FR2783363A1 - Laser compact pompe par diodes lasers - Google Patents

Abstract

Laser compact pompé par diodes lasers.Ce laser comprend une cavité résonante délimitée par deux miroirs (2a, 2b) et au moins un ensemble (3) de pompage optique dans cette cavité, cet ensemble comprenant un barreau laser (3a) et au moins un assemblage (3b) de diodes lasers pour le pompage axial du barreau. L'assemblage comprend au moins un support principal (25, 40) simultanément apte à maintenir, positionner autour du barreau laser et alimenter électriquement les diodes lasers de façon que les émissions lumineuses de celles-ci se fassent en direction du barreau. Application en soudure.

Description

LASER COMPACT POMPE PAR DIODES LASERS

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un laser à l'état solide qui est pompé par des diodes lasers. Elle s'applique notamment à la soudure par laser.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

On connait déjà des assemblages de diodes lasers pour le pompage optique axial d'un barreau laser (" laser rod ") par le document suivant:

(1) A. Jolly, H. Coïc, Ph. Maruenda, Ph.

Estraillier, C. Rouyer, R. Bailly - Salins, J. Luce, SPIE Proc. on Solid State Lasers for Application to

Inertial Confinement Fusion, 2633, M. André, H.T.

Powell eds, (1995)59.

Un assemblage connu, du genre de ceux qui sont mentionnés dans ce document, comprend, d'une part, une plaque qui maintient et positionne mécaniquement les diodes lasers autour du barreau laser par l'intermédiaire de pinces et, d'autre part, des conducteurs électriques qui alimentent ces diodes

lasers en courant électrique.

Il existe donc un " découplage " entre (a) le maintien et le positionnement mécaniques des diodes lasers et (b) le circuit électrique d'alimentation de

ces diodes lasers.

Du fait de ce découplage cet assemblage connu est relativement encombrant et il en est donc de même pour le laser qui l'utilise.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

La présente invention a pour but de remédier à l'inconvénient précédent en proposant un laser à l'état solide qui est susceptible d'être bien moins encombrant que le laser mentionné plus haut et qui, pour ce faire, comprend un ou des assemblages de diodes lasers susceptibles d'être bien moins encombrants que l'assemblage connu, mentionné plus haut. De façon précise, la présente invention a pour objet un laser comprenant une cavité résonante délimitée par deux miroirs et au moins un ensemble de pompage optique dans cette cavité, cet ensemble de pompage comprenant un barreau laser et au moins un assemblage de diodes lasers pour le pompage axial de ce barreau, ce laser étant caractérisé en ce que l'assemblage comprend au moins un support principal, chaque support principal étant simultanément apte, d'une part, à maintenir et positionner mécaniquement autour du barreau laser et, d'autre part, à alimenter en courant électrique les diodes lasers de façon que les émissions lumineuses de celles-ci se fassent en direction du barreau laser et pompent optiquement celui-ci qui émet alors un faisceau lumineux suivant

l'axe du barreau.

On peut souhaiter utiliser un laser conforme à l'invention qui fonctionne en mode relaxé ou en mode déclenché (" Q-switch "). Dans ce dernier cas, selon un mode de réalisation préféré, le laser comprend en outre un ensemble auxiliaire comprenant: - une cellule de Pockels destinée à être traversée par le faisceau lumineux suivant ledit axe (axe du barreau), un circuit électronique destiné à commander cette cellule de Pockels, ce circuit électronique étant formé sur un support qui entoure la cellule de Pockels et ledit axe, et - 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.

Cet ensemble auxiliaire constitue un interrupteur optique susceptible d'avoir une grande compacité et le laser qui l'incorpore a un faible encombrement (d'autant plus faible que le support est plus près de la cellule de Pockels). Rappelons que, dans les lasers à fonctionnement déclenché (" Q switch lasers ") connus, utilisant une cellule de Pockels, le circuit électronique de commande de cette cellule de Pockels est enfermé dans un boîtier qui est simplement

placé à côté de la cellule de Pockels.

Selon un mode de réalisation préféré du laser objet de l'invention, le support est un circuit imprimé et, de préférence, ce circuit imprimé est souple. Selon un mode de réalisation particulier du laser objet de l'invention, le circuit électronique est un circuit de génération d'impulsions de courant à

haute tension.

Dans ce cas, le circuit électronique et le support sont de préférence enrobés dans un diélectrique. De plus, dans ce mode de réalisation particulier, l'ensemble auxiliaire 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 compacité du laser obtenu. De préférence, ce transformateur est

également enrobé dans un diélectrique.

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 suivant: (2) 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 ", invention de

Christophe le Campion.

mais, dans la présente invention, on peut bien entendu utiliser tout circuit électronique de

commande équivalent à de tels circuits.

Selon un autre mode de réalisation particulier, le laser objet de l'invention comprend en outre au moins un autre ensemble de pompage optique à l'extérieur de la cavité, cet autre ensemble de pompage optique étant constitué comme ledit ensemble de pompage optique dans la cavité et prévu pour amplifier le

faisceau lumineux émis.

On obtient ainsi un amplificateur optique susceptible d'avoir un faible encombrement (cQmme l'oscillateur optique délimité par les deux miroirs du laser). On peut choisir chaque barreau laser parmi les barreaux à section transversale circulaire et les barreaux à section transversale carrée voire, si besoin est, des barreaux lasers dont la section transversale a

une autre forme.

De préférence, dans le laser objet de l'invention, les diodes lasers de chaque support principal sont montées en série. Cela contribue à

l'obtention d'un laser compact.

Selon un mode de réalisation particulier du laser objet de l'invention, l'assemblage comprend deux supports principaux reliés par un circuit électrique souple prévu pour monter en série les diodes lasers des

deux supports principaux.

Selon un mode de réalisation avantageux du laser objet de l'invention, dans le cas o les diodes lasers de chaque support principal sont montées en série, l'assemblage comprend une pluralité de support auxiliaires, au moins l'une des diodes lasers se trouvant contre au moins une face de chaque support auxiliaire, et, en regard de cette face, un capot prévu pour maintenir cette diode laser contre cette face, le support principal comprenant un élément électriquement isolant comportant un perçage central prévu pour le passage du barreau laser, des pistes électriquement conductrices agencées sur une première face de cet élément, autour du perçage, et des moyens de maintien et de positionnement des supports auxiliaires sur la première face de cet élément en vue du pompage axial du barreau laser par les diodes lasers, les pistes conductrices, les capots et les supports auxiliaires étant prévus pour le montage en série des diodes lasers. On obtient ainsi un assemblage particulièrement

compact et il en est de même pour le laser.

Chaque support auxiliaire peut comprendre des première et deuxième faces contre chacune desquelles se trouve une pile de diodes lasers montées en série, le circuit électrique du montage en série des diodes lasers du support principal passant successivement par l'une des pistes conductrices, le capot et la pile de diodes lasers correspondant à la première face de ce support auxiliaire, le support auxiliaire, la pile de diodes lasers et le capot correspondant à la deuxième face de ce support

auxiliaire et une autre des pistes conductrices.

Dans le cas o les diodes lasers de chaque support principal sont montées en série, le laser objet de l'invention comprend de préférence des moyens de compensation de l'inductance créée par la mise en série

des diodes lasers.

Pour ce faire, dans le cas du mode de réalisation avantageux mentionné plus haut, une piste auxiliaire électriquement conductrice peut être agencée sur la deuxième face de cet élément isolant, cette piste auxiliaire étant apte à compenser l'inductance créée par la mise en série des diodes lasers situées du côté de la première face de cet élément isolant, cette piste auxiliaire étant montée en série avec ces diodes lasers. On compense ainsi l'inductance tout en préservant la compacité de l'assemblage et donc celle

du laser.

De préférence, le laser objet de l'invention comprend en outre des moyens de protection

des diodes lasers contre tout courant inverse.

Pour ce faire, dans le cas du mode de réalisation avantageux mentionné plus haut, l'assemblage peut comprendre en outre une cavité en regard de la ou les diodes lasers se trouvant contre ladite face de chaque support auxiliaire, cette cavité étant formée à la fois dans ce support auxiliaire et le capot correspondant à cette face et contenant des composants électriques montés en parallèle avec cette ou ces diodes lasers et aptes à protéger cette ou ces diodes lasers contre tout courant inverse. On protège ainsi les diodes lasers tout en préservant encore la

compacité de l'assemblage et donc celle du laser.

De plus, le laser objet de l'invention peut comprendre en outre des moyens de refroidissement des

diodes lasers.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque miroir et chaque ensemble (ensembles) de pompage optique et ensemble auxiliaire pour le fonctionnement en mode déclenché lorsqu'il existe) forment des parties amovibles qui rendent le

laser modulaire.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera mieux comprise à

la lecture de la description d'exemples de réalisation

donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: * la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation particulier du laser objet de l'invention, * la figure 2 est une vue de dessus schématique et partielle d'un assemblage de diodes lasers faisant partie du laser de la figure 1, * la figure 3 est une vue de dessus schématique de supports principaux faisant partie de cet assemblage, * la figure 4 illustre très schématiquement le montage en série des diodes lasers de l'assemblage de la figure 2, * la figure 5 illustre de façon très schématique ce montage en série lorsque cet assemblage est vu en coupe longitudinale, * la figure 6 est un schéma électrique de moyens de protection de chaque pile de diodes lasers de l'assemblage de la figure 2 contre tout courant inverse, * la figure 7 est une vue en coupe transversale schématique d'un autre assemblage de diodes

lasers utilisable dans l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS

Le laser conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté en coupe longitudinale sur la figure 1, comprend un oscillateur optique la et un amplificateur optique lb. L'oscillateur optique la comprend une cavité optique résonante délimitée par un miroir de fond de cavité 2a (apte à réfléchir totalement le faisceau laser engendré dans la cavité) et un miroir de couplage 2b (apte à réfléchir partiellement, par

exemple à 50%, le faisceau laser).

L'oscillateur optique la comprend aussi un ensemble 3 de pompage optique dans la cavité. Cet ensemble 3 comprend un barreau laser 3a et un assemblage 3b de diodes lasers permettant le pompage optique axial du barreau dont l'axe est noté X. Dans l'exemple représenté ce barreau a une section

transversale circulaire.

Le laser de la figure 1 comprend en outre, dans la cavité, un interrupteur optique 3c permettant

au laser de fonctionner en mode déclenché.

L'amplificateur optique lb est situé à l'extérieur de la cavité, en regard du miroir 2b, et comprend deux ensembles de pompage optique 4a constitués comme l'ensemble 3. Dans l'exemple représenté ces ensembles 4a comprennent chacun un assemblage de diodes lasers de constitution identique à celle de l'assemblage 3b mais ont un barreau laser en

commun 4b par souci de simplicité.

Cependant dans d'autres modes de réalisation de l'invention chaque ensemble 4a pourrait

avoir son propre barreau laser.

On précise également que les assemblages n'ont pas nécessairement le même nombre de diodes

lasers.

A titre purement indicatif et nullement limitatif, l'assemblage 3b comprend deux groupes contenant chacun six piles de diodes lasers, à raison de trois diodes par pile, tandis que chaque assemblage de l'amplificateur optique comprend deux groupes de six piles de diodes lasers à raison de quatre diodes par pile. Les barreaux 3a et 4b ont le même axe X. Les miroirs 2a, 2b, les ensembles 3 et. 4a et l'interrupteur optique 3c sont montés dans une structure réalisable par l'homme du métier, globalement désignée par la référence 5a et comprenant des supports électriquement isolants, tels que les supports 5b, pour les composants qu'elle contient, des vis électriquement isolantes telles que les vis 5c étant prévues pour fixer ces composants aux supports correspondants dans la structure ou pour fixer des parties de cette

structure les unes aux autres.

Cette structure comprend aussi un perçage d en regard de l'amplificateur optique, pour la sortie

du faisceau laser F qui a été amplifié.

Sur la figure 1, on voit aussi des moyens 5e de réglage de l'orientation du miroir 2a et des moyens 5f de réglage de l'orientation du miroir 2b (afin de pouvoir rendre les miroirs 2a et 2b parallèles

l'un à l'autre).

De plus les barreaux lasers (qui sont par exemple des barreaux en YAG dopé avec 1,1% de Nd) sont montés sur les supports correspondants par l'intermédiaire de joints toriques tels que les joints g. On voit aussi des circuits souples 6a permettant l'alimentation électrique des diodes lasers de chaque assemblage de diodes lasers et un circuit 6b d'alimentation du circuit électronique que comprend l'interrupteur optique 3c. On précise que la longueur de chacun des circuits 6a et 6b est choisie en fonction de sa distance aux moyens d'alimentation électrique A

(qui ne font pas partie de l'invention).

L'interrupteur optique 3c qui est schématiquement représenté sur la figure 1, comprend une cellule de Pockels 7a et un circuit électronique 7b de génération d'impulsions de courant à haute tension

destiné à commander cette cellule de Pockels.

Dans l'exemple représenté, la cellule de Pockels comprend un cristal biréfringent 8a, par

exemple un cristal de K*DP (potassium-dihydrogène-

phosphate), et deux électrodes annulaires 8b et 8c qui entourent respectivement les deux extrémités du cristal. Cette cellule de Pockels est destinée à être traversée par le faisceau lumineux F engendré dans la cavité résonante suivant l'axe X. Le circuit électronique 7b est de préférence du genre de ceux du document (2) et comprend ainsi deux circuits d'alimentation à haute tension I et II qui sont aptes à délivrer respectivement des courants électriques à la cellule de Pockels 8a à deux

instants différents.

Dans l'exemple représenté la cellule de Pockels est une cellule simple et constitue une charge capacitive dont les deux bornes (électrodes 8b et 8c) sont respectivement connectées aux deux circuits

d'alimentation I et II.

Des conducteurs non représentés permettent de relier les électrodes 8b et 8c de la cellule

respectivement aux circuits d'alimentation I et II.

Cette cellule de Pockels se prolonge par un polariseur 9, par exemple un polariseur rectiligne à angle de Brewster, placé près du cristal de la cellule, pour pouvoir être traversé par le faisceau F. Le circuit électronique de commande entoure l'ensemble formé par la cellule de Pockels et le polariseur. Plus précisément, ce circuit électronique de commande est implanté sur un circuit imprimé 10 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 donner une

forme cylindrique.

Le circuit électronique 7b, qui est implanté sur ce circuit imprimé 10, comprend toutes les fonctions électroniques permettant de constituer un générateur d'impulsions de haute tension (commande, interrupteur, oscillateur, régulateur et connecteur) excepté, dans l'exemple de la figure 1, la fonction de

conversion de basse tension en haute tension.

Dans cet exemple, le circuit électronique est alimenté en basse tension par les moyens A (prévus à cet effet). Cette basse tension est convertie en haute tension par un transformateur élévateur de tension 12 qui est électriquement relié au circuit

électronique de commande par des conducteurs 14.

Ce transformateur commercialement disponible a la forme d'un tore d'axe X et prolonge, comme on le voit sur la figure 1, l'ensemble de la

cellule de Pockels et du polariseur associé à celle-ci.

Le faisceau lumineux F est ainsi capable de traverser

ce transformateur.

Pour empêcher tout phénomène de claquage, ce transformateur et l'ensemble formé par le circuit imprimé souple et le circuit électronique 7b, qui est implanté sur ce circuit imprimé, ainsi que les conducteurs 14 sont enrobés dans une couche 16 de

résine électriquement isolante.

La cellule de Pockels de la figure 1 peut être remplacée par toute autre cellule de Pockels comme par exemple une cellule double comprenant deux cristaux adjacents munis chacun de deux électrodes annulaires, les deux électrodes les plus proches l'une de l'autre et appartenant respectivement aux deux cellules étant mises à la masse et les deux électrodes restantes jouant le rôle des électrodes 8b et 8c -voir le document (2)- ou comprenant un seul cristal muni des deux électrodes annulaires 8b et 8c et d'une électrode annulaire intermédiaire mise à la masse comme l'enseigne le document suivant: (3) Demande de brevet français n 9715546 du 9 décembre 1997 pour " Cellule de Pockels et interrupteur optique à cellule de Pockels ", invention

de Jacques Luce.

L'assemblage 3b de diodes lasers, dont une partie est schématiquement représentée en vue de dessus sur la figure 2, est un assemblage de diodes lasers 22 permettant le pompage optique axial du barreau laser 3a qui est vu en coupe transversale et qui a une section

transversale circulaire.

L'assemblage de la figure 2 comprend deux supports principaux, seul le premier 25 de ces supports principaux étant visible sur la figure 2. Chacun de ces supports principaux est apte à maintenir et positionner mécaniquement les diodes lasers autour du barreau laser et à les alimenter en courant électrique de façon que chacune de ces diodes lasers émette un rayonnement

permettant de pomper axialement le barreau laser.

Dans l'exemple représenté, non seulement les diodes lasers de chaque support principal sont montées en série mais encore les deux supports principaux sont reliés par un circuit électrique souple 28 prévu pour monter en série les diodes lasers de ces deux supports principaux. Ce montage en série de toutes les diodes lasers contribue à la compacité de l'assemblage. Chaque support principal est muni d'une pluralité de supports auxiliaires 30. Dans l'exemple représenté on utilise trois tels supports auxiliaires à les uns des autres. Chaque support auxiliaire 30 comprend deux faces planes à 60 l'une de l'autre, contre chacune desquelles se trouve une pile (commercialement disponible) de diodes lasers 22 montées en série (trois diodes dans l'exemple représenté). Chaque diode laser a la forme d'une lame mince et, dans chaque pile, les diodes lasers sont agencées de façon que leurs extrémités émettrices de lumière forment un côté de la pile, côté qui est tourné vers le barreau laser, et que le rayonnement issu de cette pile arrive radialement sur le barreau laser (et donc en direction de l'axe X de celui-ci et

perpendiculairement à cet axe).

Pour chaque support auxiliaire, un capot 32 est prévu pour maintenir chaque pile de diodes lasers

contre la face correspondante de ce support auxiliaire.

Les deux capots associés à chaque support auxiliaire lui sont fixés par des vis (non représentées) rendues électriquement isolantes en surface, à travers des

zones inactives des diodes lasers.

Chacun des deux supports principaux comprend un élément électriquement isolant 34 (figure 3) comportant un perçage central 36 prévu pour le passage du barreau laser. Sur une première face de cet élément électriquement isolant se trouvent des pistes électriquement conductrices 38a et 38b agencées autour de ce perçage. Des trous (sur lesquels on reviendra par la suite) sont prévus à travers cet élément isolant pour le maintien et le positionnement des supports auxiliaires sur cette première face en vue du pompage

axial du barreau laser par les diodes lasers.

On voit sur la figure 3 le circuit souple 28 qui relie l'un à l'autre les éléments isolants 34 correspondant respectivement aux deux supports principaux. Ce circuit souple 28 comprend une bande isolante souple 28a et des pistes conductrices 28b et 28c (figure 5) respectivement sur les faces supérieure

et inférieure de celle-ci.

Les figures 4 et 5 illustrent schématiquement le montage en série de toutes les diodes lasers de l'assemblage de la figure 2. La figure 4 montre la circulation du courant électrique d'une première diode laser de l'assemblage jusque la dernière

diode laser de cet assemblage.

Le courant électrique traverse successivement les piles de diode laser du premier support principal 25 en tournant dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre, traverse ensuite le circuit souple reliant les deux supports principaux puis traverse les piles de diodes lasers du deuxième support principal 40 en tournant dans le même sens que précédemment pour revenir ensuite vers le premier support principal en passant à nouveau par le circuit souple. Sur la figure 3 on voit également un autre circuit souple 6a permettant l'entrée du courant électrique dans l'assemblage et la sortie de ce courant électrique après qu'il a circulé à travers toutes les diodes lasers de l'assemblage. Chaque élément 34 comporte trois pistes conductrices 38a sur lesquelles sont destinés à être placés les trois supports auxiliaires correspondant à cet élément. Les pistes conductrices 38b sont disposées entre les pistes 38a et électriquement isolées de celles-ci. Sur chacun des éléments 34 deux pistes 38b adjacentes sont isolées l'une de l'autre et respectivement destinées à recevoir deux capots 32 adjacents tandis que chacune des deux autres pistes 38b est plus grande que les précédentes et destinée à

recevoir deux capots adjacents.

Le circuit souple 6a comprend une bande souple électriquement isolante (non représentée sur la

figure 3) correspondant à la zone I de la figure 5.

Cette bande isolante porte sur sa face supérieure une piste électriquement conductrice 44 et sur sa face inférieure une autre piste électriquement conductrice 46. Un conducteur de blindage 48 entoure les pistes 44 et 46 et en est électriquement isolé par des moyens non représentés. On voit aussi sur la figure 3 que la piste conductrice 44 est électriquement reliée à une piste

38b correspondant à un seul capot.

La deuxième face de chaque élément isolant 34 est munie d'une piste auxiliaire électriquement conductrice 50 apte à compenser l'inductance créée par la mise en série des diodes lasers qui se trouvent sur la première face de cet élément isolant (les éléments

isolants 34 correspondant aux zones II de la figure 5).

Cette piste auxiliaire appelée " contre-self " est montée en série avec ces diodes lasers. On voit sur la figure 2 que cette contre-self forme sensiblement une bande circulaire non totalement fermée sur elle-même, laissant ainsi apparaître deux extrémités au voisinage

l'une de l'autre.

Pour la clarté de la figure 4, les contre-

selfs n'y sont pas représentées. Sur la figure 5 chacun des carrés correspond à un ensemble 52 formé des éléments associés suivants: capot-pile de diodes

lasers-support auxiliaire-pile de diodes lasers-capot.

On précise que le premier support principal comprend non seulement l'élément isolant 34, dont la deuxième face ou face inférieure porte une contre-self, mais encore un autre élément isolant (zone III de la figure 5) dont la face supérieure et la face inférieure portent respectivement des pistes conductrices 54 et 56. La face supérieure de cet autre élément est fixée à la face supérieure de l'élément 34 par l'intermédiaire d'une couche d'adhésif électriquement isolant (zone IV

de la figure 5).

Le courant électrique passe successivement par les éléments suivants: la piste 44, une première piste 38b reliée à cette piste 44, un premier ensemble 52 en contact avec cette première piste 38b, une deuxième piste 38b en contact avec ce premier ensemble 52, un deuxième ensemble 52, une troisième piste 38b en contact avec ce deuxième ensemble 52, un troisième ensemble 52, une quatrième piste 38b en contact avec ce

troisième ensemble 52.

Cette quatrième piste 38b est reliée électriquement à la contre self 50 à travers l'élément isolant 34 sur laquelle elle se trouve, par

l'intermédiaire d'une soudure 58.

Cette contre-self est électriquement reliée, à travers la couche isolante (zone IV de la figure 5) et par l'intermédiaire d'une soudure 60, à la piste conductrice 54 formée sur la face supérieure de l'autre élément isolant (zone III) du support 25. Cette piste 54 est reliée à la piste 28b de la face supérieure du circuit souple 28b reliant les deux supports principaux. Cette piste 28b est reliée à une

première piste 38b du deuxième support principal 40.

Le circuit électrique relatif à la première face de l'élément isolant 34 de ce deuxième support principal est alors identique à celui qui a été précédemment décrit en ce qui concerne la première face de l'élément isolant 34 du premier support principal 25. Avec ce circuit électrique on se retrouve ainsi, en tournant dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre, à une quatrième piste 38b de ce deuxième

support principal.

Cette piste 38b est électriquement reliée, par l'intermédiaire d'une soudure 62, à travers l'élément isolant 34 du support 40, à la contre-self 50 correspondant à ce support 40. Celle-ci est reliée à la piste conductrice 28c de la face inférieure du circuit souple 28. Cette piste 28c est elle-même reliée à la piste 56 du premier support principal 25. Cette piste 56 est reliée, par l'intermédiaire d'une autre soudure 64 formée à travers l'élément isolant inférieur et la couche adhésive (zones III et IV de la figure 5) du support 25, à une petite piste conductrice 66 (figure ), isolée de la contre-self 50, sur la face inférieure de l'élément 34 du support 25. Cette piste 66 est

reliée à la piste 46 du circuit souple 6a.

Chaque support 25 ou 40 est percé de trois trous 68 permettant la fixationde ce support 25 ou 40 à une structure dans laquelle on souhaite utiliser l'assemblage. Chaque support 25 ou 40 est également percé, respectivement du côté des deux faces de chaque support intermédiaire, de deux trous 70 destinés au positionnement correct de ce support intermédiaire par rapport au perçage central 36, par l'intermédiaire de pions non représentés que l'on enfonce à travers ces trous 70 par la face inférieure du support correspondant 25 ou 40 pour qu'ils pénètrent dans des trous correspondants du support intermédiaire, formés à la face inférieure de celui-ci sans aller jusqu'aux

cavités dont il sera question par la suite.

Chaque support 25 ou 40 est également percé de trous 72 au niveau de la partie centrale de chaque capot et chaque support intermédiaire, à raison d'un trou 72 par capot et par support intermédiaire. Chaque capot et chaque support intermédiaire est percé d'un trou fileté 74 en correspondance avec le trou 72 qui lui est associé. Ceci permet la fixation de chaque capot et chaque support intermédiaire au support correspondant 25 ou 40 par l'intermédiaire de vis

électriquement isolantes (non représentées).

A titre purement indicatif et nullement limitatif, chaque élément isolant est en kapton revêtu d'une couche de résine époxy, les circuits souples 28 et 6a sont également en kapton et toutes les pistes conductrices correspondant aux supports principaux et aux circuits souples sont en cuivre. De façon classique, le cuivre est gravé après masquage de façon

à former les pistes des supports 25 et 40.

On précise que les pistes conductrices, dont sont pourvus les supports 25 et 40, ne s'étendent pas jusqu'aux trous que comportent ces supports. Ceci est seulement illustré pour la contre-self 50 vis-à-vis des trous 68 sur la figure 2. De plus, chaque support intermédiaire comprend des évidements 76 en regard des trous 68 pour contourner ces derniers. Les supports intermédiaires et les capots sont métalliques mais recouverts d'une couche électriquement isolante qui n'est enlevée qu'aux endroits o l'on veut que le courant électrique passe dans ces capots et supports intermédiaires. L'assemblage de la figure 2 comprend aussi des moyens de protection des diodes lasers contre tout courant inverse. Dans l'exemple représenté, une cavité est prévue à la base de chaque support auxiliaire, en regard de la pile de diodes lasers correspondante, et une autre cavité est prévue dans le capot correspondant, ces deux cavités se complétant pour former une cavité 78 de taille supérieure lorsque ce capot est fixé au support auxiliaire. Dans cette cavité 78 sont placés des composants électriques destinés à la

protection des diodes.

Dans l'exemple représenté ces composants électriques comprennent (figure 6) une résistance électrique 80 et une diode Schotky 82 montées en

parallèle avec la pile de diodes 22 correspondante.

L'anode et la cathode de cette diode 82 sont respectivement reliées à la cathode d'une diode d'extrémité de la pile et à l'anode de l'autre diode

d'extrémité de cette pile.

On revient maintenant à la figure 1.

Les supports 25 et 40 de l'assemblage 3b sont parallèles et séparés par une entretoise 84 et fixés à des supports 5b par des vis électriquement isolantes 5c qui sont vissées dans l'entretoise 84 à partir de ces supports 5b et à travers les trous 68 des supports 25 et 40. Le circuit souple 24 est courbé du fait du montage des supports 25 et 40 traversés par le

barreau laser.

On peut réaliser, si on le souhaite, un assemblage de diodes lasers ne comportant pas de contre-self. Dans ce cas, la piste 28b du circuit souple 28 relie simplement la quatrième piste 38b du support 35 à la première piste 38b du support 40 et la quatrième piste 38b de ce support 40 est reliée à la

piste 46 du circuit souple 42.

Un assemblage de diodes lasers peut comporter un seul support principal comme par exemple le support principal 40 de la figure 5. Dans ce cas, le

circuit souple 28 peut servir de circuit d'entrée-

sortie de courant électrique et on lui donne une longueur appropriée en fonction de sa distance aux moyens d'alimentation électrique A. En revenant à la figure 1, des moyens 90 de refroidissement des diodes lasers (par exemple des éléments de refroidissement à effet Peltier) peuvent être disposés dans l'espace délimité par l'entretoise 84 entre les supports 25 et 40 et l'on peut faire de même en ce qui concerne les diodes de l'amplificateur

optique.

Un autre assemblage de diodes lasers, adapté à un barreau laser 92 de section transversale carrée (dont l'axe est encore noté X) est représenté de façon schématique sur la figure 7 en coupe transversale. Cet assemblage comporte quatre supports intermédiaires 94. Sur une face de chaque support 94 se trouve une pile de diodes lasers 96. Cette pile est maintenue contre cette face par un capot 98 qui est fixé par une vis non représentée au support

correspondant 94.

Chaque pile est perpendiculaire à une face du barreau laser, pour pomper optiquement ce barreau

laser.

La structure ainsi obtenue repose sur un support principal (non représenté) qui maintient cette structure et alimente les diodes. Ce support principal est réalisable en adaptant le support 25 mentionné plus

haut à la structure de la figure 7.

Le laser de la figure 1 peut être rendu modulaire compte tenu de sa conception. Dans ce cas, le laser comporte diverses parties ou tronçons amovibles: une partie contenant le miroir de fond de cavité, une autre contenant le miroir de couplage, encore une autre contenant l'interrupteur optique et d'autres parties contenant chacune un assemblage de diodes lasers. On prévoit aussi des moyens de fixation amovible de ces parties les unes par rapport aux autres. On est alors capable de constituer un laser qui comprend un interrupteur optique ou n'en comprend pas et qui comprend un nombre variable d'ensembles de pompage optique tant pour l'oscillateur optique que pour l'amplificateur optique, ce dernier pouvant d'ailleurs être utilisé ou pas, tout cela suivant le niveau

énergétique souhaité.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Laser comprenant une cavité résonante délimitée par deux miroirs (2a, 2b) et au moins un ensemble (3) de pompage optique dans cette cavité, cet ensemble de pompage comprenant un barreau laser (3a, 92) et au moins un assemblage (3b) de diodes lasers pour le pompage axial de ce barreau, ce laser étant caractérisé en ce que l'assemblage comprend au moins un support principal (25, 40), chaque support principal étant simultanément apte, d'une part, à maintenir et positionner mécaniquement autour du barreau laser et, d'autre part, à alimenter en courant électrique les diodes lasers (22) de façon que les émissions lumineuses de celles-ci se fassent en direction du barreau laser et pompent optiquement celui-ci qui émet alors un faisceau lumineux (F) suivant l'axe (X) du barreau.

2. Laser selon la revendication 1, comprenant en outre un ensemble auxiliaire (3c) destiné au fonctionnement en mode déclenché du laser, cet ensemble auxiliaire comprenant: - une cellule de Pockels (7a) destinée à être traversée par le faisceau lumineux suivant ledit axe, - un circuit électronique (7b) destiné à commander cette cellule de Pockels, ce circuit électronique étant formé sur un support (10) qui entoure la cellule de Pockels et ledit axe, et - un moyen (9) de polarisation du faisceau lumineux, ce moyen de polarisation étant placé au voisinage de la

cellule de Pockels et traversé par ledit axe.

3. Laser selon la revendication 2, dans

lequel le support est un circuit imprimé (10).

4. Laser selon la revendication 3, dans

lequel le circuit imprimé (10) est souple.

5. Laser selon l'une quelconque des

revendications 2 à 4, dans lequel le circuit

électronique est un circuit (7b) de génération

d'impulsions de courant à haute tension.

6. Laser selon la revendication 5, dans lequel le circuit électronique et le support sont

enrobés dans un diélectrique (16).

7. Laser selon l'une quelconque des

revendications 5 et 6, dans lequel l'ensemble

auxiliaire comprend un transformateur élévateur de tension (12) destiné à fournir la haute tension au circuit électronique (7b) et placé à côté de celui-ci, ce transformateur ayant sensiblement la forme d'un tore dont l'axe est ledit axe (X) afin de laisser passer le

faisceau lumineux (F).

8. Laser selon la revendication 7, dans lequel le transformateur (12) est enrobé dans un

diélectrique (16).

9. Laser selon l'une quelconque des

revendications 5 à 8, dans lequel le circuit (7b) de

génération d'impulsions de courant à haute tension (I, II) comprend deux circuits d'alimentation à haute tension qui sont aptes à délivrer respectivement des courants électriques à la cellule de Pockels (7a) à

deux instants différents.

10. Laser selon l'une quelconque des

revendications 1 à 9, comprenant en outre au moins un

autre ensemble de pompage optique (4a) à l'extérieur de la cavité, cet autre ensemble de pompage optique étant constitué comme ledit ensemble (3) de pompage optique dans la cavité et prévu pour amplifier le faisceau

lumineux émis (F).

11. Laser selon l'une quelconque des

revendications 1 à 10, dans lequel les diodes lasers

(22) de chaque support principal (25, 40) sont montées

en série.

12. Laser selon la revendication 11, dans lequel l'assemblage comprend deux supports principaux (25, 40) reliés par un circuit électrique souple (28) prévu pour monter en série les diodes lasers (22) des

deux supports principaux.

13. Laser selon l'une quelconque des

revendications 11 et 12, dans lequel l'assemblage

comprend une pluralité de supports auxiliaires (30), au moins l'une des diodes lasers se trouvant contre au moins une face de chaque support auxiliaire, et, en regard de cette face, un capot (32) prévu pour maintenir cette diode laser contre cette face, le support principal comprenant un élément électriquement isolant (34) comportant un perçage central (36) prévu pour le passage du barreau laser, des pistes électriquement conductrices (38a, 38b) agencées sur une première face de cet élément, autour du perçage, et des moyens de maintien et de positionnement des supports auxiliaires sur la première face de cet élément en vue du pompage axial du barreau laser par les diodes lasers, les pistes conductrices, les capots et les supports auxiliaires étant prévus pour le montage en

série des diodes lasers.

14. Laser selon la revendication 13, dans lequel chaque support auxiliaire (30) comprend des première et deuxième faces contre chacune desquelles se trouvent une pile de diodes lasers (22) montées en série, le circuit électrique du montage en série des diodes lasers du support principal passant successivement par l'une (38b) des pistes conductrices, le capot (32) et la pile de diodes lasers (22) correspondant à la première face de ce support auxiliaire, le support auxiliaire (30), la pile de diodes lasers et le capot correspondant à la deuxième face de ce support auxiliaire et une autre des pistes conductrices.

15. Laser selon l'une quelconque des

revendications 13 et 14, dans lequel une piste

auxiliaire électriquement conductrice (50) est agencée sur la deuxième face de l'élément isolant (34) et apte à compenser l'inductance créée par la mise en série des diodes lasers situées du côté de la première face de cet élément isolant, cette piste auxiliaire étant

montée en série avec ces diodes lasers.

16. Laser selon l'une quelconque des

revendications 13 à 15, dans lequel l'assemblage

comprend en outre une cavité (78) en regard de la ou les diodes lasers (22) se trouvant contre ladite face de chaque support auxiliaire (30), cette cavité étant formée à la fois dans ce support auxiliaire et le capot (32) correspondant à cette face et contenant des composants électriques (80, 82) montés en parallèle avec cette ou ces diodes lasers et aptes à protéger

cette ou ces diodes lasers contre tout courant inverse.

17. Laser selon l'une quelconque des

revendications 1 à 16, comprenant en outre des moyens

(90) de refroidissement des diodes lasers.

18. Laser selon l'une quelconque des

revendications 1 à 17, dans lequel chaque miroir (2a,

2b) et chaque ensemble (3, 3c, 4a) forment des parties

amovibles qui rendent le laser modulaire.