FR2986916A1 - Systeme amplificateur optique et laser a impulsion limites en energie par impulsion. - Google Patents

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Julien Saby
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Abstract

L'invention concerne un système amplificateur optique pour l'amplification d'impulsions lasers comprenant un milieu amplificateur optique solide apte à recevoir un faisceau d'impulsions laser à amplifier et à générer un faisceau d'impulsions laser amplifiées et des moyens de limitation de l'énergie stockée par pompage optique dans ledit milieu amplificateur optique. Selon l'invention, lesdits moyens de limitation comprennent une cavité résonante continue et des premiers moyens optiques de séparation aptes à séparer ladite cavité résonante continue en une partie commune et une branche de pertes, la partie commune comprenant le milieu amplificateur optique et la branche de pertes comprenant des moyens de pertes optiques, lesdits moyens optiques de séparation étant aptes à diriger sélectivement un faisceau d'impulsions en dehors du trajet optique de ladite branche de pertes de la cavité résonante continue et à diriger un faisceau continu vers ladite branche de pertes de la cavité résonante continue.

Description

La présente invention concerne le fonctionnement des lasers et des amplificateurs optiques en mode pulsé. Plus précisément, l'invention concerne un amplificateur ou un laser à impulsions dans lequel l'énergie maximale stockée et/ou produite est limitée à une valeur prédéterminée. L'invention concerne préférentiellement un amplificateur ou laser à fibre optique de type à barreau. Il existe de nombreuses façons de produire des rayonnements pulsés à partir d'un système laser. On peut distinguer de manière simplifiée les oscillateurs qui produisent des trains d'impulsions périodiques directement et les amplificateurs qui augmentent l'énergie d'impulsions produites par ailleurs. Les systèmes lasers à impulsions sont très utilisés dans l'industrie en particulier pour usiner, marquer, graver, percer des matériaux variés. Dans toutes ces applications, l'utilisateur souhaite déclencher l'émission d'impulsions uniquement lorsque la pièce à usiner est centrée sur le faisceau laser. Le système alterne donc entre des phases d'arrêt et des phases d'émission pendant lesquelles une impulsion ou une série d'impulsions est émise à haute cadence. Ces phases d'émission et d'arrêt alternent à des échelles qui peuvent aller de quelques microsecondes à quelques minutes et avec des périodicités extrêmement variables.
Une difficulté apparaît dans tous les systèmes laser à solide lors de ces phases marche/arrêt à cause de la capacité de stockage limitée en énergie des milieux amplificateurs utilisés dans ces lasers. La plupart des lasers à solide modernes utilisent des diodes laser continues comme source de pompage. Dans le cas d'un oscillateur, un matériau laser est inséré dans un résonateur et reçoit en permanence un rayonnement d'une ou plusieurs diodes laser de pompe. Le résonateur contient en outre un interrupteur optique capable de bloquer ou de laisser passer l'émission laser. L'interrupteur est maintenu en position bloquante pendant une durée T1 afin de laisser le matériau laser se charger en énergie. A la fin de cette période, on ouvre brusquement l'interrupteur et une impulsion laser brève est émise. L'énergie de l'impulsion laser émise est proportionnelle à l'énergie stockée dans le milieu laser. Les lasers pulsés sont conçus afin que l'énergie stockée durant une période de pompage et donc émise par l'impulsion ne puisse pas dépasser le seuil de dommage des composants du laser.
Un milieu laser à solide a généralement un temps de fluorescence, correspondant approximativement au temps pendant lequel il est capable de stocker de l'énergie, qui est beaucoup plus long que le temps écoulé entre l'émission de deux impulsions successives en régime stationnaire. Par exemple le temps de fluorescence de l'ion Néodyme dans le YAG est de l'ordre de 200 ps et celui de l'ion Ytterbium dans le verre de l'ordre de 1200 ps. Ces durées sont beaucoup plus longues que les périodes typiques des lasers pulsés qui fonctionnent généralement à des cadences de 10 kHz à plusieurs MHz. Selon la fréquence de répétition, la durée T1 entre deux impulsions successives d'un train d'impulsions laser est donc généralement inférieure à 100 ps et peut être inférieure à 1 ps. Lorsque l'utilisateur stoppe l'émission laser, il maintient l'interrupteur dans l'état bloquant. Cependant, la pompe fonctionnant en continu, elle continue à charger le milieu amplificateur en énergie. Quand l'utilisateur décide d'utiliser le laser, il débloque l'interrupteur et le laser émet une impulsion dont l'énergie peut être beaucoup plus grande que celle du régime stationnaire. Ce phénomène de première impulsion géante dans les lasers à solide est bien connu et de nombreuses solutions ont été proposées pour tenter de le combattre.
D'autre part, l'utilisateur peut vouloir modifier en temps réel la fréquence des impulsions tout en maintenant une énergie par impulsion constante. C'est particulièrement le cas lorsque le déclenchement des impulsions doit être synchrone du déplacement d'une pièce. Lors des phases d'accélération et de décélération de la pièce, la fréquence des impulsions doit varier dans un facteur qui peut dépasser dix. Le temps de stockage varie alors en permanence et il devient impossible de garder une énergie constante dans le milieu amplificateur. Dans le brevet US5226051, un laser à solide est proposé dans lequel la puissance de pompe est réduite lorsque la durée entre deux impulsions successives excède une certaine valeur limite. De cette façon l'énergie stockée dans le milieu laser est limitée à la valeur correspondant au régime stationnaire. Cette solution n'est envisageable que si les diodes laser peuvent être modulées rapidement ce qui n'est pas le cas de la plupart des diodes de puissance utilisées pour pomper des lasers à solide. De plus, moduler rapidement la puissance émise par une diode laser réduit fortement sa durée de vie et provoque une variation de sa longueur d'onde d'émission, introduisant des fluctuations dans les impulsions du laser. Enfin, ce système ne fonctionne qu'à une cadence prédéfinie. Le brevet US6038241 décrit un laser à solide incluant un interrupteur optique dont les pertes sont contrôlées électroniquement afin de maintenir un niveau d'énergie (donné par la quantité de population excitée) dans le milieu amplificateur proche du niveau stationnaire. L'énergie en excès est évacuée sous la forme d'un faisceau continu qui possède les mêmes caractéristiques géométriques que le faisceau laser pulsé. Ce système a plusieurs inconvénients : il demande une électronique de commande complexe, il impose de connaître à l'avance la fréquence des impulsions après l'interruption par l'utilisateur, il produit un faisceau laser continu de même direction, même longueur d'onde et même polarisation que le faisceau principal pulsé. Le faisceau laser continu peut endommager ou perturber la pièce à traiter. Le document de brevet WO 2004/095657 décrit un système similaire utilisé pour maintenir une lentille thermique constante dans un laser à solide. Le brevet US6009110 donne un autre exemple de système électronique basé sur un mode de fonctionnement similaire mais adapté à des lasers dont la longueur d'onde est convertie intra-cavité. Le document de brevet WO 2008/060407 décrit un amplificateur régénératif intégrant un système électro-optique de modification de la polarisation et un système électronique complexe afin de supprimer la première impulsion (surpuissante) après une interruption de l'émission d'impulsions laser. Cet amplificateur régénératif comprend une cavité laser et un modulateur électro-optique qui permet d'injecter dans la cavité une impulsion générée extérieurement puis d'éjecter l'impulsion amplifiée après un grand nombre de passages dans la cavité. Ces différents systèmes peuvent fonctionner avec des lasers déclenchés ou des amplificateurs régénératifs mais ne sont pas adaptés dans le cas d'un amplificateur à simple ou double passage. Les dispositifs antérieurs utilisent des modes de pilotage complexes d'un interrupteur optique placé dans le résonateur. De plus, ils peuvent provoquer l'émission d'un faisceau laser continu colinéaire avec le faisceau d'impulsions laser qui peut ne pas être acceptable pour l'utilisateur.
Un premier but de l'invention est de protéger les composants du système amplificateur à fibre optique vis à vis d'une trop grande énergie stockée dans le milieu amplificateur. Dans ce but, l'invention vise à limiter l'énergie stockée dans un milieu amplificateur à fibre optique, quelle que soit la puissance de pompage, quelle que soit la fréquence de répétition et quelle que soit la durée d'interruption entre trains d'impulsions successifs. L'invention vise ainsi à limiter l'énergie d'une première impulsion laser après une interruption de l'émission d'un train d'impulsions laser. Un second but de l'invention est d'assurer que l'énergie des impulsions délivrées soit constante quelle que soit la fréquence des impulsions, la durée d'interruption entre deux impulsions successives et/ou quelle que soit la puissance de pompage. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des techniques antérieures et concerne plus particulièrement un système amplificateur optique pour l'amplification d'impulsions lasers, ledit système amplificateur optique comprenant un milieu amplificateur optique solide, ledit milieu amplificateur optique étant apte à recevoir un faisceau d'impulsions laser à amplifier et à générer un faisceau d'impulsions laser amplifiées et des moyens de limitation de l'énergie stockée par pompage optique dans ledit milieu amplificateur optique. Selon l'invention, lesdits moyens de limitation comprennent une cavité résonante continue disposée autour dudit milieu amplificateur optique et des premiers moyens optiques de séparation disposés dans ladite cavité résonante continue, lesdits premiers moyens optiques de séparation étant aptes à séparer ladite cavité résonante continue en une partie commune et une branche de pertes, la partie commune comprenant le milieu amplificateur optique et la branche de pertes comprenant des moyens de pertes optiques, lesdits premiers moyens optiques de séparation étant aptes à diriger sélectivement un faisceau d'impulsions en dehors du trajet optique de ladite branche de pertes de la cavité résonante continue et à diriger un faisceau continu vers ladite branche de pertes de la cavité résonante continue de manière à générer un faisceau laser continu dans ladite cavité résonante continue lorsque le gain du milieu amplificateur est supérieur ou égal à un seuil prédéterminé égal aux pertes optiques et à générer un faisceau d'impulsions amplifiées limité en énergie par impulsion, ledit milieu amplificateur imposant un axe de propagation unique au faisceau d'impulsions amplifiées et au faisceau laser continu. Selon un aspect particulier de l'invention, le système amplificateur optique de l'invention comprend en outre des seconds moyens optiques de séparation aptes à séparer spatialement ledit faisceau d'impulsions amplifiées et le faisceau laser continu, le milieu amplificateur optique étant disposé entre les premiers moyens optiques de séparation et les seconds moyens optiques de séparation, de manière à générer un faisceau d'impulsions amplifiées limité en énergie suivant une première direction et à générer un faisceau laser continu suivant une autre direction. Selon un mode de réalisation préféré, ledit milieu amplificateur optique comprend une fibre optique ou un barreau de fibre optique, le trajet du faisceau laser continu et du faisceau d'impulsions étant colinéaires dans le milieu amplificateur, et ladite fibre optique ou ledit barreau de fibre optique ayant une bande passante d'amplification ou un gain d'amplification de largeur spectrale supérieure ou égale à 1 nm. Selon des aspects particuliers, lesdits premiers moyens optiques de séparation et/ou les seconds moyens optiques de séparation comprennent au moins un filtre dichroïque apte à séparer le faisceau d'impulsions laser à une longueur d'onde ki et le faisceau laser continu à une longueur d'onde k2. Selon un autre aspect particulier, les seconds moyens optiques de séparation comprennent un filtre de polarisation et/ou lesdits premiers moyens optiques de séparation comprennent un filtre de polarisation, ledit filtre de polarisation étant apte à séparer le faisceau d'impulsions laser selon une première polarisation et le faisceau laser continu selon une seconde polarisation distincte de la première polarisation. Selon un aspect préféré, les pertes optiques induites par lesdits moyens de pertes optiques sont ajustables de manière à ajuster le seuil de la cavité résonante continue.
L'invention concerne aussi un laser à impulsions déclenché comprenant un milieu amplificateur optique solide disposé dans une première cavité résonante, des moyens de déclenchement optique disposés dans ladite première cavité résonante, de manière à déclencher l'émission d'impulsions laser dans ladite première cavité résonante, et des moyens de limitation de l'énergie stockée par pompage optique dans ledit milieu amplificateur optique.
Selon l'invention, ledit laser comprend une deuxième cavité résonante continue, la première cavité résonante et la deuxième cavité résonante continue ayant une partie commune comprenant le milieu amplificateur optique et les moyens de déclenchement optique, la première cavité s résonante ayant au moins une première branche séparée de ladite partie commune, et la deuxième cavité résonante ayant au moins une deuxième branche de pertes séparée de ladite partie commune, ladite deuxième branche de pertes comprenant des moyens de pertes optiques et des premiers moyens optiques de séparation étant disposés dans lesdites 10 première et deuxième cavité résonante de manière à séparer la partie commune respectivement de la première branche et la deuxième branche de pertes, lesdits premiers moyens optiques de séparation étant aptes à diriger un faisceau d'impulsions laser vers la première branche de la première cavité résonante et à diriger un faisceau laser continu vers la deuxième branche de 15 pertes de la deuxième cavité résonante continue. Selon un mode de réalisation particulier, lesdits moyens de déclenchement optique comprennent un modulateur acousto-optique polarisant ou non polarisant ou un modulateur électro-optique. Selon un mode de réalisation préféré, ledit milieu amplificateur optique 20 comprend une fibre optique ou un barreau de fibre optique, ladite fibre optique ou ledit barreau de fibre optique a une bande passante d'amplification et/ou un gain d'amplification de largeur spectrale supérieure ou égale à 1 nm. Selon un aspect particulier du laser à impulsions, les seconds moyens optiques de séparation comprennent un filtre dichroïque et/ou lesdits premiers 25 moyens optiques de séparation comprennent un filtre dichroïque, ledit filtre dichroïque étant apte à séparer le faisceau d'impulsions laser à une longueur d'onde Xi et le faisceau laser continu à une longueur d'onde 22. Selon un autre mode de réalisation, les seconds moyens optiques de séparation comprennent un filtre de polarisation et/ou lesdits premiers moyens 30 optiques de séparation comprennent un filtre de polarisation, ledit filtre de polarisation étant apte à séparer le faisceau d'impulsions laser selon une première polarisation et le faisceau laser continu selon une seconde polarisation distincte de la première polarisation.
Selon différents aspects de l'invention, lesdits moyens de déclenchement optique comprennent un déclencheur passif de type Q-switch, ou un modulateur acousto-optique non polarisant ou un modulateur acousto-optique. Selon un aspect particulier, lesdits moyens de perte sont ajustables de manière à ajuster le seuil de la cavité résonante continue. Selon un autre aspect particulier, les seconds moyens optiques de séparation comprennent un cristal non-linéaire apte à produire une onde à une fréquence différente de l'onde fondamentale avec un rendement dépendant de la longueur d'onde incidente et/ou de la polarisation incidente et /ou de la puissance crête incidente. L'invention concerne aussi un laser à impulsions déclenché et un amplificateur optique utilisant un limiteur d'énergie selon l'un des modes de réalisation décrits, le système comportant deux milieux amplificateurs séparés par au moins un moyen optique fermant la première cavité résonante du laser à impulsion déclenché, dans lequel le faisceau laser continu produit par la deuxième cavité résonante continue traverse le second milieu amplificateur. L'invention trouvera une application particulièrement avantageuse dans un laser à impulsion sur fibre optique.
La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description d'un (des) niode(s) de réalisation particulier(s) de l'invention donné(s) uniquement à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 représente schématiquement l'évolution de la population d'ions excités (courbe du haut) en fonction du temps et en fonction des impulsions d'un trigger externe (impulsions du milieu), et respectivement l'énergie des impulsions laser (impulsions du bas) dans un laser pulsé de l'art antérieur ; - la figure 2 représente schématiquement le principe de la limitation de la population excitée dans un milieu amplificateur optique ou laser pulsé ; - la figure 3 représente schématiquement un amplificateur optique à un seul passage intégrant un limiteur d'énergie selon un premier mode de réalisation ; - la figure 4 représente schématiquement un amplificateur optique à un s seul passage intégrant un limiteur d'énergie selon un autre mode de réalisation ; - la figure 5 représente schématiquement un amplificateur à fibre optique selon une variante du mode de réalisation de la figure 4 ; - la figure 6 représente schématiquement un amplificateur optique à 10 double passage intégrant un limiteur d'énergie selon un second mode de réalisation ; - la figure 7 représente schématiquement un laser à impulsions comprenant un limiteur d'énergie par cavités imbriquées selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 8 représente schématiquement un laser à impulsions comprenant un limiteur d'énergie par cavités imbriquées selon une variante de la figure 7 ; - la figure 9 représente schématiquement un laser à impulsions à fibre optique selon une variante de la figure 8 ; 20 - la figure 10 représente schématiquement un système intégrant plusieurs milieux amplificateurs optiques selon un autre mode de réalisation ; - la figure 11 représente schématiquement un système intégrant plusieurs milieux amplificateurs optiques selon une variante de la figure 10 ; - la figure 12 représente schématiquement un laser à impulsions limité 25 en énergie selon un autre mode de réalisation utilisant un modulateur acousto-optique; - la figure 13 représente schématiquement un laser à impulsions limité en énergie selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 14 représente un ensemble de mesures de puissance 30 moyenne produite par le laser selon un mode de réalisation de l'invention, la puissance moyenne étant fonction du courant appliqué à la diode de pompage et du niveau des pertes induites ; - les figures 15A et 15B représentent un train d'impulsions laser à différentes cadences de fonctionnement du laser. 2 9 86916 9 L'invention repose sur l'utilisation d'un dispositif permettant d'éliminer un « trop-plein » d'énergie au fur et à mesure que celle-ci est stockée dans un milieu amplificateur solide pendant le pompage optique en continu. Plus précisément, l'invention concerne un système, de préférence passif, permettant de limiter à une valeur ajustable l'énergie des impulsions produites par un oscillateur déclenché ou un amplificateur. Le dispositif peut être utilisé pour supprimer la première impulsion d'un train d'impulsions dans un système pulsé, pour produire des impulsions d'énergie constante à des fréquences variables aléatoirement ou pour limiter l'énergie produite en sortie d'un amplificateur optique et éviter tout endommagement dans l'application finale. Afin de simplifier l'explication, nous décrivons tout d'abord le fonctionnement du dispositif dans un amplificateur. Le fonctionnement dans une cavité résonante laser est décrit plus loin.
La figure 1 représente schématiquement l'évolution en fonction du temps de la population d'ions excités (courbe 33) dans un milieu amplificateur optique déclenché à des instants distribués en fonction du temps (impulsions de déclenchement 30). On sait que l'énergie E d'une impulsion produite par un oscillateur laser pulsé par déclenchement est proportionnelle à l'énergie stockée dans le milieu amplificateur avant le déclenchement de l'interrupteur optique. Lorsque le déclenchement se fait de manière périodique, on atteint un état stationnaire schématisé par la figure 1 pour les cinq premières impulsions. La population excitée dans le milieu amplificateur oscille entre les valeurs nf et ni. L'énergie E des impulsions 34 est proportionnelle à la différence ni - nf. Après une série d'impulsions, supposons que l'utilisateur stoppe l'émission d'impulsions pendant un temps long devant une période du fonctionnement standard, la population excitée augmente jusqu'à une valeur noo où elle sature. Lorsqu'on reprend le déclenchement, la première impulsion émise 35 possède une énergie beaucoup plus importante à cause de cette très grande population excitée stockée dans le milieu laser. De même, si la période entre impulsions 30 successives de déclenchement varie, l'énergie E des impulsions émises 34 varie proportionnellement. Or les impulsions émises 34 de forte énergie risquent d'endommager le milieu amplificateur, notamment lorsqu'il s'agit d'une fibre optique amplificatrice ou d'un barreau de fibre optique.
Le but de l'invention est de maintenir une population excitée maximale égale à un niveau prédéfini inférieur au niveau maximum n.. La figure 2 explicite le principe mis en oeuvre dans l'invention. Le mode de fonctionnement d'un laser à impulsions selon l'art antérieur est représenté par les courbes 31 et 33 et l'impulsion émise 35. A haute cadence de déclenchement, la population d'ions excités oscille entre les valeurs nf et ni (courbe 31). Si la cadence de déclenchement diminue, le temps de pompage augmente et la population excitée augmente jusqu'à la valeur de saturation du milieu (courbe 33). Ce fonctionnement risque de déclencher l'émission d'une impulsion surpuissante 35. Nous souhaitons limiter le niveau de population excitée à une valeur prédéfinie (comme représenté sur la courbe 32) quelle que soit la cadence du laser. Dans ce cas, l'énergie des impulsions émises 34 est limitée par ce niveau maximum de population excitée (défini par la courbe 32). Pour obtenir cet effet de limitation, nous utilisons un effet laser continu dans une cavité laser imbriquée dans la cavité principale. Un laser continu se stabilise très rapidement autour d'un fonctionnement pour lequel le gain dans la cavité est très exactement égal aux pertes de cette dernière. Ce point de fonctionnement correspond au niveau de population nécessaire à atteindre le seuil puisque le gain est directement proportionnel à la population excitée. En changeant le niveau des pertes dans un laser continu on peut donc ajuster la population excitée du milieu laser et ajuster le niveau de limitation ni pour l'amplification des impulsions. Nous allons maintenant décrire la mise en oeuvre de ce principe dans un amplificateur à un seul passage, représenté schématiquement sur la figure 3. Considérons un milieu amplificateur optique 1 pompé en continu. Sur les figures 3 et suivantes, la source de pompage continu n'est pas représentée. La population d'ions excités augmente dans le milieu amplificateur 1 au fur et à mesure de la durée de pompage jusqu'à une valeur de saturation. Lorsqu'une impulsion laser est incidente sur le milieu amplificateur 1, elle est amplifiée par émission stimulée et produit une diminution de la population excitée dans le milieu amplificateur. L'énergie de l'impulsion amplifiée est proportionnelle à l'énergie stockée dans le milieu. Comme expliqué en lien avec la figure 1, dans un laser déclenché selon l'art antérieur, lorsque le temps de pompage varie, l'énergie des impulsions amplifiées varie proportionnellement. L'énergie des impulsions amplifiées peut excéder le seuil de dommage de l'amplificateur. L'énergie excédentaire des impulsions amplifiées peut aussi poser problème à l'utilisateur qui souhaite une énergie constante quel que soit le taux de répétition des impulsions incidentes. La présente invention propose un premier mode de réalisation particulier explicité sur la figure 3. Un oscillateur laser 12 est utilisé pour produire des impulsions lasers à amplifier 10. Le temps séparant deux impulsions 10 peut varier dans de grandes proportions mais l'utilisateur souhaite obtenir une énergie constante en sortie de la chaine d'amplification. Les impulsions 10 à amplifier sont incidentes sur un milieu amplificateur optique 1. Un filtre 7 et un filtre 8 sont positionnés de chaque coté du milieu amplificateur 1. Les filtres 7 et 8 sont avantageusement aptes à filtrer la polarisation ou la longueur d'onde d'un faisceau optique. Une cavité laser ou résonateur C2 (représentée en trait continu) est formée par deux miroirs M5 et M6 dont l'un au moins est partiellement réfléchissant. Le milieu amplificateur optique 1 est situé à l'intérieur du résonateur continu C2. Un système de pertes ajustables 9 est inséré dans ce résonateur C2 mais pas sur le trajet optique des impulsions à amplifier 10 ni des impulsions amplifiées 20. Ce système de pertes ajustables peut par exemple être composé d'une lame quart d'onde 9 associée à un polariseur qui peut être distinct ou non du filtre 7. On ajuste les pertes introduites par cet ensemble en ajustant l'angle formé par la direction de polarisation définie par le polariseur et la direction de l'axe lent de la lame quart d'onde. La rotation de la lame quart d'onde peut avantageusement être motorisée. Dans une autre réalisation le système de pertes peut aussi être composé d'une lame d'un matériau transparent dont l'angle entre la surface et l'axe du faisceau peut être modifié. La réflectivité de cette lame variant avec l'incidence, on peut ainsi régler les pertes de la cavité C2. La lame peut éventuellement être traitée avec une ou plusieurs couches afin d'accentuer cet effet de réflectivité variable. Lorsque le temps de pompage de l'amplificateur 1 augmente, le gain de cet amplificateur 1 augmente jusqu'à ce que le gain de l'amplificateur soit égal aux pertes dans la cavité C2. Une oscillation laser continue se créée alors entre les miroirs M5 et M6 et maintient la population excitée à la valeur correspondant au seuil d'oscillation de la cavité laser continu C2. Lorsqu'une impulsion émise par l'oscillateur 12 arrive dans l'amplificateur 1, elle ne trouve que la population excitée correspondant à ce seuil et son énergie après amplification ne peut donc pas dépasser une valeur limite fixée par les pertes du dispositif 9. Dans un mode de réalisation préféré, le milieu amplificateur optique 1 est un milieu amplificateur ayant une bande de gain large, c'est à dire apte à amplifier, éventuellement avec un gain différent, un faisceau d'impulsions à une première longueur d'onde X et un faisceau laser continu à une deuxième longueur d'onde différente 12 différente de De préférence, le milieu amplificateur optique 1 est une fibre optique ou un barreau de fibre optique ayant une bande spectrale de gain large (de préférence supérieure ou égale à 1 nm). Le milieu amplificateur à fibre optique ou à barreau de fibre optique a généralement une faible étendue spatiale transverse. Le faisceau d'impulsions et le faisceau laser continu sont alors colinéaires dans le milieu amplificateur à fibre optique ou à barreau de fibre optique. Les filtres 7 et 8 sont avantageusement des filtres en longueur d'onde, par exemple aptes à transmettre un faisceau d'impulsions à la longueur d'onde Xi et à réfléchir un faisceau laser continu à la longueur d'onde 12, les longueurs d'onde et X2 étant situées dans la bande de gain du milieu amplificateur. Dans ce cas particulier, le milieu amplificateur 1 peut ne pas conserver la polarisation et le faisceau à amplifier 10 n'a pas nécessité à être polarisé.
Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 4, les miroirs M5 et M6 sont incorporés dans les filtres 7 et 8. Ces filtres 7 et 8 fonctionnent alors à incidence normale. Au moins un des miroirs M5, M6 doit avoir une réflectivité inférieure à 1. Chacun de ces filtres 7, 8 peut être par exemple composé par un réseau de Bragg massif qui réfléchit la lumière à la longueur d'onde X2 et transmet toute autre longueur d'onde dont en particulier X1 . Les deux faisceaux continus et pulsé sont alors émis selon le même axe. Ils sont alors séparés par un autre filtre spectral 22 qui peut être un simple miroir dichroïque ou un autre réseau de Bragg massif travaillant en dehors de l'incidence nulle ou encore un module de génération d'harmonique dont l'acceptance spectrale est plus étroite que la séparation entre ?I et X2. Le réglage des pertes dans la cavité C2 peut par exemple être ajusté en changeant la température d'un des réseaux de Bragg 7, 8. Une telle variation de la température va légèrement décaler spectralement la courbe de réflectivité dudit réseau. Les longueurs d'onde correspondant au maximum de réflexion des deux réseaux M5 et M6 ne correspondent plus exactement ce qui introduit des pertes dans la cavité C2. Plus le décalage est important plus les pertes sont importantes. Dans un mode de réalisation particulier représenté sur la figure 5, les filtres 7 et 8 peuvent être intégrés ou soudés à la fibre optique amplificatrice 1 5 en prenant par exemple la forme de réseaux de Bragg fibrés dont l'un au moins présente une réflectivité inférieure à 100%. La longueur d'onde de réflexion des réseaux 7 et 8 est alors choisie pour être différente de la longueur d'onde des impulsions à amplifier. Ces deux réseaux de Bragg forment ainsi une cavité C2 dont les pertes sont ajustées par exemple en 10 ajustant la température de l'un des deux réseaux de Bragg fibrés. Cette cavité C2 peut ainsi émettre un rayonnement continu à la longueur d'onde 12 dès que le gain dans le milieu amplificateur 1 dépasse les pertes introduites par l'ensemble des deux réseaux de Bragg 7, 8. Dans un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 6, le milieu 15 amplificateur optique 1 est utilisé en double passage. Un polariseur 13 est placé sur le chemin optique entre l'oscillateur 12 et le milieu amplificateur optique 1. Le polariseur 13 est par exemple un cube séparateur de polarisation. Une lame quart d'onde 15 et un miroir M5 sont placés après le milieu amplificateur 1. Le train d'impulsion à amplifier 10 effectue un premier 20 passage dans l'amplificateur 1 selon une polarisation et fait un second passage selon le même axe de propagation mais en sens opposé et avec une polarisation perpendiculaire. Le polariseur 13 sépare le faisceau incident d'impulsions à amplifier 10 et le faisceau d'impulsions amplifiées 20. Comme dans le mode de réalisation de la figure 3, une cavité résonante C2 a pour 25 extrémités un miroir M5 et un miroir M6 et comprend le milieu amplificateur 1 à gain large bande. La cavité résonante C2 comprend aussi un système de pertes optiques 9. Un filtre 7 est disposé dans la cavité résonante C2 entre milieu amplificateur 1 et le système de pertes optiques 9 de manière à ce que le système de pertes optiques 9 ne soit pas sur le trajet optique des 30 impulsions à amplifier 10 ou des impulsions amplifiées 20. Le filtre 7 est un filtre apte à séparer une première longueur d'onde ki et une deuxième longueur d'onde X. Le filtre 7 sépare donc la cavité résonante C2 en une partie commune et une branche comprenant le système de pertes. La partie commune comprend le milieu amplificateur 1. Dans la partie commune, le 35 trajet optique du faisceau laser continu et des impulsions est colinéaire. Le miroir M5 est apte à réfléchir les deux faisceaux continus et pulsés aux longueurs d'onde Xi et 21/4,2 Seul un faisceau laser continu 11 se propage dans la branche de pertes de la cavité résonante C2. De préférence, on utilise un système de pertes optiques 9 ajustable. Il peut être composé par exemple par une lame de verre ou de tout autre matériau transparent dont l'angle par rapport à l'axe du faisceau laser continu 11 peut être varié. En ajustant le niveau de pertes du système de pertes optiques 9, on peut régler la cavité résonante C2 pour limiter l'énergie stockée dans le milieu amplificateur 1 sans pour autant gêner la propagation du faisceau d'impulsions à amplifier.
On peut aisément étendre l'utilisation du dispositif de l'invention à un laser à impulsions brèves. La problématique reste similaire. Pour ce faire nous proposons d'imbriquer deux résonateurs laser partageant le même milieu à gain 1. La figure 7 représente un schéma de principe d'un autre mode de réalisation de l'invention dans un laser à impulsions brèves. Le milieu amplificateur optique 1 est entouré de deux miroirs M2 et M3 formant les extrémités d'une première cavité résonante Cl ou première cavité laser (représentée par une ligne en tirets). L'un des deux miroirs (M2 ou M3) est partiellement réfléchissant. La première cavité résonante Cl comprend en outre un interrupteur optique 4, qui peut être un interrupteur de type acousto- optique apte à modifier la direction d'un faisceau optique ou un interrupteur électro-optique apte à modifier la polarisation d'un faisceau optique. L'interrupteur optique 4 reste dans un état fixe durant toute la période de pompage pendant laquelle nous souhaitons limiter l'énergie. Selon l'invention nous construisons une deuxième cavité résonante C2 (représentée par une ligne en trait continu) fermée par deux miroirs d'extrémités M5 et M6, dont l'un au moins est semi-réfléchissant de manière à extraire le faisceau laser continu. Les deux cavités résonantes Cl et C2 partagent le même milieu amplificateur optique 1. Un système de pertes optiques 9 est disposé une branche séparée de la deuxième cavité C2 ne faisant pas partie de la première cavité Cl. Un filtre 7 sépare la cavité résonante C2 en une partie commune comprenant le milieu amplificateur 1 et une branche de pertes comprenant le système de pertes optiques 9. A l'autre extrémité de la partie commune, un filtre 8 sépare un faisceau à la longueur d'onde X- et un faisceau à la longueur d'onde a.2. Lorsque l'interrupteur 4 bloque l'émission d'impulsions laser dans la première cavité C1, la population excitée augmente dans le milieu amplificateur 1 jusqu'à ce que le gain dans ce milieu soit égal aux pertes de la cavité C2. Dès que le gain du milieu amplificateur 1 atteint le niveau de perte de la deuxième cavité C2, la deuxième cavité C2 se met automatiquement à laser en continu et toute énergie supplémentaire apportée par le système de pompage optique est reportée sur le faisceau laser continu émis par la deuxième cavité C2. On utilise avantageusement un système de perte ajustable 9 dans la deuxième cavité C2, afin de régler le niveau de perte et donc le niveau maximal de la population excitée dans le milieu amplificateur 1. Le système de pertes ajustable peut être composé d'un polariseur associé à une lame quart d'onde placé entre le miroir M5 et le polariseur ou d'un polariseur et d'une lame demi-onde placée entre le filtre 7 et le polariseur ou d'une simple lame de verre dont l'incidence peut être variée. De même que dans le mode de réalisation décrit en lien avec la figure 3, les filtres 7 et 8 sont de préférence des filtres en longueur d'onde aptes à séparer un faisceau d'impulsions à une première longueur d'onde ? et un faisceau laser continu à une deuxième longueur d'onde différente X.2. Le milieu amplificateur optique 1 est apte à amplifier, éventuellement avec un gain différent, un faisceau d'impulsions à la première longueur d'onde Xi et un faisceau laser continu à la deuxième longueur d'onde différente X2. Le milieu amplificateur optique 1 est de préférence une fibre optique ou un barreau de fibre optique ayant une bande de gain large (de préférence supérieure ou égale à 1 nm). De nombreuses variantes sont possibles qui présentent des avantages ou des inconvénients variés. En particulier il convient de trouver des composants 7 et/ou 8 qui permettent de créer deux cavités résonantes Cl et C2 dont au moins une propriété physique diffère, sans introduire de pertes excessives sur la cavité C1. Dans un milieu amplificateur à fibre optique ou à barreau de fibre optique, les composants optiques 7 et/ou 8 assurent également que le chemin optique du faisceau d'impulsions et respectivement le chemin optique du faisceau laser continu soient colinéaires dans le milieu amplificateur optique 1 commun aux deux cavités résonantes Cl et C2. Selon une première variante (cf. Figure 8), le composant 8 est placé à l'extérieur des cavités résonantes Cl et C2, le miroir M6 formant une extrémité de sortie commune aux cavités résonantes Cl et C2. Le composant 8 permet de séparer la direction d'émission du faisceau laser continu 11 et la direction d'émission du faisceau d'impulsions amplifiées 20, qui est le faisceau principal d'intérêt pour l'utilisateur. Le faisceau laser continu 11 est ainsi émis dans une direction différente du faisceau d'impulsions laser 20. Le rayonnement du faisceau laser continu 11 peut atteindre une très forte s puissance mais peut être piégé pour éviter de perturber l'utilisation du faisceau d'impulsions 20. Notons que le composant 8 peut fonctionner en réflexion, en transmission ou en absorption. Nous proposons un mode particulier de fonctionnement du limiteur d'énergie qui permet d'une part de garantir que les impulsions émises par le 10 laser ont une énergie maximale fixée par l'utilisateur et d'autre part d'éliminer le faisceau continu parasite sans pour autant créer de pertes sur le principal faisceau d'impulsions. Pour obtenir deux cavités C1, C2 imbriquées mais indépendantes nous proposons d'utiliser des filtres en longueur d'onde 7 et 8 aptes à séparer un 15 faisceau à une première longueur d'onde 14 et un faisceau à une longueur d'onde différente /2. Dans ce cas la première cavité résonante Cl lase sur une première longueur d'onde 11 transmise par les filtres 7 et 8 et la deuxième cavité résonante C2 lase sur une longueur d'onde différente 12, réfléchie par les filtres 7 et 8. Le filtre en longueur d'onde 7 peut être placé à n'importe quel 20 endroit entre le milieu à gain 1 et le miroir de fond de cavité M2. Le faisceau principal d'impulsions oscille entre les miroirs M2 et M3 et peut être pulsé à une cadence variable par l'interrupteur 4. Le faisceau laser continu oscille entre les miroirs M5 et M3. Dans un mode fonctionnement particulier, le milieu amplificateur 25 optique 1 est pompé en continu par une ou plusieurs diodes laser. L'interrupteur 4 est utilisé pour bloquer l'émission d'impulsions laser entre les miroirs M2 et M3. La population excitée stockée dans le milieu 1 augmente progressivement. Dès que la population atteint le niveau correspondant au seuil de l'effet laser dans la deuxième cavité résonante C2 formée par les 30 miroirs M5 et M6, un faisceau laser continu est émis. La population excitée est alors constamment maintenue à cette valeur par l'effet laser continu. Dès que l'utilisateur déclenche la cavité Cl en basculant l'interrupteur 4, une impulsion laser à la longueur d'onde /I se forme dans la cavité Cl et est émise par le laser C1. Le filtre en longueur d'onde 8 permet de séparer le faisceau d'impulsions à la longueur d'onde et rejette le faisceau laser continu à la longueur d'onde k2 hors du trajet du faisceau principal d'impulsions. De manière alternative ou complémentaire, on peut envisager d'utiliser les propriétés de polarisation dans la première cavité résonante Cl et/ou dans la deuxième cavité résonante C2. Le dispositif fonctionne alors dans le cas d'un laser polarisé. Sur la partie séparée de la première cavité et/ou de la deuxième cavité résonante, on peut placer un élément polarisant permettant de faire fonctionner les deux cavités résonantes suivant deux états propres de polarisation (par exemple : polarisation horizontale pour la première cavité résonante Cl et polarisation verticale pour la deuxième cavité résonante C2). Le faisceau principal d'impulsions (en tirets) est alors polarisé par exemple horizontalement et le faisceau laser continu (trait continu) est polarisé verticalement. Par ailleurs, le dispositif de réglage du niveau de limitation de la 15 population excitée peut être composé d'une lame de phase quart d'onde dont on règle l'orientation de façon à ce qu'associée à un polariseur, la lame de phase induise des pertes nécessaire à fixer le niveau maximal de population que le milieu amplificateur 1 peut stocker. On peut aussi utiliser un miroir M5 partiellement réfléchissant pour grossièrement adapter le niveau de pertes et 20 utiliser le dispositif à lame de phase et polariseur pour affiner le réglage. De manière alternative représentée sur la figure 9 les filtres 7 et/ou 8 peuvent être composés par des réseaux de Bragg fibrés. Les réflecteurs M2 et M3 formant la cavité Cl peuvent eux aussi être l'un, l'autre ou tous les deux des réseaux de Bragg fibrés. La cavité Cl est formée par les miroirs de Bragg 25 M2 et M3 et produit des impulsions grâce à l'interrupteur 4. La cavité C2 formée par les réseaux 7 et 8 émet à une longueur d'onde différente un rayonnement continu dès que le gain dans le milieu amplificateur 1 dépasse un seuil prédéterminé. Dans une configuration particulière explicitée sur la figure 10 on peut 30 utiliser l'objet de l'invention afin de limiter l'énergie des impulsions produites dans un système intégrant plusieurs milieux amplificateurs optiques. Un cas classique consiste à utiliser un premier milieu amplificateur optique 1 dans une cavité laser composée par les miroirs M2 et M3 pour produire un rayonnement généralement pulsé, suivi d'un second milieu amplificateur 35 optique 23 afin d'amplifier ce rayonnement. Le dispositif limiteur d'énergie est intégré dans le premier résonateur en formant une seconde cavité à l'aide des miroirs M5 et M3 mais le rayonnement continu 11, produit par la cavité C2 lorsque l'énergie stockée dans le premier milieu amplificateur optique 1 dépasse la limite fixée par l'utilisateur, est conservé sur un axe de propagation commun à celui du rayonnement pulsé à amplifier 20. Pour ce faire il convient de ne pas utiliser de second filtre 8 entre l'amplificateur 1 et l'amplificateur 23. Le faisceau laser continu 11 est donc incident sur le second milieu amplificateur 23 et se trouve amplifié. Il extrait une partie de l'énergie stockée dans ce second milieu amplificateur 23, limitant par là même l'énergie des impulsions amplifiées dans ce second milieu amplificateur 23. On peut introduire un filtre 8 après le second milieu amplificateur 23 afin de séparer le rayonnement continu produit par la cavité C2 puis amplifié par l'amplificateur du rayonnement pulsé produit par la cavité Cl et amplifié par l'amplificateur. Dans un premier mode de réalisation de la figure 10 on peut utiliser un 15 miroir M3 commun aux cavités Cl et C2. Dans un second mode de réalisation sur la figure 11, le miroir M3 ne réfléchit que l'onde pulsée 20 et transmet l'onde continue 11. La cavité C2 est alors formée à l'aide du miroir M5 et d'un miroir M6 positionné après le second milieu amplificateur 23 et séparé du rayonnement 20 par le filtre 8. Ici encore 20 le filtre 8 et le miroir M6 peuvent être remplacés par un unique élément prenant par exemple la forme d'un miroir de Bragg ou d'un miroir dichroïque. Dans un mode de réalisation particulier, le second filtre 8 est composé d'un cristal non-linéaire susceptible de produire un rayonnement harmonique à partir d'une onde de fréquence fondamentale à la bonne longueur d'onde.
25 Le rendement de conversion obtenu dans ce cristal sera optimisé en polarisation, longueur d'onde et puissance crête pour l'onde issue de la cavité Cl et sera par conséquent beaucoup plus faible pour l'onde issue de la cavité C2. Ce système ne distingue pas les ondes continue et pulsée issues respectivement des cavité C2 et Cl en les dirigeant dans des directions 30 différentes mais par le rendement de conversion vers une onde de longueur d'onde différente. En particulier le cristal non-linéaire peut être un cristal taillé pour la production du second harmonique de l'onde fondamentale. Ce cristal peut être par exemple un cristal de LBO, de KTP, de BBO ou de LiNbO3. La figure 12 propose un mode de réalisation particulier dans lequel le 35 miroir M2 est remplacé par un réseau de diffraction 22 et l'interrupteur est un modulateur acousto-optique 14. Le réseau de diffraction 22 possède une acceptance angulaire inférieure à l'angle de diffraction entre deux ordres du modulateurs acousto-optique. Le faisceau principal d'impulsions 10 est alors diffracté par le modulateur acousto-optique 14 lorsque le modulateur acousto- optique est en position passante. La première cavité résonante Cl a pour extrémités le miroir M3 et le réseau de diffraction 22. Un faisceau d'impulsions laser d'impulsions oscille dans la première cavité résonante Cl. Pour bloquer la première cavité résonante C1, le signal de commande du modulateur acousto-optique 14 est fixé à zéro et la lumière n'est plus diffractée. En plaçant un miroir M5 derrière le réseau de diffraction 22 on forme une seconde cavité résonante C2 ayant pour extrémités le miroir M5 et le miroir M3. Lorsque le modulateur acousto-optique 14 est en position bloquante, aucune impulsion laser 10 ne peut être amplifiée dans le milieu amplificateur 1. Lorsque le pompage du milieu amplificateur 1 se poursuit, un faisceau laser continu 11 peut se former dans la deuxième cavité résonante C2. Le réseau de diffraction 22 est choisi pour être très sélectif angulairement, de manière à réfléchir un faisceau diffracté par le modulateur acousto-optique et de manière à transmettre un faisceau transmis par le modulateur acousto-optique. Dans ce mode de réalisation, le modulateur acousto-optique sert à aiguiller le faisceau d'impulsions dans la première cavité Cl et le faisceau laser continu dans la deuxième cavité C2. De manière analogue aux modes de réalisation précédents, la deuxième cavité résonante C2 comprend un système de pertes optiques 9, de préférence ajustable de manière à ajuster le seuil de la deuxième cavité laser. Une paire de filtres 7 et 8 permet de distinguer le faisceau continu 11 du faisceau principal 10 ou 20 par une caractéristiques optique (longueur d'onde, polarisation ou toute autre caractéristique) et de séparer en sortie le faisceau laser continu 11 et le faisceau d'impulsions laser amplifiées 20. Le filtre 7 sert à obliger la cavité C2 à laser sur la longueur d'onde lambda 2 pour pouvoir être rejeté par le filtre 8. En son absence, C2 va laser au pic du gain et risque d'être transmis par le filtre 8. De la même façon si 7 et 8 sont des polariseurs il convient de les orienté de façon à ce que Cl et C2 lase sur des polarisations perpendiculaires l'une à l'autre. Dans une variante représentée sur la figure 13, le réseau de diffraction 22 est remplacé par un miroir M2 dont les dimensions sont telles que ledit miroir M2 est apte à réfléchir un faisceau diffracté par le modulateur acousto- optique tout en permettant au faisceau continu 11 de passer â coté du miroir M2 sans être réfléchi. Le milieu amplificateur 1 laser est un milieu solide cristallin ou vitreux ou une fibre optique. Un cas particulier est l'utilisation d'une fibre de type barreau dite rod type fiber. Dans certains modes de réalisation, la fibre est une fibre apte à propager une polarisation sans la transformer. Dans le cas d'une fibre optique, le miroir de sortie M3, M6 commun aux deux cavités résonantes Cl et C2 peut être formé par polissage ou clivage de la face de sortie de la fibre amplificatrice 1 perpendiculairement à l'axe de la fibre (cf Figure 8). Les cavités Cl et C2 sont alors confondues entre le miroir M6 et le filtre 7 et distinctes entre d'une part le filtre 7 et le miroir M2 ou d'autre part entre le filtre 7 et le miroir M5. La figure 13 représente un mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel un laser pulsé est fabriqué à partir d'une fibre optique "rod type" insérée dans une première cavité résonante Cl formée par un miroir M2 à une extrémité et la face M3 de la fibre optique polie perpendiculairement au faisceau à l'autre extrémité. La première cavité résonante Cl est déclenchée par un modulateur acousto-optique 14 et comprend un filtre 7 polariseur suivi d'un miroir M2. Une deuxième cavité résonante C2 a pour extrémités la face M3 de la fibre optique et la lame de verre 9 jouant le rôle de réflecteur M5 partiellement réfléchissant, avec un coefficient de réflexion de l'ordre de 4%. Le milieu amplificateur 1 est pompé par une diode laser continu. La cadence d'émission est fixée à 10 kHz. Lorsque le courant I appliqué sur la diode de pompage est 25 progressivement augmenté, la puissance P produite par le laser augmente à peu près linéairement (carrés noirs sur la figure 14). La courbe de puissance s'arrête à la valeur de 6.5W correspondant à 650 pJ à 10 kHz qui est le seuil d'endommagement de la fibre. On voit sur cet exemple que si l'utilisateur continue à augmenter le courant de pompe le laser va être endommagé.
30 On introduit alors le dispositif décrit dans l'invention en plaçant un filtre en polarisation entre le modulateur acousto-optique et le miroir de fond de cavité et en plaçant un réflecteur 9 sur le faisceau réfléchi par le polariseur. Avec un réflecteur 9 ayant un coefficient de réflexion égal à 4% on obtient les ronds noirs sur la figure 14. On observe qu'à partir d'un courant I de pompe de 35 18 ampères, la puissance P du laser sature et que l'énergie E des impulsions devient indépendante de la puissance de pompe. De même on observe qu'en changeant le coefficient de réflexion à 8% (triangles pointe vers le haut sur la figure 14) ou 30 % (triangles pointe vers le bas sur la figure 14) on peut faire varier le niveau de saturation. L'explication de cette saturation est le seuil de l'effet laser sur la seconde cavité résonante C2. Au delà de ce seuil, toute la puissance de pompe supplémentaire est transférée sur le faisceau continu et non plus sur l'impulsion laser. Il y a donc limitation de l'énergie des impulsions émises. Une expérience complémentaire à été effectuée en pompant le laser ci- dessus avec une puissance très élevée de 200W. Le dispositif utilisant un réflecteur de 4% était en place. Nous avons alors fait varier la cadence du laser en changeant le signal de commande du modulateur acousto-optique. En absence de limiteur, un tel laser devrait produire environ 100W indépendamment de la cadence soit 50 mJ à 2 kHz et 10 mJ à 10 kHz. Ces valeurs sont théoriques puisqu'elles se situent respectivement 50 fois et 10 fois au dessus du seuil de dommage de la fibre. En absence de limiteur il n'est donc pas possible de maintenir une puissance de pompe de 200 W tout en modifiant la cadence sur une plage allant de 2 kHz à plusieurs centaines de kHz. Lorsqu'on introduit le limiteur on obtient les courbes d'énergie par impulsion 34 de la figure 15A pour une cadence des impulsions déclenchées 30 de 5 kHz et respectivement les courbes d'énergie par impulsion 34 de la figure 15B pour une cadence des impulsions déclenchées 30 de 80 kHz. On observe que quelle que soit la cadence entre 2 et 80 kHz l'énergie des impulsions (hauteur des pics) reste à peu près constante. Ceci prouve que l'invention limite l'énergie délivrée par le laser quel que soit le temps de pompage entre deux impulsions. L'invention permet de limiter l'énergie accumulée dans un milieu amplificateur optique destiné à amplifier des impulsions optiques et permet de réguler l'énergie des impulsions amplifiées quelle que soit la fréquence des impulsions et quelle que soit la durée d'interruption entre deux trains d'impulsions successifs.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Système amplificateur optique pour l'amplification d'impulsions lasers (10), ledit système amplificateur optique comprenant : ^ un milieu amplificateur optique (1) solide, ledit milieu amplificateur optique (1) étant apte à recevoir un faisceau d'impulsions laser à amplifier (10) et à générer un faisceau d'impulsions laser amplifiées (20), et ^ des moyens de limitation de l'énergie stockée par pompage optique dans ledit milieu amplificateur optique (1), caractérisé en ce que : ^ lesdits moyens de limitation comprenant une cavité résonante continue (C2) disposée autour dudit milieu amplificateur optique (1) et des premiers moyens optiques de séparation (7, 14) disposés dans ladite cavité résonante continue (C2), lesdits moyens optiques de séparation (7, 14) étant aptes à séparer ladite cavité résonante continue (C2) en une partie commune et une branche de pertes, la partie commune comprenant le milieu amplificateur optique (1) et la branche de pertes comprenant des moyens de pertes optiques (9), lesdits premiers moyens optiques de séparation (7, 14) étant aptes à diriger sélectivement un faisceau d'impulsions en dehors du trajet optique de ladite branche de pertes de la cavité résonante continue (C2) et à diriger un faisceau continu vers ladite branche de pertes de la cavité résonante continue (C2) de manière à générer un faisceau laser continu (11) dans ladite cavité résonante continue (C2) lorsque le gain du milieu amplificateur (1) est supérieur ou égal à un seuil prédéterminé égal aux pertes optiques et à générer un faisceau d'impulsions amplifiées (20) limité en énergie par impulsion, et ^ en ce que le milieu amplificateur optique (1) impose un axe de propagation unique au faisceau laser continu (11) et au faisceau d'impulsions laser amplifiées (20).
  2. 2. Système amplificateur optique selon la revendication 1, comprenant en outre des seconds moyens optiques de séparation (8) aptes à séparer spatialement ledit faisceau d'impulsions amplifiées (20) et le faisceau laser continu (11), le milieu amplificateur optique (1) étant disposé entre lespremiers moyens optiques de séparation (7, 14) et les seconds moyens optiques de séparation (8), de manière à générer un faisceau d'impulsions amplifiées (20) limité en énergie suivant une première direction et à générer un faisceau laser continu (11) suivant une autre direction.
  3. 3. Système amplificateur optique selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel ledit milieu amplificateur optique (1) comprend une fibre optique ou un barreau de fibre optique, le trajet du faisceau laser continu et du faisceau d'impulsions étant colinéaires dans le milieu amplificateur (1), ladite fibre optique ou ledit barreau de fibre optique ayant une bande passante d'amplification ou un gain d'amplification de largeur spectrale supérieure ou égale à 1 nm.
  4. 4. Système amplificateur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les premiers moyens optiques de séparation (7, 14) et/ou les seconds moyens optiques de séparation (8) comprennent au moins un filtre dichroïque apte à séparer d'une part le faisceau d'impulsions laser à une longueur d'onde X et d'autre part le faisceau laser continu (11) à une longueur d'onde X.
  5. 5. Système amplificateur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les seconds moyens optiques de séparation (8) comprennent un filtre de polarisation et/ou dans lequel lesdits premiers moyens optiques de séparation (7, 14) comprennent un filtre de polarisation, ledit filtre de polarisation étant apte à séparer le faisceau d'impulsions laser selon une première polarisation et le faisceau laser continu (11) selon une seconde polarisation distincte de la première polarisation.
  6. 6. Système amplificateur optique selon la revendication 1, dans lequel les pertes optiques induites des moyens de pertes optiques (9) sont ajustables de manière à ajuster le seuil de la cavité résonante continue (C2).
  7. 7. Laser à impulsions déclenché comprenant : ^ un milieu amplificateur optique (1) solide disposé dans une première cavité résonante (C1), ^ des moyens de déclenchement optique (4, 14) disposés dans ladite première cavité résonante, de manière à déclencher l'émission d'un faisceau d'impulsions laser dans ladite première cavité résonante (C1), et^ des moyens de limitation (9, M5, M6) de l'énergie stockée par pompage optique dans ledit milieu amplificateur optique (1), caractérisé en ce que ledit laser comprend : une deuxième cavité résonante continue (C2), la première cavité résonante (C1) et la deuxième cavité résonante continue (C2) ayant une partie commune comprenant le milieu amplificateur optique (1) et les moyens de déclenchement optique (4), la première cavité résonante (C1) ayant au moins une première branche séparée de ladite partie commune, et la deuxième cavité résonante (C2) ayant au moins une deuxième branche de pertes séparée de ladite partie commune, ladite deuxième branche de pertes comprenant des moyens de pertes optiques (9), et des premiers moyens optiques de séparation (7, 14) étant disposés dans lesdites première et deuxième cavité résonante (C1, C2) de manière à séparer la partie commune respectivement de la première branche et la deuxième branche de pertes, lesdits premiers moyens optiques de séparation (7, 14) étant aptes à diriger un faisceau d'impulsions laser vers la première branche de la première cavité résonante (C1) et à diriger un faisceau laser continu vers la deuxième branche de pertes de la deuxième cavité résonante continue (C2).
  8. 8. Laser à impulsions déclenché selon la revendications 7 dans lequel lesdits moyens de déclenchement optique (4) comprennent un modulateur acoustooptique polarisant ou non polarisant ou un modulateur électro-optique.
  9. 9. Laser à impulsions déclenché selon la revendication 7 ou 8 dans lequel ledit milieu amplificateur optique (1) comprend une fibre optique ou un barreau de fibre optique, ladite fibre optique ou ledit barreau de fibre optique (1) ayant une bande passante d'amplification et/ou un gain d'amplification de largeur spectrale supérieure ou égale à 1 nm.
  10. 10. Laser à impulsions déclenché selon l'une des revendications 7 à 9, dans 30 lequel les seconds moyens optiques de séparation (8) comprennent un filtre dichroïque et/ou dans lequel lesdits premiers moyens optiques de séparation (7, 14) comprennent un filtre dichroïque, ledit filtre dichroïque étant apte à séparer le faisceau d'impulsions laser à une longueur d'onde Xi et le faisceau laser continu à une longueur d'onde k2. 35
  11. 11. Laser à impulsions déclenché selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel les seconds moyens optiques de séparation (8) comprennent un filtre de polarisation et/ou dans lequel lesdits premiers moyens optiques de séparation (7, 14) comprennent un filtre de polarisation, ledit filtre de polarisation étant apte à séparer le faisceau d'impulsions laser selon une première polarisation et le faisceau laser continu selon une seconde polarisation distincte de la première polarisation.
  12. 12. Laser à impulsions déclenché selon l'une des revendications 7 à 11, dans lequel lesdits moyens de perte sont ajustables de manière à ajuster le seuil de la cavité résonante continue.
  13. 13. Laser à impulsions déclenché et/ou amplificateur optique selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel les seconds moyens optiques de séparation comprennent un cristal non-linéaire apte à produire une onde à une fréquence différente de l'onde fondamentale avec un rendement dépendant de la longueur d'onde incidente et/ou de la polarisation incidente et /ou de la puissance crête incidente.
  14. 14. Laser à impulsions déclenché et amplificateur optique utilisant un limiteur d'énergie selon l'une des revendication 1 à 13, caractérisé en ce que : - le système comporte deux milieux amplificateurs séparés par au moins un composant optique fermant la première cavité résonante (C1) du laser à impulsion déclenché, - dans lequel le faisceau laser continu produit par la deuxième cavité résonante continue (C2) traverse le second milieu amplificateur.
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TW102104785A TW201338319A (zh) 2012-02-09 2013-02-07 光放大器系統及具有受限的脈衝能量之脈衝雷射
PCT/FR2013/050271 WO2013117873A1 (fr) 2012-02-09 2013-02-08 Système amplificateur optique et laser à impulsions limitées en énergie par impulsion
US14/377,490 US20150010036A1 (en) 2012-02-09 2013-02-08 Optical amplifier system and pulsed laser using a reduced amount of energy per pulse
JP2014556126A JP2015510270A (ja) 2012-02-09 2013-02-08 パルスごとのエネルギーが低減された光学増幅器システム及びパルスレーザ
CN201380008579.XA CN104160566A (zh) 2012-02-09 2013-02-08 光放大器系统及具有受限的脉冲能量的脉冲激光
KR1020147024621A KR20140121874A (ko) 2012-02-09 2013-02-08 감축된 양의 펄스당 에너지를 사용하는 펄스형 레이저 및 광학 증폭기 시스템
EP13706660.1A EP2812959A1 (fr) 2012-02-09 2013-02-08 Système amplificateur optique et laser à impulsions limitées en énergie par impulsion

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9832855B2 (en) * 2015-10-01 2017-11-28 Asml Netherlands B.V. Optical isolation module
US9570877B1 (en) * 2015-12-31 2017-02-14 Lumentum Operations Llc Gain control for arbitrary triggering of short pulse lasers
KR101787526B1 (ko) * 2016-02-25 2017-10-18 주식회사 이오테크닉스 레이저 장치 및 레이저 발생 방법
DE102016212928B3 (de) 2016-07-14 2017-09-07 Trumpf Laser Gmbh Verfahren zur Erzeugung eines Laserpulses und Anordnung zur Erzeugung eines Treiberansteuersignals
EP3425752A1 (fr) * 2017-07-03 2019-01-09 Fotona d.o.o. Système laser
FR3070767B1 (fr) * 2017-09-07 2019-09-06 Thales Systeme lidar ameliore
DE102018104170B3 (de) * 2018-02-23 2019-07-04 Trumpf Scientific Lasers Gmbh + Co. Kg Extraktionsenergiekontrollierter Schaltvorgang eines Lasersystems
RU2758665C1 (ru) * 2021-02-15 2021-11-01 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" Цельно-волоконный импульсно-периодический лазер

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6421170B1 (en) * 1998-09-18 2002-07-16 Corning Incorporated Gain control and shaping of EDFAs via dual cavity gain control
US20040012843A1 (en) * 2002-03-14 2004-01-22 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical amplifier
WO2005013445A1 (fr) * 2003-07-31 2005-02-10 Spi Lasers Uk Limited Dispositif servant a produire un rayonnement optique
WO2008060407A2 (fr) * 2006-11-15 2008-05-22 Coherent, Inc. Laser à impulsions répétées, et amplificateur avec résonateur double pour une gestion d'énergie d'impulsions

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2254022A (en) * 1939-02-24 1941-08-26 Rca Corp Electrical wave generator
US3440561A (en) * 1964-06-25 1969-04-22 Ibm Apparatus employing electronic light shutters for switching the direction of a laser beam along discrete paths
US3414840A (en) * 1965-09-28 1968-12-03 Bell Telephone Labor Inc Synchronization of power sources
US3560875A (en) * 1967-09-11 1971-02-02 North American Rockwell Beam angle limiter
US3614659A (en) * 1969-03-14 1971-10-19 Bell Telephone Labor Inc Synchronous coupling of laser oscillators to a common resonator
US3808550A (en) * 1969-12-15 1974-04-30 Bell Telephone Labor Inc Apparatuses for trapping and accelerating neutral particles
US3701956A (en) * 1971-05-14 1972-10-31 Trw Inc Method of an apparatus for generating ultra-short time-duration laser pulses
FR2214182B1 (fr) * 1973-01-12 1976-08-27 Anvar
US4156852A (en) * 1978-01-11 1979-05-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multipass laser amplification with near-field far-field optical separation
US4595262A (en) * 1984-08-23 1986-06-17 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Tunable birefringent safety goggles for laser beams
FR2608792B1 (fr) * 1986-12-23 1989-03-31 Thomson Csf Dispositif d'amplification de signaux optiques a milieu photosensible
US4778263A (en) * 1987-05-29 1988-10-18 The United States Of America As Respresented By The Department Of Energy Variable laser attenuator
JPH0392062U (fr) * 1989-12-29 1991-09-19
FR2661784B1 (fr) * 1990-05-02 1992-07-03 Thomson Csf Laser de puissance a miroir actif.
US5050183A (en) * 1990-11-05 1991-09-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Figure eight shaped coherent optical pulse source
US5226051A (en) 1991-06-04 1993-07-06 Lightwave Electronics Laser pump control for output power stabilization
US5128800A (en) * 1991-06-19 1992-07-07 At&T Bell Laboratories Gain switchable optical fiber amplifier
EP0568727B1 (fr) * 1992-05-06 1997-07-23 Electrox Ltd. Système pour combiner des faisceaux laser
US5239607A (en) * 1992-06-23 1993-08-24 Bell Communications Research, Inc. Optical fiber amplifier with flattened gain
US5276701A (en) * 1992-09-18 1994-01-04 Fujitsu Limited Ring laser employing unidirectional attenuator
DE69521302T2 (de) * 1994-02-18 2002-04-18 British Telecommunications P.L.C., London Gewinngesteuerter faseroptischer verstärker
US5598491A (en) * 1994-08-23 1997-01-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical fiber amplifier and optical fiber transmission apparatus
US5651019A (en) * 1995-04-28 1997-07-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Solid-state blue laser source
US5627848A (en) * 1995-09-05 1997-05-06 Imra America, Inc. Apparatus for producing femtosecond and picosecond pulses from modelocked fiber lasers cladding pumped with broad area diode laser arrays
US6243407B1 (en) * 1997-03-21 2001-06-05 Novalux, Inc. High power laser devices
DE19747180A1 (de) 1997-10-24 1999-07-22 Coherent Luebeck Gmbh Pulslaser mit Erstpulssteuerung
US6009110A (en) 1998-03-11 1999-12-28 Lightwave Electronics Corporation Pulse amplitude control in frequency-converted lasers
US5974060A (en) * 1999-01-05 1999-10-26 Raytheon Company Multi-mode laser oscillator with large intermode spacing
US6356385B1 (en) * 1999-02-05 2002-03-12 Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University Inhomogeneous broadening to modify the gain of an optical amplifier
US6292504B1 (en) * 1999-03-16 2001-09-18 Raytheon Company Dual cavity laser resonator
AUPQ400499A0 (en) * 1999-11-12 1999-12-09 Nortel Networks (Photonics) Pty Ltd Wavelength dependant isolator
US6757096B2 (en) * 2000-10-25 2004-06-29 Stephan Schiller Short pulse optical parametric oscillator system
US6625193B2 (en) * 2001-01-22 2003-09-23 The Boeing Company Side-pumped active mirror solid-state laser for high-average power
US6836357B2 (en) * 2001-10-04 2004-12-28 Gazillion Bits, Inc. Semiconductor optical amplifier using laser cavity energy to amplify signal and method of fabrication thereof
US6714344B2 (en) * 2001-10-04 2004-03-30 Gazillion Bits, Inc. Reducing output noise in a ballast-powered semiconductor optical amplifier
US6597497B2 (en) * 2001-10-04 2003-07-22 Shih-Yuan Wang Semiconductor optical amplifier with transverse laser cavity intersecting optical signal path and method of fabrication thereof
US6751013B1 (en) * 2002-01-15 2004-06-15 Onetta, Inc. Gain-clamped semiconductor optical amplifiers with adjustable gain levels
FR2845833A1 (fr) * 2002-10-15 2004-04-16 Cit Alcatel Amplificateur optique a semiconducteurs a stabilisation de gain laterale et distribuee
JP3985159B2 (ja) * 2003-03-14 2007-10-03 日本電気株式会社 利得クランプ型半導体光増幅器
US6931035B2 (en) 2003-04-14 2005-08-16 Coherent, Inc. Q-switching method for pulse train generation
WO2005013444A1 (fr) * 2003-07-28 2005-02-10 Spi Lasers Uk Limited Laser a guide d'ondes haute energie, sans danger pour la vue
US7113526B2 (en) * 2003-10-09 2006-09-26 Photodigm, Inc. Multi-wavelength grating-outcoupled surface emitting laser system
KR100584413B1 (ko) * 2003-10-13 2006-05-26 삼성전자주식회사 반도체 광증폭기를 이용한 광대역 광원
US7079310B2 (en) * 2004-01-08 2006-07-18 Chih-Hsiao Chen Gain-clamped optical amplifier
KR100737374B1 (ko) * 2004-12-09 2007-07-09 한국전자통신연구원 이득고정형 광섬유 증폭기
US7199924B1 (en) * 2005-01-26 2007-04-03 Aculight Corporation Apparatus and method for spectral-beam combining of high-power fiber lasers
KR100900793B1 (ko) * 2006-12-05 2009-06-02 한국전자통신연구원 이중 클래드 구조의 이득 고정형 광 증폭기
KR100864837B1 (ko) * 2007-06-15 2008-10-23 한국전자통신연구원 라만 공동을 갖는 라만 광증폭기를 이용한 이득고정형광증폭 장치
GB2465754B (en) * 2008-11-26 2011-02-09 Univ Dublin City A semiconductor optical amplifier with a reduced noise figure
JP2010232424A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Fujitsu Ltd 半導体光増幅装置及び光モジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6421170B1 (en) * 1998-09-18 2002-07-16 Corning Incorporated Gain control and shaping of EDFAs via dual cavity gain control
US20040012843A1 (en) * 2002-03-14 2004-01-22 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical amplifier
WO2005013445A1 (fr) * 2003-07-31 2005-02-10 Spi Lasers Uk Limited Dispositif servant a produire un rayonnement optique
WO2008060407A2 (fr) * 2006-11-15 2008-05-22 Coherent, Inc. Laser à impulsions répétées, et amplificateur avec résonateur double pour une gestion d'énergie d'impulsions

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