voisine de la face d'entrée de ce deuxième cristal optique actif pour former une troisième interface optique, ce deuxième cristal optique actif ayant un deuxième axe optique, ce deuxième axe optique étant tourné par rapport au premier axe optique autour de l'axe du faisceau laser traversant 1o l'ensemble optique actif pour l'adaptation de phase de celui-ci, une troisième fenêtre optique (70) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique revêtue opposée, la face d'entrée de cette troisième fenêtre optique étant voisine de la face de sortie du deuxième cristal optique actif pour former une quatrième interface optique, un troisième cristal optique actif (72) ayant une face d'entrée optique et une face de sortie optique revêtue opposée, la face de sortie de la troisième fenêtre optique étant voisine de la face d'entrée de ce troisième cristal optique actif pour former une cinquième interface optique, ce troisième cristal optique actif ayant un troisième axe optique, ce troisième axe optique étant tourné par rapport au deuxième axe optique autour de l'axe du faisceau laser traversant l'ensemble optique actif pour l'adaptation de phase de celui-ci, une quatrième fenêtre optique (74) ayant une face d'entrée optique non pourvue d'une couche antireflet et une face de sortie optique opposée, la face d'entrée de cette quatrième fenêtre optique étant voisine de la face de sortie du troisième cristal non linéaire

pour former une sixième interface optique.

16. Ensemble optique actif selon la revendication 15, dans lequel les premier, deuxième et troisième cristaux optiques actifs (64, 68,

72) comprennent chacun un cristal optique non linéaire.

17. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 et 16,

dans lequel le deuxième axe optique est tourné d'environ 180 par

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rapport au premier axe optique et le troisième axe optique est

tourné d'environ 180 par rapport au deuxième axe optique.

18. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 17,

comprenant en outre: un boîtier (76) destiné à supporter les première et deuxième fenêtres près du premier cristal optique actif, les deuxième et troisième fenêtres près du deuxième cristal optique actif et les troisième et quatrième fenêtres en contact avec le troisième cristal

1o optique actif.

19. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 18,

dans lequel les première, deuxième, troisième et quatrième fenêtres sont constituées d'une matière dont l'indice de réfraction est semblable à celui des premier, deuxième et troisième cristaux optiques actifs, de sorte que la réflexion de Fresnel aux première et

deuxième interfaces optiques est faible.

20. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 19,

dans lequel: la face de sortie de la premirère fenêtre optique (62) ou la face d'entrée du premier cristal optique actif (64) est pourvue d'une couche antireflet, la face d'entrée de la deuxième fenêtre optique (66) ou la face de sortie du premier cristal optique actif (64) est pourvue d'une couche antireflet, la face de sortie de la deuxième fenêtre optique (66) ou la face d'entrée du deuxième cristal optique actif (68) est pourvue d'une couche antireflet, la face d'entrée de la troisième fenêtre optique (70) ou la face de sortie du deuxième cristal optique actif (68) est pourvue d'une couche antireflet, la face de sortie de la troisième fenêtre optique (70) ou la face d'entrée du troisième cristal optique actif (72) est pourvue d'une couche antireflet,

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la face d'entrée de la quatrième fenêtre optique (74) ou la face de sortie du troisième cristal optique actif (72) est pourvue d'une couche antireflet, de sorte que la réflexion de Fresnel aux première, deuxième,

s troisième et quatrième interfaces optiques est réduite.

21. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 20,

dans lequel la face d'entrée de la première fenêtre optique et la face de sortie de la quatrième fenêtre optique sont pourvues d'une

couche antireflet.

22. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 21,

dans lequel les première, deuxième, troisième et quatrième fenêtres sont constituées d'une matière dont la conductivité thermique et le seuil d'endommagement superficiel optique sont supérieurs à ceux des premier, deuxième et troisième cristaux optiques actifs, de sorte que la chaleur déposée aux faces d'entrée et de sortie des premier, deuxième et troisième cristaux optiques actifs par suite du passage du faisceau laser est transmise respectivement à la face de sortie de la première fenêtre, aux faces d'entrée et de sortie des deuxième et

troisième fenêtres et à la face d'entrée de la quatrième fenêtre.

23. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 22,

dans lequel: les premier, deuxième et troisième cristaux non linéaires sont constitués de AgGaSe2, les première, deuxième, troisième et quatrième fenêtres sont

constituées de GaAs.

24. Ensemble optique actif selon l'une des revendications 15 à 22,

dans lequel: les premier, deuxième et troisième cristaux non linéaires sont constitués de AgGaSe2, les première, deuxième, troisième et quatrième fenêtres sont

constituées de ZnSe.

25. Dispositif laser comprenant:

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un laser semiconducteur (106), une première fenêtre optique (108) ayant une première face réfléchissante et une deuxième face opposée, la deuxième face de cette première fenêtre optique étant voisine d'une face du laser s semiconducteur pour former une première interface optique, et une deuxième fenêtre optique (110) ayant une première face et une deuxième face opposée, la première face de cette deuxième fenêtre optique étant voisine d'une face de sortie du laser

semiconducteur pour former une deuxième interface optique.

26. Dispositif laser selon la revendication 25, dans lequel les première et deuxième fenêtres (108, 110) sont constituées d'une matière dont l'indice de réfraction est semblable à celui du laser semiconducteur, de sorte que la réflexion de Fresnel aux première et

1s deuxième interfaces optiques est faible.

27. Dispositif laser selon l'une des revendications 25 et 26, dans

lequel: la deuxième face de la première fenêtre optique ou la face du laser semiconducteur (106) voisine de la deuxième face de la première fenêtre optique est pourvue d'une couche antireflet, et la première face de la deuxième fenêtre optique (110) ou la face du laser semiconducteur (106) voisine de la première face de la deuxième fenêtre optique est pourvue d'une couche antireflet, de sorte que la réflexion de Fresnel aux première et deuxième

interfaces est réduite.

28. Dispositif laser selon l'une des revendications 25 à 27, dans

lequel les première et deuxième fenêtres (108, 110) sont constituées d'une matière dont la conductivité thermique et le seuil d'endommagement superficiel optique sont supérieurs à ceux du laser semiconducteur, de sorte que la chaleur déposée aux faces du laser semiconducteur est transmise aux faces des première et

deuxième fenêtres.

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29. Dispositif laser selon l'une des revendications 25 à 28, dans

lequel les première et deuxième fenêtres (108, 110) sont constituées

de GaAlAs.

30. Dispositif laser selon l'une des revendications 25 à 29, dans

lequel les première et deuxième fenêtres (108, 110) sont constituées

de GaAs.

31. Dispositif laser selon l'une des revendications 25 à 30, dans

1o lequel la face réfléchissante de la première fenêtre (108) et la sortie

de la deuxième fenêtre (110) sont convexes.

32. Système optique à plusieurs passages destiné à être utilisé pour le traitement d'un faisceau laser, comprenant un module

optique actif selon l'une des revendications 1 à 12 et plusieurs

miroirs (114, 116) placés sur le module optique actif, ces miroirs produisant plusieurs passages du faisceau laser dans le module

optique actif pour l'adaptation de phase du faisceau laser.

33. Système optique à plusieurs passages selon la revendication 32, dans lequel les miroirs comprennent: un premier miroir (114) placé à la deuxième face optique de la deuxième fenêtre pour recevoir le faisceau laser qui a traversé le module optique actif et le renvoyer à travers celui-ci pour son adaptation de phase, et un deuxième miroir (116) placé à la première face optique de la première fenêtre pour recevoir le faisceau laser renvoyé à travers le module optique actif et le renvoyer de nouveau à travers celui-ci pour son adaptation de phase, pour produire un faisceau laser de

sortie.

34. Module optique actif destiné à être utilisé pour la modulation d'un faisceau laser, comprenant un cristal optique actif selon l'une

des revendications 1 à 12, de type électro-optique.

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35. Module optique actif selon la revendication 34, dans lequel le cristal électro-optique actif a un axe optique placé par rapport au

faisceau laser pour la modulation d'amplitude.

36. Module optique actif selon l'une des revendications 34 et 35 dans lequel le cristal électro-optique comporte en outre des

électrodes (144, 146) placées sur des côtés opposés de celui-ci.