CA1102438A - Chaine d'amplification laser - Google Patents
Chaine d'amplification laserInfo
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- CA1102438A CA1102438A CA310,668A CA310668A CA1102438A CA 1102438 A CA1102438 A CA 1102438A CA 310668 A CA310668 A CA 310668A CA 1102438 A CA1102438 A CA 1102438A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
- H01S3/2325—Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers
- H01S3/2333—Double-pass amplifiers
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- H01S3/0064—Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
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Abstract
Chaîne d'amplification laser comportant, en série sur l'axe d'émission d'un oscillateur laser, une lame de germanium inclinée à l'incidence de Brewster, un parallélépipède de Fresnel, un amplificateur laser et un miroir de renvoi, ainsi que, alignée sur l'axe de réflexion de la lame, un-parallélépipède de Fresnel et un amplificateur laser. Application à l'étude des plasmas.
Description
g3~ ~
~ a présente invention concerne une cha~ne d'a~plification laser et plus particulièrement uné oha~ne d'amplification laser à ga~ carbonique capable de fournir des impulsions lumineu~es de longueur 109 6 microns.
Une telle chafne comporte classiquement les élément~
~uivant~ 3ucces~ivement sur un même axe optique, ' - un oscillateur laser muni d~un modulateur afin d~émet-tre de~ impulsions très'courtes, le modulateur comportant ~ sa sortie un polariseur linéaire, - une lame quart d'onde convenablement di~posée pour transformer la polarisation linéaire en polarisa-tion circulairs, - - un ou plusieurs amplificateurs la~er pour amplifier des impûlsions lumineu~es qui peuvent ~tre en~uite focalisées sur une cible. ' ~ e rôle de la lame quart d~onde est de protéger le modu-lateur contre les impulsion~ de retour qui résultent de la rétro-diffusion ou de-la réflexion d'une partia de la lumière reçue par la cible. En effet ce~ impulsions de retour sont polarisées -~
- circulairement, comme celles qui ont été trar.smises de la lame ~er~
la cible. Elles traversent en sens invers~ dlabord les ampli~i-cateurs où elles subi~ent une nouvelle amplification, puis la lame quart d~onde qui tran~forme leur polarisation circulaire en ~' polarisation rectiligne a~ec une direction de polarisation perpen~
diculaire ~ celle qu'elle~ avaient ~ l'aller, ~ la sortie du polariseur. ~e polariseur arr~te donc ces impulsiong de retour, ce qui a~sure la protection du moaulateur. ` -~ es cha~nes de ce type pré~entent un inconv~nient lors-qu~on d~ire augmenter l~énergie des impul~ion~ en augmentant le gain des ampli~icateur~: 9i ce gain dépasse une valeur'critique, '~
il apparait des impulsions laser spontanées qui prenn~nt naissance entre de~ surface~ réfléchissante~ parasite~ de la cha~ne d~amplification. Il es pratiquement difficile d'é~iter la présence C3Z431~
de telles surfaces réfléchi~santes parasites, et le~ impul~ions laser spontanées qui en résultent peuvent être tras gênantes.
~a présente invention a pour but la réalisation d~un~
.cha~ne d~amplification la~er prot~égée contre le~ impulsions de retour) mais de plus faible encombrement et pr~sentant un gain .~.
accru sanæ risque dlapparition d~oscillation~ spontanées de forte puissance.
~ a présente invention a pour objet une cha~ne d7amplifi- . :
cation laser, comportant 10: - un oscillateur laser disposé selon un premier axe, cet oscillateur étant muni d~un modulateur constitué d~une cellule électro-optique et d'au moins un polariseur, de sorte que le !;
faisceau lumineux sortant de 170scillateur soib polari~é linéaire-ment dans un premier plan,. ;~
- un organe optique disposé sur le premier axe à la sor-tie de l'oscillateur laser, cet organe étant apte ~ laisser passer le faisceau lumineux polarisé linéairement dans le premier plan, - un premier amplificateur laser disposé ~ la ~ortie de llorgane optique, ~ .
- un premier transformateur optique diæposé optiquement en ~érie avec le premier amplificateur laser~ ce transformateur étant d~un type capable de changer en une polarisation circulaire la pol~risation linéaire du ~aisoeau qu~il reçoit, - un réflecteur dispos~ de façon ~ renvoyer sur lui-même le fais~eau ayant traversé le premier amplificateur et le premi~r transformateur, le fai~ceau ~envoyé étant polari~é danæ
un deuxième plan perpendioulaire au premier plan, après travers~e en sens inverse du premier tran~formateur optique et du premier ~.
amplificateur, au moins une pPrtie de l'énergie du faisceau pbla~
risé dans le deuxième plan étant réfléchie par l'organe optique suivant un deuxième axe différent du premier axe, - et un deuxième amplificateur laser di~pasé sur le deuxième axe pour être traversé par ladite partie de l'énergie ~:
~ a présente invention concerne une cha~ne d'a~plification laser et plus particulièrement uné oha~ne d'amplification laser à ga~ carbonique capable de fournir des impulsions lumineu~es de longueur 109 6 microns.
Une telle chafne comporte classiquement les élément~
~uivant~ 3ucces~ivement sur un même axe optique, ' - un oscillateur laser muni d~un modulateur afin d~émet-tre de~ impulsions très'courtes, le modulateur comportant ~ sa sortie un polariseur linéaire, - une lame quart d'onde convenablement di~posée pour transformer la polarisation linéaire en polarisa-tion circulairs, - - un ou plusieurs amplificateurs la~er pour amplifier des impûlsions lumineu~es qui peuvent ~tre en~uite focalisées sur une cible. ' ~ e rôle de la lame quart d~onde est de protéger le modu-lateur contre les impulsion~ de retour qui résultent de la rétro-diffusion ou de-la réflexion d'une partia de la lumière reçue par la cible. En effet ce~ impulsions de retour sont polarisées -~
- circulairement, comme celles qui ont été trar.smises de la lame ~er~
la cible. Elles traversent en sens invers~ dlabord les ampli~i-cateurs où elles subi~ent une nouvelle amplification, puis la lame quart d~onde qui tran~forme leur polarisation circulaire en ~' polarisation rectiligne a~ec une direction de polarisation perpen~
diculaire ~ celle qu'elle~ avaient ~ l'aller, ~ la sortie du polariseur. ~e polariseur arr~te donc ces impulsiong de retour, ce qui a~sure la protection du moaulateur. ` -~ es cha~nes de ce type pré~entent un inconv~nient lors-qu~on d~ire augmenter l~énergie des impul~ion~ en augmentant le gain des ampli~icateur~: 9i ce gain dépasse une valeur'critique, '~
il apparait des impulsions laser spontanées qui prenn~nt naissance entre de~ surface~ réfléchissante~ parasite~ de la cha~ne d~amplification. Il es pratiquement difficile d'é~iter la présence C3Z431~
de telles surfaces réfléchi~santes parasites, et le~ impul~ions laser spontanées qui en résultent peuvent être tras gênantes.
~a présente invention a pour but la réalisation d~un~
.cha~ne d~amplification la~er prot~égée contre le~ impulsions de retour) mais de plus faible encombrement et pr~sentant un gain .~.
accru sanæ risque dlapparition d~oscillation~ spontanées de forte puissance.
~ a présente invention a pour objet une cha~ne d7amplifi- . :
cation laser, comportant 10: - un oscillateur laser disposé selon un premier axe, cet oscillateur étant muni d~un modulateur constitué d~une cellule électro-optique et d'au moins un polariseur, de sorte que le !;
faisceau lumineux sortant de 170scillateur soib polari~é linéaire-ment dans un premier plan,. ;~
- un organe optique disposé sur le premier axe à la sor-tie de l'oscillateur laser, cet organe étant apte ~ laisser passer le faisceau lumineux polarisé linéairement dans le premier plan, - un premier amplificateur laser disposé ~ la ~ortie de llorgane optique, ~ .
- un premier transformateur optique diæposé optiquement en ~érie avec le premier amplificateur laser~ ce transformateur étant d~un type capable de changer en une polarisation circulaire la pol~risation linéaire du ~aisoeau qu~il reçoit, - un réflecteur dispos~ de façon ~ renvoyer sur lui-même le fais~eau ayant traversé le premier amplificateur et le premi~r transformateur, le fai~ceau ~envoyé étant polari~é danæ
un deuxième plan perpendioulaire au premier plan, après travers~e en sens inverse du premier tran~formateur optique et du premier ~.
amplificateur, au moins une pPrtie de l'énergie du faisceau pbla~
risé dans le deuxième plan étant réfléchie par l'organe optique suivant un deuxième axe différent du premier axe, - et un deuxième amplificateur laser di~pasé sur le deuxième axe pour être traversé par ladite partie de l'énergie ~:
-2- .
. ~ . . .. ., .; , , , , ., . .; , , ~ . , - .. .. :
Z9~38 du faisceau réfléchie par l'organe optique, caractéri~ée par le fait - que ledit organe optique est constitué par une premièra lame optique constituée d'un matériau transparant ~ la lumière du fai~ceau, cette premiare lame étant inclin~e ~ 1'indicence de BREWS~ER dans le premier plan par rapport au fai~ceau ~ortant de l~o~cillateur, cette lame optlque réfléchis~ant suivant le deuxième axe la plus grande partie de l'énergia du faisceau polarisé dans le deuxième plan et laissant passer l'autre partie.
de l'énergie de ce faisceau .
- et qu'elle comporte en outre . un deuxiame transformateur optique dudit type, di~posé
sur le deuxième axe . et un dispositif anti-retour dispos~ entre l'o~cilla-teur et la première lame optique, ce dispositi~ étant capable d'absorber ladite autre partie de l'énergie du faisceau polarisé
aans le deuxiame plan et de laisser pa~ser le faisceau laser .~. :
sortant de l'oscillateur. . ~.
~tin~ention est d~crite ci-dessous, à titre illustratif --2G mais nullement limitatif, en regard du des~in annexé dan~ lequel: ~
- la figure 1 repré~ente schématiquement un mode de ; ~.-réalisation de la cha~ne d'amplification laser selon l'invention9 - la figure 2 est un graphique montrant 19s variations .
de la polarisation de la lumière d'une impulsion se propageant dan~ la cha~ne représentée sur la figure 1, - la figure 3 est un graphique montrant le3 variation~
de la polarisation de la lumiare d'une impulsion parasite prenant naissance et se propageant aans la ha~ne représentée Eur la figure 1 - et la figure 4 repré~ente schématiquement un autre mode de réalisation de la cha~ne dlamplification la~er selon l'invention~
, -- ` ~1~;2438 Selon la fi~uxe 1, un o~cillateur la3er 1 ~ ga~ ;
carbonique fournit une impul~ion de longueur d'onde 10,6 m~crons et d'une durée 30 nanoæecondes environ. Cette impul3ion traverse un modulateur constitué d'une cellule de Pockels 2 entre deux polariæeurs croi~és 3 et 4. ~'lmpul~ion sortant du modulateur est polarisée lin~airement, verticalemen-t par exemple, et a une durée de 1,5 nanoseconde~. Cette impulsion tra~erse un di~positif anti-retour 5 comportant notamment un sy~tème optique afocal ~ormé de deux miroir~ concaves 5a et 5b diæposés pour réfléchir successivement l'impulsion, ces moroirs ayant un foyer réel commun Sc. Cette impul~ion traverse ensuite une lame de germa-nium 7 inclinée ~ l' m cidence de ~rewster par rapport ~ l'axe 6, puis un transformateur optique, par exemple un parallélépipède de Fresnel 8 qui tran~forme la polarisation linéaire en polarisa-tion circulaire~ ~'impulsion traverse alors un amplificateur 9, puis aprè~ réflexion sur le miroir 10, retraver~e en sens inverse l'amplificateur 9 et le parallélépipède 8 qui tran~forme la pola-risation circulaire en une polàrisation rectiligne perpendiculaire ~ la direction de polarisation de l'impul3ion sortant du pola~
seur-4, c'e9t-a-dire hori~ontale dans l'exemple~choisi ~ a plu~ grande partie (78%) de l'énergie de l'impulsion ayant traveræé une seconde foi~ le parallélépip~de 8 est réfl~chie par la lame 7, traverse un autre parallélépipède de ~re~nel 11 qui transforme ~a polari~ation rectiligne en une polarisation oirculaîre, puis e~t un~ nou~elle foi~ amplifiée dans un amplifi-cateur 12 avant d'~tre focali9ée sur une cible 13 par une lentille 14.
autre partie (22%) de l'énergie de l'impul~ion ayant traveræé une seconde fois le parallélépip~de 8 tra~er~e la lame 7 puis eæt absorbée par le dispoæitif anti-retour 5. En effet, ce di~poæiti~ comporte un seuil de puissance prédéterminé. Ce seuil est réglé pour laisser pa~ser sans absorption de puissance les ':
impulsions laser de puissance relativement faible provenant de l'oscilla-teur et se diri~eant ver~ le~ amplificateur~, mai~ pour absorber par claquage au foyer 5c les impulsion~ de retour dont la puissance est supérieure au ~euil.
Il e~t po~ible qu'une partie de l~énergie de l'impul-~ion qui a frappé la cible 13 soit rétrodiffu~ée. Dans ce ca~ 9 l'énergie rétrodiffu~ée traverse en sens inverse la lentille 14, ltamplificateur 12 où elle e~t amp]ifiée et le parallél~pipède 11 - qui tranæforme sa polari~ation circulaire en une polari~ation rectiligne verticale. ~'energie retrodiffu~ée es-t renYoyée hors de l'axe 6 par travers~e de la lame 7. Cette énergie ne peut donc endommager le modulateur~
~ a figure 2 e~t un schéma développé gr~ce auquel on peut ~uivre sans ai~icultés le~ variation~ de la polarisation ae la lumière de ltimpulsion sortant de l'oscillateur laser et se propagent dans la cha~ne comme décrit ci-de~sus. Ce schéma `
comporte une ligne supérieure ~ur laquelle ~ont repéréæ par leurs référenoe~ les differents élément~ de la cha~ne, dan~ le sens o~
ils sont traversés par cette impul~ion. Sur une deuxième ligne on a représenté la polari~ation de la lumière entre les éléments successifs: le~ flèches verticales ~ymbolisent une polarisation linéaire verticale, les cercle~ avec un point au centre une polari~ation linéaire hori~ontale, le~ cercles avec deux diam~tres perpendiculaires une pol~ri~ation circulaire, une flèche courbe indiquant le sen~ de rotation du champ électrique de la lumiare.
Comme il e~t vi~ible ~ur ce sch~ma, la traver~ée d'un parallélepipède de ~re~nel transforme une polari~tion circulaire en une polari~ation rectiligne et réciproquement. ~a traver~ee de deux parallélépipedes de ~re~nel en série transfoxme une polarisation linéaire verticale en une polarisation linéaire horisontale et réoiproquement, et inverse le sens de rotation d'une polari~ation circulaire. Une lame quart d'onde convenable- -ment disposée opèrerait les m8mes transfoxmations. On voit au~i :
32~L38 - ~ur ce schéma que le type de polarisation linéaire ou le sens de rotation d'une polarisation circulaire n'est pas changé par réflexion sur ~ miroir ou une cible.
Il est ~ noter que pour des rai~on~ de clarté, la partie de l'impulsion qui après deux traversées de la lame 7 est absorbée , ' par le dispositif 5 n'est pas illustrée ~ur le schéma de la figure 2.
~ a figure 3 représente l'évolution d~une impulsion lumineu~e parasite prenant naissance dans l~amplificateur 12 et se propageant en sens inverse vers la lame 7.
Cette impulsion para~ite est polari~ée par exemple verticalement ~ la sortie de l'amplificateur 12, cette polariæation verticale étant tran~formée en une polarisation circulaire à la sortie du parallelépip~de 11. ~a lame 7 renvoie vers le parallé~
lépipède 8 la composante polarisée horizontalement du faisceau qu'elle reçoit. Si l~onde lumineuse est réfléchie par la face avant du parallélépipède 8, elle æe propage vers la cible aprè~
~éflexion sur 7 dan~ les conditions déj~ indiquées sur la figure 2. Elle ~e réfléchit donc sur la cible et ~e trouve renvoyé en -~
'dehors de la chaine ~ travers la lame 7. Il en ré~ulte que cette ,' impulsion parasite ne peut provoquer d~autooscillation laser. ;'~
Si l'onde lumineuse se propage au del~ du parallelépi-pède 8 san~ etre réfléchie, elle ~e trouve renvoyée vers la lame 7 après réflexion sur le miroir 10. Après une nou~elle traversée du parallélépipède 8, l'impulsion renvoyée est polarisee vertica-lement et traverse donc la lame 7 sans réflexion pour être absorbée par le disposi'tif 5. . , ' D'une manière généraleJ la présence de la lame 7 entre deux parallélépip~cLes de Fresnel insérés dans la cha~ne amplifi-catrice emp~che les amplifioateurs ainsi séparés de coopérerla production d'oscillations parasites. Il est ain~i possible dlaugmenter le gain de cette cha~ne en augmentant le nombre - ~!
. 6 .. *
~ ~6~Z~ 3 ~
d'amplificateurs tout en évitan-t le risque d'auto-oscil]ation Sur la figure 4 est représenté un autre mode de réalisation de la cha~ne d'amplification laqer ~elon l'invention9 ce mode de réalisatlon pré~entant l'avantage de permettre d'uti-liser la partie de l'énergie de l'impul~ion la~er qui tra~er~e une seconde fois la lame 7 après renvoi par le miroir 10. ~a cha~ne illustrée par la figure 4 comporte, en plus des éléments représentés ~ur la figure lf une lame de germanium 15 di~posée entre l'organe 5 et la lame 7 Cette lame 15 est inclinée à
l'incidence de Brewster sur la direction des rayons lumineux se propageant parallélement ~ l'axe 6 Un ampli~icateur 16 est dispo3é entre les lames 15 et 17. Sur l'axe de renvoi des impul-sions provenant du moroir lO et réfléchies par le miroir 15 sont disposés sucoessivement un parallélépipède de ~resnel 17 et un amplificateur 18. ~es impul~ions sortant des amplificateurs 12 et 18 peuvent être focalisées par des dispositifs optiques non repr~sentés sur une oible.unique. Bien entendu des dispositifs -de retard optique peuvent etre diæposés dans la cha~ne pour que les impulsion~ sortant des amplificateurs 12 et 18 et venant frapper la cible unique arrivent parfaitement en phase.
~ e ~onctionnement de la chatne représentée sur la figure 4 est analogue à celle illustrée par la figure 1. Il eæt ~ noter cependant que 1'~nergie sortant de la lame 7 ver~ le miroir 10 et provenant de 1'oscillateur subit une amplification préalable dans 1'amplificateur 16. De plus, cette cha~ne comporte deux branches en parallele (11- 12 et 17 - 18) pour illuminer la cible unique.
Seulement 22% de l'énergie sortant de l'ampli~icateur 16 aprè~
renvoi par le miroir 10 sont perdus.
On conçoit qu'il e~t possible de rajouter encore dans la cha~ne, entre les dispositi~s 5 et 15, d'autres eléments analogue analogues aux éléments 16,15,17 et 18 pour récupérer l'énergie qui traverse en retour la lame 15.
..
. ~ . . .. ., .; , , , , ., . .; , , ~ . , - .. .. :
Z9~38 du faisceau réfléchie par l'organe optique, caractéri~ée par le fait - que ledit organe optique est constitué par une premièra lame optique constituée d'un matériau transparant ~ la lumière du fai~ceau, cette premiare lame étant inclin~e ~ 1'indicence de BREWS~ER dans le premier plan par rapport au fai~ceau ~ortant de l~o~cillateur, cette lame optlque réfléchis~ant suivant le deuxième axe la plus grande partie de l'énergia du faisceau polarisé dans le deuxième plan et laissant passer l'autre partie.
de l'énergie de ce faisceau .
- et qu'elle comporte en outre . un deuxiame transformateur optique dudit type, di~posé
sur le deuxième axe . et un dispositif anti-retour dispos~ entre l'o~cilla-teur et la première lame optique, ce dispositi~ étant capable d'absorber ladite autre partie de l'énergie du faisceau polarisé
aans le deuxiame plan et de laisser pa~ser le faisceau laser .~. :
sortant de l'oscillateur. . ~.
~tin~ention est d~crite ci-dessous, à titre illustratif --2G mais nullement limitatif, en regard du des~in annexé dan~ lequel: ~
- la figure 1 repré~ente schématiquement un mode de ; ~.-réalisation de la cha~ne d'amplification laser selon l'invention9 - la figure 2 est un graphique montrant 19s variations .
de la polarisation de la lumière d'une impulsion se propageant dan~ la cha~ne représentée sur la figure 1, - la figure 3 est un graphique montrant le3 variation~
de la polarisation de la lumiare d'une impulsion parasite prenant naissance et se propageant aans la ha~ne représentée Eur la figure 1 - et la figure 4 repré~ente schématiquement un autre mode de réalisation de la cha~ne dlamplification la~er selon l'invention~
, -- ` ~1~;2438 Selon la fi~uxe 1, un o~cillateur la3er 1 ~ ga~ ;
carbonique fournit une impul~ion de longueur d'onde 10,6 m~crons et d'une durée 30 nanoæecondes environ. Cette impul3ion traverse un modulateur constitué d'une cellule de Pockels 2 entre deux polariæeurs croi~és 3 et 4. ~'lmpul~ion sortant du modulateur est polarisée lin~airement, verticalemen-t par exemple, et a une durée de 1,5 nanoseconde~. Cette impulsion tra~erse un di~positif anti-retour 5 comportant notamment un sy~tème optique afocal ~ormé de deux miroir~ concaves 5a et 5b diæposés pour réfléchir successivement l'impulsion, ces moroirs ayant un foyer réel commun Sc. Cette impul~ion traverse ensuite une lame de germa-nium 7 inclinée ~ l' m cidence de ~rewster par rapport ~ l'axe 6, puis un transformateur optique, par exemple un parallélépipède de Fresnel 8 qui tran~forme la polarisation linéaire en polarisa-tion circulaire~ ~'impulsion traverse alors un amplificateur 9, puis aprè~ réflexion sur le miroir 10, retraver~e en sens inverse l'amplificateur 9 et le parallélépipède 8 qui tran~forme la pola-risation circulaire en une polàrisation rectiligne perpendiculaire ~ la direction de polarisation de l'impul3ion sortant du pola~
seur-4, c'e9t-a-dire hori~ontale dans l'exemple~choisi ~ a plu~ grande partie (78%) de l'énergie de l'impulsion ayant traveræé une seconde foi~ le parallélépip~de 8 est réfl~chie par la lame 7, traverse un autre parallélépipède de ~re~nel 11 qui transforme ~a polari~ation rectiligne en une polarisation oirculaîre, puis e~t un~ nou~elle foi~ amplifiée dans un amplifi-cateur 12 avant d'~tre focali9ée sur une cible 13 par une lentille 14.
autre partie (22%) de l'énergie de l'impul~ion ayant traveræé une seconde fois le parallélépip~de 8 tra~er~e la lame 7 puis eæt absorbée par le dispoæitif anti-retour 5. En effet, ce di~poæiti~ comporte un seuil de puissance prédéterminé. Ce seuil est réglé pour laisser pa~ser sans absorption de puissance les ':
impulsions laser de puissance relativement faible provenant de l'oscilla-teur et se diri~eant ver~ le~ amplificateur~, mai~ pour absorber par claquage au foyer 5c les impulsion~ de retour dont la puissance est supérieure au ~euil.
Il e~t po~ible qu'une partie de l~énergie de l'impul-~ion qui a frappé la cible 13 soit rétrodiffu~ée. Dans ce ca~ 9 l'énergie rétrodiffu~ée traverse en sens inverse la lentille 14, ltamplificateur 12 où elle e~t amp]ifiée et le parallél~pipède 11 - qui tranæforme sa polari~ation circulaire en une polari~ation rectiligne verticale. ~'energie retrodiffu~ée es-t renYoyée hors de l'axe 6 par travers~e de la lame 7. Cette énergie ne peut donc endommager le modulateur~
~ a figure 2 e~t un schéma développé gr~ce auquel on peut ~uivre sans ai~icultés le~ variation~ de la polarisation ae la lumière de ltimpulsion sortant de l'oscillateur laser et se propagent dans la cha~ne comme décrit ci-de~sus. Ce schéma `
comporte une ligne supérieure ~ur laquelle ~ont repéréæ par leurs référenoe~ les differents élément~ de la cha~ne, dan~ le sens o~
ils sont traversés par cette impul~ion. Sur une deuxième ligne on a représenté la polari~ation de la lumière entre les éléments successifs: le~ flèches verticales ~ymbolisent une polarisation linéaire verticale, les cercle~ avec un point au centre une polari~ation linéaire hori~ontale, le~ cercles avec deux diam~tres perpendiculaires une pol~ri~ation circulaire, une flèche courbe indiquant le sen~ de rotation du champ électrique de la lumiare.
Comme il e~t vi~ible ~ur ce sch~ma, la traver~ée d'un parallélepipède de ~re~nel transforme une polari~tion circulaire en une polari~ation rectiligne et réciproquement. ~a traver~ee de deux parallélépipedes de ~re~nel en série transfoxme une polarisation linéaire verticale en une polarisation linéaire horisontale et réoiproquement, et inverse le sens de rotation d'une polari~ation circulaire. Une lame quart d'onde convenable- -ment disposée opèrerait les m8mes transfoxmations. On voit au~i :
32~L38 - ~ur ce schéma que le type de polarisation linéaire ou le sens de rotation d'une polarisation circulaire n'est pas changé par réflexion sur ~ miroir ou une cible.
Il est ~ noter que pour des rai~on~ de clarté, la partie de l'impulsion qui après deux traversées de la lame 7 est absorbée , ' par le dispositif 5 n'est pas illustrée ~ur le schéma de la figure 2.
~ a figure 3 représente l'évolution d~une impulsion lumineu~e parasite prenant naissance dans l~amplificateur 12 et se propageant en sens inverse vers la lame 7.
Cette impulsion para~ite est polari~ée par exemple verticalement ~ la sortie de l'amplificateur 12, cette polariæation verticale étant tran~formée en une polarisation circulaire à la sortie du parallelépip~de 11. ~a lame 7 renvoie vers le parallé~
lépipède 8 la composante polarisée horizontalement du faisceau qu'elle reçoit. Si l~onde lumineuse est réfléchie par la face avant du parallélépipède 8, elle æe propage vers la cible aprè~
~éflexion sur 7 dan~ les conditions déj~ indiquées sur la figure 2. Elle ~e réfléchit donc sur la cible et ~e trouve renvoyé en -~
'dehors de la chaine ~ travers la lame 7. Il en ré~ulte que cette ,' impulsion parasite ne peut provoquer d~autooscillation laser. ;'~
Si l'onde lumineuse se propage au del~ du parallelépi-pède 8 san~ etre réfléchie, elle ~e trouve renvoyée vers la lame 7 après réflexion sur le miroir 10. Après une nou~elle traversée du parallélépipède 8, l'impulsion renvoyée est polarisee vertica-lement et traverse donc la lame 7 sans réflexion pour être absorbée par le disposi'tif 5. . , ' D'une manière généraleJ la présence de la lame 7 entre deux parallélépip~cLes de Fresnel insérés dans la cha~ne amplifi-catrice emp~che les amplifioateurs ainsi séparés de coopérerla production d'oscillations parasites. Il est ain~i possible dlaugmenter le gain de cette cha~ne en augmentant le nombre - ~!
. 6 .. *
~ ~6~Z~ 3 ~
d'amplificateurs tout en évitan-t le risque d'auto-oscil]ation Sur la figure 4 est représenté un autre mode de réalisation de la cha~ne d'amplification laqer ~elon l'invention9 ce mode de réalisatlon pré~entant l'avantage de permettre d'uti-liser la partie de l'énergie de l'impul~ion la~er qui tra~er~e une seconde fois la lame 7 après renvoi par le miroir 10. ~a cha~ne illustrée par la figure 4 comporte, en plus des éléments représentés ~ur la figure lf une lame de germanium 15 di~posée entre l'organe 5 et la lame 7 Cette lame 15 est inclinée à
l'incidence de Brewster sur la direction des rayons lumineux se propageant parallélement ~ l'axe 6 Un ampli~icateur 16 est dispo3é entre les lames 15 et 17. Sur l'axe de renvoi des impul-sions provenant du moroir lO et réfléchies par le miroir 15 sont disposés sucoessivement un parallélépipède de ~resnel 17 et un amplificateur 18. ~es impul~ions sortant des amplificateurs 12 et 18 peuvent être focalisées par des dispositifs optiques non repr~sentés sur une oible.unique. Bien entendu des dispositifs -de retard optique peuvent etre diæposés dans la cha~ne pour que les impulsion~ sortant des amplificateurs 12 et 18 et venant frapper la cible unique arrivent parfaitement en phase.
~ e ~onctionnement de la chatne représentée sur la figure 4 est analogue à celle illustrée par la figure 1. Il eæt ~ noter cependant que 1'~nergie sortant de la lame 7 ver~ le miroir 10 et provenant de 1'oscillateur subit une amplification préalable dans 1'amplificateur 16. De plus, cette cha~ne comporte deux branches en parallele (11- 12 et 17 - 18) pour illuminer la cible unique.
Seulement 22% de l'énergie sortant de l'ampli~icateur 16 aprè~
renvoi par le miroir 10 sont perdus.
On conçoit qu'il e~t possible de rajouter encore dans la cha~ne, entre les dispositi~s 5 et 15, d'autres eléments analogue analogues aux éléments 16,15,17 et 18 pour récupérer l'énergie qui traverse en retour la lame 15.
..
3 51 ~a cha~ne d'amplification selon l'invention peut etre ~ !
appliquée à l'étude aes plasmas.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitee aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont ~t~ donn~s qu'~ titre d'sxemple. C'est.ainsi ~ue l'oscillateur laser peut avoir une longueur d'onde différente de 10,6 microns. Dans ce cas, les lames optique~ telles que 7 et 15 sont constituées d'un matériau .transparent à la lumière ém:ise par l'oscillateur.
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appliquée à l'étude aes plasmas.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitee aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont ~t~ donn~s qu'~ titre d'sxemple. C'est.ainsi ~ue l'oscillateur laser peut avoir une longueur d'onde différente de 10,6 microns. Dans ce cas, les lames optique~ telles que 7 et 15 sont constituées d'un matériau .transparent à la lumière ém:ise par l'oscillateur.
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Claims (5)
1. Chaîne d'amplification laser, comportant - un oscillateur laser disposé selon un premier axe, cet oscillateur étant muni d'un modulateur constitué d'une cellule électro-optique et d'au moins un polariseur, de sorte que le fais-ceau lumineux sortant de l'oscillateur soit polarisé linéairement dans un premier plan, - un organe optique disposé sur le premier axe à la sortie de l'oscillateur laser, cet organe étant apte à laisser pas-passer le faisceau lumineux polarisé linéairement dans le premier plan, - un premier amplificateur laser disposé à la sortie de l'organe optique, - un premier transformateur optique disposé optiquement en série avec le premier amplificateur laser, ce transformateur étant d'un type capable de changer en une polarisation circulaire la polarisation linéaire du faisceau qu'il reçoit, - un réflecteur disposé de façon à renvoyer sur lui-même le faisceau ayant traversé le premier amplificateur et le premier transformateur, le faisceau renvoyé étant polarisé dans un deuxième plan perpendiculaire au premier plan, après traversée en sen inverse du premier transformateur optique et du premier amplificateur, au moins une partie de l'énergie du faisceau pola-risé dans le deuxième plan étant réfléchie par l'organe suivant un deuxième axe différent du premier axe, - et un deuxième amplificateur laser disposé sur le deuxième axe pour être traversé par ladite partie de l'énergie du faisceau réfléchie par l'organe optique, caractérisée par le fait - que ledit organe optique est constitué par une première lame optique constitué d'un matériau transparent à la lumière du faisceau, cette première lame étant inclinée à l'inci-dence de BREWSTER dans le premier plan par rapport au faisceau sortant de l'oscillateur, cette lame optique réfléchissant suivant le deuxième axe la plus grande partie de l'énergie du faisceau polarisé dans le deuxième plan et laissant passer l'autre partie de l'énergie de ce faisceau - et qu'elle comporte en outre ? un deuxième transformateur optique dudit type, disposé
sur le deuxième axe ? et un dispositif anti-retour disposé entre l'oscilla-teur et la première lame optique, ce dispositif étant capable d'absorber ladite autre partie de l'énergie du faisceau polarisé
dans le deuxième plan et de laisser passer le faisceau laser sortant de l'oscillateur.
sur le deuxième axe ? et un dispositif anti-retour disposé entre l'oscilla-teur et la première lame optique, ce dispositif étant capable d'absorber ladite autre partie de l'énergie du faisceau polarisé
dans le deuxième plan et de laisser passer le faisceau laser sortant de l'oscillateur.
2. Chaîne d'amplification selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre - une deuxième lame optique constituée dudit matériau et disposée parallèlement à la première lame sur le premier axe entre le dispositif anti-retour et la première lame optique, - un troisième amplificateur laser disposé sur le premier axe entre la deuxième lame optique et la première lame, la plus grande partie du faisceau provenant du réflecteur et sortant du troisième amplificateur étant réfléchie sur la deuxième lame optique suivant un troisième axe parallèle au deuxième axe, l'autre partie de ce faisceau traversant la deuxième lame optique, - un troisième transformateur optique dudit type, disposé sur le troisième axe - et un quatrième amplificateur laser disposé à la sortie du troisième transformateur.
3. Chaîne d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les transformateurs optiques dudit type sont des parallélépipèdes de Fresnel.
4. Chaîne d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les transfor-mateurs optiques dudit type sont des lames quart d'onde.
5. Chaîne d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le dispositif anti-retour comporte un dispositif optique afocal à foyer réel.
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