FR3052603A1 - Dispositif laser et son procede de fabrication - Google Patents

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Takunori Taira
Arvydas Kausas
Lihe Zheng
Vincent Yahia
Ryo Yasuhara
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Abstract

Il est mis à disposition une technique qui convient pour joindre une surface d'extrémité d'un milieu laser (8) à un dissipateur thermique transparent (2) pour maintenir faible la résistance thermique entre eux et pour éviter l'action d'une forte contrainte thermique sur le milieu laser (8). Un revêtement d'extrémité (6) est disposé sur la surface d'extrémité du milieu laser (8), une couche du même matériau (4), constituée du même matériau que le dissipateur thermique (2), est disposée sur une surface du revêtement d'extrémité (6), une surface de la couche du même matériau (4) et une surface d'extrémité du dissipateur thermique (2) sont activées dans un environnement sensiblement sous vide, et ces surfaces activées sont collées dans l'environnement sensiblement sous vide. Un dispositif laser ayant une faible résistance thermique entre le milieu laser (8) et le dissipateur thermique (2) ainsi qu'une transparence élevée au niveau de l'interface de jonction entre eux, et sans forte contrainte thermique agissant sur le milieu laser (8), est ainsi obtenu.

Description

DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente description divulgue un dispositif laser (comprenant un oscillateur laser et un amplificateur laser) utilisant un milieu laser à rétat solide (ou milieu amplificateur), et un procédé pour sa fabrication.
ARRIÈRE-PLAN DE LA TECHNIQUE
[0002] On connaît un matériau solide qui émet une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans celui-ci. Par exemple, un matériau solide avec des dopants à base d'éléments des terres rares, tel que Nd:YAG, Yb:YAG, Nd:YV04, Yb:YV04, Nd:(s-)FAP, Yb:(s-)FAP, émet une lumière quand le faisceau d'excitation entre dans celui-ci. Quand un tel matériau solide est installé dans un oscillateur laser, un faisceau laser est déchargé depuis l'oscillateur laser. La présente description se réfère à un matériau solide capable de recevoir un faisceau d'excitation et de décharger un faisceau laser à partir d'un oscillateur laser servant de milieu laser. En outre, on connaît aussi un matériau solide qui reçoit un faisceau d'excitation et un faisceau d'entrée pour décharger en sortie un faisceau avec une puissance amplifiée du faisceau d'entrée. La présente description se réfère aussi à ce type de matériau solide servant de milieu laser.
[0003] Un milieu laser en fonctionnement génère de la chaleur, et il requiert donc un refroidissement. Le brevet US N° 5 796 766 divulgue un dispositif doté d'une fonction pour refroidir un milieu laser. La technique du brevet US N° 5 796 766 façonne le milieu laser en un disque, et transfère la chaleur depuis le milieu laser à un dissipateur thermique transparent qui est aussi façonné en un disque. La présente description se réfère à une surface plate du milieu laser en forme de disque servant de première surface d'extrémité, et une autre surface plate de celui-ci servant de deuxième surface d'extrémité. La technique du brevet US N° 5 796 766 met en contact un premier dissipateur thermique en forme de disque avec la première surface d'extrémité du milieu laser en forme de disque, et également met en contact un deuxième dissipateur thermique en forme de disque avec la deuxième surface d'extrémité du milieu laser en forme de disque pour refroidir le milieu laser depuis les première et deuxième surfaces d'extrémité. RÉSUMÉ [0004] Le brevet US N° 5 796 766 présente divers procédés pour mettre en contact un milieu laser et un dissipateur thermique, tels que (1) un procédé consistant à maintenir un contact entre ces éléments par une force mécanique (qui est indiqué par « contact optique » dans le brevet US N° 5 796 766), (2) un procédé de collage des éléments au moyen d'un adhésif, (3) un procédé de fixation des éléments avec une résine époxy, et [4] un procédé de collage des éléments par soudage par diffusion.
[0005] Des études effectuées par les inventeurs ont révélé que les procédés (1) à (3) ne peuvent pas suffisamment refroidir le milieu laser parce que la résistance thermique est trop élevée entre le milieu laser et le dissipateur thermique. A savoir, il a été révélé que l'intensité du faisceau laser qui peut être délivré en sortie à partir du milieu laser ne peut pas être augmentée à un niveau requis. La raison de cela est que le procédé (1) présente un déficit de surface de contact, et les couches d'adhésif et de résine époxy fonctionnent comme une résistance thermique dans les procédés (2) et (3). Conformément au procédé (4), bien que la résistance thermique entre le milieu laser et le dissipateur thermique puisse être réduite suffisamment, une forte contrainte thermique est générée dans le milieu laser après collage à cause de la température élevée utilisée dans le soudage par diffusion et de la différence des coefficients de dilatation thermique du milieu laser et du dissipateur thermique, ce qui réduit la performance d'émission de lumière du milieu laser, et donc altère les propriétés optiques de la lumière émise à quelque chose qui n'était pas prévu.
[0006] La présente description divulgue une technique qui met en pratique un dispositif laser ayant une faible résistance thermique entre un milieu laser et un dissipateur thermique, et dans lequel une forte contrainte thermique n'agit pas sur le milieu laser après qu'il a été joint avec le dissipateur thermique.
[0007] (Procédé de fabrication de dispositif laser)
Ce procédé fabrique un dispositif laser comprenant un milieu laser configuré pour émettre une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans celui-ci, et un dissipateur thermique ayant une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser et configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation (ce qui signifie que le faisceau d'excitation passe à travers lui tout en conservant son intensité ; la même chose s'applique ci-après), le dispositif laser ayant une surface d'extrémité du milieu laser qui est jointe à une surface d'extrémité du dissipateur thermique. Ce procédé comprend : la formation d'un revêtement d'ajustement de propriété de réflectance (appelé ci-après revêtement d'extrémité à des fins de simplicité de la description) sur la surface d'extrémité de l'un parmi le milieu laser et le dissipateur thermique ; la formation d'une couche du même matériau sur une surface du revêtement d'extrémité, la couche du même matériau étant constituée du même matériau que le matériau de l'autre parmi le milieu laser et le dissipateur thermique ; l'activation d'une surface de la couche du même matériau et de la surface d'extrémité de l'autre parmi le milieu laser et le dissipateur thermique dans un environnement sensiblement sous vide ; et la jonction de la surface activée de la couche de même matériau et de la surface d'extrémité activée de l'autre parmi le milieu laser et le dissipateur thermique dans l'environnement sensiblement sous vide.
[0008] Par « activation », on se réfère ici à un procédé de formation d'une surface nouvellement formée comprenant des liaisons pendantes. Par exemple, le terme peut se référer à un procédé de formation de la surface nouvellement formée comprenant les liaisons pendantes par irradiation d'un faisceau ionique ou d'un faisceau atomique neutre d'Ar ou analogue sur une surface d'échantillon dans l'environnement sensiblement sous vide, et d'élimination de l'oxygène ou analogue qui a été absorbé par la surface. Lorsque les surfaces activées sont jointes dans l'environnement sensiblement sous vide, la force de collage est générée par des effets mutuels interatomiques. La présente description se réfère au procédé ci-dessus en tant que collage à température ambiante. Un « environnement sensiblement sous vide » se réfère à un environnement, tel que décrit ci-dessus, ayant un degré de vide tel que la surface nouvellement formée peut être formée par élimination de l'oxygène ou d'autres atomes contaminants sur la surface, et la surface nouvellement formée peut être maintenue.
[0009] Dans ce procédé, le revêtement d'extrémité peut être formé sur l'un quelconque parmi le milieu laser et le dissipateur thermique. Si le revêtement d'extrémité est formé sur la surface d'extrémité du milieu laser, la couche du même matériau, constituée du même matériau que celui du dissipateur thermique (appelée ci-après couche analogue au dissipateur thermique à des fins de simplicité de la description), est formée sur la surface du revêtement d'extrémité, la surface de la couche analogue au dissipateur thermique et la surface d'extrémité du dissipateur thermique sont activées dans l'environnement sensiblement sous vide, et ces surfaces activées sont jointes dans i'environnement sensiblement sous vide. En résultat de cela, on obtient une structure dans laquelle le milieu laser, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au dissipateur thermique et le dissipateur thermique sont stratifiés, c'est-à-dire disposés les uns sur les autres. Si le revêtement d'extrémité est formé sur la surface d'extrémité du dissipateur thermique, la couche du même matériau, constituée du même matériau que celui du milieu laser (appelée ci-dessous couche analogue au milieu laser à des fins de simplicité de la description), est formée sur la surface du revêtement d'extrémité, la surface de la couche analogue au milieu laser et la surface d'extrémité du milieu laser sont activées dans l'environnement sensiblement sous vide, et ces surfaces activées sont jointes dans l'environnement sensiblement sous vide. En résultat de cela, on obtient une structure dans laquelle le dissipateur thermique, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au milieu laser et le milieu laser sont stratifiés, c'est-à-dire disposés les uns sur les autres.
[0010] Dans la présente description du fait que « la surface d'extrémité du milieu laser et la surface d'extrémité du dissipateur thermique sont collées ou jointes », de façon plus spécifique, ceci se réfère au fait que la surface d'extrémité du milieu laser et la surface d'extrémité du dissipateur thermique sont collées ou jointes via le revêtement d'extrémité et la couche analogue au dissipateur thermique, ou via le revêtement d'extrémité et la couche analogue au milieu laser.
[0011] (Dispositif laser)
La présente description divulgue une nouvelle structure de dispositif laser qui comprend un milieu laser configuré pour émettre une lumière quand le faisceau d'excitation entre dans le milieu laser, et un dissipateur thermique ayant une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser, configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, et comprenant une surface d'extrémité jointe à une surface d'extrémité du milieu laser. Ce dispositif laser comprend un revêtement d'extrémité disposé entre le dissipateur thermique et le milieu laser, et une couche du même matériau interposée entre le revêtement d'extrémité et l’un parmi le dissipateur thermique et le milieu laser, la couche du même matériau étant constituée du même matériau que l'un parmi le dissipateur thermique et le milieu laser, mais ayant un état cristallin différent Le dispositif laser décrit ici comprend des oscillateurs laser et des amplificateurs laser.
[0012] Ce dispositif laser a une structure dans laquelle le milieu laser, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au dissipateur thermique et le dissipateur thermique sont stratifiés, ou une structure dans laquelle le dissipateur thermique, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au milieu laser et le milieu laser sont stratifiés. Ces structures peuvent être fabriquées par un procédé de collage à température ambiante tel que mentionné ci-dessus, mais toutefois sans s'y limiter. Comme des couches avec le même matériau doivent être collées, elles peuvent être également obtenues par soudage par diffusion à basse température (auquel cas la contrainte thermique agissant sur le milieu laser est supprimée).
Conformément à ce qui précède, on peut réaliser un dispositif laser dans lequel la résistance thermique entre le milieu laser et le dissipateur thermique peut être maintenue faible, et il n'y a pas de forte contrainte thermique agissant sur le milieu laser qui a été soumis au collage. On peut réaliser un dispositif laser capable d'émettre un faisceau laser de forte intensité, qui n'était pas émis par un dispositif connu.
[0013] (Dispositif laser à Impulsions)
Quand la technique divulguée ici est appliquée à un dispositif laser à Impulsions, on obtient la configuration suivante. Ce dispositif laser comprend un premier dissipateur thermique, un milieu laser, un absorbeur saturable, et un deuxième dissipateur thermique, agencés dans cet ordre. Une deuxième surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du milieu laser) du premier dissipateur thermique est jointe à une première surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du premier dissipateur thermique) du milieu laser, une deuxième surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté de l'absorbeur saturable) du milieu laser est jointe à une première surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du milieu laser) de l'absorbeur saturable, et une deuxième surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du deuxième dissipateur thermique) de l'absorbeur saturable est jointe à une première surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté de l'absorbeur saturable) du deuxième dissipateur thermique. L'absorbeur saturable a une capacité d'absorption qui est configurée pour être à saturation quand l'intensité de la lumière entrant à partir du milieu laser augmente, qui fonctionne comme un commutateur Q. Le premier dissipateur thermique a une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser et est configuré pour permettre à un faisceau d'excitation de le traverser par perméation. Le deuxième dissipateur thermique a une conductivité thermique supérieure à celle de l'absorbeur saturable et est configuré pour permettre à un faisceau laser de le traverser par perméation (ce qui signifie que le faisceau laser passe à travers lui tout en conservant son intensité ; la même chose s'applique ci-après). Un premier revêtement d'extrémité est disposé entre le premier dissipateur thermique et le milieu laser, et un deuxième revêtement d'extrémité est disposé entre l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique. Un oscillateur laser à impulsions peut être disposé entre le premier revêtement d'extrémité et le deuxième revêtement d'extrémité.
Dans ce dispositif laser à impulsions, la technique divulguée ici est appliquée entre le premier dissipateur thermique et le milieu laser, et entre l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique. En résultat, une couche du même matériau, constituée du même matériau que l'un parmi le premier dissipateur thermique et le milieu laser mais ayant un état cristallin différent, est interposée entre le premier revêtement d'extrémité et l'un parmi le premier dissipateur thermique et le milieu laser. A savoir, la couche analogue au premier dissipateur thermique, constituée du même matériau que le premier dissipateur thermique mais ayant un état cristallin différent de celui-ci, est interposée entre le premier revêtement d'extrémité et le premier dissipateur thermique, ou bien la couche analogue au milieu laser, constituée du même matériau que le milieu laser mais ayant un état cristallin différent de celui-ci, est interposée entre le premier revêtement d'extrémité et le milieu laser. En outre, une deuxième couche du même matériau, constituée du même matériau que l'un parmi l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique mais ayant un état cristallin différent, est interposée entre le deuxième revêtement d'extrémité et l'un parmi l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique. A savoir, la couche analogue à l'absorbeur saturable, constituée du même matériau que l'absorbeur saturable mais ayant un état cristallin différent de celui-ci, est interposée entre le deuxième revêtement d'extrémité et l'absorbeur saturable, ou bien la couche analogue au deuxième dissipateur thermique, constituée du même matériau que le deuxième dissipateur thermique mais ayant un état cristallin différent de celui-ci, est interposée entre le deuxième revêtement d'extrémité et le deuxième dissipateur thermique.
[0014] Conformément à ce qui précède, on peut réaliser un dispositif laser à impulsions dans lequel la résistance thermique entre le milieu laser et le premier dissipateur thermique peut être réduite jusqu'à un niveau faible, la résistance thermique entre l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique peut être réduite jusqu'à un niveau faible, la génération d'une forte contrainte thermique peut être supprimée dans le milieu laser qui avait été soumis au collage, la génération d'une forte contrainte thermique peut être supprimée dans l'absorbeur saturable qui avait été soumis au collage. La chaleur provenant du milieu laser est efficacement transmise thermiquement au premier dissipateur thermique qui est atomiquement joint au milieu laser, et est en outre transmise thermiquement à partir du premier dissipateur thermique. Le milieu laser est efficacement refroidi par le premier dissipateur thermique. De façon similaire, la chaleur provenant de l'absorbeur saturable est efficacement transmise thermiquement au deuxième dissipateur thermique qui est joint atomiquement à l'absorbeur saturable, et est en outre transmise thermiquement à partir du deuxième dissipateur thermique. L'absorbeur saturable est efficacement refroidi par le deuxième dissipateur thermique. Les unités génératrices de chaleur du dispositif laser à impulsions sont refroidies efficacement, et la puissance du laser que le dispositif laser à impulsions est capable de délivrer en sortie est par conséquent augmentée.
[0015] (Dispositif laser à niveaux multiples)
Il y a des cas où un dispositif laser agençant linéairement une pluralité de milieux laser est requis. Quand la technique divulguée ici est appliquée à un dispositif laser à niveaux multiples, on obtient la configuration suivante. Le dispositif laser à niveaux multiples comprend une pluralité de dissipateurs thermiques et une pluralité de milieux laser, et chacun des dissipateurs thermiques et chacun des milieux laser sont agencés en alternance. Chacun des milieux laser est configuré pour décharger un faisceau laser quand un faisceau d'excitation entre dans le milieu laser. Chacun des dissipateurs thermiques a une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser, et est configuré transparent au faisceau d'excitation et au faisceau laser (le faisceau d'excitation et le faisceau laser le traversent tout en conservant leurs intensités). L'oscillateur laser à niveaux multiples a une structure dans laquelle les milieux laser, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au dissipateur thermique et le dissipateur thermique sont stratifiés, ou une structure dans laquelle le dissipateur thermique, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au milieu laser et le milieu laser sont stratifiés.
Le dispositif laser à niveaux multiples peut être un oscillateur laser à niveaux multiples. Un matériau solide qui reçoit un faisceau d'excitation et un faisceau d'entrée (lumière d'ensemencement) et décharge un faisceau amplifié du faisceau d'entrée peut être adopté en tant que milieu laser ci-dessus. Par cela, un amplificateur laser à niveaux multiples peut être formé.
[0016] Dans le dispositif laser à niveaux multiples susmentionné (à savoir, un oscillateur laser à niveaux multiples ou un amplificateur laser à niveaux multiples), Il est préférable que la densité des atomes luminescents soit plus faible pour le milieu laser situé plus proche d'une surface d'extrémité où le faisceau d'excitation entre que la densité des atomes luminescents pour le milieu laser situé plus proche d'une surface d'extrémité où le faisceau laser est déchargé.
Dans ce cas, lorsqu'on regarde le long de la progression du faisceau d'excitation, on peut observer une relation selon laquelle le faisceau d'excitation traverse le milieu laser ayant une faible densité d'atomes luminescents (et ayant par conséquent un faible taux d'absorption) dans une zone où l'intensité du faisceau d'excitation est toujours élevée parce que l'absorption du faisceau d'excitation n'a pas encore eu lieu, et le faisceau d'excitation traverse le milieu laser ayant une forte densité d'atomes luminescents (et ayant par conséquent un taux d'absorption élevé) dans une zone où l'Intensité du faisceau d'excitation a chuté en résultat de l'absorption du faisceau d'excitation. Une combinaison de forte intensité et de faible taux d'absorption dans la première zone et une combinaison de faible intensité et de taux d'absorption élevée dans la dernière zone présentent des valeurs uniformisées en multiplications pour les combinaisons respectives. Quand la densité des atomes luminescents est faible pour le milieu laser situé proche d'une surface d'extrémité où le faisceau d'excitation entre, et la densité des atomes luminescents est élevée pour le milieu laser situé à distance de la surface d'extrémité où le faisceau d'excitation entre, les températures des milieux laser agencés en niveaux multiples sont uniformisées, et la température maximale parmi les milieux laser peut être réduite.
[0017] (Dispositif laser à réflexions multiples de faisceau d'excitation)
Il y a des cas où la longueur d'un milieu laser (la longueur le long d'une direction incidente du faisceau d'excitation) est courte, et le milieu laser ne peut pas absorber suffisamment le faisceau d'excitation. Dans le cas d'un milieu laser en forme de plaque mince avec une courte distance entre la surface d'entrée du faisceau d'excitation et la surface de sortie du faisceau laser, il peut se poser comme problème que le milieu laser ne peut pas absorber suffisamment le faisceau d'excitation. De ce fait, ii existe un dispositif laser connu, doté d'un mécanisme de réflexion pour réfléchir le faisceau d'excitation qui est entré dans le milieu laser à partir de la surface d'entrée du faisceau d'excitation et est déchargé vers l'extérieur du milieu laser à partir de la surface d'entrée du faisceau d'excitation en ayant été réfléchi sur la surface de sortie du faisceau laser (qui est appelé ici faisceau d'excitation réfléchi dans le milieu laser, à des fins de simplicité de la description), pour que le faisceau d'excitation soit redirigé en direction du milieu laser une fois de plus. Dans un dispositif conventionnel, un milieu laser en forme de plaque mince est fixé à un dissipateur thermique métallique servant à refroidir le milieu laser. Dans le dispositif conventionnel, il faut éviter une interférence entre le dissipateur thermique métallique et le mécanisme de réflexion du faisceau d'excitation, ce qui augmente la longueur du résonateur de l'oscillateur laser. Une technique pour réduire la longueur du résonateur tout en permettant l'utilisation du dissipateur thermique et du mécanisme de réflexion du faisceau d'excitation est actuellement demandée.
[0018] Conformément à la technique divulguée ici, comme un élément à travers lequel le faisceau d'excitation passe par perméation peut être utilisé en tant que dissipateur thermique, le faisceau d'excitation, qui a été réfléchi dans le milieu laser et traverse le dissipateur thermique transparent, peut être réfléchi de manière à traverser de nouveau le dissipateur thermique transparent, et être redirigé en direction du milieu laser. De ce fait, on peut employer un mécanisme de réflexion du faisceau d'excitation qui est configuré pour réfléchir le faisceau d'excitation qui traverse le dissipateur thermique après avoir été réfléchi dans le milieu laser, pour que le faisceau d'excitation soit redirigé de manière à traverser le dissipateur thermique en direction du milieu laser. De ce fait, la longueur du résonateur peut être réduite.
Ainsi, le présent exposé concerne un procédé de fabrication d'un dispositif laser qui comprend un milieu laser ayant une surface d'extrémité et configuré pour émettre une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans le milieu laser, et un dissipateur thermique ayant une surface d'extrémité et une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser et configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, la surface d'extrémité du milieu laser étant jointe à la surface d'extrémité du dissipateur thermique, le procédé comprenant : la formation d'un revêtement d'extrémité sur la surface d'extrémité de l'un parmi le milieu laser et le dissipateur thermique ; la formation d'une couche du même matériau sur une surface du revêtement d'extrémité, la couche du même matériau étant constituée du même matériau que le matériau de l'autre parmi le milieu laser et le dissipateur thermique ; l'activation d'une surface de la couche du même matériau et de la surface d'extrémité de l'autre parmi le milieu laser et le dissipateur thermique dans un environnement sensiblement sous vide ; et la jonction de la surface activée de la couche du même matériau et de la surface d'extrémité activée de l'autre parmi le milieu laser et du dissipateur thermique dans l'environnement sensiblement sous vide.
Le présent exposé concerne également un dispositif laser comprenant : un milieu laser ayant une surface d'extrémité configuré pour émettre une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans le milieu laser ; un dissipateur thermique ayant une surface d'extrémité et une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser, configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, la surface d'extrémité du milieu laser étant jointe à la surface d'extrémité du dissipateur thermique ; un revêtement d'extrémité disposé entre le dissipateur thermique et le milieu laser ; et une couche du même matériau interposée entre le revêtement d'extrémité et l'un parmi le dissipateur thermique et le milieu laser, la couche du même matériau étant constituée du même matériau que l'un parmi le dissipateur thermique et le milieu laser, mais ayant un état cristallin différent.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif laser comprend en outre : un absorbeur saturable ayant une capacité d'absorption qui est configurée pour être à saturation quand l'intensité de la lumière entrant à partir du milieu laser augmente, et dans lequel le dissipateur thermique comprend un premier dissipateur thermique ayant une conductivité thermique supérieure à ceile du milieu laser et configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, et un deuxième dissipateur thermique ayant une conductivité thermique supérieure à celle de l'absorbeur saturable et configuré pour permettre au faisceau laser de le traverser par perméation, ie premier dissipateur thermique, le milieu laser, l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique sont agencés dans cet ordre, la deuxième surface d'extrémité du premier dissipateur thermique joint la première surface d'extrémité du milieu laser, la deuxième surface d'extrémité du milieu laser joint la première surface d'extrémité de l'absorbeur saturable, et la deuxième surface d'extrémité de l'absorbeur saturable joint la première surface d'extrémité du deuxième dissipateur thermique, le revêtement d'extrémité comprend un premier revêtement d'extrémité disposé entre le premier dissipateur thermique et le milieu laser, et un deuxième revêtement d'extrémité disposé entre l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique, la couche du même matériau comprend une première couche du même matériau interposée entre le premier revêtement d'extrémité et l'un parmi le premier dissipateur thermique et le milieu laser, et une deuxième couche du même matériau interposée entre le deuxième revêtement d'extrémité et l'un parmi l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique, la première couche du même matériau est constituée du même matériau que l'un parmi le premier dissipateur thermique et le milieu laser mais a un état cristallin différent, et la deuxième couche du même matériau est constituée du même matériau que l'un parmi l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique mais a un état cristallin différent.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif laser comprend plusieurs dissipateurs thermiques et plusieurs milieux laser, chacun des dissipateurs thermiques et chacun des miiieux laser sont agencés en alternance, chacun des milieux laser est configuré pour émettre un faisceau laser quand le faisceau d'excitation entre, et chacun des dissipateurs thermiques a une conductivité thermique supérieure à celle de chacun des milieux laser, et le faisceau d'excitation et le faisceau de laser pénètrent dans les dissipateurs thermiques.
Dans certains modes de réalisation, chacun des milieux laser est configuré pour recevoir le faisceau d'excitation et le faisceau d'entrée pour décharger un faisceau amplifié du faisceau d'entrée.
Dans certains modes de réalisation, chacun des milieux laser est configuré pour recevoir le faisceau d'excitation et le faisceau d'entrée pour émettre un faisceau de sortie avec une puissance amplifiée du faisceau d'entrée, la direction incidente du faisceau d'excitation et la direction d'émission de lumière du faisceau laser sont les mêmes, et la direction incidente du faisceau d'excitation et la direction incidente du faisceau d'entrée sont opposées.
Dans certains modes de réalisation, la densité des atomes luminescents dans le milieu laser croisant une surface d'extrémité où entre le faisceau d'excitation est inférieure à la densité des atomes luminescents dans le milieu laser situé à distance de ladite surface d'extrémité.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif laser comprend en outre : un mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation, dans lequel le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation est configuré pour réfléchir le faisceau d'excitation, qui traverse par perméation le dissipateur thermique après avoir été réfléchi dans le faisceau laser, pour diriger le faisceau d'excitation de façon qu'il traverse par perméation le dissipateur thermique en direction du milieu laser.
BRÈVE DESCRIPTON DES DESSINS
[0019] La Figure 1 est une vue latérale d'un dispositif laser à impulsions selon un premier mode de réalisation ; la Figure 2 est une vue en perspective partiellement explosée du dispositif laser à impulsions selon le premier mode de réalisation ; la Figure 3 montre un milieu laser et un dissipateur thermique avant un procédé d'activation ; la Figure 4 montre le milieu laser et le dissipateur thermique durant le procédé d'activation ; la Figure 5 montre le milieu laser et le dissipateur thermique après le procédé d'activation ; la Figure 6 montre un état après que le milieu laser activé et le dissipateur thermique activé ont été mis en contact ; la Figure 7 est une vue latérale d'un dispositif laser à niveaux multiples selon un deuxième mode de réalisation ; la Figure 8 est une vue latérale d'un dispositif laser à réflexions multiples selon un troisième mode de réalisation ; la Figure 9 est une vue de trajets optiques d'un faisceau d'excitation à réflexions multiples, vus depuis la direction IX sur la Figure 8; la Figure 10 est une vue latérale des trajets optiques du faisceau d'excitation à réflexions multiples ; la Figure 11 est une vue latérale d'un dispositif laser à réflexions multiples selon un quatrième mode de réalisation ; et la Figure 12 est une vue latérale d'un dispositif laser à réflexions multiples selon un cinquième mode de réalisation.
DESCRIPTON DÉTAILLÉE
[0020] La technique divulguée ici atteint le but (a) suivant, toutefois les modes de réalisation qui suivent atteignent en outre les buts (b) à (d) suivants. Chaque caractéristique réalisant le but respectif est indépendamment utile. Par exemple, une des caractéristiques est utile même si elle ne réalise pas le but (a), du moment qu'elle atteint le but (b). (a) Mettre à disposition une technique pour maintenir une faible résistance thermique entre un milieu laser et un dissipateur thermique, et éviter l'action d'une forte contrainte thermique sur le milieu laser après collage. (b) Mettre à disposition une technique de refroidissement convenant pour un dispositif laser à impulsions. (c) Mettre à disposition une technique de refroidissement convenant pour un dispositif laser à niveaux multiples qui agence linéairement une pluralité de milieux laser en niveaux multiples. (d) Mettre à disposition une technique pour réduire la longueur d'un résonateur lors de l'utilisation d'un mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation qui redirige un faisceau d'excitation réfléchi dans le milieu laser de nouveau en direction du milieu laser.
[0021] Un dispositif laser utile à l'obtention du but (b) ci-dessus peut comprendre la configuration suivante :
Un premier dissipateur thermique, un milieu laser, un absorbeur saturable et un deuxième dissipateur thermique sont agencés dans cet ordre. Une deuxième surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du milieu laser) du premier dissipateur thermique est jointe à une première surface d'extrémité (ia surface d'extrémité du côté du premier dissipateur thermique) du milieu laser, une deuxième surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté de l'absorbeur saturable) du milieu laser est jointe à une première surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du milieu laser) de l'absorbeur saturable, et une deuxième surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du deuxième dissipateur thermique) de l'absorbeur saturable est jointe à une première surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté de l'absorbeur saturable) du deuxième dissipateur thermique.
Le milieu laser émet une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans celui-ci. L'absorbeur saturable a une capacité d'absorption qui est configurée pour être à saturation quand l'intensité de la lumière entrant à partir du milieu laser augmente. Le premier dissipateur thermique a une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser et est configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation. Le deuxième dissipateur thermique a une conductivité thermique supérieure à celle de l'absorbeur saturable et est configuré pour permettre à un faisceau laser de le traverser par perméation.
Un premier revêtement d'extrémité est disposé entre le premier dissipateur thermique et le milieu laser. Un deuxième revêtement d'extrémité est disposé entre l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique. Un oscillateur laser à impulsions est formé par le premier revêtement d'extrémité, le milieu laser, l'absorbeur saturable, et le deuxième revêtement d'extrémité.
[0022] Conformément à ce dispositif, la chaleur provenant du milieu laser est efficacement transmise thermiquement au premier dissipateur thermique, et est en outre transmise thermiquement à partir du premier dissipateur thermique. Le milieu laser est efficacement refroidi par le premier dissipateur thermique. La chaleur provenant de l'absorbeur saturable est efficacement transmise thermiquement au deuxième dissipateur thermique, et est en outre transmise thermiquement à partir du deuxième dissipateur thermique. L'absorbeur saturable est efficacement refroidi par le deuxième dissipateur thermique. Les parties génératrices de chaleur du dispositif laser à impulsions sont refroidies efficacement, et la puissance du laser que le dispositif laser à impulsions est capable de délivrer en sortie est par conséquent augmentée.
[0023] Il est préférable qu'une première couche du même matériau soit interposée entre le premier revêtement d'extrémité et l'un parmi le premier dissipateur thermique et le milieu laser, cette première couche du même matériau étaht constituée du même matériau que l'un parmi le premier dissipateur thermique et le milieu laser, mais ayant un état cristallin différent de celui-ci, et qu'une deuxième couche du même matériau soit interposée entre le deuxième revêtement d'extrémité et l'un parmi l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique, cette deuxième couche du même matériau étant constituée du même matériau que l'un parmi l'absorbeur saturable et le deuxième dissipateur thermique mais ayant un état cristallin différent de celui-ci ; elles ne sont toutefois pas obligatoire.
[0024] Un dispositif laser utile à l'obtention du but (c) ci-dessus peut comprendre la configuration suivante :
Une pluralité de dissipateurs thermiques et une pluralité de milieux laser sont présentes, et chacun des dissipateurs thermiques et chacun des milieux laser sont agencés en alternance. Les milieux laser sont configurés pour émettre un faisceau laser quand un faisceau d'excitation entre dans ceux-ci. Les milieux laser peuvent être configurés pour recevoir un faisceau d'excitation et un faisceau d'entrée et pour décharger un faisceau amplifié au faisceau d'entrée. Les dissipateurs thermiques ont une conductivité thermique supérieure à celle des milieux laser, et sont configurés pour permettre au faisceau d'excitation et au faisceau laser de les traverser par perméation. Un revêtement d'extrémité est disposé entre des paires respectives du dissipateur thermique et du milieu laser.
Conformément à ce dispositif, les dissipateurs thermiques joignent les deux surfaces d'extrémité de chaque milieu laser, si bien que chaque milieu laser est refroidi efficacement à partir de ses deux surfaces d'extrémité.
[0025] Il est préférable de disposer d'une structure dans laquelle le milieu laser, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au dissipateur thermique et le dissipateur thermique sont stratifiés, ou en variante d'une structure dans laquelle le dissipateur thermique, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au milieu laser et le milieu laser sont stratifiés, toutefois ceci n'est pas obligatoire.
[0026] Un dispositif laser utile à l'obtention du but (d) ci-dessus peut comprendre la configuration suivante :
Un milieu laser, un dissipateur thermique et un mécanisme de réflexion de faisceau laser sont présents, et une surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du milieu laser) du dissipateur thermique est jointe à une surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du dissipateur thermique) du milieu laser. Le milieu laser émet une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans celui-ci. Le dissipateur thermique a une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser, et est configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation.
Le mécanisme de réflexion du faisceau d'excitation réfléchit le faisceau d'excitation, qui traverse le dissipateur thermique après avoir été réfléchi dans le milieu laser, pour que le faisceau d'excitation soit redirigé de manière à traverser le dissipateur thermique en direction du milieu laser.
[0027] Il est préférable de disposer d'une structure dans laquelle le milieu laser, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au dissipateur thermique et le dissipateur thermique sont stratifiés, ou en variante d'une structure dans laquelle le dissipateur thermique, le revêtement d'extrémité, la couche analogue au milieu laser et le milieu laser sont stratifiés, toutefois ceci n'est pas obligatoire.
Modes de réalisation [0028] (Premier mode de réalisation : dispositif laser à impulsions)
La Figure 1 montre une vue latérale d'un dispositif laser à impulsions selon un premier mode de réalisation, et la Figure 2 est une vue en perspective partiellement explosée de celui-ci. Le signe de référence 2 indique un premier dissipateur thermique, le signe de référence 8 indique un milieu laser, le signe de référence 10 indique un absorbeur saturable, et le signe de référence 16 indique un deuxième dissipateur thermique. Le milieu laser 8 émet une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans celui-ci par l'intermédiaire du premier dissipateur thermique 2, et un faisceau laser à impulsions est déchargé par l'intermédiaire du deuxième dissipateur thermique 16.
Le signe de référence 6 indique un premier revêtement d'extrémité, ayant une faible réflectance du faisceau d'excitation et une réflectance élevée du faisceau laser. Le signe de référence 12 indique un deuxième revêtement d'extrémité, ayant une réflectance intermédiaire du faisceau laser. A savoir, une partie du faisceau laser est réfléchie dans celui-ci et une deuxième partie du faisceau laser le traverse par perméation.
Le milieu laser 8 émet une lumière quand le faisceau d'excitation entre dans celui-ci. L'absorbeur saturable 10 a une capacité d'absorption qui est configurée pour être à saturation quand l'intensité de la lumière entrant à partir du milieu laser 8 augmente, et devient transparent A savoir, l'absorbeur saturable 10 devient transparent quand l'intensité du faisceau laser piégé entre le premier revêtement d'extrémité 6 et le deuxième revêtement d'extrémité 12 devient élevée, et fonctionne comme un commutateur Q passif. Le faisceau laser à impulsions est déchargé par l'intermédiaire du deuxième dissipateur thermique 16.
[0029] La Figure 2 montre une vue partiellement éclatée du dispositif laser à impulsions. Le premier revêtement d'extrémité 6 est disposé sur une surface d'extrémité (la surface d’extrémité du côté du premier dissipateur thermique 2) du milieu laser 8, et une couche 4 constituée du même matériau que le premier dissipateur thermique 2 (qui est appelée ci-après couche analogue au premier dissipateur thermique 4) est disposée sur une surface du premier revêtement d'extrémité 6. De façon similaire, une deuxième couche d'extrémité 12 est disposée sur une surface d'extrémité (la surface d'extrémité du côté du deuxième dissipateur thermique 16) de l'absorbeur saturable 10, et une couche 14 constituée du même matériau que le deuxième dissipateur thermique 16 (qui est appelée ci-après couche analogue au deuxième dissipateur thermique 14) est disposée sur une surface du deuxième revêtement d'extrémité 12.
[0030] Dans ce mode de réalisation, un YAG contenant 1,1 % atomiques de Nd est utilisé en tant que milieu laser 8. Le milieu laser 8 a une forme de disque avec un diamètre de 5 mm et une épaisseur de 4 mm. Un YAG contenant Cr"^·^ est utilisé pour l'absorbeur saturable 10. Une lumière de 808 nm est utilisée en tant que faisceau d'excitation. On obtient ainsi un faisceau laser à impulsions de 1064 nm. Un matériau de commutation Q autre que Cr-YAG peut être utilisé en tant qu'absorbeur saturable 10. Il peut s’agir d'un élément optique non linéaire tel que LBO ou un cristal.
[0031] Dans le présent mode de réalisation, le premier revêtement d'extrémité 6 et le deuxième revêtement d'extrémité 12 sont formés par déposition sous forme de revêtement de films diélectriques multicouches. Le premier dissipateur thermique 2 permet à un faisceau d'excitation de 808 nm de le traverser par perméation, et un substrat en saphir est utilisé dans le présent mode de réalisation. Le deuxième dissipateur thermique 16 permet a un faisceau laser de 1064 nm de le traverser par perméation, et un substrat en saphir est utilisé dans le présent mode de réalisation.
[0032] Il est difficile de maintenir à une valeur basse la résistance thermique entre des films diélectriques multicouches (premier revêtement d'extrémité 6 et deuxième revêtement d'extrémité 12) et des substrats en saphir, tout en empêchant une contrainte thermique élevée d'agir sur le milieu laser 8. Un procédé consistant à maintenir en contact les films diélectriques multicouches et les substrats en saphir au moyen d'une force mécanique ne permet pas l'obtention de surfaces de contact suffisantes, et la résistance thermique ne peut pas être réduite. Conformément à un procédé consistant à les faire adhérer entre eux au moyen d'un adhésif tel qu'un époxy, la couche d'un tel adhésif va augmenter la résistance thermique. Quand les films diélectriques multicouches et les substrats en saphir sont soudés par diffusion, la résistance thermique va être réduite, toutefois une forte contrainte thermique agit sur le milieu laser 8. Dans le présent mode de réalisation, dans une tentative pour éviter les circonstances susmentionnées, le milieu laser 8, sur une surface d'extrémité sur lequel est disposé un film diélectrique multicouche (le premier revêtement d'extrémité 6), et un substrat en saphir (le premier dissipateur thermique 2) sont collés par collage à température ambiante. En outre, l'absorbeur saturable 10 sur une surface d'extrémité duquel est disposé un film diélectrique multicouche (le deuxième revêtement d'extrémité 12), et un substrat en saphir (le deuxième dissipateur thermique 16) sont collés par collage à température ambiante.
[0033] Le signe de référence 4 sur la Figure 2 indique un film d'alumine déposé sur une surface du premier revêtement d'extrémité (le film diélectrique multicouche) 6, et il s'agit d'un film constitué du même matériau que le premier dissipateur thermique (le saphir) 2. Le signe de référence 14 indique un film d'alumine déposé sur une surface du deuxième revêtement d'extrémité (le film diélectrique multicouche) 12, et il s'agit d'un film constitué du même matériau que le deuxième dissipateur thermique (le saphir) 16. Le premier dissipateur thermique (le saphir) 2 et le film d'alumine 4 constitués du même matériau doivent être fermement joints lors du collage à température ambiante qui va être décrit plus loin. De façon similaire, le deuxième dissipateur thermique (le saphir) 16 et le film d'alumine 14 constitués du même matériau doivent être fermement joints lors du collage à température ambiante qui va être décrit plus loin.
[0034] La Figure 3 montre une surface du milieu laser 8 (pour être plus précis, une surface 4a du film d'alumine 4), sur la surface d'extrémité duquel est disposé le premier revêtement d'extrémité (le film diélectrique multicouche) 6, et le film 4 du même matériau (alumine) que le premier dissipateur thermique 2 est disposé sur une surface du premier revêtement d'extrémité (le film diélectrique multicouche) 6. La Figure 3 montre aussi une surface 2a du premier dissipateur thermique (le saphir) 2. Lorsque ces surfaces sont exposées à l'air, des atomes contaminants 18 tels que l'oxygène et analogues se lient sur les surfaces 4a, 2a et donc le film d'alumine 4 et le substrat en saphir 2 ne vont pas être joints même s'ils sont mis en contact.
[0035] La Figure 4 montre un état dans lequel le film d'alumine 4 et le substrat de saphir 2 sont placés dans un environnement sensiblement sous vide, et un faisceau ionique 20 tel que de l'Ar est irradié sur leurs surfaces. Quand le faisceau ionique 20 est irradié sur les surfaces, l'oxygène ou analogue ayant adhéré sur les surfaces 4a, 2a est éliminé, et des surfaces nouvellement formées, comprenant des liaisons pendantes, sont formées. La Figure 5 montre la surface 4a du film d'alumine 4 et la surface 2a du substrat en saphir 2 où les surfaces nouvellement formées sont formées, et des liaisons atomiques (liaisons pendantes) 22 sont exposées sur les surfaces. La Figure 6 montre un état dans lequel le film d'alumine 4 et le substrat en saphir 2, sur les surfaces desquels les liaisons atomiques sont exposées, sont mis en contact et, dans cet état, une force de liaison mutuelle interatomique est générée entre le film d'alumine 4 et le substrat en saphir 2, en résultat de quoi le film d'alumine 4 et le substrat en saphir 2 sont fermement collés. La résistance thermique entre le film d'alumine 4 et le substrat en saphir 2 est faible. En outre, comme le film d'alumine 4 et le substrat en saphir 2 sont collés à température ambiante, aucune contrainte thermique importante ne va agir sur le milieu laser 8. En outre, la transparence au niveau d'une interface de jonction du film d'alumine 4 et du substrat en saphir 2 est extrêmement élevée, et on ne peut observer ni flou ni coloration. Dans le présent mode de réalisation, la présence du premier revêtement d'extrémité 6 qui a été déposé en phase vapeur sur la surface du milieu laser 8 permet à la résistance thermique entre eux d'être faible, la présence de la couche 4 constituée du même matériau que le premier dissipateur thermique 2 qui a été déposée en phase gazeuse sur la surface du premier revêtement d'extrémité 6 permet à la résistance thermique entre eux d'être faible, et le premier dissipateur thermique 2 qui a été collé à température ambiante à la surface de la couche 4 constituée du même matériau que le premier dissipateur thermique 2 permet à la résistance thermique entre eux d'être faible. Dans le présent mode de réalisation, la résistance thermique entre le milieu laser 8 et le premier dissipateur thermique 2 est faible. La couche analogue au premier dissipateur thermique 4 est une couche constituée du même matériau que le premier dissipateur thermique 2, mais elle a un état cristallin différent.
[0036] La même chose s'applique à la relation entre l'absorbeur saturable 10, le deuxième revêtement d'extrémité 12, la couche analogue au deuxième dissipateur thermique 14, et le deuxième dissipateur thermique 16, et ainsi la couche analogue au deuxième dissipateur thermique 14 et le deuxième dissipateur thermique 16 sont collés à température ambiante. Dans le présent mode de réalisation, la résistance thermique entre l'absorbeur saturable 10 et le deuxième dissipateur thermique 16 est faible, et il n'y a pas de forte contrainte thermique agissant sur l'absorbeur saturable 10. La transparence au niveau de l'interface de jonction entre l'absorbeur saturable et le dissipateur thermique est extrêmement élevée, et on ne peut observer ni flou ni coloration.
[0037] Il convient de noter que le milieu laser 8 et l'absorbeur saturable 10 peuvent être collés à température ambiante. Si le milieu laser 8 et l'absorbeur saturable 10 sont tous deux des YAG mais ne diffèrent que par les dopants, ceci signifie qu'ils sont des couches du même matériau, et donc qu'ils peuvent être collés à température ambiante cependant que l'étape pour former une couche du même matériau est sautée. En outre, comme le montre la Figure 11, un revêtement d'extrémité 30 peut être interposé entre le milieu laser 28 et l'absorbeur saturable 10. La couche d'extrémité 30 est un film ayant une réflectance élevée vis-à-vis du faisceau d'excitation, et une faible réflectance vis-à-vis du faisceau laser. Quand le revêtement d'extrémité 30 est formé sur un milieu laser 28, une couche analogue à l'absorbeur saturable est formée sur une surface de celui-ci pour coller l'absorbeur saturable 10 au moyen d'un collage à température ambiante. Quand ie revêtement d'extrémité 30 est formé sur l'absorbeur saturable 10, une couche analogue au milieu laser est formée sur une surface de celui-ci pour le coller au milieu laser 28 au moyen d'un collage à température ambiante.
Il convient de noter que le premier dissipateur thermique 2 et ie deuxième dissipateur thermique 16 sont de préférence connectés directement ou indirectement à un dispositif diffuseur de chaieur qui n'est pas représenté.
Comme le montrent les Figures 1 et 2, dans le présent mode de réalisation, le premier revêtement d'extrémité 6 et ia couche anaiogue au premier dissipateur thermique 4 sont formés sur ia surface d'extrémité du milieu iaser 8, et ce stratifié est collé à température ambiante au premier dissipateur thermique 2. A titre d'alternative, ie premier revêtement d'extrémité 6 et une couche analogue au milieu laser peuvent être formés sur la surface d'extrémité du premier dissipateur thermique 2, et ce stratifié peut être collé à température ambiante au milieu laser 8. Dans ce dernier cas, la couche analogue au milieu laser est formée entre le premier revêtement d'extrémité 6 et le milieu laser 8. La couche analogue au milieu laser est constituée du même matériau que le milieu laser 8, mais elle a un état cristallin différent. De façon similaire, le deuxième revêtement d'extrémité 12 et une couche analogue à l'absorbeur saturable peuvent être formés sur la surface d'extrémité du deuxième dissipateur thermique 16, et ce stratifié peut être collé à température ambiante à l'absorbeur saturable 10. Dans ce dernier cas, la couche analogue à l'absorbeur saturable est formée entre le deuxième revêtement d'extrémité 12 et l'absorbeur saturable 10. La couche analogue à l'absorbeur saturable est constituée du même matériau que l'absorbeur saturable 10, mais elle a un état cristallin différent.
[0038] (Deuxième mode de réalisation : dispositif laser à niveaux multiples)
La Figure 7 montre un dispositif laser à niveaux multiples selon un deuxième mode de réalisation, qui est un amplificateur laser à niveaux multiples qui aligne iinéairement une pluralité de milieux laser 8 en niveaux multiples. Chacun des milieux laser 8 émet une lumière quand un faisceau d'excitation et un faisceau d'entrée (lumière d'ensemencement) entrent dans celui-ci, et un faisceau laser amplifié du faisceau d'entrée est délivré en sortie. Des films 6 et 12 ajustés à une réflectance intermédiaire vis-à-vis du faisceau laser sont disposés sur les deux surfaces de chaque milieu laser 8.
Un dissipateur thermique 2 est inséré entre chaque paire de milieux laser adjacents 8, 8. Les dissipateurs thermiques 2 ont une conductivité thermique supérieure à celle des milieux laser 8, et sont configurés pour permettre au faisceau d'excitation, au faisceau d'entrée et au faisceau laser de les traverser par perméation.
Les signes de référence 4 et 14 indiquent des couches analogues au dissipateur thermique interposées entre les dissipateurs thermiques 2 et ceux respectifs parmi les revêtements d'extrémité 6, 12, et la présence de ces couches du même matériau permet aux dissipateurs thermiques 2 et aux milieux laser 8 d'être joints par collage à température ambiante. Le signe de référence 24 est une plaque λ/4. La plaque λ/4 24 peut être agencée à l'extrémité de droite de la Figure 7, ou peut être omise. Dans le cas d'un amplificateur à un seul trajet, la plaque λ/4 24 n'est pas requise. En outre, un rotateur de Faraday peut être utilisé à la place de la plaque λ/4 24.
Les dissipateurs thermiques 2 ont un diamètre supérieur à ceux des milieux laser 8. Le dispositif de la Figure 7 est utilisé en étant logé dans un cylindre métallique qui n'est pas représenté. On obtient ainsi une relation dans laquelle les surfaces circonférentielles extérieures dès dissipateurs thermiques 2 font contact avec la circonférence intérieure du cylindre métallique. La chaleur provenant des milieux laser 8 est efficacement refroidie en étant transmise thermiquement au cylindre métallique par l'intermédiaire des dissipateurs thermiques 2.
Sur la Figure 7, bien que le faisceau d'excitation entre depuis la surface d'extrémité gauche, il peut toutefois entrer depuis les deux surfaces gauche et droite. Le faisceau d'entrée peut entrer depuis l'une ou l'autre des surfaces d'extrémité gauche et droite.
Il y a un cas dans lequel la surface la plus extérieure de chaque revêtement d'extrémité est du même matériau que les dissipateurs thermiques. Par exemple, il y a des cas dans lesquels les surfaces les plus extérieures des revêtements d'extrémité sont en alumine, et les dissipateurs thermiques sont en saphir. En variante, il y a des cas dans lesquels les surfaces les plus extérieures des revêtements d'extrémité sont en YAG, et les dissipateurs thermiques sont aussi en YAG. Le YAG peut avoir diverses propriétés en fonction des types et quantités des dopants, et donc il peut être utilisé pour les revêtements d'extrémité ainsi que pour les dissipateurs thermiques. Dans ce cas, les surfaces les plus extérieures des revêtements d'extrémité peuvent servir de couches du même matériau.
Un matériau solide qui émet une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans celui-ci peut être utilisé pour chacun des milieux laser 8 représentés sur la Figure 7. Dans ce cas, on obtient un oscillateur laser à niveaux multiples.
[0039] (Troisième mode de réalisation : dispositif laser à réflexions multiples de faisceau d'excitation)
La Figure 8 montre un dispositif laser selon un troisième mode de réalisation, et le faisceau d'excitation réfléchi dans le milieu laser 28 est réfléchi de nouveau pour ré-entrer dans le milieu laser 28. Le milieu laser 28 est fin (sa distance le long de la direction de progression moyenne du faisceau d'excitation (axe x) est courte) et, ainsi, le faisceau d'excitation n'est pas suffisamment absorbé par un simple va-et-vient à l'intérieur du milieu laser 28 juste une fois, et donc le faisceau d'excitation est réfléchi en trajets multiples.
[0040] Le signe de référence 2 indique le dissipateur thermique, qui est transparent vis-à-vis d'un faisceau d'excitation de 808 nm. Le signe de référence 4 indique la couche analogue au dissipateur thermique, 6 indique le premier revêtement d'extrémité, 28 indique le milieu laser (qui est plus fin que le milieu laser 2 des premier et deuxième modes de réalisation), 30 indique le deuxième revêtement d'extrémité, et 32 indique un coupleur de sortie.
Le premier revêtement d'extrémité 6 a une faible réflectance vis-à-vis du faisceau d'excitation, et une réflectance élevée vis-à-vis du faisceau laser. Le deuxième revêtement d'extrémité 30 a une réflectance élevée vis-à-vis du faisceau d'excitation, et une faible réflectance vis-à-vis du faisceau laser.
[0041] Comme le montre la Figure 8, le faisceau d'excitation traverse le dissipateur thermique 2 à travers lequel le faisceau d'excitation peut passer par perméation, la couche analogue au dissipateur thermique 4 à travers laquelle le faisceau d'excitation peut passer par perméation, et le premier revêtement d'extrémité 6 à travers lequel le faisceau d'excitation peut passer par perméation, et il entre dans le milieu laser 28. Le faisceau d'excitation qui a progressé à l’intérieur du milieu laser 28 est réfléchi par le deuxième revêtement d'extrémité 30, et progresse à l'intérieur du milieu laser 28 vers la gauche. Le faisceau d'excitation qui a progressé à l'intérieur du milieu laser 28 vers la gauche traverse le premier revêtement d'extrémité 6 pour sortir du milieu laser 28, et progresse encore vers la gauche à l'intérieur du dissipateur thermique 2. Le milieu laser 28 est fin, si bien que le faisceau d'excitation ne peut pas être suffisamment absorbé dans le milieu laser 28 par un simple va-et-vient à l'intérieur du milieu laser 28 juste une fois. Le faisceau d'excitation « b » progressant vers le gauche à partir du dissipateur thermique 2 peut toujours être utilisé. Ainsi, dans le présent mode de réalisation, un mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation est utilisé pour rediriger le faisceau d'excitation « b » de nouveau en direction du milieu laser 28.
[0042] La Figure 9 montre une observation de trajets optiques du faisceau d'excitation qui traverse de façon répétée le dissipateur thermique 2 au moyen du mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation, comme on le voit depuis la direction IX sur la Figure 8.
Les numéros indiqués dans des cercles montrent des points de réflexion du faisceau d'excitation par le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation. Les numéros indiquent l'ordre des positions de réflexion. La lettre « a » sur la Figure 9 montre le faisceau d'excitation obtenu à partir d'une diode luminescente qui n'est pas représentée, et les autres lettres montrent les trajets optiques du faisceau d'excitation réfléchi au niveau du milieu laser 28 ou les points de réflexion du mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation. Par exemple, le faisceau d'excitation « a » est réfléchi sur le milieu laser 28 et progresse le long du trajet optique « b », est réfléchi au niveau du point de réflexion 2 et progresse le long du trajet optique « c », est réfléchi au niveau du point de réflexion 3 et progresse le long du trajet optique « d », est réfléchi au niveau du milieu laser 28 et progresse le long du trajet optique « e », et est réfléchi au niveau du point de réflexion 4 et progresse le long du trajet optique « f ».
La Figure 10 est une observation en vue latérale des trajets optiques du faisceau d'excitation qui traverse de façon répétée le dissipateur thermique 2 par le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation. Toutefois, (A) sur la Figure 10 montre les trajets optiques dans le plan A-A de la Figure 9, et (B) sur la Figure 10 montre les trajets optiques dans le plan B-B de la Figure 9. Dans le cas de la Figure 8, le trajet optique « b » montre les trajets optiques dans le plan A-A, et le trajet optique « d » montre un chevauchement des trajets optiques dans le plan B-B.
[0043] Comme cela apparaît de façon évidente d'après les Figures 9 et 10, dans le présent mode de réalisation, le faisceau d'excitation arrive dans le milieu laser 28 six fois (trajets optiques a, d, g, j, m, p) par le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation. Bien que le milieu laser 28 soit fin, le faisceau d'excitation est absorbé en la quantité requise tandis qu'il effectue six va-et-vient dans celui-ci, et un faisceau laser ayant l'intensité requise est déchargé.
[0044] Dans le dispositif laser conventionnel doté d'un mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation, le dissipateur thermique 2 est constitué de métal, et donc le faisceau d'excitation ne le traverse pas. Ainsi, le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation est agencé du côté droit du milieu laser 28 de la Figure 8. En raison de cela, il est nécessaire d'éviter une interférence entre le coupleur de sortie 32 et le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation, et donc la distance entre le coupleur de sortie 32 et le milieu laser 28 ne peut pas être réduite. La distance entre le coupleur de sortie 32 et le milieu laser 28 affecte la longueur du résonateur d'un oscillateur laser. Si la longueur du résonateur est grande, il devient difficile de réduire le temps d'impulsion pour le laser à impulsions et d'augmenter la puissance de pic, par exemple. Conformément au présent mode de réalisation, le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation peut être agencé du côté gauche du milieu laser 28 de la Figure 8, et la distance entre le coupleur de sortie 32 et le milieu laser 28 peut être librement choisie. Le temps d'impulsion pour le laser à impulsions peut être réduit et la puissance de pic peut être augmentée.
[0045] (Quatrième mode de réalisation)
Le mode de réalisation de la Figure 11 est un dispositif laser à impulsions à réflexions multiples du faisceau d'excitation, doté à la fois du mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation des Figures 8 à 10 et du commutateur Q de la Figure 1. La répétition des explications sur des matières qui ont déjà été expliquées sera omise. Dans le présent mode de réalisation, le revêtement d'extrémité 30 est interposé entre le milieu laser 28 et l'absorbeur saturable 10. Une couche ayant une réflectance élevée vis-à-vis du faisceau d'excitation et une faible réflectance vis-à-vis du faisceau laser est utilisée en tant que revêtement d'extrémité 30. En outre, le milieu laser 28 et l'absorbeur saturable 10 peuvent être collés à température ambiante. Dans ce cas, le revêtement d'extrémité 30 est déposé en phase vapeur sur l'un parmi le milieu laser 28 et l'absorbeur saturable 10, une couche constituée du même matériau que l'autre parmi le milieu laser 28 et l'absorbeur saturable 10 est déposée en phase vapeur sur une surface du revêtement d'extrémité 30, et le milieu laser 28 et l'absorbeur saturable 10 sont ainsi collés à température ambiante. En résultat, une couche constituée du même matériau que le milieu laser 28 est formée entre le revêtement d'extrémité 30 et le milieu laser 28 ou, en variante, une couche constituée du même matériau que l'absorbeur saturable 10 est formée entre le revêtement d'extrémité 30 et l'absorbeur saturable 10.
[0046] (Cinquième mode de réalisation)
Le mode de réalisation de la Figure 12 est doté du mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation des Figures 8 à 10, et a un film 34 qui est disposé au niveau de la surface d'extrémité du milieu laser 8 et qui sert de revêtement d'extrémité ainsi que de coupleur de sortie. En raison de cela, la configuration du dispositif laser qui décharge un faisceau laser continu peut être simplifiée. Dans le cas de la Figure 12, un dissipateur thermique qui n'est pas représenté peut être joint à la surface d'extrémité du côté droit du film 34. Le milieu laser 28 peut ainsi être refroidi à partir de ses deux surfaces d'extrémité.
[0047] Les inventeurs ont étudié des techniques pour des rendements élevés d'un dispositif laser, et ont réussi à atteindre une intensité de faisceau laser de 50 GW/cm^ ou plus. Avec une telle intensité élevée, la condition de contact entre le milieu laser et le dissipateur thermique est très importante. Diverses techniques de collage connues posent des problèmes lors de l'augmentation de la puissance de sortie du faisceau laser. Conformément aux techniques de collage connues, le milieu laser n'est pas efficacement refroidi par le dissipateur thermique, il se développe une forte contrainte thermique à l'intérieur du milieu laser, ou bien un flou ou une coloration est généré au niveau de l'interface de jonction du milieu laser et du dissipateur thermique. Une transparence élevée au niveau de l'interface de jonction est critique pour augmenter la puissance du laser, puisqu'un flou ou une coloration au niveau de l'interface absorbe une partie du faisceau laser et génère de la chaleur au niveau de l'interface. La quantité d'énergie absorbée va être très élevée quand l'intensité du faisceau laser est de 50 GW/cm^ ou plus, même si le flou ou la coloration est léger et le taux d'absorption est donc faible. La présente description enseigne un moyen pour surmonter les problèmes empêchant l'augmentation de la puissance du laser.
[0048] Bien que des exemples spécifiques de la présente invention aient été décrits en détail ci-dessus, ces exemples sont purement illustratifs et ne placent aucune limitation sur la portée des revendications du brevet. La technologie décrite dans les revendications du brevet englobe également divers changements et modifications aux exemples spécifiques décrits ci-dessus. Les éléments techniques expliqués dans la présente description ou les dessins apportent une utilité technique soit indépendamment soit par l'intermédiaire de diverses combinaisons. La présente invention n'est pas limitée aux combinaisons décrites au moment du dépôt des revendications. En outre, le but des exemples illustrés par la présente description ou les dessins est de satisfaire simultanément à de multiples objectifs, et la satisfaction à l'un quelconque de ces objectifs donne une utilité technique à la présente invention.

Claims (8)

  1. REVENDICATONS
    1. Procédé de fabrication d'un dispositif laser qui comprend un milieu laser (8 ; 28) ayant une surface d'extrémité et configuré pour émettre une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans le milieu laser (8 ; 28), et un dissipateur thermique (2) ayant une surface d'extrémité (2a) et une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser (8 ; 28) et configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, la surface d'extrémité du milieu laser (8 ; 28) étant jointe à la surface d'extrémité du dissipateur thermique (2), le procédé comprenant : la formation d'un revêtement d'extrémité (6) sur la surface d'extrémité de l'un parmi le milieu laser (8 ; 28) et le dissipateur thermique (2) ; la formation d'une couche du même matériau (4) sur une surface du revêtement d'extrémité (6), la couche du même matériau (4) étant constituée du même matériau que le matériau de l'autre parmi le milieu laser (8 ; 28) et le dissipateur thermique (2) ; l'activation d'une surface (4a) de la couche du même matériau (4) et de la surface d'extrémité (2a) de l'autre parmi le milieu laser (8 ; 28) et le dissipateur thermique (2) dans un environnement sensiblement sous vide ; et la jonction de la surface activée de la couche du même matériau (4) et de la surface d'extrémité activée de l'autre parmi le milieu laser (8 ; 28) et du dissipateur thermique (2) dans l'environnement sensiblement sous vide.
  2. 2. Dispositif laser comprenant : un milieu laser (8 ; 28) ayant une surface d'extrémité configuré pour émettre une lumière quand un faisceau d'excitation entre dans le milieu laser ; un dissipateur thermique (2) ayant une surface d'extrémité (2a) et une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser, configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, la surface d'extrémité du milieu laser (8 ; 28) étant jointe à la surface d'extrémité (2a) du dissipateur thermique (2) ; un revêtement d'extrémité (6) disposé entre le dissipateur thermique (2) et le milieu laser (8 ; 28) ; et une couche du même matériau (4) interposée entre le revêtement d'extrémité (6) et l'un parmi le dissipateur thermique (2) et le milieu laser (8 ; 28), la couche du même matériau (4) étant constituée du même matériau que l'un parmi le dissipateur thermique (2) et le milieu laser (8 ; 28), mais ayant un état cristallin différent.
  3. 3. Dispositif laser selon la revendication 2, comprenant en outre : un absorbeur saturable (10) ayant une capacité d'absorption qui est configurée pour être à saturation quand l'intensité de la lumière entrant à partir du milieu laser (8 ; 28) augmente, et dans lequel le dissipateur thermique (2, 16) comprend un premier dissipateur thermique (2) ayant une conductivité thermique supérieure à celle du milieu laser (8 ; 28) et configuré pour permettre au faisceau d'excitation de le traverser par perméation, et un deuxième dissipateur thermique (16) ayant une conductivité thermique supérieure à celle de l'absorbeur saturable (10) et configuré pour permettre au faisceau laser de le traverser par perméation, le premier dissipateur thermique (2), le milieu laser (8 ; 28), l'absorbeur saturable (10) et le deuxième dissipateur thermique (16) sont agencés dans cet ordre, la deuxième surface d'extrémité du premier dissipateur thermique (2) est jointe à la première surface d'extrémité du milieu laser (8 ; 28), la deuxième surface d'extrémité du milieu laser (8 ; 28) est jointe à la première surface d'extrémité de l'absorbeur saturable (10), et la deuxième surface d'extrémité de l'absorbeur saturable (10) est jointe à la première surface d'extrémité du deuxième dissipateur thermique (16), le revêtement d'extrémité (6, 12) comprend un premier revêtement d'extrémité (6) disposé entre le premier dissipateur thermique (2) et le milieu laser (8 ; 28), et un deuxième revêtement d'extrémité (12) disposé entre l'absorbeur saturable (10) et le deuxième dissipateur thermique (16), la couche du même matériau (4, 14) comprend une première couche (4) du même matériau interposée entre le premier revêtement d'extrémité (6) et l'un parmi le premier dissipateur thermique (2) et le milieu laser (8 ; 28), et une deuxième couche (14) du même matériau interposée entre le deuxième revêtement d'extrémité (12) et l'un parmi l'absorbeur saturable (10) et le deuxième dissipateur thermique (16), la première couche du même matériau (4) est constituée du même matériau que l'un parmi le premier dissipateur thermique (2) et le milieu laser (8 ; 28) mais a un état cristallin différent, et la deuxième couche du même matériau (14) est constituée du même matériau que l'un parmi l'absorbeur saturable (10) et le deuxième dissipateur thermique (16) mais a un état cristallin différent.
  4. 4. Dispositif laser selon la revendication 2, dans lequel le dispositif laser comprend plusieurs dissipateurs thermiques (2) et plusieurs milieux laser (8), chacun des dissipateurs thermiques (2) et chacun des milieux laser (8) sont agencés en alternance, chacun des milieux laser (8) est configuré pour émettre un faisceau laser quand le faisceau d'excitation entre, et chacun des dissipateurs thermiques (2) a une conductivité thermique supérieure à celle de chacun des milieux laser (8), et le faisceau d'excitation et le faisceau de laser pénètrent dans les dissipateurs thermiques (2).
  5. 5. Dispositif laser selon la revendication 4, dans lequel chacun des milieux laser (8) est configuré pour recevoir le faisceau d'excitation et le faisceau d'entrée pour décharger un faisceau amplifié du faisceau d'entrée.
  6. 6. Dispositif laser selon la revendication 5, dans lequel chacun des milieux laser (8) est configuré pour recevoir le faisceau d'excitation et le faisceau d'entrée pour émettre un faisceau de sortie avec une puissance amplifiée du faisceau d'entrée, la direction incidente du faisceau d'excitation et la direction d'émission de lumière du faisceau laser sont les mêmes, et la direction incidente du faisceau d'excitation et la direction incidente du faisceau d'entrée sont opposées.
  7. 7. Dispositif laser selon la revendication 4, dans lequel la densité des atomes luminescents dans le milieu laser (8) croisant une surface d'extrémité où entre le faisceau d'excitation est inférieure à la densité des atomes luminescents dans le milieu laser (8) situé à distance de ladite surface d'extrémité.
  8. 8. Dispositif laser selon la revendication 2, comprenant en outre : un mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation, dans lequel le mécanisme de réflexion de faisceau d'excitation est configuré pour réfléchir le faisceau d'excitation, qui traverse par perméation le dissipateur thermique après avoir été réfléchi dans le faisceau laser, pour diriger le faisceau d'excitation de façon qu'il traverse par perméation le dissipateur thermique en direction du milieu laser (28).
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6261057B1 (ja) 2016-09-07 2018-01-17 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 選択増幅装置
JP6632644B2 (ja) 2018-01-25 2020-01-22 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 光学素子の製造方法及び光学素子
JP6933349B2 (ja) * 2018-04-25 2021-09-08 国立大学法人北見工業大学 接合体、レーザ発振器、レーザ増幅器及び接合体の製造方法
JP7185893B2 (ja) * 2018-05-14 2022-12-08 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 レーザー装置
US10622780B2 (en) * 2018-06-22 2020-04-14 Candela Corporation Handpiece with a microchip laser
CN112771735B (zh) * 2018-09-14 2024-10-15 大学共同利用机关法人自然科学研究机构 光振荡器
JP7396299B2 (ja) * 2018-12-25 2023-12-12 ソニーグループ株式会社 レーザ装置
US20220143752A1 (en) * 2019-02-13 2022-05-12 Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences Laser processing device, and laser processing method
CN114008871A (zh) * 2019-06-18 2022-02-01 大学共同利用机关法人自然科学研究机构 光学元件的制造方法及光学元件
CN111431019A (zh) * 2020-02-24 2020-07-17 中国科学院光电研究院 双面传导冷却多薄片激光头
US11532919B2 (en) 2020-05-27 2022-12-20 Candela Corporation Fractional handpiece with a passively Q-switched laser assembly

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5796766A (en) * 1994-08-23 1998-08-18 Laser Power Corporation Optically transparent heat sink for longitudinally cooling an element in a laser
JPH09298333A (ja) * 1996-05-09 1997-11-18 Mitsubishi Electric Corp 固体受動ｑスイッチブロックとその製造方法、および固体ｑスイッチレーザ発振器、ならびに固体レーザ装置
JP2000101175A (ja) * 1998-09-18 2000-04-07 Mitsubishi Electric Corp 固体受動ｑスイッチブロック、固体ｑスイッチレーザ発振器及び固体レーザ装置
US6624925B2 (en) * 2001-03-13 2003-09-23 Textron Systems Corporation Optical amplifier employing an active doped unitary amplifier
US20050074040A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Spence David E. Diamond cooled laser gain assembly
JP4933130B2 (ja) * 2006-02-16 2012-05-16 昭和電工株式会社 ＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法
JP4294661B2 (ja) * 2006-07-26 2009-07-15 国立大学法人東北大学 基板ステージ、熱処理装置および基板ステージの製造方法
US7649920B2 (en) * 2007-04-03 2010-01-19 Topcon Corporation Q-switched microlaser apparatus and method for use
US7924895B2 (en) * 2007-05-23 2011-04-12 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Monolithic diode-pumped laser cavity
US7724800B2 (en) * 2007-06-08 2010-05-25 The Boeing Company Power scaleable thin disk lasers
JP2010251390A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Oki Electric Ind Co Ltd 発光ダイオード及びその製造方法
WO2010145855A1 (fr) * 2009-06-15 2010-12-23 Pantec Biosolutions Ag Laser à solide monolithique à pompage latéral et procédé de fonctionnement associé
US8379680B1 (en) * 2009-08-10 2013-02-19 The Boeing Company Direct cooling of thin disk lasers
JPWO2011126000A1 (ja) * 2010-04-08 2013-07-11 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP5868003B2 (ja) * 2011-01-14 2016-02-24 三菱電機株式会社 平面導波路型レーザ装置およびその製造方法
EP2728608A4 (fr) * 2011-06-30 2014-11-19 Kyocera Corp Substrat composite et son procédé de production
US8518179B1 (en) * 2012-02-29 2013-08-27 Uchicago Argonne, Llc Controlling the emissive properties of materials-improved lasers and upconversion materials
US20130250984A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 Ams Research Corporation Laser element having a thermally conductive jacket
JP2014135421A (ja) * 2013-01-11 2014-07-24 Hamamatsu Photonics Kk 固体レーザデバイス及びその製造方法
EP2879249B1 (fr) * 2013-11-28 2021-06-23 Candela Corporation Système laser
EP3089287B1 (fr) * 2013-12-27 2021-07-28 Mitsubishi Electric Corporation Dispositif laser du type guide d'ondes plat
JP2016018071A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 住友金属鉱山株式会社 ファラデー回転子とその製造方法
US9337614B1 (en) * 2014-10-22 2016-05-10 Trumpf Laser Gmbh Cooling disk lasers
US9401580B1 (en) * 2015-05-27 2016-07-26 Lumentum Switzerland Ag Optical source with passive pulse shaping
DE102016118364B3 (de) * 2016-09-28 2018-03-08 Schott Ag Mantelglas für Festkörperlaser

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Publication number Publication date
DE102017112620A1 (de) 2017-12-14
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