FR2885267A1 - Active element for laser source, has different crystals presenting low doping at upstream face of elongated core, and absorption unit arranged in core periphery for absorbing any radiation presenting wavelength of laser radiation - Google Patents

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Abstract

The active element has an elongated core (2) with a doped matrix to absorb an incoming pumping beam (3) at an upstream face (11), to amplify a laser radiation (4). The element is formed of materials including an yttrium aluminum garnet/neodymium crystal (13) and an yttrium vanadate/neodymium crystal (14). The crystals present a longitudinal doping variation with a low doping, which is limited to a preset value, at the level of the face. An absorption unit (12A) is arranged at the periphery of the core and is formed so as to absorb any radiation presenting a wave length of the laser radiation.

Description

La présente invention concerne un élément actif pour source laser, ainsiThe present invention relates to an active element for laser source, as well as

qu'une source laser comportant un tel élément actif.  a laser source comprising such an active element.

Plus précisément, ladite source laser est du type comportant: un élément actif comprenant un barreau allongé, de section transversale généralement circulaire, mais non exclusivement, comportant une matrice dopée susceptible d'absorber un faisceau de pompage pour ampli-fier un rayonnement laser se propageant longitudinalement avec ou sans rebond; un système de pompage, comportant des diodes (laser) de pompage susceptibles d'émettre un faisceau de pompage; un système optique de transport pour diriger le faisceau de pompage émis par ledit système de pompage dans ledit élément actif de manière à obtenir un pompage longitudinal; et une cavité optique permettant d'extraire ledit rayonnement laser.  More specifically, said laser source is of the type comprising: an active element comprising an elongated bar, of generally circular cross-section, but not exclusively, comprising a doped matrix capable of absorbing a pumping beam to amplify propagating laser radiation longitudinally with or without rebound; a pumping system comprising pumping (laser) diodes capable of emitting a pumping beam; an optical transport system for directing the pumping beam emitted by said pumping system into said active element so as to obtain longitudinal pumping; and an optical cavity for extracting said laser radiation.

On sait que pour être efficace, le faisceau de pompage doit être spectralement accordé au spectre d'absorption de l'élément actif de telle sorte que ledit faisceau de pompage soit absorbé et transfère son énergie vers l'ion de terre rare dopant ledit élément actif.  It is known that to be effective, the pump beam must be spectrally tuned to the absorption spectrum of the active element so that said pump beam is absorbed and transfers its energy to the rare earth ion doping said active element. .

On sait également que les diodes (laser) de pompage présentent un spectre d'émission, généralement de quelques nanomètres de large, qui se décale de 0,25 à 0,3 nanomètre par degré, lorsque l'on fait varier la température desdites diodes de pompage.  It is also known that the pump (laser) diodes have an emission spectrum, generally a few nanometers wide, which shifts from 0.25 to 0.3 nanometer per degree, when the temperature of said diodes is varied. pumping.

Pour assurer une conformité satisfaisante de la longueur d'onde du faisceau de pompage (issu desdites diodes de pompage) avec le spectre d'absorption du milieu actif, il est connu de monter lesdites diodes sur des modules Peltier, dont la fonction est de stabiliser leur température à mieux que 0,5 C de sorte qu'un centrage de longueur d'onde est assuré à au moins 0,2 nm.  To ensure a satisfactory conformity of the wavelength of the pumping beam (resulting from said pumping diodes) with the absorption spectrum of the active medium, it is known to mount said diodes on Peltier modules, the function of which is to stabilize their temperature better than 0.5 C so that a wavelength centering is ensured at least 0.2 nm.

Toutefois, notamment dans le cadre d'applications militaires, les paramètres de compacité, de consommation et de rapidité de mise en ceuvre revêtent une importance particulière. Aussi, l'utilisation de modules Peltier, qui induit une consommation importante et qui nécessite un temps de stabilisation de l'ordre de la minute, est un frein à l'emploi de sources laser pompées par diode(s) dans des systèmes compacts. II en va de même pour d'autres systèmes de stabilisation actifs de la température des diodes. Aussi, la technologie toujours employée actuellement, par exemple pour des désignateurs laser terrestres, est une technologie de pompage par flash, qui est peu rentable et encombrante.  However, particularly in the context of military applications, the parameters of compactness, consumption and speed of implementation are of particular importance. Also, the use of Peltier modules, which induces a high consumption and which requires a stabilization time of the order of one minute, is a brake on the use of laser sources pumped by diode (s) in compact systems. The same is true for other active stabilization systems of the temperature of the diodes. Also, the technology still used today, for example for terrestrial laser designators, is a flash pumping technology, which is inefficient and cumbersome.

Pour essayer de remédier à ce problème, il convient: soit d'augmenter la tolérance du milieu actif à la dérive de longueur d'onde, ce qui est proposé par exemple par le brevet FR-2 803 697, pour lequel le faisceau de pompage est guidé pour passer plusieurs fois au travers du milieu actif; soit de mettre en oeuvre une stabilisation passive de l'émission de la longueur d'onde des diodes de pompage, comme proposé par exemple dans la demande de brevet US-2005/0018743 qui décrit l'utilisation d'un système incluant un ou plusieurs Réseaux de Bragg en Volume (RBV ou VBG, pour "Volume Bragg Grating" en anglais) afin de condi-tionner une ou plusieurs caractéristiques d'émission du laser.  To try to remedy this problem, it is necessary either to increase the tolerance of the active medium to drift wavelength, which is proposed for example by the patent FR-2 803 697, for which the pump beam is guided to pass several times through the active medium; either to implement a passive stabilization of the emission of the wavelength of the pump diodes, as proposed for example in the patent application US-2005/0018743 which describes the use of a system including one or more Volume Bragg gratings (RBV or VBG) for conditioning one or more emission characteristics of the laser.

Toutefois, les solutions précédentes permettent uniquement d'ob-tenir une insensibilité sur 3 à 10 nanomètres correspondant à une dérive de température des diodes de 15 à 40 C. Une telle plage d'insensibilité thermique est largement insuffisante pour utiliser le système de pompage, par exemple dans un désignateur laser terrestre, entre -40 C et +70 C.  However, the above solutions only make it possible to obtain insensitivity over 3 to 10 nanometers corresponding to a diode temperature drift of 15 to 40 C. Such a range of thermal insensitivity is largely insufficient to use the pumping system, for example in a terrestrial laser designator, between -40 C and +70 C.

La présente invention a pour objet de fournir un élément actif et une source laser permettant d'obtenir une insensibilité thermique de l'émission laser sur plus de 15 nanomètres.  The object of the present invention is to provide an active element and a laser source making it possible to obtain a thermal insensitivity of the laser emission over more than 15 nanometers.

On sait que la proportion d'énergie de pompage absorbée par l'élément actif dépend, d'une part, du coefficient d'absorption a(2) dudit élément actif et, d'autre part, de la longueur de matériau L, traversée par le faisceau de pompage. Cette proportion d'énergie absorbée Abs vérifie la relation Abs =1-Exp[-a(? )L]. Aussi, pour optimiser ladite proportion Abs, il convient de maximiser, d'une part, ledit coefficient d'absorption a pour toutes les longueurs d'onde intéressantes et, d'autre part, ladite longueur L traversée par le faisceau de pompage.  It is known that the proportion of pumping energy absorbed by the active element depends, on the one hand, on the absorption coefficient a (2) of said active element and, on the other hand, on the length of material L, crossed by the pumping beam. This proportion of absorbed energy Abs satisfies the relation Abs = 1-Exp [-a (?) L]. Also, to optimize said Abs proportion, it is necessary to maximize, on the one hand, said absorption coefficient a for all wavelengths of interest and, on the other hand, said length L traversed by the pumping beam.

On sait, par ailleurs, qu'il est difficile d'extraire convenablement l'énergie d'un grand volume de milieu actif (élément actif) , dans lequel l'énergie de pompage serait dispersée. Aussi, la configuration proposée est une configuration de pompage longitudinal, pour laquelle la longueur d'absorption du faisceau de pompage peut être longue, pourvu que celui-ci soit colinéaire (ou quasiment) à l'axe de la source laser.  It is known, moreover, that it is difficult to extract properly the energy of a large volume of active medium (active element), in which the pumping energy would be dispersed. Also, the proposed configuration is a longitudinal pumping configuration, for which the absorption length of the pump beam can be long, provided that it is collinear (or almost) to the axis of the laser source.

La principale difficulté d'un pompage longitudinal à des niveaux élevés de puissance (supérieurs à 500 W) réside dans la production d'ef-fets parasites tels qu'une amplification d'émission spontanée (amplification ASE ci-après) ou des modes d'émission parasites (modes MEP ci-après). L'amplification ASE provient d'une radiation spontanée, naturelle-ment émise par les ions excités par le faisceau de pompage et amplifiée par le gain résultant de la présence de ces ions excités. Les modes MEP, quant à eux, proviennent de la combinaison: de réflexions présentes aux bords de l'élément actif et/ou sur tout autre réflecteur; et du gain laser provenant des ions excités.  The main difficulty of longitudinal pumping at high power levels (greater than 500 W) lies in the production of parasitic ef-fects such as spontaneous emission amplification (ASE amplification below) or parasitic emission (MEP modes below). The ASE amplification comes from a spontaneous radiation, naturally emitted by the ions excited by the pumping beam and amplified by the gain resulting from the presence of these excited ions. MEP modes, meanwhile, come from the combination of: reflections present at the edges of the active element and / or any other reflector; and laser gain from the excited ions.

La combinaison de ces deux facteurs engendre une émission laser parasite suivant un ou plusieurs axes qui sont habituellement distincts de l'axe laser principal.  The combination of these two factors generates a parasitic laser emission along one or more axes which are usually distinct from the main laser axis.

L'amplification ASE est un paramètre gouverné essentiellement par le gain et la longueur maximale de gain possible dans l'élément actif. La seule possibilité de diminuer son effet est de limiter la longueur de gain ou la valeur du gain.  ASE amplification is a parameter governed mainly by the gain and the maximum gain length possible in the active element. The only way to reduce its effect is to limit the gain length or the gain value.

En outre, les modes MEP sont gouvernés par le gain et la présence de réflexions parasites qui renvoient des photons vers le laser et permettent ainsi un cyclage à gain de ces photons.  In addition, the MEP modes are governed by the gain and the presence of parasitic reflections that return photons to the laser and thus allow a gain cycle of these photons.

La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un élément actif pour source laser, permettant d'obtenir une insensibilité thermique importante, tout en limitant la génération d'effets parasites du type précité (amplification ASE et modes MEP).  The present invention aims to overcome these disadvantages. It relates to an active element for laser source, to obtain a high thermal insensitivity, while limiting the generation of spurious effects of the aforementioned type (ASE amplification and MEP modes).

A cet effet, selon l'invention, ledit élément actif du type comportant un barreau allongé qui comprend une matrice dopée susceptible d'absorber au moins un faisceau de pompage entrant à une face amont, pour amplifier au moins un rayonnement laser se propageant longitudinalement, est remarquable en ce que ledit élément actif est formé d'au moins un matériau présentant une variation longitudinale de dopage avec le dopage le plus faible, qui est limité à une valeur prédéterminée, par exemple 0,15%, au niveau de ladite face amont, et en ce que ledit élément actif comporte, de plus, un moyen d'absorption qui est agencé à la périphérie dudit barreau et qui est formé de manière à absorber tout rayonnement présentant la longueur d'onde dudit rayonnement laser.  For this purpose, according to the invention, said active element of the type comprising an elongated bar which comprises a doped matrix capable of absorbing at least one pump beam entering an upstream face, for amplifying at least one longitudinally propagating laser radiation, is remarkable in that said active element is formed of at least one material having a longitudinal variation of doping with the lowest doping, which is limited to a predetermined value, for example 0.15%, at said upstream face and in that said active element further comprises an absorption means which is arranged at the periphery of said bar and which is shaped to absorb any radiation having the wavelength of said laser radiation.

De préférence, la partie périphérique de ladite face amont non utile, car extérieure audit faisceau de pompage, est également pourvue d'un tel moyen d'absorption.  Preferably, the peripheral portion of said upstream face not useful, because external said pumping beam, is also provided with such absorption means.

Ainsi, grâce à l'invention, on agit: d'une part, sur le gain, en limitant le dopage en début de barreau (au niveau de ladite face amont) pour limiter l'absorption dans cette zone et donc limiter le gain transverse, ce qui permet de réduire à la fois l'appa- rition d'une amplification ASE et l'apparition de modes MEP; et d'autre part, sur la réflectivité de l'environnement, en entourant la périphérie de l'élément actif d'un moyen d'absorption pour la (ou les) longueur d'onde du rayonnement laser.  Thus, thanks to the invention, one acts: on the one hand, on the gain, by limiting the doping at the beginning of the bar (at the level of said upstream face) to limit the absorption in this zone and thus limit the transverse gain which makes it possible to reduce both the appearance of ASE amplification and the appearance of MEP modes; and secondly, on the reflectivity of the environment, surrounding the periphery of the active element of an absorption means for the (or) wavelengths of the laser radiation.

La baisse de dopage en début de barreau diminue l'efficacité d'absorption. II importe donc de prévoir, au-delà des premiers millimètres d'ab- sorption, un niveau de dopage plus élevé.  The drop in doping at the beginning of the bar decreases the absorption efficiency. It is therefore important to provide, above the first millimeters of absorption, a higher level of doping.

Pour maximiser l'absorption du faisceau de pompage, ledit élément actif comporte avantageusement, au moins partiellement, comme matériau, un cristal YVO4/Nd.  To maximize the absorption of the pumping beam, said active element advantageously comprises, at least partially, as a material, a YVO4 / Nd crystal.

Dans un premier mode de réalisation, ledit matériau de l'élément actif présente une variation longitudinale de dopage continue, tandis que, dans un second mode de réalisation, il présente une variation longitudinale de dopage par pas.  In a first embodiment, said material of the active element has a longitudinal variation of continuous doping, while, in a second embodiment, it has a longitudinal variation of doping step.

Dans le premier mode de réalisation, ledit matériau comporte, de préférence, une céramique à gradient de dopage et, dans le second mode, il comporte plusieurs cristaux présentant des dopages différents. Ces deux modes peuvent être par ailleurs combinés.  In the first embodiment, said material preferably comprises a doping gradient ceramic and, in the second embodiment, it comprises several crystals having different dopings. These two modes can be combined.

En outre, dans une variante de réalisation particulière, ledit matériau comporte à la fois un cristal YAG/Nd et un cristal YVO4/Nd. Comme les bandes d'absorption de ces deux cristaux sont différentes, la gamme d'insensibilité est ainsi étendue. De plus, ledit cristal YAG/Nd est, de préférence, disposé en amont dudit cristal YVO4/Nd.  In addition, in a particular embodiment variant, said material comprises both a YAG / Nd crystal and a YVO4 / Nd crystal. As the absorption bands of these two crystals are different, the range of insensitivity is thus extended. In addition, said YAG / Nd crystal is preferably arranged upstream of said YVO4 / Nd crystal.

De façon avantageuse, le dopage de l'élément actif est réalisé de manière à obtenir un compromis prédéterminé entre des phénomènes pa-rasites (amplification ASE; modes MEP) et une bande (d'insensibilité) thermique maximale.  Advantageously, the doping of the active element is carried out in such a way as to obtain a predetermined compromise between pa-rasite phenomena (ASE amplification, MEP modes) and a maximum thermal (insensitivity) band.

Afin que l'émission spontanée ASE ne se réfléchisse, intérieurement audit barreau, sur ladite face amont, il est avantageux que ledit élément actif comporte une partie non dopée, réalisée dans le même matériau que ladite face amont, qu'elle recouvre et dont elle est solidaire.  So that the spontaneous emission ASE is reflected, internally to said bar, on said upstream face, it is advantageous for said active element to comprise an undoped portion, made of the same material as said upstream face, which it covers and of which it is united.

La présente invention concerne également une source laser du type comportant: un élément actif pour source laser; 1 o un système de pompage muni de diodes laser (de pompage) qui sont susceptibles d'émettre au moins un faisceau de pompage; un système optique de transport pour diriger le faisceau de pompage émis par lesdites diodes laser dans ledit élément actif de manière à obtenir un pompage longitudinal; et une cavité optique permettant d'extraire au moins un rayonnement la- ser.  The present invention also relates to a laser source of the type comprising: an active element for a laser source; 1 o a pumping system provided with laser diodes (pumping) which are capable of emitting at least one pump beam; an optical transport system for directing the pump beam emitted by said laser diodes into said active element so as to obtain longitudinal pumping; and an optical cavity for extracting at least one laser radiation.

Selon l'invention, ladite source laser est remarquable en ce que le-dit élément actif est du type précité.  According to the invention, said laser source is remarkable in that said active element is of the aforementioned type.

Avantageusement, ladite source laser comporte, de plus, des moyens d'évacuation d'un flux thermique issu dudit système de pompage.  Advantageously, said laser source further comprises means for evacuating a heat flow from said pumping system.

Dans un mode de réalisation particulier, ledit système de pompage comporte des modules (ou empilements) de diodes, formés de semi- conducteurs issus de différents disques (waffers). La somme des émissions spectrales des différents semi-conducteurs engendre ainsi un spectre plus large que celui d'une diode unique. De plus, de façon avantageuse, chaque module de diodes comporte un moyen de refroidissement individuel, ce qui permet d'obtenir un fonctionnement également étalé du spectre.  In a particular embodiment, said pumping system comprises modules (or stacks) of diodes formed of semiconductors from different disks (waffers). The sum of the spectral emissions of the different semiconductors thus generates a spectrum wider than that of a single diode. In addition, advantageously, each diode module includes an individual cooling means, which makes it possible to obtain an equally spread spectrum operation.

Avantageusement, ladite source laser est formée de manière à utiliser l'élément actif en oscillateur et en amplificateur.  Advantageously, said laser source is formed so as to use the active element oscillator and amplifier.

Par ailleurs, de façon avantageuse, ladite source laser comporte de plus: des moyens pour engendrer au moins un double passage du faisceau de pompage dans l'élément actif; et/ou un miroir transparent au rayonnement laser et réfléchissant le faisceau de pompage, qui est agencé en aval dudit élément actif. Ce miroir per-met ainsi de renvoyer dans l'élément actif la partie du faisceau de pom- 1 o page non absorbée, tout en laissant passer le rayonnement laser, ce qui permet d'augmenter l'efficacité du pompage.  Furthermore, advantageously, said laser source further comprises: means for generating at least a double passage of the pump beam in the active element; and / or a mirror transparent to laser radiation and reflecting the pump beam, which is arranged downstream of said active element. This mirror thus allows the part of the unabsorbed pump beam to be returned to the active element while allowing the laser radiation to pass, which makes it possible to increase the efficiency of the pumping.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.  The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be realized. In these figures, identical references designate similar elements.

La figure 1 est le schéma synoptique d'une source laser conforme à l'invention.  Figure 1 is a block diagram of a laser source according to the invention.

La figure 2 montre schématiquement un exemple de barreau al-longé d'un élément actif conforme à l'invention.  FIG. 2 schematically shows an example of an elongated bar of an active element according to the invention.

L'élément actif 1 conforme à l'invention comporte un barreau al-longé 2 qui comprend une matrice dopée susceptible d'absorber un faisceau de pompage 3, pour amplifier au moins un rayonnement laser 4 se propageant longitudinalement selon un axe X-X.  The active element 1 according to the invention comprises an al-longed bar 2 which comprises a doped matrix capable of absorbing a pump beam 3, for amplifying at least one laser radiation 4 propagating longitudinally along an axis X-X.

Cet élément actif 1 peut être intégré dans une source laser 5 telle que représentée à titre d'exemple sur la figure 1.  This active element 1 can be integrated in a laser source 5 as represented by way of example in FIG.

Ladite source laser 5 comporte, de façon usuelle, en plus dudit élément actif 1: un système de pompage usuel 6 qui comprend des diodes de pompage 6A de type laser et qui est susceptible d'émettre au moins un faisceau de pompage 3; un système optique de transport 7 usuel, pour diriger le faisceau de pompage 3 émis par ledit système de pompage 6 dans ledit élément actif 1 de manière à obtenir un pompage longitudinal; et une cavité optique 8 usuel, d'axe X-X, comprenant notamment un mi- roir réfléchissant 9 et un miroir 10 partiellement transparent, qui sont placés en regard l'un de l'autre. Cette cavité optique 8 confère au rayonnement laser 4 obtenu par l'amplification laser et émis à travers ledit miroir 10 selon l'axe X-X, ses caractéristiques de directivité et de géométrie.  Said laser source 5 comprises, in the usual way, in addition to said active element 1: a conventional pumping system 6 which comprises pump diodes 6A of the laser type and which is capable of emitting at least one pumping beam 3; a conventional optical transport system 7 for directing the pumping beam 3 emitted by said pumping system 6 into said active element 1 so as to obtain longitudinal pumping; and a conventional optical cavity 8, of axis X-X, including in particular a reflective mirror 9 and a mirror 10 partially transparent, which are placed opposite one another. This optical cavity 8 gives the laser radiation 4 obtained by the laser amplification and emitted through said mirror 10 along the X-X axis, its directivity and geometry characteristics.

Selon l'invention, le barreau 2 dudit élément actif 1 est formé d'au moins un matériau présentant une variation longitudinale de dopage, selon l'axe X-X, avec le dopage le plus faible qui est limité à une valeur prédéterminée, par exemple 0,15%, au niveau de la face amont 11 (ou d'entrée du faisceau de pompage 3) dudit élément actif 1. De plus, ledit élément actif 1 comporte un moyen d'absorption 12 qui est formé de manière à absorber tout rayonnement présentant une longueur d'onde sensiblement égale à celle dudit rayonnement laser 4, ce moyen d'absorption 12 comportant une partie 12A qui est agencée à la périphérie du barreau 2 et une partie 12B recouvrant la partie périphérique de ladite face amont 11 non utile pour le faisceau de pompage 3, car entourant celui-ci extérieurement.  According to the invention, the bar 2 of said active element 1 is formed of at least one material having a longitudinal doping variation, along the axis XX, with the weakest doping which is limited to a predetermined value, for example 0 , 15%, at the upstream face 11 (or inlet of the pump beam 3) of said active element 1. In addition, said active element 1 comprises an absorption means 12 which is formed in such a way as to absorb any radiation having a wavelength substantially equal to that of said laser radiation 4, this absorption means 12 having a portion 12A which is arranged at the periphery of the bar 2 and a portion 12B covering the peripheral portion of said upstream face 11 not useful for the pump beam 3, because surrounding it externally.

Ainsi, grâce aux caractéristiques précédentes de l'invention, on agit.  Thus, thanks to the preceding features of the invention, it acts.

d'une part, sur le gain, en limitant le dopage en début du barreau 2 (au niveau de ladite face amont 11) pour limiter l'absorption dans cette zone et donc limiter le gain transverse, ce qui permet de réduire l'apparition à la fois d'une amplification ASE et de modes MEP; et d'autre part, sur la réflectivité de l'environnement, en entourant la périphérie du barreau 2 d'un moyen d'absorption 12 associé à la (ou aux) longueur d'onde du rayonnement laser 4.  on the one hand, on the gain, by limiting the doping at the beginning of the bar 2 (at the level of said upstream face 11) to limit the absorption in this zone and thus limit the transverse gain, which makes it possible to reduce the appearance both ASE amplification and MEP modes; and secondly, on the reflectivity of the environment, surrounding the periphery of the bar 2 with an absorption means 12 associated with the (or) wavelengths of the laser radiation 4.

La baisse de dopage en début du barreau 2 diminue l'efficacité d'absorption. Il importe donc de prévoir, au-delà d'une distance prédéterminée, par exemple quelques millimètres en aval de la face amont Il, un niveau de dopage plus élevé.  The drop in doping at the beginning of the bar 2 decreases the absorption efficiency. It is therefore important to provide, beyond a predetermined distance, for example a few millimeters downstream of the upstream face Il, a higher doping level.

En outre, afin de maximiser l'absorption du faisceau de pompage 3, l'élément actif 1 comporte de préférence comme matériau, au moins en 1 o partie, un cristal YVO4/Nd. Le néodyme Nd présente dans ce matériau une section efficace d'absorption élevée, ce qui permet au barreau 2 d'absorber efficacement le faisceau de pompage 3 sur de courtes distances, et ce sur une plage spectrale de l'ordre de 20 nm. Ce matériau est orthotrope et est donc sensible à l'absorption et à l'émission. Le coefficient d'absorption est plus élevé lorsque la polarisation 7E est employée.  In addition, in order to maximize the absorption of the pump beam 3, the active element 1 preferably comprises as a material, at least in part, a YVO4 / Nd crystal. Neodymium Nd has a high absorption cross-section in this material, which enables the bar 2 to effectively absorb the pump beam 3 over short distances over a spectral range of the order of 20 nm. This material is orthotropic and is therefore sensitive to absorption and emission. The absorption coefficient is higher when the polarization 7E is used.

Dans un premier mode de réalisation, ledit matériau de l'élément actif 1 présente une variation longitudinale de dopage qui est continue, tandis que, dans un second mode de réalisation, il présente une variation longitudinale de dopage par pas.  In a first embodiment, said material of the active element 1 has a longitudinal variation of doping which is continuous, while, in a second embodiment, it has a longitudinal variation of doping step.

Dans le premier mode de réalisation, ledit matériau est de préfé-rence un matériau à gradient de dopage. De tels matériaux peuvent être réalisés par procédé céramique.  In the first embodiment, said material is preferably a doping gradient material. Such materials can be made by ceramic process.

II est également possible d'employer plusieurs cristaux de dopage progressif pour atteindre à l'entrée de chacun de ces derniers le gain maximal de démarrage de l'amplification ASE. Dans ce cas, le dopage des cristaux est adapté pour qu'à la température correspondant au pic d'absorption du faisceau de pompage 3, le premier cristal, puis les suivants, présente un dopage maximal sans que les effets parasites (modes MEP et amplification ASE) soient trop importants. Toutefois, comme c'est en ce point (pour l'absorption maximale) que le rendement est le plus élevé, il est envisageable d'accepter que les effets parasites aient quand même une influence pour cette température.  It is also possible to use several progressive doping crystals to reach at the input of each of them the maximum starting gain of the ASE amplification. In this case, the doping of the crystals is adapted so that at the temperature corresponding to the peak of absorption of the pump beam 3, the first crystal, then the following, has maximum doping without the parasitic effects (MEP modes and amplification ASE) are too important. However, since it is at this point (for maximum absorption) that the yield is the highest, it is conceivable to accept that the spurious effects still have an influence for this temperature.

Un perfectionnement possible consiste à combiner un cristal de YAG/Nd et un cristal de YVO4/Nd. Comme les bandes d'absorption de ces deux cristaux sont différentes, la gamme d'insensibilité est ainsi étendue. En particulier, l'absorption du cristal YVO4/Nd est plus forte vers 808-815 nm, alors que le cristal YAG/Nd présente une bande d'absorption à 792-797 nm que ne possède pas le cristal YVO4/Nd. Une telle combinaison est possible puisque les deux cristaux émettent chacun à 1064 nm.  One possible improvement is to combine a YAG / Nd crystal and a YVO4 / Nd crystal. As the absorption bands of these two crystals are different, the range of insensitivity is thus extended. In particular, the absorption of the YVO4 / Nd crystal is stronger around 808-815 nm, whereas the YAG / Nd crystal has an absorption band at 792-797 nm which the YVO4 / Nd crystal does not possess. Such a combination is possible since the two crystals each emit at 1064 nm.

Dans ce cas, si on place de plus le cristal YAG/Nd en amont dudit cristal YVO4/Nd, on obtient un avantage supplémentaire. En effet, le cristal YAG/Nd va être soumis à la puissance de pompage la plus forte et il présente une séquence efficace d'émission stimulée moins importante que le cristal YVO4/Nd. Il convertira donc l'absorption en un gain plus faible que si le cristal YVO4/Nd était placé en amont, ce qui permet de repousser le seuil d'apparition d'effets parasites. Dans ce cas, on a également intérêt à conserver partiellement le cristal YVO4/Nd afin d'assurer un gain longitudinal suffisant pour que l'effet laser soit efficace.  In this case, if the YAG / Nd crystal is further placed upstream of said YVO4 / Nd crystal, an additional advantage is obtained. Indeed, the crystal YAG / Nd will be subjected to the strongest pumping power and it has an effective stimulated emission sequence less important than the crystal YVO4 / Nd. It will therefore convert the absorption into a lower gain than if the YVO4 / Nd crystal was placed upstream, which makes it possible to push back the threshold of appearance of parasitic effects. In this case, it is also advantageous to partially retain the YVO4 / Nd crystal in order to ensure sufficient longitudinal gain for the laser effect to be effective.

Par conséquent, selon l'invention, le dopage de l'élément actif 1 est réalisé de manière à obtenir un compromis prédéterminé entre des phénomènes parasites (amplification ASE; modes MEP) et une bande d'insensibilité thermique maximale.  Consequently, according to the invention, the doping of the active element 1 is performed so as to obtain a predetermined compromise between parasitic phenomena (ASE amplification, MEP modes) and a maximum thermal insensitivity band.

On notera que la présente invention n'utilise pas de régulation de la température des diodes laser 6A du système de pompage 6, laissant celleci dériver sur plusieurs dizaines de degrés. Toutefois, la source laser 5 peut comporter, dans un mode de réalisation préféré, un moyen 15 d'évacuation du flux thermique issu dudit système de pompage 6. Cette évacuation du flux thermique peut être réalisée en particulier: par conduction solide; par échange convectif avec un fluide; par changement de phase liquide/gaz d'un fluide; ou par changement de phase solide/liquide d'un corps relié thermiquement auxdites diodes laser 6A du système de pompage 6.  It will be noted that the present invention does not use regulation of the temperature of the laser diodes 6A of the pumping system 6, leaving it to drift several tens of degrees. However, the laser source 5 may comprise, in a preferred embodiment, a means 15 for evacuating the heat flow from said pumping system 6. This evacuation of the heat flow can be carried out in particular: by solid conduction; by convective exchange with a fluid; by changing the liquid / gas phase of a fluid; or by solid / liquid phase change of a body thermally connected to said laser diodes 6A of the pumping system 6.

En outre, ladite source laser 5 peut être formée: de manière à utiliser l'élément actif 1 à la fois en oscillateur et en amplificateur; et de sorte que le diamètre du faisceau de pompage 3 reste approximativement constant tout au long de l'élément actif 1 de manière à obtenir une forme d'intégrale de dépôt à peu près constante, quelle que soit la longueur d'onde des diodes laser 6A du système de pompage 6 et donc le coefficient d'absorption de l'élément actif 1.  In addition, said laser source 5 can be formed so as to use the active element 1 both as an oscillator and as an amplifier; and so that the diameter of the pump beam 3 remains approximately constant throughout the active element 1 so as to obtain a form of approximately constant deposition integral, regardless of the wavelength of the laser diodes 6A of the pumping system 6 and therefore the absorption coefficient of the active element 1.

Par ailleurs, ladite source laser 5 comporte de plus un miroir 16 qui est transparent au rayonnement laser 4 et réfléchissant pour le faisceau de pompage 3, et qui est agencé en aval dudit élément actif 1. Ce miroir 16 permet ainsi de renvoyer dans l'élément actif 1 la partie du faisceau de pompage 3 non absorbée, tout en laissant passer le rayonnement laser 4, ce qui permet d'augmenter l'efficacité du pompage. De préférence, ce miroir de recyclage 16 est un ménisque, dont la face concave est dirigée vers l'élément actif 1, afin de recollimater le faisceau de pompage 3 dans cet élément actif 1.  Moreover, said laser source 5 furthermore comprises a mirror 16 which is transparent to the laser radiation 4 and which is reflective for the pump beam 3, and which is arranged downstream from said active element 1. This mirror 16 thus makes it possible to send back to the active element 1 the part of the pump beam 3 unabsorbed, while allowing the laser radiation 4, which increases the efficiency of pumping. Preferably, this recycling mirror 16 is a meniscus, whose concave face is directed towards the active element 1, in order to recollimate the pump beam 3 in this active element 1.

Dans un mode de réalisation préféré, le barreau 2 comporte donc un cristal composite composé de deux cristaux 13 et 14 différents: un cristal 13 de YAG/Nd (dopé à x1 % de longueur 21) suivi d'un cristal 14 de YVO4/Nd (dopé à x2% de longueur 22), qui sont pompés longitudinale- ment, comme représenté sur la figure 2.  In a preferred embodiment, the bar 2 thus comprises a composite crystal composed of two different crystals 13 and 14: a crystal 13 of YAG / Nd (doped at x1% of length 21) followed by a crystal 14 of YVO4 / Nd (doped at x2% length 22), which are pumped longitudinally, as shown in FIG.

La longueur totale L=f1 +2 dudit cristal composite (barreau 2) est déterminée par la longueur de la trompe de focalisation du système de pompage 6.  The total length L = f1 + 2 of said composite crystal (bar 2) is determined by the length of the focusing horn of the pumping system 6.

Dans le cas du pompage longitudinal, l'amplification ASE est gou-vernée essentiellement par la valeur maximale du gain transverse en entrée des deux cristaux 13 et 14, là où l'absorption est la plus forte. Le gain transverse est représenté par le produit go.X (X étant le diamètre du faisceau de pompage 3 en entrée des deux cristaux 13 et 14).  In the case of longitudinal pumping, the ASE amplification is essentially gou-vernée by the maximum value of the transverse gain input of the two crystals 13 and 14, where the absorption is the strongest. The transverse gain is represented by the product go.X (where X is the diameter of the pump beam 3 at the inlet of the two crystals 13 and 14).

De manière générale, on peut exprimer le gain (longitudinal ou transverse) par la formule suivante: go.e(lo) = ae.tifluo.rio.riq 1o.Pp. (1 T(1o)) 1 expHP 1 (1) h.c 7Ldp uo dans laquelle: Io est la longueur d'onde centrale des diodes laser 6A de pompage (va-leur qui fluctue avec la température) ; - ae est la section efficace d'émission stimulée. On peut prendre pour valeur typique: ae = 2,5.1019 cm2 pour YAG/Nd et ce= 1, 2.10- 18 cm2 pour YVO4/Nd; Tfluo est le temps de fluorescence (typiquement: Tfluo =230 ps pour YAG/Nd et Tfluo = 100 ps pour YVO4/Nd) ; no est le rendement optique du système de pompage 6; riq est le rendement quantique de fluorescence; tip est le temps de pompage; rp est le rayon du faisceau de pompage 3; et Pp est la puissance de pompage.  In a general way, the gain (longitudinal or transversal) can be expressed by the following formula: go.e (lo) = ae.tifluo.rio.riq 1o.Pp. (1 T (1o)) 1 expHP 1 (1) h.c 7Ldp uo wherein: Io is the central wavelength of the pump laser diodes 6A (which fluctuates with temperature); - ae is the stimulated emission cross section. The typical value is: ae = 2.5 × 10 19 cm 2 for YAG / Nd and this = 1, 2.10-18 cm 2 for YVO 4 / Nd; Tfluo is the fluorescence time (typically: Tfluo = 230 ps for YAG / Nd and Tfluo = 100 ps for YVO4 / Nd); no is the optical efficiency of the pumping system 6; riq is the fluorescence quantum yield; tip is the pumping time; rp is the radius of the pump beam 3; and Pp is the pumping power.

T(a,o) est la transmission du cristal composite (barreau 2) traversé, dans le cas où tout le cristal composite est traversé et vérifie l'expression: f Ixo (1). exp [ aYAG(X).e1- aYVO4(1).e2] . T(Xo) = f IXo (X) .dX dans laquelle: aYAG(X) et aYVO4(X) sont respectivement les spectres d'absorption de YAG et de YVO4; et IXo(X) est le spectre d'émission d'une diode laser 6A.  T (a, o) is the transmission of the composite crystal (bar 2) crossed, in the case where all the composite crystal is crossed and verifies the expression: f Ixo (1). exp [aYAG (X) .e1- aYVO4 (1) .e2]. T (Xo) = f IXo (X) .dX in which: aYAG (X) and aYVO4 (X) are respectively the YAG and YVO4 absorption spectra; and IXo (X) is the emission spectrum of a laser diode 6A.

Une méthode possible de détermination des paramètres 1, 2, xl et x2 du barreau 2 est la suivante: A/ xl est déterminé directement de manière à ce que la valeur maximale du gain transverse goYAG(Xo).X ne dépasse pas la valeur de gain transverse maximal de démarrage de l'amplification ASE. Si par exemple cette valeur est goYAG.Xmax = 3,5, en considérant que le spectre d'émission des diodes laser 6A est une gaussienne (centrée sur Io) , en prenant les valeurs suivantes Pp =4000 W (puissance de pompage QCW pendant un temps tp de 200,us) et rp = 3 mm, et en prenant les autres paramètres relatifs aux cristaux YAGINd et YVO4/Nd standards, on obtient un dopage élevé xl de l'ordre de 1,3 (exprimé en pourcentage) ; B/ la longueur 1 du cristal YAGINd est déterminée par itération: On fixe une longueur 1 qui donne directement 2 (L étant fixé) et on détermine x2 pour que la valeur maximale du gain transverse goYVO4(X).X ne dépasse pas la valeur de gain transverse maximal de démarrage de l'amplification ASE (même méthode qu'à l'étape A/ précédente) . On relève les valeurs des gains longitudinaux go(Xo).L et d'absorption 1-T(Xo) sur tout le barreau 2; et C/ on fixe une nouvelle valeur de 1 et on réitère l'étape B/ précédente.  A possible method for determining the parameters 1, 2, x1 and x2 of the bar 2 is as follows: A / x1 is determined directly so that the maximum value of the transverse gain goYAG (Xo) .X does not exceed the value of maximum transverse gain of start of ASE amplification. If, for example, this value is goYAG.Xmax = 3.5, considering that the emission spectrum of the laser diodes 6A is a Gaussian (centered on Io), taking the following values Pp = 4000 W (pumping power QCW during a time tp of 200, us) and rp = 3 mm, and taking the other parameters relating to the standard YAGINd and YVO4 / Nd crystals, a high doping x1 of the order of 1.3 (expressed as a percentage) is obtained; B / the length 1 of the crystal YAGINd is determined by iteration: One fixes a length 1 which gives directly 2 (L being fixed) and one determines x2 so that the maximum value of the transverse gain goYVO4 (X) .X does not exceed the value maximum transverse gain of start of ASE amplification (same method as in step A / previous). We note the values of longitudinal gains go (Xo) .L and absorption 1-T (Xo) on the whole bar 2; and C / we set a new value of 1 and repeat step B / previous.

On choisit la valeur de 1 (qui détermine ensuite directement 2 et x2) (2) qui donne les valeurs de gain longitudinal go(Xo).L et d'absorption les plus élevées sur la plage spectrale voulue.  We choose the value of 1 (which then directly determines 2 and x2) (2) which gives the highest longitudinal gain go (Xo) .L and absorption values over the desired spectral range.

La méthode précédente donne souvent un cristal YAG/Nd (en entrée) de longueur 1 bien plus faible que le cristal YVO4/Nd. Par exemple, pour un cristal composite (barreau 2) de 15 mm de long, le cristal YAG/Nd présente typiquement une longueur 1 comprise entre 3 et 6 mm.  The previous method often gives a crystal YAG / Nd (in input) of length 1 much weaker than the crystal YVO4 / Nd. For example, for a composite crystal (bar 2) 15 mm long, the crystal YAG / Nd typically has a length 1 of between 3 and 6 mm.

De même, cette configuration permet d'accéder à des taux de do-page du cristal YVO4/Nd beaucoup plus importants que si l'on supprimait le cristal YAG/Nd qui joue un rôle protecteur.  Similarly, this configuration makes it possible to access YVO4 / Nd crystal do-page rates which are much greater than if the protective YAG / Nd crystal were removed.

Si l'on choisit par exemple une valeur de gain transverse maximal de démarrage de l'amplification ASE goYVO4.Xmax =3,5, un cristal de YVO4/Nd seul soumis à la puissance de pompage précédente de 4000 W devrait présenter un taux de dopage approximatif de 0,13% pour éviter une amplification ASE.  For example, if a maximum starting transverse gain value of the ASE amplification goYVO4.Xmax = 3.5 is chosen, a single YVO4 / Nd crystal subjected to the previous 4000 W pumping power should have a Approximate doping 0.13% to avoid ASE amplification.

Dans le cas du cristal composite, le taux de dopage xl est beau-coup plus élevé, ce qui permet d'avoir des gains et des absorptions bien meilleurs.  In the case of the composite crystal, the doping rate x1 is much higher, which allows for much better gains and absorptions.

Comme le montre la figure 2, la partie la plus amont de l'élément actif 1 peut comporter une partie non dopée 17, réalisée dans le même matériau que ledit cristal 13 et solidarisée de ladite face amont 11. Une telle partie non dopée 17 non seulement peut servir de dissipateur thermique, mais de plus évite que le rayonnement ASE se réfléchisse sur ladite face amont 1 1.  As shown in FIG. 2, the most upstream portion of the active element 1 may comprise an undoped portion 17 made of the same material as said crystal 13 and secured to said upstream face 11. Such undoped portion 17 only can serve as a heat sink, but also prevents the ASE radiation reflected on said upstream face 1 January.

Claims (19)

REVENDICATIONS 1. Elément actif pour source laser, ledit élément actif (1) comportant un barreau allongé (2) qui comprend une matrice dopée susceptible d'absorber au moins un faisceau de pompage (3) entrant à une face amont (Il), pour amplifier au moins un rayonnement laser (4) se propageant longitudinalement, caractérisé en ce que ledit élément actif (1) est formé d'au moins un matériau (13, 14) présentant une variation longitudinale de dopage avec le dopage le plus faible, qui est limité à une valeur prédéterminée, au niveau de ladite face amont (Il), et en ce que ledit élément actif (1) comporte, de plus, un moyen d'absorption (12A) qui est agencé à la périphérie dudit barreau (2) et qui est formé de manière à absorber tout rayonnement pré-sentant la longueur d'onde dudit rayonnement laser (4).  An active element for laser source, said active element (1) comprising an elongated bar (2) which comprises a doped matrix capable of absorbing at least one pump beam (3) entering an upstream face (II), to amplify at least one laser radiation (4) propagating longitudinally, characterized in that said active element (1) is formed of at least one material (13, 14) having a longitudinal variation of doping with the lowest doping, which is limited to a predetermined value, at said upstream face (II), and in that said active element (1) further comprises an absorption means (12A) which is arranged at the periphery of said bar (2) and which is shaped to absorb any radiation pre-sensing the wavelength of said laser radiation (4). 2. Elément actif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément actif (1) comporte de plus un moyen d'absorption (12B) qui est agencé à la partie périphérique de ladite face amont (Il) extérieure audit faisceau de pompage (3).  2. Active element according to claim 1, characterized in that said active element (1) further comprises an absorption means (12B) which is arranged at the peripheral portion of said upstream face (II) outside said pump beam ( 3). 3. Elément actif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément actif (1) comporte au moins partielle-ment comme matériau un cristal YVO4/Nd.  3. Active element according to one of claims 1 or 2, characterized in that said active element (1) comprises at least partially as material a crystal YVO4 / Nd. 4. Elément actif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit matériau présente une variation longitudinale de dopage qui est continue.  4. Active element according to one of claims 1 to 3, characterized in that said material has a longitudinal variation of doping which is continuous. 5. Elément actif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit matériau présente une variation longitudinale de dopage par pas.  5. Active element according to one of claims 1 to 3, characterized in that said material has a longitudinal variation of doping step. 6. Elément actif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau comporte un céramique à gradient de dopage.  6. Active element according to claim 4, characterized in that said material comprises a doping gradient ceramic. 7. Elément actif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau comporte plusieurs cristaux (13, 14) présentant des dopages différents.  7. Active element according to claim 5, characterized in that said material comprises several crystals (13, 14) having different dopings. 8. Elément actif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau comporte un cristal YAG/Nd et un cristal YVO4/Nd.  8. Active element according to claim 7, characterized in that said material comprises a YAG / Nd crystal and a YVO4 / Nd crystal. 9. Elément actif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit cristal YAG/Nd est disposé en amont dudit cristal YVO4/Nd.  9. Active element according to claim 8, characterized in that said crystal YAG / Nd is arranged upstream of said crystal YVO4 / Nd. 10. Elément actif selon l'une quelconque des revendications précé-dentes, caractérisé en ce que le dopage de l'élément actif (1) est réalisé de manière à obtenir un compromis prédéterminé entre des phénomènes parasites et une bande thermique maximale.  10. Active element according to any one of the preceding claims, characterized in that the doping of the active element (1) is performed so as to obtain a predetermined compromise between parasitic phenomena and a maximum thermal band. 11. Elément actif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une partie non dopée (17), réalisée dans le même matériau que ladite face amont (Il) qu'elle recouvre et dont elle est solidaire.  11. Active element according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an undoped portion (17), made of the same material as said upstream face (Il) that it covers and of which it is integral. 12. Source laser comportant: un élément actif (1) pour source laser; un système de pompage (6) muni de diodes laser (6A) qui sont susceptibles d'émettre au moins un faisceau de pompage (3) ; un système optique de transport (7) pour diriger le faisceau de pompage (3) émis par lesdites diodes laser (6A) dans ledit élément actif (1) de manière à obtenir un pompage longitudinal; et une cavité optique (8) permettant d'extraire au moins un rayonnement laser (4), caractérisée en ce que ledit élément actif (1) est du type de celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 1 1.  Laser source comprising: an active element (1) for a laser source; a pumping system (6) provided with laser diodes (6A) which are capable of emitting at least one pumping beam (3); an optical transport system (7) for directing the pump beam (3) emitted by said laser diodes (6A) into said active element (1) so as to obtain longitudinal pumping; and an optical cavity (8) for extracting at least one laser radiation (4), characterized in that said active element (1) is of the type specified in any one of claims 1 to 1 1. 13. Source laser selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte, de plus, des moyens (15) d'évacua- tion d'un flux thermique issu dudit système de pompage (6).  13. Laser source according to claim 12, characterized in that it further comprises means (15) for evacuating a heat flow from said pumping system (6). 14. Source laser selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce que ledit système de pompage (6) est formé de manière à engendrer un faisceau de pompage (3) qui est approximativement cons-tant sur toute la longueur du barreau (2).  14. Laser source according to one of claims 12 or 13, characterized in that said pumping system (6) is formed so as to generate a pumping beam (3) which is approximately cons-along the entire length of the bar (2). 15. Source laser selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que ledit système de pompage (6) comporte des modules de diodes formés de semi-conducteurs issus de différents disques.  15. Laser source according to one of claims 12 to 14, characterized in that said pumping system (6) comprises semiconductor diode modules formed from different disks. 16. Source laser selon la revendication 15, caractérisée en ce que chaque module de diodes comporte un moyen de refroidissement.  16. Laser source according to claim 15, characterized in that each diode module comprises a cooling means. 17. Source laser selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisée en ce qu'elle est formée de manière à utiliser l'élément actif (1) en oscillateur et en amplificateur.  17. Laser source according to one of claims 12 to 16, characterized in that it is formed to use the active element (1) oscillator and amplifier. 18. Source laser selon l'une des revendications 12 à 17 caractérisée en ce qu'elle comporte, de plus, des moyens pour engendrer au moins un double passage du faisceau de pompage (3) dans l'élément actif (1).  18. Laser source according to one of claims 12 to 17 characterized in that it further comprises means for generating at least a double passage of the pump beam (3) in the active element (1). 19. Source laser selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisée en ce qu'elle comporte, de plus, un miroir (16) transparent au rayonnement laser (4) et réfléchissant le faisceau de pompage (3), qui est agencé en aval dudit élément actif (1).  19. Laser source according to one of claims 12 to 18, characterized in that it further comprises a mirror (16) transparent to laser radiation (4) and reflecting the pump beam (3), which is arranged downstream of said active element (1).
FR0504279A 2005-04-28 2005-04-28 Active element for laser source, has different crystals presenting low doping at upstream face of elongated core, and absorption unit arranged in core periphery for absorbing any radiation presenting wavelength of laser radiation Withdrawn FR2885267A1 (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917543A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-19 Cie Ind Des Lasers Cilas Sa ACTIVE ELEMENT FOR LASER SOURCE AND LASER SOURCE COMPRISING SUCH AN ACTIVE ELEMENT.
FR2936374A1 (en) * 2008-09-25 2010-03-26 Ecole Polytech HIGH ENERGY LASER DEVICE WITH DOPING GRADIENT GAIN MEDIUM
DE102010008170A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 Du, Keming, Dr., 52078 Optical oscillator/amplifier arrangement has amplification medium that includes strengthening elements provided with different optical properties such that amplification spectrums of elements overlap with each other
EP3402015A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-14 Compagnie Industrielle des Lasers Cilas Active element plate for laser source and laser source comprising such a plate

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084889A (en) * 1989-12-20 1992-01-28 Hoya Corporation Laser medium for use in a slab laser
EP0583944A1 (en) * 1992-08-17 1994-02-23 Hughes Aircraft Company Laser reflecting cavity with ASE suppression and heat removal
US5572541A (en) * 1994-10-13 1996-11-05 Coherent Technologies, Inc. Laser rod assembly for side pumped lasers
DE19531756C1 (en) * 1995-08-29 1996-12-05 Siemens Ag Neodymium doped YAG laser system
WO1999060673A2 (en) * 1998-05-15 1999-11-25 Photonics Industries International Inc. Doped laser
FR2803697A1 (en) * 2000-01-06 2001-07-13 Cilas ACTIVE ELEMENT FOR LASER SOURCE AND LASER SOURCE COMPRISING SUCH ACTIVE ELEMENT
EP1160940A1 (en) * 2000-05-30 2001-12-05 TRW Inc. Optical amplifier comprising an end pumped zig-zag slab gain medium
US6351477B1 (en) * 1996-02-07 2002-02-26 Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Optically pumped intensifying agent, in particular a solid intensifying agent
US20050018743A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-27 Volodin Boris Leonidovich Use of volume Bragg gratings for the conditioning of laser emission characteristics

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084889A (en) * 1989-12-20 1992-01-28 Hoya Corporation Laser medium for use in a slab laser
EP0583944A1 (en) * 1992-08-17 1994-02-23 Hughes Aircraft Company Laser reflecting cavity with ASE suppression and heat removal
US5572541A (en) * 1994-10-13 1996-11-05 Coherent Technologies, Inc. Laser rod assembly for side pumped lasers
DE19531756C1 (en) * 1995-08-29 1996-12-05 Siemens Ag Neodymium doped YAG laser system
US6351477B1 (en) * 1996-02-07 2002-02-26 Fraunhofer Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Optically pumped intensifying agent, in particular a solid intensifying agent
WO1999060673A2 (en) * 1998-05-15 1999-11-25 Photonics Industries International Inc. Doped laser
FR2803697A1 (en) * 2000-01-06 2001-07-13 Cilas ACTIVE ELEMENT FOR LASER SOURCE AND LASER SOURCE COMPRISING SUCH ACTIVE ELEMENT
EP1160940A1 (en) * 2000-05-30 2001-12-05 TRW Inc. Optical amplifier comprising an end pumped zig-zag slab gain medium
US20050018743A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-27 Volodin Boris Leonidovich Use of volume Bragg gratings for the conditioning of laser emission characteristics

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917543A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-19 Cie Ind Des Lasers Cilas Sa ACTIVE ELEMENT FOR LASER SOURCE AND LASER SOURCE COMPRISING SUCH AN ACTIVE ELEMENT.
EP2015409A1 (en) * 2007-06-12 2009-01-14 Compagnie Industrielle des Lasers Cilas An active element for a laser source and a laser source comprising such an active element
US7817701B2 (en) 2007-06-12 2010-10-19 Compagnie Industrielle Des Lasers Cilas Active element for laser source and laser source including such an active element
FR2936374A1 (en) * 2008-09-25 2010-03-26 Ecole Polytech HIGH ENERGY LASER DEVICE WITH DOPING GRADIENT GAIN MEDIUM
WO2010034811A1 (en) * 2008-09-25 2010-04-01 Ecole Polytechnique High energy laser device with a doping gradient gain medium
DE102010008170A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-18 Du, Keming, Dr., 52078 Optical oscillator/amplifier arrangement has amplification medium that includes strengthening elements provided with different optical properties such that amplification spectrums of elements overlap with each other
EP3402015A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-14 Compagnie Industrielle des Lasers Cilas Active element plate for laser source and laser source comprising such a plate
FR3066330A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-16 Compagnie Industrielle Des Lasers - Cilas ACTIVE ELEMENT PLATE FOR LASER SOURCE AND LASER SOURCE COMPRISING SUCH A PLATE
US10367325B2 (en) 2017-05-12 2019-07-30 Compagnie Industrielle Des Lasers Cilas Active element slab for a laser source

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