FR2783331A1 - Electro optical laser Q switch design technique having axial laser beam internal mounted Pockels cell impinging and outer electronic control circuit. - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF ELECTRO-OPTIQUE COMPACT, A CELLULE DECOMPACT ELECTRO-OPTICAL DEVICE WITH CELL
POCKELSPOCKELS
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne unThe present invention relates to a
dispositif électro-optique à cellule de Pockels. electro-optical device with Pockels cell.
Elle s'applique notamment à l'obtention d'interrupteurs optiques compacts et plus particulièrement à l'obtention de lasers à fonctionnement déclenché (" Q switch lasers ") compacts. It applies in particular to obtaining compact optical switches and more particularly to obtaining compact triggered lasers ("Q switch lasers").
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART
On connait déjà un dispositif électro- We already know an electro-
optique comprenant une cellule de Pockels et un circuit électronique de génération d'impulsions de courant à haute tension, circuit qui est destiné à commander optical system comprising a Pockels cell and an electronic circuit for generating high voltage current pulses, a circuit which is intended to control
cette cellule de Pockels.this Pockels cell.
Ceci est schématiquement illustré par la figure 1 o l'on voit une cellule de Pockels 2 comprenant un cristal biréfringent 4, par exemple un cristal de K DP (potassium-dihydrogène-phosphate), et deux électrodes annulaires 6 et 8 qui entourent respectivement les deux extrémités du cristal. Cette cellule de Pockels est destinée à être traversée par un faisceau lumineux 10 suivant un axe référencé X. Le dispositif électro-optique de la figure 1 comprend aussi un circuit électronique 12 de génération d'impulsions de courant à haute tension qui commande la cellule de Pockels 2. Ce circuit de commande 12 est enfermé dans un boitier (non représenté) qui est placé à côté de la cellule de Pockels 2. Le circuit électronique 12 comprend de préférence deux circuits d'alimentation à haute tension 14 et 16 qui sont aptes à délivrer respectivement des courants électriques à la cellule de Pockels 2 à deux This is schematically illustrated in FIG. 1 where we see a Pockels cell 2 comprising a birefringent crystal 4, for example a K DP (potassium-dihydrogen-phosphate) crystal, and two annular electrodes 6 and 8 which respectively surround the two ends of the crystal. This Pockels cell is intended to be crossed by a light beam 10 along an axis referenced X. The electro-optical device of FIG. 1 also includes an electronic circuit 12 for generating high voltage current pulses which controls the cell. Pockels 2. This control circuit 12 is enclosed in a box (not shown) which is placed next to the Pockels cell 2. The electronic circuit 12 preferably comprises two high voltage supply circuits 14 and 16 which are suitable to deliver respectively electrical currents to the Pockels cell 2 in pairs
instants différents.different moments.
Un tel circuit électronique est connu par le document suivant on se reportera: (1) Demande de brevet français n 9610006 du 8 Août 1996 pour " Circuit de génération d'impulsions de courant à haute tension délivré dans un circuit de charge et procédé de mise en oeuvre ", Such an electronic circuit is known from the following document: (1) French patent application no. 9610006 of August 8, 1996 for "Circuit for generating high voltage current pulses delivered in a charging circuit and setting method in action ",
invention de Christophe Le Campion.invention of Christophe Le Campion.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1 la cellule de Pockels 2 est une cellule simple et constitue une charge capacitive dont les deux bornes (électrodes 6 et 8) sont respectivement connectées aux In the example shown in FIG. 1, the Pockels cell 2 is a single cell and constitutes a capacitive load, the two terminals of which (electrodes 6 and 8) are respectively connected to
deux circuits d'alimentation 14 et 16. two supply circuits 14 and 16.
Dans un autre mode de réalisation schématiquement illustré par la figure 2, le circuit 12 est prévu pour commander une cellule de Pockels double 18 formée de deux cellules simples du genre de celle de la figure 1. Ces dernières sont alignées l'une à la suite de l'autre suivant un axe commun X pour qu'un faisceau lumineux 10 puisse traverser successivement ces deux cellules simples suivant l'axe X. On voit que l'électrode 6 de l'une de ces deux cellules simples est reliée au circuit d'alimentation 14 du circuit électronique 12 tandis que l'autre électrode 8 de cette cellule simple est reliée à l'électrode 6 de l'autre cellule simple et l'électrode 8 de cette autre cellule simple est reliée au circuit d'alimentation 16 du circuit électronique 12. De plus, les électrodes 6 et 8 reliées l'une à In another embodiment schematically illustrated in FIG. 2, the circuit 12 is provided for controlling a double Pockels cell 18 formed of two single cells of the kind of that of FIG. 1. The latter are aligned one after the other on the other along a common axis X so that a light beam 10 can pass successively through these two single cells along the X axis. We can see that the electrode 6 of one of these two simple cells is connected to the circuit d supply 14 of the electronic circuit 12 while the other electrode 8 of this single cell is connected to the electrode 6 of the other single cell and the electrode 8 of this other single cell is connected to the supply circuit 16 of the electronic circuit 12. In addition, the electrodes 6 and 8 connected one to
l'autre sont mises à la masse.the other are grounded.
Au sujet du mode de réalisation particulier représenté sur la figure 2 on se reportera au document (1). Ce mode de réalisation particulier se retrouve également dans le document suivant: (2) Demande de brevet français n 9715546 du 9 décembre 1997 pour " Cellule de Pockels et interrupteur optique à cellule de Pockels ", invention On the subject of the particular embodiment represented in FIG. 2, reference will be made to document (1). This particular embodiment is also found in the following document: (2) French patent application No. 9715546 of December 9, 1997 for "Pockels cell and optical switch with Pockels cell", invention
de Jacques Luce.by Jacques Luce.
Dans ce document (2) est exposé un autre mode de réalisation particulier selon lequel un circuit électronique 12 du genre de celui de la figure 2 commande une cellule de Pockels double comprenant un seul cristal biréfringent 4 (figure 3) dont les deux extrémités sont encore respectivement munies d'électrodes annulaires 6 et 8 et qui comprend de plus une autre électrode annulaire 20. Cette dernière est comprise entre les électrodes 6 et 8 et de préférence équidistante de celles-ci. Ces électrodes 6 et 8 sont respectivement reliées aux circuits d'alimentation 14 In this document (2) is exposed another particular embodiment according to which an electronic circuit 12 of the kind of that of FIG. 2 controls a double Pockels cell comprising a single birefringent crystal 4 (FIG. 3) whose two ends are still respectively provided with annular electrodes 6 and 8 and which further comprises another annular electrode 20. The latter is between the electrodes 6 and 8 and preferably equidistant therefrom. These electrodes 6 and 8 are respectively connected to the supply circuits 14
et 16 tandis que l'électrode 20 est mise à la masse. and 16 while the electrode 20 is grounded.
Les dispositifs électro-optiques des figures 1 à 3 sont relativement encombrants étant donné que, dans chacun d'entre eux, le circuit électronique de commande est e.nfermé dans un boîtier qui est The electro-optical devices of FIGS. 1 to 3 are relatively bulky since, in each of them, the electronic control circuit is enclosed in a housing which is
simplement placé à côté de la cellule de Pockels. simply placed next to the Pockels cell.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
La présente invention a pour but de remédier à l'inconvénient précédent en proposant un dispositif électro-optique dans lequel un circuit électronique, destiné à commander une cellule de The object of the present invention is to remedy the preceding drawback by proposing an electro-optical device in which an electronic circuit, intended to control a
Pockels, est placé autour de cette cellule de Pockels. Pockels, is placed around this Pockels cell.
De façon précise, la présente invention a pour objet un dispositif électro-optique comprenant: - une cellule de Pockels destinée à être traversée par un faisceau lumineux suivant un axe et - un circuit électronique destiné à commander cette cellule de Pockels, ce dispositif étant caractérisé en ce que le circuit électronique est formé sur un support qui entoure la Specifically, the subject of the present invention is an electro-optical device comprising: - a Pockels cell intended to be crossed by a light beam along an axis and - an electronic circuit intended to control this Pockels cell, this device being characterized in that the electronic circuit is formed on a support which surrounds the
cellule de Pockels et ledit axe.Pockels cell and said axis.
Cela permet d'obtenir un dispositif bien moins encombrant que les dispositifs connus, mentionnés plus haut, ce dispositif étant d'autant plus compact This makes it possible to obtain a device which is much less bulky than the known devices mentioned above, this device being all the more compact.
que le support est plus près de la cellule de Pockels. that the support is closer to the Pockels cell.
Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, le support est un circuit imprimé et, de préférence, ce circuit imprimé According to a preferred embodiment of the device which is the subject of the invention, the support is a printed circuit and, preferably, this printed circuit
est souple.is flexible.
Le dispositif objet de l'invention peut comprendre en outre un moyen de polarisation du faisceau lumineux, ce moyen de polarisation étant placé au voisinage de la cellule de Pockels et traversé par ledit axe suivant lequel le faisceau traverse la cellule. On obtient ainsi un interrupteur optique susceptible d'avoir une grande compacité et, en utilisant un tel interrupteur optique pour la fabrication d'un laser à fonctionnement déclenché, le The device which is the subject of the invention may further comprise a means for polarizing the light beam, this polarization means being placed in the vicinity of the Pockels cell and crossed by said axis along which the beam passes through the cell. An optical switch capable of having a high compactness is thus obtained and, by using such an optical switch for the manufacture of a laser with triggered operation, the
laser obtenu a un faible encombrement. laser obtained in a small footprint.
Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, le circuit électronique est un circuit de génération d'impulsions According to a particular embodiment of the device which is the subject of the invention, the electronic circuit is a pulse generation circuit
de courant à haute tension.high voltage current.
Dans ce cas, l'ensemble formé par le circuit électronique et le support est de préférence In this case, the assembly formed by the electronic circuit and the support is preferably
enrobé dans un diélectrique.coated in a dielectric.
De plus, dans ce mode de réalisation particulier, le dispositif comprend de préférence un transformateur élévateur de tension destiné à fournir la haute tension au circuit électronique et placé à côté de celui-ci, ce transformateur ayant sensiblement la forme d'un tore dont l'axe est ledit axe (suivant lequel le faisceau traverse la cellule) afin de laisser passer ce faisceau lumineux. Ceci contribue à la In addition, in this particular embodiment, the device preferably comprises a step-up transformer intended to supply high voltage to the electronic circuit and placed next to it, this transformer having substantially the shape of a torus whose l axis is said axis (along which the beam passes through the cell) in order to allow this light beam to pass. This contributes to the
compacité du dispositif.compactness of the device.
De préférence, ce transformateur est Preferably, this transformer is
également enrobé dans un diélectrique. also coated in a dielectric.
Le circuit de génération d'impulsions de courant à haute tension comprend de préférence deux circuits d'alimentation à haute tension qui sont aptes à délivrer respectivement des courants électriques à la cellule de Pockels à deux instants différents. Un tel circuit électronique est par exemple du genre de ceux qui sont décrits dans le document (1) mais, dans la présente invention, on peut bien entendu utiliser tout circuit électronique de commande équivalent à de tels The high voltage current pulse generation circuit preferably comprises two high voltage supply circuits which are capable of respectively delivering electrical currents to the Pockels cell at two different times. Such an electronic circuit is for example of the kind described in document (1) but, in the present invention, it is of course possible to use any electronic control circuit equivalent to such
circuits.circuits.
Avec ce circuit de génération d'impulsions de courant à haute tension on peut utiliser une cellule de Pockels simple, dont les deux électrodes sont respectivement connectées aux deux circuits d'alimentation, ou une cellule de Pockels double, dont les deux électrodes d'extrémité sont respectivement With this high voltage current pulse generation circuit, it is possible to use a single Pockels cell, the two electrodes of which are respectively connected to the two supply circuits, or a double Pockels cell, the two end electrodes of which are respectively
connectées aux deux circuits d'alimentation. connected to the two supply circuits.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La présente invention sera mieux comprise à The present invention will be better understood from
la lecture de la description d'exemples de réalisation reading the description of exemplary embodiments
donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 à 3 sont des vues schématiques de dispositifs électro- optiques connus, comprenant une cellule de Pockels commandée par un circuit électronique et * la figure 4 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation particulier given below, for information only and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which: - Figures 1 to 3 are schematic views of known electro-optical devices, comprising a Pockels cell controlled by an electronic circuit and * Figure 4 is a schematic longitudinal sectional view of a particular embodiment
du dispositif objet de l'invention.of the device which is the subject of the invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Le dispositif électro-optique conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 4, comprend une cellule de Pockels 2 et un circuit électronique 12 de génération d'impulsions de courant à haute tension destiné à commander cette cellule de Pockels. Dans l'exemple représenté, la cellule de Pockels 2 et le circuit électronique 12 sont du genre de ceux de la figure 1. On voit des conducteurs 12a et 12b permettant de relier les électrodes 6 et 8 de la cellule respectivement aux circuits d'alimentation (non représentés) du circuit 12. Cette cellule de Pockels 2 est destinée à être traversée par un faisceau lumineux 10 suivant un axe X et se prolonge par un polariseur 22, par exemple un polariseur rectiligne à angle de Brewster, placé près du cristal 4 de la cellule, pour pouvoir être traversé par le faisceau 10. On obtient ainsi un The electro-optical device according to the invention, which is schematically represented in FIG. 4, comprises a Pockels cell 2 and an electronic circuit 12 for generating high voltage current pulses intended to control this Pockels cell. In the example shown, the Pockels cell 2 and the electronic circuit 12 are of the type of those of FIG. 1. We see conductors 12a and 12b making it possible to connect the electrodes 6 and 8 of the cell respectively to the supply circuits (not shown) of circuit 12. This Pockels cell 2 is intended to be crossed by a light beam 10 along an axis X and is extended by a polarizer 22, for example a straight polarizer at Brewster angle, placed near the crystal 4 of the cell, so that beam 10 can pass through it.
interrupteur optique.optical switch.
Le circuit électronique de commande 12 entoure l'ensemble formé par la cellule de Pockels 2 et le polariseur 22. Plus précisément, ce circuit électronique de commande est implanté sur un circuit imprimé 24 qui entoure cet ensemble et forme ainsi une sorte de manchon d'axe X autour de la cellule de Pockels et du polariseur. On utilise un circuit imprimé souple, par exemple en kapton, auquel il est facile de The electronic control circuit 12 surrounds the assembly formed by the Pockels cell 2 and the polarizer 22. More precisely, this electronic control circuit is located on a printed circuit 24 which surrounds this assembly and thus forms a sort of sleeve. X axis around the Pockels cell and the polarizer. We use a flexible printed circuit, for example in kapton, which is easy to
donner une forme cylindrique.give a cylindrical shape.
Le circuit électronique 12, qui est implanté sur ce circuit imprimé 24, comprend toutes les fonctions électroniques permettant de constituer un générateur d'impulsions de haute tension (commande, interrupteur, oscillateur, régulateur et connecteur qui ne sont pas représentés sur la figure 1) excepté, dans l'exemple de la figure 1, la fonction de conversion de The electronic circuit 12, which is located on this printed circuit 24, includes all the electronic functions making it possible to constitute a high voltage pulse generator (control, switch, oscillator, regulator and connector which are not shown in FIG. 1) except, in the example of figure 1, the conversion function of
basse tension en haute tension.low voltage to high voltage.
Dans cet exemple, le circuit électronique est alimenté en basse tension par des moyens tels qu'une ou plusieurs piles, ce que l'on a symbolisé par la flèche 26 sur la figure 4. Cette basse tension est convertie en haute tension par un transformateur élévateur de tension 28 qui est électriquement relié au circuit électronique de commande 12 par des conducteurs 30. Ce transformateur commercialement disponible a la forme d'un tore d'axe X et prolonge, comme on le voit sur la figure 4, l'ensemble de la In this example, the electronic circuit is supplied with low voltage by means such as one or more batteries, which is symbolized by the arrow 26 in FIG. 4. This low voltage is converted into high voltage by a transformer voltage booster 28 which is electrically connected to the electronic control circuit 12 by conductors 30. This commercially available transformer has the shape of a torus of axis X and extends, as can be seen in FIG. 4, the assembly of the
cellule de Pockels et du polariseur associé à celle-ci. Pockels cell and the polarizer associated therewith.
Le faisceau lumineux 10 est ainsi capable de traverser The light beam 10 is thus able to pass through
ce transformateur 28.this transformer 28.
Pour empêcher tout phénomène de claquage, ce transformateur 28 et l'ensemble formé par le circuit imprimé souple 24 et le circuit électronique 12, qui est implanté sur ce circuit imprimé 24, ainsi que les conducteurs 30 sont enrobés dans une couche 32 de To prevent any breakdown phenomenon, this transformer 28 and the assembly formed by the flexible printed circuit 24 and the electronic circuit 12, which is located on this printed circuit 24, as well as the conductors 30 are coated in a layer 32 of
résine électriquement isolante.electrically insulating resin.
Le positionnement relatif et la fixation de la cellule de Pockels 2, du polariseur associé 22, de l'ensemble formé par les-circuits 12 et 24 et du transformateur 28 sont obtenus par des moyens The relative positioning and fixing of the Pockels cell 2, the associated polarizer 22, the assembly formed by the circuits 12 and 24 and the transformer 28 are obtained by means
électriquement isolants non représentés. electrically insulating not shown.
La cellule de Pockels de la figure 4 peut être remplacée par tout autre cellule de Pockels, par exemple du genre de celle de la figure 2 ou de la figure 3, et l'on entoure cette autre cellule de Pockels par son circuit électronique de commande pour obtenir encore un dispositif électro-optique conforme à l'invention. The Pockels cell of FIG. 4 can be replaced by any other Pockels cell, for example of the kind of that of FIG. 2 or of FIG. 3, and this other Pockels cell is surrounded by its electronic control circuit. to further obtain an electro-optical device according to the invention.
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| FR9811560A FR2783331B1 (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | COMPACT ELECTRO-OPTICAL DEVICE WITH POCKEL CELL |
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ID=9530499
Family Applications (1)
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| FR9811560A Expired - Fee Related FR2783331B1 (en) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | COMPACT ELECTRO-OPTICAL DEVICE WITH POCKEL CELL |
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|---|---|
| FR (1) | FR2783331B1 (en) |
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| EP0833418A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-01 | Commissariat A L'energie Atomique | Electrooptically switched microlaser with independent electrodes and manufacturing method |
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1998
- 1998-09-16 FR FR9811560A patent/FR2783331B1/en not_active Expired - Fee Related
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| FR2783331B1 (en) | 2000-10-13 |
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20090529 |