FR2944159A1 - Laser a dispositif de pompage ameliore - Google Patents

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Ecole Polytechnique
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Abstract

La présente invention concerne laser, notamment un laser impulsionnel apte à délivrer des impulsions lumineuses d'énergie supérieure à 10 Joules, ledit laser comportant un matériau laser (11, 31) et un dispositif de pompage optique du matériau laser comportant au moins un dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage, et comportant des moyens de guidage du rayonnement lumineux de pompage depuis ledit dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage jusqu'à une pluralité de points d'éclairage (131) du matériau laser.

Description

La présente invention concerne un laser. Plus particulièrement, elle concerne un laser impulsionnel pouvant délivrer des impulsions de forte énergie. Un amplificateur laser, ou laser, (le mot laser est formé des initiales des mots anglais Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation , signifiant amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement ) est un amplificateur de rayonnement lumineux. Il est constitué d'un matériau partiellement transparent aux rayonnements lumineux, appelé matrice, qui est dopé par des ions de dopage. Ce matériau, dit matériau laser , subit un pompage afin de porter les ions de dopage dans un état excité. Ce pompage, ou pompage optique, est généralement fait en éclairant le matériau laser avec des rayonnements lumineux, dits rayonnements lumineux de pompage , de longueur d'onde déterminée plus ou moins proche de la longueur d'onde du rayon à amplifier. Un dispositif de pompage, permettant d'éclairer le matériau laser, doit donc être prévu. Lorsque le signal lumineux à amplifier passe à travers ce matériau laser dont les ions laser sont excités, il désexcite ces ions par effet laser . Chaque ion désexcité produit alors un photon en tous points identique au photon ayant entrainé sa désexcitation. Le signal lumineux traversant le matériau laser est ainsi amplifié. L'amplificateur laser peut être placé dans une cavité optique, ou résonateur, généralement constitué de miroirs, afin de constituer une source de rayon laser. Il peut également être utilisé comme simple amplificateur, permettant d'augmenter la puissance d'un rayon laser préexistant le traversant. Dans les amplificateurs lasers de forte puissance moyenne, plusieurs effets thermiques génèrent un échauffement important. D'une part, dans le matériau laser, l'effet laser libère une quantité de chaleur fonction de la différence entre les longueurs d'onde du rayonnement lumineux de pompage et du rayon laser amplifié. D'autre part, les désexcitations non radiatives des ions pompés génèrent également un réchauffement.
Enfin, une quantité de chaleur importante est également apportée par les sources lumineuses du dispositif de pompage dont une partie selement du rayonnement est absorbée par les ions lasers. Cet échauffement présente des inconvénients importants, notamment pour les lasers impulsionnels de très forte énergie, délivrant des impulsions lumineuses d'énergie typiquement supérieure à 10 Joules et de durée d'impulsion de l'ordre de la nanoseconde ou inférieure. En effet, l'alternance de cycles de chauffage et de refroidissement de l'ensemble formé par le laser et les systèmes optomécaniques environnants a pour conséquences des déformations mécaniques dues aux dilatations suivies de contractions des différents éléments, et une variation des performances de l'amplificateur laser d'une impulsion à l'autre. De plus, cet échauffement est irrégulier dans le matériau laser, étant plus important près de la source de rayonnement lumineux de pompage qu'au coeur du matériau laser. Les différences de température qu'il génère dans le matériau laser induisent une dilatation irrégulière du matériau laser, déformant le front d'onde du rayon laser à amplifier, ce qui engendre des défauts de focalisation et une perte d'homogénéité du rayon laser lors de sa propagation. Cette mauvaise qualité du rayon laser peut elle-même générer un endommagement des éléments optiques placés en aval de l'amplificateur laser. Si les variations de température dans le matériau laser sont très importantes, elles peuvent également causer un endommagement mécanique de l'amplificateur laser lui- même. Les lasers impulsionnels pouvant délivrer une énergie supérieure à 100 Joules sont généralement équipés de dispositifs de pompage comportant des lampes de type lampes flash . De telles lampes dissipent sous forme de chaleur une énergie très importante, rendant nécessaire un long refroidissement après l'émission d'une impulsion laser. En conséquence, la fréquence de répétition des impulsions d'un tel laser est limitée à environ une impulsion toutes les 10 minutes pour un laser impulsionnel délivrant des impulsions d'énergie de 100 Joules et environ une impulsion par heure pour un laser impulsionnel délivrant des impulsions d'énergie de l'ordre d'un kiloJoule. Les dispositifs de pompage par lampes flash présentent d'autres inconvénients importants. Ils nécessitent notamment une maintenance importante pour remplacer les lampes défectueuses, la durée de vie des lames flash étant typiquement comprise entre 500 et 5000 heures. Le coût de maintenance de lasers de ce type est donc très important. D'autres lasers impulsionnels de forte énergie, pouvant délivrer des impulsions d'énergie allant jusqu'à 100 Joules, sont équipés de dispositifs de pompage comportant des empilements de barrettes de diodes laser. Malgré une meilleure efficacité énergétique que les lampes flash, les assemblages mécaniques d'un grand nombre de diodes placées en contact étroit avec le matériau laser entraînent un réchauffement important de celui-ci, limitant l'utilisation du laser à une fréquence de répétition des impulsions de l'ordre de 1 Hz à quelques dizaines de Hz, pour permettre son refroidissement. L'assemblage des diodes en barettes augmente très fortement la température sur les diodes, en comparaison de diodes uniques ou assemblé en petit nombre. Le fonctionnement impulsionnel induit de forts cycles de chauffage et refroidissement des diodes, réduisant les durées de vie du système de pompage d'un facteur 5 à 10. Le coût d'entretien d'un laser pompés par des diodes assemblées est donc beaucoup plus élevé que dans le cas de diodes uniques ou assemblées en très petit nombre Du fait de cette limitation de la fréquence de répétition des impulsions et donc de la puissance moyenne des lasers impulsionnels de forte énergie, le champ d'application de ces lasers est réduit aux applications s'accommodant de ces fréquences de répétition des impulsions limitées. Pourtant, les caractéristiques de ces lasers permettraient d'envisager de nombreuses applications scientifiques, industrielles et médicales si les fréquences de répétition des impulsions pouvaient être accrues de manière significative. La présente invention a pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur.
Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de permettre l'augmentation de la fréquence de répétition des impulsions, et par conséquent l'augmentation de la puissance moyenne des lasers impulsionnels de forte énergie.
L'invention a également pour objectif de limiter les problèmes liés à l'échauffement du milieu laser, de faciliter la maintenance du laser et de permettre la fabrication de lasers impulsionnels de forte énergie à des coûts plus faibles que dans l'art antérieur.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints par un laser comportant un matériau laser et un dispositif de pompage optique du matériau laser comportant au moins un dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage, qui comporte, selon l'invention, des moyens de guidage du rayonnement lumineux de pompage depuis ledit dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage jusqu'à une pluralité de points d'éclairage du matériau laser.
L'énergie de pompage est ainsi répartie de façon plus efficace dans le matériau laser. De plus, les sources de rayonnement de pompage pouvant être éloignées du matériau laser, la chaleur qu'elles dégagent peut être dissipée indépendamment du refroidissement du matériau laser lui-même. Préférentiellement, un système de refroidissement 5 s'étend entre lesdits points d'éclairage. Un refroidissement efficace et réparti du matériau laser peut ainsi être effectué, y compris au plus proche des surfaces du matériau laser éclairées par le rayonnement lumineux de pompage. 10 Un tel laser peut être, avantageusement, un laser impulsionnel apte à délivrer des impulsions lumineuses d'énergie supérieure à 10 Joules, dans lequel une grande énergie thermique doit être évacuée. L'invention peut cependant être également mise en oeuvre sur d'autres types 15 de lasers. Préférentiellement, les points d'éclairage sont répartis à proximité d'une surface de réception du rayonnement de pompage du matériau laser, de façon à ce que ledit rayonnement lumineux de pompage diverge depuis 20 les points d'éclairage vers ladite surface du matériau laser pour l'éclairer de façon sensiblement homogène. De façon avantageuse, lesdits moyens de guidage du rayonnement lumineux de pompage comprennent au moins une fibre optique, et chacun desdits points d'éclairage est 25 constitué par l'extrémité d'une fibre optique. Ces moyens de guidage peuvent ainsi être de grande longueur, et permettent de séparer le dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage du matériau laser, et ainsi d'assurer indépendamment le 30 refroidissement de ces éléments. Selon un mode de réalisation possible de l'invention, lesdites extrémités des fibres optiques sont façonnées de façon à former une lentille modifiant l'angle de divergence du rayonnement lumineux de pompage. 35 De façon préférentielle, le laser comporte un élément d'enrobage transparent à la longueur d'onde du rayonnement lumineux de pompage, placé en contact avec le matériau laser, et en ce que lesdits points d'éclairage sont situés dans ledit élément d'enrobage. Avantageusement, le matériau constituant l'élément d'enrobage présente un coefficient de dilatation identique au matériau laser. Les contraintes mécaniques pouvant résulter des variations de température dans le laser sont ainsi diminuées. Préférentiellement, le matériau constituant l'élément d'enrobage est identique au matériau constituant la matrice du matériau laser. Avantageusement, l'élément d'enrobage présente des trous dans lesquels lesdites extrémités de fibres optiques sont insérées.
Selon un mode de réalisation avantageux, les extrémités des fibres optiques sont fixées dans lesdits trous par collage. Préférentiellement, ledit système de refroidissement est inclus dans l'élément d'enrobage.
De façon préférentielle, le système de refroidissement est constitué par des conduits ménagées dans l'élément d'enrobage et permettant la circulation d'un fluide de refroidissement. Préférentiellement, le dispositif de sources de 25 rayonnement lumineux de pompage comporte une pluralité de diodes laser fibrées. Un tel dispositif de sources lumineuses permet de répartir facilement la production de l'énergie lumineuse de pompage entre de nombreuses sources, pouvant être 30 éloignées les unes des autres. Cela permet notamment de faciliter le refroidissement de chacune de ces sources et d'assurer la maintenance des différentes sources, et notamment leur remplacement, de façon indépendante. D'autres buts, avantages et caractéristiques de 35 l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui suit de deux modes de réalisation préférés, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagné de dessins dans lesquels : - la figure 1 représente de façon schématique un laser selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de coupe partielle du laser de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de coupe schématique d'un laser selon un second mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente de façon schématique un amplificateur laser, ou laser 1, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce laser 1 permet d'augmenter la puissance d'un rayon laser 21 émis par une source laser 2 indépendante de façon à produire des impulsions lasers de forte énergie. Le laser 1 comporte un barreau 11 de matériau laser, dont la matrice est un matériau transparent ou pouvant être par exemple du verre, un cristal (par exemple un cristal de CaF2) ou une céramique transparente, qui est dopée par des ions laser comme des ions de terre rare ytterbium (Yb3+) , des ions Nd3+ ou d'autres ions laser connus de l'homme du métier. Le rayon laser 21 pénètre dans ce barreau 11 de matériau laser, le traverse et en ressort sous une forme amplifiée 22.
Pour que le barreau 11 de matériau laser puisse amplifier le rayon laser 21, un dispositif de pompage est prévu pour permettre l'excitation des ions laser du barreau 11 de matériau laser. Ce dispositif de pompage comporte une multiplicité de sources 12 de rayonnement lumineux de pompage qui sont constituées par des diodes laser émettant un rayon laser de longueur d'onde distincte de la longueur d'onde du rayon laser 21 à amplifier. Pour des raisons de clarté, la figure 1 ne représente, de façon schématique, que deux des sources 12 de rayonnement lumineux de pompage. Il est cependant préférable, pour disposer d'une puissance de pompage plus importante et éclairer de façon homogène le barreau 11 de matériau laser, de mettre en oeuvre un grand nombre de ces sources. Les rayonnements lumineux de pompage émis par chacune des sources 12 sont concentrés dans une fibre optique 13. Cette fibre optique 13, d'un type bien connu de l'homme du métier, permet de guider le rayonnement lumineux jusqu'à son extrémité 131, située à proximité du barreau 11 de matériau laser. Cette fibre optique 13 permet ainsi de délivrer les rayonnements lumineux de pompage dans le barreau 11 de matériau laser. Les fibres optiques 13 pouvant avoir une grande longueur, les sources 12 de rayonnements lumineux de pompage sont préférentiellement placées à distance du laser 11.
Chacune des fibres optiques 13 peut guider un rayonnement lumineux émis par une source 12 de rayonnement lumineux de pompage ou par plusieurs sources 12. Il est en effet connu de concentrer dans une même fibre optique des rayonnements lumineux provenant de plusieurs sources lumineuses. Le barreau 11 de matériau laser est entouré par un élément d'enrobage 14. Cet élément d'enrobage 14 est constitué d'un matériau transparent présentant des caractéristiques, et notamment un coefficient de dilatation et un indice de réfraction, identiques ou très proche à celles du matériau laser constituant le barreau 11. Préférentiellement, ce matériau est le même que celui constituant le barreau 11, à la différence qu'il ne comporte pas d'ions de dopage.
L'utilisation d'un élément d'enrobage constitué d'un matériau transparent présentant un coefficient de dilatation thermique identique ou proche de celui du matériau laser permet de diminuer les contraintes mécaniques dues à la dilatation hétérogène des différents éléments du laser quand il subit des variations de température.
L'élément d'enrobage 14 est percé de trous borgnes 141 d'un diamètre correspondant au diamètre de la fibre optique 13. L'extrémité 131 de chaque fibre optique 13 est insérée dans un de ces trous 141, dans lequel elle peut être fixée, par exemple par collage. L'élément d'enrobage 14 permet ainsi d'assurer le maintien des extrémités 131 des fibres optiques 13 à proximité du barreau 11 de matériau laser. La figure 2 est une vue de détail en coupe de l'amplificateur laser 1 représenté sur la figure 1. On peut y voir que le fond des trous borgnes 141 percés dans l'élément d'enrobage 14 pour y introduire l'extrémité 131 des fibres optiques 13 est situés à une faible distance du barreau 11 de matériau laser. Les rayonnements lumineux de pompage délivrés à l'extrémité 131 de chaque fibre optique 13 doivent donc traverser une faible épaisseur de l'élément d'enrobage 14 avant de pénétrer dans le barreau 11 de matériau laser. Le rayonnement lumineux sortant de l'extrémité de chaque fibre optique 13 tend naturellement à diverger en formant un cône de lumière dont les parois forment un angle d'environ 20° avec l'axe de la fibre correspondante. Comme le représente la figure 2, les extrémités 131 des différentes fibres optiques 13 employées pour le pompage du barreau 11 de matériau laser, sont avantageusement réparties autour de ce barreau 11 de matériau laser de façon à ce que les rayonnements lumineux de pompage délivrés à l'extrémité 131 des fibres optiques 13 couvrent complètement la surface 111 du barreau 11 de matériau laser. De cette façon, les différentes fibres optiques 13 mises en oeuvre permettent un éclairement optimal de l'intégralité du volume du barreau 11 de matériau laser. Il est à noter que, selon une variante possible, les extrémités 131 de chacune des fibres optiques 13 peuvent être façonnées de façon à former une lentille, permettant de modifier l'angle du cône formé par le rayonnement lumineux de pompage. Un tel lentillage de l'extrémité des fibres optiques, qui est connu en soi, peut permettre de répartir de façon plus efficace le rayonnement lumineux de pompage dans le matériau laser.
Comme le montrent les figures 1 et 2, des conduits de refroidissement 142 sont percés dans l'élément d'enrobage 14, à proximité du barreau 11 de matériau laser. Pour des raisons de clarté, un seul de ces conduits est représenté sur la figure 1, mais il est préférable d'en mettre en oeuvre un grand nombre tout autour du barreau 11 de matériau laser. Ces conduits de refroidissement 142 circulent sensiblement entre les extrémités 131 des fibres optiques 13, et s'étendent sensiblement parallèlement à la surface 111 du barreau 11 de matériau laser et proches de celle-ci. Cependant, ils sont placés de manière ne pas être traversés par les rayonnements lumineux de pompage émis aux extrémités 131 des fibres optiques 13, pour ne pas perturber la diffusion de ces rayonnements lumineux de pompage. Ces conduits de refroidissement 142 sont des perçages débouchant permettant la circulation d'un fluide de refroidissement. La figure 1 montre des tuyaux 15 placés aux extrémités de ces conduits de refroidissement 142 et permettant d'amener et d'évacuer le fluide de refroidissement. Ces conduits de refroidissement 142 permettent ainsi d'assurer un refroidissement efficace de l'élément d'enrobage 14 et par conséquent du barreau 11 de matériau laser entouré par cet élément d'enrobage 14.
Il est à noter que, pour une bonne extraction de la chaleur du barreau 11 de milieu laser, la qualité du contact entre le matériau laser et l'élément d'enrobage a une grande importance. Les fibres optiques 13 ayant une épaisseur très fine, de l'ordre de 125 m, il est possible de répartir un grand nombre de ces fibres autour du barreau de matériau laser 11 et de faire circuler un grand nombre de conduits de refroidissement 142 entre les extrémités 131 de ces fibres optiques 13, donc très proche du barreau 11 de matériau laser, sans que ces conduits de refroidissement 142 ne gênent la diffusion du rayonnements lumineux de pompage du matériau laser. La concentration d'une grande énergie de pompage au niveau de la faible surface de l'extrémité 131 de chaque fibre, puis la divergence sur une faible distance du rayonnements lumineux de pompage afin de bien répartir cette énergie de pompage, permet donc de rapprocher considérablement le système de refroidissement du matériau laser, sur les surfaces de celui-ci éclairées par le rayonnements lumineux de pompage. De plus, ce système de refroidissement peut être réparti de façon optimale sur la quasi-totalité de la surface du matériau laser. La chaleur émise par la réaction laser au sein du barreau 11 de matériau laser peut ainsi être évacuée de façon particulièrement efficace. L'amplificateur laser représenté par les figures 1 et 2 permet donc une meilleure gestion des effets thermiques à deux niveaux. D'une part, le refroidissement du matériau laser, pouvant être mis en oeuvre très près de ce matériau, y compris au plus près des surfaces de celui-ci éclairées par le rayonnement lumineux de pompage, est particulièrement performant. D'autre part, les sources 12 de rayonnement lumineux de pompage étant situées à une grande distance du laser 1, la chaleur issue de ces sources 12 est émise à une grande distance de celui-ci.
Ainsi, le refroidissement des sources 12 de pompage peut être fait complètement indépendamment du refroidissement du barreau 11 de matériau laser. De plus, les sources 12 n'ayant pas à être proches les unes des autres, le refroidissement de chacune de ces sources peut être fait indépendamment des autres. On peut donc obtenir un refroidissement beaucoup plus efficace et rapide du laser 1, qui peut, en conséquence, supporter de puissances moyennes, et par conséquent des fréquences de répétition des impulsions laser bien plus importantes que celles supportées sur les lasers à impulsions de forte énergie de l'art antérieur.
Les lasers selon l'invention présentent également d'autres avantages par rapport aux lasers impulsionnels de forte puissance de l'art antérieur. Ainsi, la répartition de l'énergie de pompage dans un très grand nombre de fibres optiques 13 permet de répartir l'énergie de pompage de façon optimale dans le matériau laser, quelque soit la forme de celui-ci. La multiplicité des sources de pompage permet également au laser 1 de fonctionner sans détérioration sensible de ses performances même si une partie des sources 12 de rayonnement lumineux de pompage est défectueuse. Une panne de certaines de ces sources n'impose donc pas l'arrêt du laser 1, et peut être réparée très facilement. Il suffit en effet pour cela de remplacer la source 12, ce qui peut être fait indépendamment des autres sources 12 et sans nécessiter l'arrêt du laser 1. A titre d'exemple, le dispositif de pompage du laser 1 est mis en oeuvre avec des sources de rayonnement lumineux de pompage 12 constitués par des diodes fibrées (momo-éméteurs) dont la puissance lumineuse est concentrée dans une fibre optique multimode d'un diamètre de coeur de 105 m, d'ouverture numérique 0.22 ou 0.15 et d'un diamètre de gaine de 125 m. De telles diodes fibrées de type mono-émetteur comportent une seule diode dont l'énergie est concentrée dans une fibre optique. Chacune de ces diodes émet une quantité de chaleur relativement faible, et peut être refroidie beaucoup plus facilement qu'un assemblage mécanique de diodes qui émet plus de chaleur.
Selon un autre mode de réalisation, il est cependant également possible de mettre en oeuvre le dispositif de pompage 1 avec des barrettes de diodes multimodes (assemblages de momo-éméteurs), délivrant une puissance comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de watts, dont la puissance lumineuse est également concentrée dans une fibre optique multimode de d'un diamètre de coeur de 100 à 400 m et d'ouverture numérique 0.22. Des composants tels que des mono-émetteurs ou des barrettes de diode, ainsi que les fibres optiques sont utilisés très couramment dans l'industrie, notamment dans le domaine des télécommunications, et peuvent être obtenus à un prix relativement faible. De plus, ils présentent une grande fiabilité et une durée de vie importante. Le mode de réalisation des figures 1 et 2 concerne un laser comportant un barreau de matériau laser, dans lequel le pompage s'effectue sensiblement transversalement à la direction de propagation du laser à amplifier, et dans lequel le rayon laser à amplifier ne fait qu'un seul passage. Cependant d'autres modes de réalisation de l'invention sont envisageables, et permettent d'obtenir les mêmes avantages. En particulier, le pompage selon l'invention peut être mis en oeuvre pour pomper des matériaux laser présentant tous les types de géométrie.
La figure 3 représente ainsi en vue de coupe un amplificateur laser, ou laser 3, selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel le pompage du matériau laser s'effectue sensiblement longitudinalement (c'est-à-dire en formant un angle inférieur à 10°) à la direction de propagation du rayon laser à amplifier et dans lequel le rayon laser à amplifier effectue plusieurs passages dans le matériau laser. Ce laser 3 comporte une plaque 31 de matériau laser qui est entourée d'un élément d'enrobage 32. Le matériau laser est constitué d'une céramique transparente dopée aux ions Yb3+, alors que l'élément d'enrobage est constitué de la même céramique transparente à la fois aux longueurs d'onde du rayon laser à amplifier et des rayonnements lumineux de pompage, et non dopée. L'élément d'enrobage 32 est recouvert sur deux de ses faces par des couches de revêtement réfléchissant.
Une première couche de revêtement réfléchissant 33 est destinée à réfléchir le rayon laser devant être amplifié par le laser 3. En conséquence, cette couche est réfléchissante à la longueur d'onde de ce rayon laser. En revanche, elle n'est pas réfléchissante à la longueur d'onde des rayonnements lumineux de pompage de ce laser 3. Ainsi, un rayon laser 21 pénétrant dans l'amplificateur laser 3 traverse la plaque 31 de matériau laser une première fois puis se réfléchit sur la couche 33 et traverse une deuxième fois la plaque 31 de matériau laser avant de ressortir sous une forme amplifiée 22. Une seconde couche de revêtement réfléchissant 34 est placée sur l'autre face de l'élément d'enrobage 14, de façon à ce que la plaque de matériau laser 31 soit placée entre les couches de revêtement réfléchissant 33 et 34. Cette seconde couche de revêtement réfléchissant 34 est transparente aux longueurs d'onde du rayon laser à amplifier, de sorte que les rayons laser 21 et 22 la traversent sans être réfléchis. En revanche, cette couche 34 est réfléchissante aux longueurs d'onde des rayonnements lumineux de pompage, ce qui permet de renvoyer vers la plaque de matériau laser 31 les rayonnements lumineux de pompage ayant déjà traversé celle-ci. L'absorption de l'énergie de pompage par le matériau laser est ainsi améliorée.
La couche de revêtement réfléchissant 33 est recouverte par un élément de pompage et de refroidissement 35, qui est constitué par une plaque de céramique transparente à la longueur d'onde des rayonnements lumineux de pompage et non dopée. Il est percé, sur sa face opposé à la couche de revêtement réfléchissant 33, d'une pluralité de trous 351 dans lesquels sont insérées et collées les extrémités 131 de fibres optiques 13. Des diodes laser faisant office de sources de rayonnement lumineux de pompage, non représentées, émettent leur rayonnement lumineux de pompage dans chacune des fibres optiques 13. Elles sont de préférence placées à distance du laser 3. Le fond des trous 351 percés dans l'élément 35, et par conséquent les extrémités 131 des fibres optiques 13, sont situés à une distance d'environ 2 mm de la plaque 31 de matériau laser. Ainsi, les rayonnements lumineux de pompage sortant des extrémités 31 des fibres 13 peuvent diverger en sortant de ces fibres de façon à ce qu'ils couvrent la totalité de la surface de la plaque 31 de matériau laser. Des conduits 352, percés dans l'élément 35 entre les trous 351, permettent à un liquide de refroidissement de circuler dans cet élément 35. Il est à noter que ces conduits sont disposés de façon à ne pas être éclairés par les rayonnements lumineux émis par les extrémités 131 des fibres 13, et à être cependant très proches de la plaque 31 de matériau laser.
Bien entendu, de multiples variantes des modes de réalisation présentés ci-dessus peuvent être mises en ouvre par l'homme du métier sans sortir de l'invention. Il est notamment possible que le matériau laser pompé selon l'invention soit placé dans une cavité laser, pour la création d'un rayon laser, plutôt que d'être utilisé en amplificateur d'un rayon laser préexistant.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Laser, notamment laser impulsionnel apte à délivrer des impulsions lumineuses d'énergie supérieure à 10 Joules, ledit laser comportant un matériau laser (11, 31) et un dispositif de pompage optique du matériau laser comportant au moins un dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de guidage du rayonnement lumineux de pompage depuis ledit dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage jusqu'à une pluralité de points d'éclairage (131) du matériau laser,
  2. 2. Laser impulsionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un système de refroidissement s'étend entre lesdits points d'éclairage.
  3. 3. Laser impulsionnel selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les points d'éclairage sont répartis à proximité d'une surface de réception du rayonnement de pompage du matériau laser (11, 31), de façon à ce ledit rayonnement lumineux de pompage diverge depuis les points d'éclairage (131) vers ladite surface du matériau laser (11, 31) pour l'éclairer de façon sensiblement homogène.
  4. 4. Laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage du rayonnement lumineux de pompage comprennent au moins une fibre optique (13), et en ce que chacun desdits points d'éclairage est constitué par l'extrémité (131) d'une fibre optique (13).
  5. 5. Laser selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites extrémités des fibres optiques (131) sont usinées de façon à former une lentille modifiant l'angle de divergence du rayonnement lumineux de pompage.
  6. 6. Laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un élémentd'enrobage (14, 32) transparent à la longueur d'onde du rayonnement lumineux de pompage, placé en contact avec le matériau laser (11, 31), et en ce que lesdits points d'éclairage (131) sont situés dans ledit élément d'enrobage (14, 32).
  7. 7. Laser selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau constituant l'élément d'enrobage (14, 32) présente un coefficient de dilatation identique au matériau laser (11, 31).
  8. 8. Laser selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau constituant l'élément d'enrobage (14, 32) est identique au matériau constituant la matrice du matériau laser (11, 31).
  9. 9. Laser selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'élément d'enrobage (14, 32) présente des trous (141, 351) dans lesquels lesdites extrémités (131) des fibres optiques (13) sont insérées.
  10. 10. Laser selon la revendication 9, caractérisé en ce que les extrémités (131) des fibres optiques (13) sont fixées dans lesdits trous (141, 351) par collage.
  11. 11. Laser selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que ledit système de refroidissement est inclus dans l'élément d'enrobage.
  12. 12. Laser selon la revendication 11, caractérisé en ce que le système de refroidissement est constitué par des conduits (142, 352) ménagées dans l'élément d'enrobage (14, 32) et permettant la circulation d'un fluide de refroidissement.
  13. 13. Laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif de sources de rayonnement lumineux de pompage comporte une pluralité de diodes laser fibrées (12).
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