FR2920257A1

FR2920257A1 - LASER WITH OPTICAL EXCITATION AND ACTIVE ENVIRONMENT

Info

Publication number: FR2920257A1
Application number: FR8408154A
Authority: FR
Inventors: Gary Cook
Original assignee: UK Government
Current assignee: UK Government
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 2009-02-27
Also published as: GB2323466A; DE3419562C1; GB2323466B; GB8314368D0; CA1341338C; GB8412489D0; IT8448257A0

Abstract

L'invention a trait au domaine des lasers.Le milieu composite selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de milieux-laser séparés (32,33) disposés en série à partie de la source d'excitation sous forme de tubes à éclairs au xénon (4), et il fournit un rendement de conversion augmenté du à l'excitation des milieux séparés et à l'émission fluorescente d'un milieu excitant le milieu suivant, avec protection du milieu interne vis-à-vis des effets nuisibles de l'excitation absorbée par le milieu externe.Application aux lasers à large bande d'absorption et d'émission.The invention relates to the field of lasers.The composite medium according to the invention is essentially characterized in that it comprises a plurality of separate laser-media (32,33) arranged in series from the excitation source under form of xenon flash tubes (4), and it provides an increased conversion efficiency due to the excitation of the separated media and the fluorescent emission of a medium exciting the next medium, with protection of the internal medium vis-à-vis -vis harmful effects of excitation absorbed by the external environment.Application to broadband absorption and emission lasers.

Description

La présente invention concerne les lasers, et plus particulièrement ceuxThe present invention relates to lasers, and more particularly those

qui mettent en oeuvre une excitation optique à impulsions. Dans un milieu actif de laser optique, dit ci-après milieu-laser, le spectre d'absorption électromagnétique (e-m) est la combinaison des spectres d'absorption d'un constituant actif et d'un matériau-hôte. Les bandes principales de pompage d'un milieu laser correspondent à des maxima du spectre d'absorption e-m du milieu-laser et ces maxima cor- respondent eux-mêmes à des maxima du spectre d'absorption e-m du constituant actif du milieu laser. D'autres maxima du spectre d'absorption e-m du milieu laser peuvent correspondre à des maxima du spectre d'absorption e-m soit du constituant actif, soit du matériau-hôte, soit des deux. Le pompage du milieu laser à des longueurs d'ondes correspondant aux bandes principales de pompage se traduit par l'excitation la plus directe des niveaux d'énergie associés à l'action laser, donnant le rendement de conversion le plus élevé entre l'énergie dissipée lors du pompage du milieu-laser et l'énergie fournie par la sortie laser. Des lasers connus qui mettent en oeuvre une excitation optique à impulsions pour provoquer l'action laser présentent un rendement de conversion faible du fait que la gamme de longueursd'ondesimpliquée par les bandes principales de pompage du milieu laser sont considérablement plus faibles que la gamme de longueurs d'ondes formées par l'excitation optique à impulsions. La gamme de longueurs d'ondes non utilisée par les bandes de pompage principales peuvent engendrer une action laser au moyen d'excitations indirectes, mais généralement l'énergie délivrée à ces longueurs d'ondes est dissipée sous forme de chaleur dans le milieu laser. En outre, certaines de ces longueurs d'ondes peuvent causer des dom-mages au milieu laser par une action de photo-dissociation•. Dans tous les cas, l'énergie fournie par l'excitation optique au milieu-laser non convertie en rayonnement de sortie laser peut conduire à une nouvelle dégradation du rendement de con- 30 35 . which implement pulsed optical excitation. In an active laser optical medium, hereinafter laser-medium, the electromagnetic absorption spectrum (e-m) is the combination of the absorption spectra of an active constituent and a host material. The main pumping bands of a laser medium correspond to maxima of the absorption spectrum e-m of the laser medium and these maxima themselves correspond to maxima of the absorption spectrum e-m of the active constituent of the laser medium. Other maxima of the absorption spectrum e-m of the laser medium may correspond to maxima of the absorption spectrum e-m either of the active constituent, or of the host material, or both. Pumping the laser medium at wavelengths corresponding to the main pumping bands results in the most direct excitation of the energy levels associated with the laser action, giving the highest conversion efficiency between the energy dissipated when pumping the laser medium and the energy provided by the laser output. Known lasers that use pulsed optical excitation to cause laser action have a low conversion efficiency because the range of wavelengths implied by the main pumping bands of the laser medium are considerably lower than the range of wavelengths formed by pulsed optical excitation. The range of wavelengths not used by the main pumping bands can generate laser action by means of indirect excitations, but generally the energy delivered at these wavelengths is dissipated as heat in the laser medium. In addition, some of these wavelengths can cause damage to the laser medium by a photo-dissociation action. In any case, the energy provided by the optical excitation to the laser medium not converted to laser output radiation can lead to further degradation of the conversion efficiency.

version du laser à partir de sa valeur déjà faible. L'objet de la présente invention est par conséquent de fournir une protection au milieu-laser vis-à-vis d'effets de dégradation du pompage optique à impulsions, afin d'obtenir une action laser à partir d'une gamme plus large de longueurs d'ondes de pompage ainsi qu'un rendement de conversion du milieu-laser plus élevé que celui obtenu jusqu'à maintenant, ce qui permet ainsi d'obtenir une sortie à largeur de bande plus large à partir du milieu-laser. Conformément à l'invention, un laser optique à excitation par impulsions comprend un milieu laser composite, celui-ci étant constitué par une pluralité de milieux-laser séparés en série, les milieux séparés étant disposés de telle sorte que chaque milieu traversé par l'excitation transmet les régions du spectre nécessaire à l'excitation des bandes principales de pompage de tous les milieux à la suite,à partir de la source de l'excitation optique. L'ordre dans lequel les milieux sont disposés pour la transmission de l'excitation assure la suppression par les milieux les plus proches de la source des longueurs d'ondes d'excitation susceptibles d'entraîner des dommages aux milieux au-delà de la source d'excitation de base. L'absorption des longueurs d'ondes susceptibles de causer des dommages peut être effectuée par le constituant actif, par le matériau-hôte, ou par les deux, dans le milieu-laser où intervient l'absorption. Les milieux séparés peuvent être constitués à volonté par des milieux-laser sous forme de gaz, liquide, gel ou solide. 30 Un avantage que l'on peut obtenir grâce à la présence de milieux-laser séparés réside dans le fait que la sortie de fluorescence aléatoire d'un milieu peut aider au pompage d'un autre milieu. Un autre avantage provenant de la mise en oeuvre d'ûne 35 pluralité de milieux séparés réside dans le fait que les milieux peuvent être choisis de façon à fournir une sortie laser à partir du milieu-laser composite englobant une large 10 15 20 25 gamme de longueur d'onde qui, si elle est dans la région optique, peut être une sortie "lumière blanche". On obtient encore un autre avantage avec la sortie "lumière blanche" lorsqu'une sortie laser à faible largeur de bande doit être accordée sur une large gamme de longueurs d'ondes. On a déjà utilisé des lasers à milieu coloré unique pour obtenir des lasers accordables avec la largeur de bande requise, mais uniquement avec la complication du changement de couleur pour celle qui est appropriée à la gamme de ion- gueur d'onde requise. Au moyen de la présente invention, un laser unique peut être accordable sur toutes les longueurs d'ondes comprenant la sortie "lumière blanche". D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite 15 en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure lA représente une vue schématique en coupe d'une forme de réalisation de l'invention, mettant en oeuvre deux milieux-laser solides dans la cavité du laser ; Les figures 1B et 1C représentent respectivement les 20 spectres d'absorption et de sortie laser des milieux-laser représentés sur la figure lA ; la figure 2A représente une vue schématique en coupe d'une forme de réalisation opérante de l'invention, mettant en oeuvre deux milieux-laser liquides ; 25 la figure 2B représente une vue selon A-A de la figure 2A ; les figures 2C et 2D représentent respectivement les spectres d'absorption et de sortie des milieux-laser représentés sur les figures 2A et 2B ; la figure 3A représente une vue schématique en coupe d'une cavité de laser selon l'invention et mettant en oeuvre trois milieux-laser liquides ; la figure 3B représente une vue selon B-B de la figure 3A-; les figures 3C et 3D représentent respectivement les spectres d'absorption et de sortie des milieux-laser représentés sur les figures 3A et 3B. 30 35 5 10 20 25 30 35 Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments. En se référant à la figure 1A, la cavité de laser 10 qui est de forme sensiblement cylindrique avec des extrémités fermées est représentée en coupe. La cavité présente une section transversale circulaire avec une surface intérieure 5 revêtue d'un réflecteur blanc diffus pour diriger la lumière formée par les tubes à éclairs 4 à décharge au xénon en direction du milieu laser composite 11. Les tubes éclairs à décharge au xénon sont disposés de manière équidistante sur un cercle, représenté par le cercle en pointillé 12, autour du centre de la cavité. Le milieu-laser composite comprend deux milieux-laser, le milieu interne étant constitué par un cylindre 1 de verre au néodyme, indiqué ci-après verre/Nd+++, le milieu externe étant constitué par un cylindre creux d'Alexandrite 2, séparé par un vide 3. L'Alexandrite présente la même longueur que la cavité et elle est scellée dans des orifices des extrémités de la cavité (non représentés) par des joints au néoprène (non représentés) pour empêcher une fuite de l'eau de refroidissement 13 en circulation destinée aux lampes au xénon. Les organes de refroidissement et de mise en circulation ne sont pas représentés. Le cylindre verre/Nd+++ est maintenu au centre de l'Alexandrite par trois ressorts ondulés en une matière plastique, dont la partie centrale 14 est représentée. En fonctionnement, l'éclair de décharge provenant des lampes au xénon 4 frappe le milieu-laser d'Alexandrite et une partie est absorbée comme représenté par le spectre d'absorption de l'Alexandrite sur la figure 1B. La gamme de longueurs d'onde transmise par l'Alexandrite est celle nécessaire pour exciter les bandes principales de pompage du milieu verre/Nd+++, ce qui est également représenté sur la figure 1B. Ainsi, aussi bien les milieux Alexandrite et verre/Nd+++ peuvent être pompés par la sortie des lampes à éclairs au xénon. La gamme de longeurs d'onde disponible à la sortie laser à partir du milieu composite Alexandrite et verre/Nd+++ est celle représentée sur la figure 1C. Il y a lieu de noter que la sortie provenant de l'Alexandrite coïncide avec la bande principale de pompage à longueur d'onde la plus courte du milieu verre/Nd+++. On peut estimer que la sortie fluorescente de l'Alexandrite aide au pompage du milieu verre/Nd+++ On a représenté sur les figures 2A et 2B une forme de réalisation opérante de l'invention, la figure 2A étant une coupe horizontale du laser, la figure 2B étant une vue selon A-A de la figure 2A. version of the laser from its already low value. The object of the present invention is therefore to provide protection to the laser medium from degradation effects of pulsed optical pumping, in order to obtain a laser action from a wider range of pumping wavelengths as well as a higher laser-medium conversion efficiency than hitherto obtained, thereby providing a wider bandwidth output from the laser medium. According to the invention, a pulse excitation optical laser comprises a composite laser medium, the latter being constituted by a plurality of serially separated laser-shaped media, the separated media being arranged in such a way that each medium traversed by the excitation transmits the regions of the spectrum necessary for the excitation of the main pumping bands of all media as a result, from the source of the optical excitation. The order in which the media are arranged for the transmission of the excitation ensures the suppression by the media closest to the source of the excitation wavelengths likely to cause damage to the mediums beyond the source basic excitation. Absorption of potentially damaging wavelengths may be performed by the active component, the host material, or both, in the laser medium where the absorption occurs. The separated media can be constituted at will by laser-medium in the form of gas, liquid, gel or solid. One advantage that can be achieved by the presence of separate laser media is that the random fluorescence output of one medium can assist in pumping out another medium. Another advantage arising from the use of a plurality of separate media is that the media can be selected to provide a laser output from the composite laser medium including a wide range of media. wavelength which, if it is in the optical region, may be a "white light" output. Another advantage is obtained with the "white light" output when a low bandwidth laser output is to be tuned over a wide range of wavelengths. Single-color lasers have already been used to obtain tunable lasers with the required bandwidth, but only with the complication of the color change for that which is appropriate for the required waveband range. By means of the present invention, a single laser can be tunable on all wavelengths including the "white light" output. Other features and advantages of the invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1A is a diagrammatic sectional view of an embodiment of the invention, two solid laser-mediums are used in the laser cavity; Figs. 1B and 1C show respectively the absorption and laser output spectra of the laser-medium shown in Fig. 1A; FIG. 2A is a diagrammatic sectional view of an operative embodiment of the invention, using two liquid laser media; Figure 2B shows a view along A-A of Figure 2A; FIGS. 2C and 2D respectively show the absorption and output spectra of the laser-medium shown in FIGS. 2A and 2B; FIG. 3A represents a schematic cross-sectional view of a laser cavity according to the invention and implementing three liquid laser-media; Fig. 3B shows a view along B-B of Fig. 3A; FIGS. 3C and 3D represent respectively the absorption and output spectra of the laser-medium shown in FIGS. 3A and 3B. In these drawings, the same references designate the same elements. Referring to FIG. 1A, the laser cavity 10 which is substantially cylindrical in shape with closed ends is shown in section. The cavity has a circular cross-section with an inner surface coated with a diffuse white reflector for directing the light formed by the xenon discharge flash tubes 4 towards the composite laser medium 11. The xenon discharge flash tubes are arranged equidistantly on a circle, represented by the dashed circle 12, around the center of the cavity. The composite laser medium comprises two laser-mediums, the internal medium being constituted by a neodymium glass cylinder 1, hereinafter indicated as glass / Nd +++, the external medium being constituted by a hollow cylinder of Alexandrite 2 separated by a Vacuum 3. The Alexandrite has the same length as the cavity and is sealed in orifices of the ends of the cavity (not shown) by neoprene seals (not shown) to prevent leakage of cooling water 13 into the cavity. circulation for xenon lamps. The cooling and circulating members are not shown. The glass / Nd +++ cylinder is held in the center of the Alexandrite by three corrugated springs of a plastic material, the central portion 14 is shown. In operation, the discharge flash from the xenon lamps 4 strikes the Alexandrite laser medium and a portion is absorbed as shown by the absorption spectrum of the Alexandrite in Figure 1B. The range of wavelengths transmitted by the Alexandrite is that necessary to excite the main pumping bands of the glass medium / Nd +++, which is also shown in FIG. 1B. Thus, both Alexandrite and glass / Nd +++ media can be pumped through the output of xenon flash lamps. The range of wavelengths available at the laser output from the composite Alexandrite and glass / Nd +++ medium is that shown in Figure 1C. It should be noted that the output from the Alexandrite coincides with the shortest wavelength main pumping band of the glass medium / Nd +++. It can be considered that the fluorescent output of Alexandrite assists in pumping the glass medium / Nd +++. FIGS. 2A and 2B show an operative embodiment of the invention, FIG. 2A being a horizontal section of the laser, the FIG. 2B being a view along AA of Figure 2A.

La cavité de laser 20 est composée de quatre parties 21, 22, 23 et 24 maintenues en place par des plaques termina-les 25 et 26. Ces plaques sont munies d'orifices 27 et 28 pour les tubes à éclairs 4 au xénon et le milieu laser composite 11. La cavité de laser présente une section transversale sen- siblement elliptique, entourant étroitement les tubes à éclairs et le milieu-laser. La surface interne 5 de la cavité est revêtue avec un réflecteur blanc diffus. Les plaques d'extrémité forment des emplacements pour le montage et le scellement des milieux-laser au moyen de joints en matière plastique 29 et pour le scellement de fenêtres 30 à chaque plaque d'extrémité au moyen d'anneaux de fixation 31. Le milieu-laser composite comprend une cellule colorée interne 32 et une cellule colorée externe 33 séparées et maintenues par des tubes de verre cylindriques 34 et 35 respectivement. The laser cavity 20 is composed of four parts 21, 22, 23 and 24 held in place by end plates 25 and 26. These plates are provided with orifices 27 and 28 for the xenon flash tubes 4 and the composite laser medium 11. The laser cavity has a substantially elliptical cross-section, closely surrounding the flash tubes and the laser medium. The inner surface 5 of the cavity is coated with a diffuse white reflector. The end plates form locations for mounting and sealing the laser media by means of plastic seals 29 and for sealing windows at each end plate by means of fastening rings 31. The composite laser comprises an inner color cell 32 and an outer color cell 33 separated and held by cylindrical glass tubes 34 and 35, respectively.

L'ensemble est disposé à l'intérieur d'un résonateur plan parallèle comprenant des miroirs M1 et M2, ce dernier miroir M2 étant partiellement réflecteur pour former un couplage de sortie. On utilise une pompe laser à couleur "phase-R Corporation", à 0,4 bar (non représentée) pour faire circuler le colorant en milieu solvant dans la cellule externe par l'intermédiaire des connecteurs 36 de la plaque d'extrémité. On utilise en outre une pompe "Chemicon Model 150" à diaphragme de polytétrafluoroéthylène (non représentée) pour faire circuler le colorant en milieu solvant dans la cellule interne par l'intermédiaire du connecteur 37 de la plaque d'extrémité. Dans l'ensemble du dispositif, on fait passer les colorants dans le même sens, avec une température d'entrée de 20 + 0,05 C contrôlée par un échangeur de chaleur refroidi à l'eau (non représenté). Le sens d'écoulement parallèle des colorants et le contrôle de température sont nécessaires afin de réduire la turbulence formée thermiquement dans les cellules à colo- rant. On ajuste les débits de colorant de façon qu'ils soient remplacés entre les excitations. Les dimensions du laser sont les suivantes, en utili- sant les références portées sur les figures 2A et 2B. D : longueur de cellule à colorant : 300 mm M : distance entre miroirs : 900 mm F : distance tube à éclairs centre des cellules 35 mm C1C2 : dimensions transversales de la cavité 25mmx85mm Cellule interne, diamètre interne 10 mm cellule externe, diamètre interne 18 mm épaisseur de la paroi de tube 1,5 mm Caractéristiques de fonctionnement . Colorant de la cellule interne : sulforhodamine B, 1 x 10-4 molaire dans le méthanol . colorant de la cellule externe : coumarine 102, 5 x 10-4 molaire dans le méthanol . Energie du tube à éclairs : 400 J au total Caractéristiques de sortie . Colorant de la cellule interne, la cellule externe étant 25 remplie avec du méthanol pour éliminer l'effet de focalisation sur la sortie relative : 250 mJ (moyenne) . Colorant de la cellule interne, avec la cellule externe remplie de colorant, cellule externe neutralisée pour empêcher l'effet laser : sortie augmentée due au pompage 30 en fluorescence par le colorant de la cellule externe (voir ci-dessous) : 280 mJ (moyenne) . Sortie laser avec cellule interne et cellule externe combinées : 380 mJ (moyenne) . Divergence du faisceau : 10 m rad (angle total) 35 . Cycle de déclenchement : coup unique 1 Hz pendant 10 secondes au maximum selon le mode à éclate-ment à la meilleure énergie de sortie. Vitesse de répétition et durée limitées par la puissance d'alimentation. 5 10 15 20 30 35 . Durée de vie du colorant : la sulforhodamine B opère pendant 5 000 coups sur une période de 4 mois tout en restant encore à 90 % de la meilleure énergie de sortie. La comparaison entre les figures 2C et 2D fait ressortir les critères de sélection des colorants utilisés et. l'ordre dans lequel ils sont disposés en alternance à l'excitation. Il y a lieu de noter que, conformément au concept de l'invention, le colorant externe coumarine 102 absorbe à une longueur d'onde plus courte que le colorant interne sulforhodamine-B, protégeant ainsi le colorant interne des effets nuisibles de l'exposition au rayonnement à ces longueurs d'ondes. Il existe un léger chevauchement des courbes d'absorption des colorants de sorte que les longueurs d'ondes d'excitation e-m transmises par le colorant externe retiennent les longueurs d'ondes appropriées pour exciter le colorant interne et le spectre d'émission de la coumarine 102 recouvre le spectre d'absorption de la sulforhodamine B, ce qui conduit au pompage du colorant sulforhodamine B par la sortie fluorescente aléatoire de la coumarine 102. Finalement, les spectres d'émission des colorants ne présentent aucun recouvrement conduisant à une sortie "multicolorée" du laser. On a représenté sur les figures 3A et 3B une eoviLé cuboïde de laser 20 sensiblement du même agencement que celle des figures 2A et 2B. La cavité présente une section transversale sensiblement elliptique, la surface intérieure 5 étant revêtue d'un réflecteur blanc diffus pour diriger la lumière formée par les tubes à éclairs 4 à décharge à xénon en direction du milieu laser composite 11. Le milieu laser composite comprend trois milieux laser à colorant comportant les constituants actifs coumarine 102, 301, sur les couches les plus externes, coumarine 153, 302 sur les couches intermédiaires et rhodamine 6G, 303, sur la couche la plus interne. Les couches de colorant sont de section transversale sensiblement rectangulaire, avec des séparateurs plats en verre 304, les colorants étant mis en circulation pour franchir la cavité transversalement à la sortie du laser, toutes les couches de colorant s'écoulant dans le même sens. Le débit transversal est utilisé pour réduire la turbulence induite de circulation qui peut exister avec l'écoulement longitudinal de la forme de réalisation précédente. La circulation de colorant est fournie par une pompe 305 et le contrôle de tempéra- ture par un échangeur de chaleur 306 pour chaque colorant utilisé (dont un seul est représenté). Les tubes de connexion 307 et les répartiteurs de débit 308 sont disposés de façon à présenter la même surface en section transversale que la cellule à colorant. Le milieu composite est placé dans un résonateur plan parallèle formé par les miroirs 309, 310, le miroir 309 étant partiellement réfléchissant pour former un couplage de sortie. En fonctionnement, l'éclair de décharge des lampes à xénon 4 frappe le milieu-laser composite. L'absorption de lumière par les séparateurs de verre successifs peut être négligée en comparaison avec l'absorption de lumière par les milieux laser. Les couches de coumarine 102 absorbent la lumière provenant des lampes à xénon plus fortement dans la région du spectre optique représenté sur la figure 3C, mon- trant les bandes principales de pompage pour la coumarine 102. La lumière transmise retient les longueurs d'ondes appropriées au pompage des bandes principales de pompage des couches de coumarine 153 et de la couche de rhodamine 6G. Après avoir traversé les couches de coumarine 153, la lumière ne retient que les longueurs d'ondes pour le pompage des bandes principales de pompage de la couche de rhodamine 6G. Chaque couche est pompée à des longueurs d'onde correspondant aux bandes principales de pompage de la couche, donnant le rendement de conversion le plus élevé possible dans chaque couche. La gamme de longueurs d'ondes disponible à la sortie laser pour le milieu composite à trois couches est représentée sur la figure 3D. On peut voir d'après les figures 3C et 3D que ce milieu laser composite à trois couches particulier présente un spectre d'absorption réparti sur une large gammê de longueurs d'ondes optiqueset que la sortie laser intervient sur une large gamme de longueurs d'ondes optique donnant lieu à une sortie "lumière blanche". The assembly is disposed inside a parallel plane resonator comprising mirrors M1 and M2, the latter mirror M2 being partially reflective to form an output coupling. A "Phase-R Corporation" color laser pump at 0.4 bar (not shown) was used to circulate the dye in a solvent medium in the outer cell through the connectors 36 of the end plate. In addition, a "Chemicon Model 150" pump with polytetrafluoroethylene diaphragm (not shown) is used to circulate the dye in a solvent medium in the inner cell through connector 37 of the end plate. Throughout the device, the dyes are passed in the same direction, with an inlet temperature of 20 + 0.05 C controlled by a water-cooled heat exchanger (not shown). The parallel flow direction of the dyes and the temperature control are necessary in order to reduce the thermally formed turbulence in the dye cells. The dye flow rates are adjusted so that they are replaced between the excitations. The laser dimensions are as follows, using the references shown in FIGS. 2A and 2B. D: dye cell length: 300 mm M: distance between mirrors: 900 mm F: flash tube distance center of the cells 35 mm C1C2: transverse dimensions of the cavity 25mmx85mm Internal cell, internal diameter 10 mm outer cell, internal diameter 18 mm tube wall thickness 1.5 mm Operating characteristics. Dye of the internal cell: sulforhodamine B, 1 x 10-4 molar in methanol. dye of the outer cell: 102 coumarin, 5 x 10-4 molar in methanol. Energy of the lightning tube: 400 J in total Output characteristics. Dye of the inner cell, the outer cell being filled with methanol to eliminate the focus effect on the relative output: 250 mJ (mean). Dye of the inner cell, with the outer cell filled with dye, outer cell neutralized to prevent laser effect: increased output due to fluorescence pumping by the dye of the outer cell (see below): 280 mJ (average ). Laser output with internal cell and external cell combined: 380 mJ (average). Divergence of the beam: 10 m rad (total angle) 35. Trigger cycle: 1 Hz single shot for up to 10 seconds depending on the burst mode at the best output energy. Repetition rate and time limited by the power supply. 5 10 15 20 30 35. Life of the dye: Sulforhodamine B operates for 5,000 strokes over a period of 4 months while still remaining at 90% of the best energy output. The comparison between FIGS. 2C and 2D shows the criteria for selecting the dyes used and. the order in which they are arranged in alternation with the excitation. It should be noted that, in accordance with the concept of the invention, the coumarin outer dye 102 absorbs at a shorter wavelength than the sulforhodamine-B internal dye, thereby protecting the internal dye from the deleterious effects of exposure. radiation at these wavelengths. There is a slight overlap of the dye absorption curves so that the excitation wavelengths em transmitted by the external dye retain the appropriate wavelengths to excite the internal dye and the emission spectrum of the coumarin. 102 covers the absorption spectrum of sulforhodamine B, which leads to the pumping of the sulforhodamine B dye by the random fluorescent output of the coumarin 102. Finally, the emission spectra of the dyes have no overlap leading to a multicolored output "of the laser. FIGS. 3A and 3B show a cuboidal laser beam 20 of substantially the same arrangement as that of FIGS. 2A and 2B. The cavity has a substantially elliptical cross section, the inner surface being coated with a diffuse white reflector for directing the light formed by the xenon discharge flash tubes 4 towards the composite laser medium 11. The composite laser medium comprises three dye laser media having the coumarin active components 102, 301 on the outermost layers, coumarin 153, 302 on the intermediate layers and rhodamine 6G, 303 on the innermost layer. The dye layers are of substantially rectangular cross section, with flat glass separators 304, the dyes being circulated to cross the cavity transversely to the laser exit, all dye layers flowing in the same direction. The transverse flow rate is used to reduce the induced flow turbulence that may exist with the longitudinal flow of the previous embodiment. The dye flow is provided by a pump 305 and the temperature control by a heat exchanger 306 for each dye used (only one of which is shown). The connecting tubes 307 and the flow distributors 308 are arranged to have the same cross-sectional area as the dye cell. The composite medium is placed in a parallel planar resonator formed by the mirrors 309, 310, the mirror 309 being partially reflective to form an output coupling. In operation, the discharge flash of xenon lamps 4 strikes the composite laser medium. Light absorption by successive glass separators can be neglected in comparison with light absorption by laser media. The coumarin layers 102 absorb light from the xenon lamps more strongly in the region of the optical spectrum shown in Fig. 3C, showing the main pumping bands for the coumarin 102. The transmitted light retains the appropriate wavelengths. pumping the main pumping strips coumarine layers 153 and 6G rhodamine layer. After having passed through the coumarin layers 153, the light retains only the wavelengths for pumping the main pumping strips of the rhodamine 6G layer. Each layer is pumped at wavelengths corresponding to the main pumping bands of the layer, giving the highest possible conversion efficiency in each layer. The range of wavelengths available at the laser output for the three-layer composite medium is shown in FIG. 3D. It can be seen from FIGS. 3C and 3D that this particular three-layered composite laser medium has an absorption spectrum distributed over a wide range of optical wavelengths and that the laser output operates over a wide range of lengths of light. optical wave giving rise to a "white light" output.

La protection apportée aux milieux-laser à colorant les plus internes peut être utilisée de façon que la circulation du colorant ne soit plus nécessaire. Il en résulte qu'une couche de gel de rhodamine 6G peut être utilisée, con- duisant ainsi à une réduction des équipements auxiliaires. Il y a lieu de noter que, dans toutes les formes de réalisation ci-dessus, en comparaison avec les milieux-laser uniques connus, la section transversale du milieu-laser composite selon l'invention est importante par rapport à sa longueur. Afin d'assurer que la sortie fluorescente de chaque couche est réfléchie par l'intermédiaire de cette couche pour induire l'émission stimulée et l'action laser, on utilise un résonateur plan parallèle (Fabry-Perot) avec un miroir semiréfléchissant pour fournir le couplage de sortie. On peut uti- liser des miroirs à conjugaison de phase à la place des miroirs standard. Les critères utilisés pour le choix des milieux-laser appliqués dans les formes de réalisation ci-dessus peuvent servir à d'autres milieux composites, par exemple, un laser gaz-vapeur donnant une sortie infrarouge à bande large peut mettre une oeuvre les milieux et les organes de structure des séparateurs tels que figurant sur le tableau 1 ci-après. Le spécialiste du domaine de l'étude des lasers sait que les formes de réalisation décrites ci-dessus peuvent être réalisées à partir de composants bien connus, à l'exception du milieu composite. Le choix et l'agencement des milieux-laser peuvent également être réalisés en référence à des tableaux bien connus de spectres électromagnétiques d'absorption et d'émission. The protection provided to the innermost dye laser media can be used so that dye flow is no longer required. As a result, a 6G rhodamine gel layer can be used, thereby reducing auxiliary equipment. It should be noted that, in all of the above embodiments, in comparison with known single laser-mediums, the cross section of the composite-laser medium according to the invention is large in relation to its length. In order to ensure that the fluorescent output of each layer is reflected through this layer to induce stimulated emission and laser action, a parallel plane resonator (Fabry-Perot) is used with a semireflective mirror to provide the output coupling. Phase-conjugate mirrors can be used instead of standard mirrors. The criteria used for the choice of laser media applied in the above embodiments can be used for other composite media, for example, a gas-vapor laser giving a broadband infrared output can implement the media and the structural members of the separators as shown in Table 1 below. The expert in the field of laser studies knows that the embodiments described above can be made from well-known components, with the exception of the composite medium. The choice and arrangement of the laser media can also be made with reference to well known electromagnetic absorption and emission spectra.

Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications utiles, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. 2920257 -4o TABLEAU 1 AGENCEMENT DU MILIEU-LASER COMPOSITE POUR LASER A GAZ Sens de l'excitation traversant le milieu composite Séparateur r Milieu Longueur d'onde de sortie Verre / Iode 1,3 um / Oxyde de carbone 3,8 - 5,3 jim Oxyde de carbone 10,6 }gym V Cyanure d'hydrogène 200 }am Méthanol environ 1000 }lm Verre Germanium Germanium "Perspex" V It is understood that the present invention has been described and shown for explanatory purposes but not limiting and we can make any useful changes, especially in the field of technical equivalents, without departing from its scope. TABLE 1 COMPOSITE LASER ARRANGEMENT FOR GAS LASER Direction of excitation through the composite medium Separator r Medium Output wavelength Glass / Iodine 1.3 μm / Carbon dioxide 3.8 - 5, 3 μm Carbon dioxide 10.6% V Hydrogen cyanide 200 μm Methanol approximately 1000 μm Glass Germanium Germanium "Perspex" V

Claims

A laser with pulsed optical excitation, of the type comprising a composite laser medium, characterized in that the laser medium comprises a plurality of laser-media separated in series, the separated media being arranged in such a way that each of them, traversed by the excitation, transmits the required regions of the excitation spectrum for the excitation of the main pumping bands of all the other media from the optical excitation source.

2. A composite laser medium, characterized in that it comprises a plurality of separate laser-media, said separated laser-medium being arranged in such a way that the excitation intended for the laser action passes through the media in series, the Separate laser-media are selected so that each medium traversed by the excitation transmits the excitation of all other media from the excitation source.

3. Composite laser medium according to claim 2, characterized in that the excitation is provided by electromagnetic radiation.

4. Laser medium according to claim 2, characterized in that the excitation is electromagnetic radiation provided by a lamp or pulsed inert gas discharge lamps.

5. A composite laser medium according to claim 2, characterized in that the separated laser-media are gaseous, liquid, gel or solid, or that the composite medium is formed by a combination of gaseous media, liquid, gel or solid, the gaseous and liquid media being contained in a cell.

6. A composite laser medium according to claim 5, characterized in that the gaseous or liquid separated laser-mediums are circulated in the cell and flow parallel to the axis of the laser output.

7. A composite laser medium according to claim 5, characterized in that the gaseous or liquid separated laser-mediums are circulated in the cell and flow transversely to the axis of the laser output.

8. composite-laser medium according to claim 2, characterized in that the separated laser-medium are arranged concentrically around the axis of the laser output.

9. A composite laser medium according to claim 2, characterized in that the separated laser-mediums are elongated cuboid shape, the major axis of each cuboid being disposed parallel to the axis of the laser output.

10. A composite laser medium, characterized in that it comprises a plurality of separate laser-medium, said separated laser-medium being chosen so that in operation, during the series crossing of the laser-medium separated by In order to produce the laser action, each medium transmits the excitation of all the other media from the excitation source.

11. A composite laser medium according to claim 10, characterized in that the separated laser-mediums are further selected so that in operation the random fluorescent output of each of the separated media can produce excitation of another or several more separate laser-media.

12. A composite laser medium according to claim 11, characterized in that the separate laser-mediums are further selected so that in operation the components of the excitation may adversely affect the other laser-medium separated from the excitation source are absorbed by the separate laser-media closest to the excitation source.

13. A composite laser medium according to claim 11, characterized in that the separated laser-mediums are further selected so that in operation the fluorescence random emission spectra do not overlap, thus making the range wavelengths available at the laser output.

14. A composite laser medium according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the excitation intended to produce a laser action is provided by a lamp or gas discharge lamps inert and pulsed.