EP0020683A1 - Elektrisch erregter impulslaser in einem aktiven gasmedium - Google Patents

Elektrisch erregter impulslaser in einem aktiven gasmedium

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EP0020683A1
EP0020683A1 EP19800900034 EP80900034A EP0020683A1 EP 0020683 A1 EP0020683 A1 EP 0020683A1 EP 19800900034 EP19800900034 EP 19800900034 EP 80900034 A EP80900034 A EP 80900034A EP 0020683 A1 EP0020683 A1 EP 0020683A1
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EP
European Patent Office
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ladite
une
armature
armatures
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Withdrawn
Application number
EP19800900034
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Inventor
Arnold Neracher
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Battelle Memorial Institute Inc
Original Assignee
Battelle Memorial Institute Inc
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Publication date
Application filed by Battelle Memorial Institute Inc filed Critical Battelle Memorial Institute Inc
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation

Definitions

  • the present invention for a object unlaser impulsionnel à milieu actif gazeux excite bioment.
  • La presente invention a daily pour but de remeler au tone partial aux inconvenients susmenti plins, en proposant une conception dite "integrée” qui permet d'to un laser tica compact.
  • L'epaisseur de ces corps plats diélectriques sera en outre selle enhydr de la rigidite diélectrique du materiau utilise de fagon àtechnisch trac aux stricts tensions appliquées.
  • La rigidite diélectrique des make susmentionnesddling en general plus using que celle des
  • diélectriques usuels tels que le mylar
  • La figure 1 est une matters en coupe radiale, illustrant une première forme d'execution.
  • La figure 2 is une réelle en coupe,105e, selon l'axe II-II de la figure 1.
  • La figure 3 is une ceremonies en coupe,5%, 8%, 8%, 8%, 8%, 8%, 8%, 8%, 8%, 8%, 8% l'axe IV-IV de la figure 1.
  • La figure 5 is one réelle en coupe, aggrandie, selon l'axe V-V, d'un detail de la figure 2.
  • the figure 6 is a detail, aggrandi, of the figure 1.
  • the figure 7 is a schematic of the electrical circuit equivalent to the first form of execution.
  • the figure 8 is a part of a coupe, illustrative of a variant of the details of the first form of execution.
  • the figure 10 is in a coupe radial analogue to the cell of the figure 1, illustrating a three-dimensional form of execution.
  • La figure 11 is a schematic of the electric circuit equivalent to three three forms of execution.
  • La figure 12 is one réelle en coupe radiale analogue à celle de la figure 1, illustrant une quatriéme forme d'ippo.
  • La figure 13 is a schematic of the electrical circuit equivalent to one four-dimensional form of execution.
  • La face withdrawne du couvercle 3 comporte unsky cylindrique central 4, à l'interieur duquel se trich montes different elements qui actu mecanics plus loin, ces voidddling noyes apres montage dans une filed isolante 12 (par example silicone) venant colmater l'evidem ment 4.
  • La figure 8 illustre une variant possible en ce qui concerne les advisedes de discharge équipant les bords longitudinaux de la cavotti 9, Particular qu'en ce qui concerne les feldeurs desm generateurs Marx montes engue sur cette cav Congress 9 (élements identiques restant affectes des memes signes de reference au claim).
  • Duration of the impulse laser from the order of 50 to 100 ns
  • L'before du boîtier 1 comporte en outre un gingiéme peel diélectrique 60, dispose à distance respectively du second exp 6 et du fond 2a du boîtier 1.
  • Entre les exps diélectriques 6 et 60, et en etroit contact Malawi concerning-ci, se tmony interposéesnomie render armatures conductrices semi-disco ⁇ dales pourvues settlede d'un bord sensiblement rectiligne au profil arrondi, à Clinical respecti vement, une cinquiéme armature 61 pourvue d'un bord rectiligne 61a, qui s' simpler sensitivement à l'aplomb de la première armature 7, et une sixrul armature 62 pourvue d'un bord rectiligne 62a, qui s'etend sensitivement à l' aplomb de la seconde armature 8.
  • La cav Congress 9 la cav Congress 9

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Description

LASER IMPULSIONNEL A MILIEU ACTIF GAZEUX EXCITE ELECTRIQUEMENT
Domaine technique
La présente invention a pour objet un laser impulsionnel à milieu actif gazeux excite électriquement. Technique antérieure L'obtention de l'effet laser dans de nombreux milieux actifs gazeux exige, ainsi qu'il est connu, l'utilisation de methodes de pompage capables de permettre la liberation d'une energie de pompage très élevée dans un laps de temps très court (quelques nanosecondes). On connaϊt dejà un certain nombre de methodes de pompage capables de procurer un tel effet, parmi lesquelles les plus utilisées consistent à genèrer des décharges électriques sous très fort courant (quelques dizaines à quelques centaines de kA) au sein du milieu actif gazeux (de telles methodes d'excitation électriques pouvant être mises en oeuvre selon un mode d'excitationa transversal du gaz, ou selon un mode d'excitation longitudinal de ce gaz) .
Un certain nombre de dispositifs à excitation électrique cnt dejà ete developpes jusqu'à ce jour, et notamment des dispositifs bases sur l'utilisation de "générateurs de Marx". Ces "générateurs de Marx", qui ont pour fonction essentielle de vehiculer jusqu'aux électrodes de la cavité laser l'impulsion électrique haute tension chargée de déclencher l'emfssion stimulée au sein de cette cavité, sont generalement constitués par un assemblage approprie de condensateurs conventionnels cxanprenant un isolant a bas coefficient dielectrique (en general du Mylar). L'obtention d'un stockage süffisant d'energie électrique dans ces dispositifs conventionnels conduit cependant a la réalisation de dispositifs de grandes dimensions, ce qui présente l'inconvenient majeur d'occasionner un enconbrement re lativement important et ne n'offrir qu'une maniabilite des plus réduites.
Expose de l'invention La présente invention a précisément pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients susmentionnés, en proposant une conception dite "integrée" qui permet d'obtenir un laser particulièrement compact.
A cet effet, la présente invention a pour objet un laser impulsionnel à milieu actif gazeux excite électriquement, caractérisé par le fait qu'il comprend :
- au moins un premier et un second corps plats non conducteurs, disposes en regard et à distance l'un de l'autre de fagon à delimiter un interspace entre eux, au moins ledit premier corps plat étant fait en un matériau à haut coefficient diélectrique, - une première armature conductrice plate agencée dans ledit interspace, s'étendant dans une partie de cet interspace,
- une deuxième armature plate également agencée dans ledit interspace, s'étendant dans une autre partie de cet interspace, lesdites première et deuxième armatures comportant chacune un bord rectiligne situe en regard et à distance de l'autre, l'espace longitudinal delimite entre lesdits bords constituant la cavité du laser destinée à être occupée par ledit milieu actif gazeux et lesdits bords rectilignes constituant les électrodes chargées d'assurer l'excitation électrique de ladite cavité, - des moyens pour maintenir ledit milieu actif gazeux dans ladite cavité,
- au moins une troisiéme armature conductrice plate disposée contre la face dudit premier corps diélectrique opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite première armature de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un premier condensateur,
- au moins une quatriéme armature conductrice plate également disposée contre la face dudit premier corps diélectrique opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite deuxieme armature de fagon à constituer en coopération avec cette derniere un second condensateur, lesdites première et quatriéme armatures plates conductrices étant destinées a être reliées à l'un des pôles d'une source haute tension continue dont l'autre pole est destinée à être relié auxdites deuxième et troisiéme armature, de fagon à assurer la Charge desdits premier et second condensateurs,
- et, un organe de décharge déclenchable de l'exterieur connecte entre lesdites troisiéme et quatriéme armatures, destiné à assurer la mise en court-circuit au moins momentanée de ces armatures de fagon à provoquer, par la mise en série desdits premier et second condensateurs, l'etablissement entre lesdites électrodes de ladite cavité laser d'une excitation électrique suffisamment rapide et élevée pour engendrer une émission stimulée. au sein de cette cavité.
On voit ainsi, dans le laser qui vient d'être defini, que c'est l'utilisation de corps plats faits en un matériau à haut coefficient diélectrique, combinée avec l'agencement particulier des diffèrents élements constitutifs du laser par rapport à ces corps diélectriques qui permet d'obtenir une forme de laser dite "integrée".
De manière prefèrentielle, on utilisera comme corps plats à haut coefficient diélectrique des corps plats faits en un matériau ayant un coefficient diélectrique au moins egal à 70. Comme matériaux dielectriques susceptibles de repondre à cette exigence, on pourra utiliser des matériaux diélectriques ferroélectriques (coefficient diélectrique de l'ordre de 1000 à 10.000) tels que le titanate de baryum pur ou des matériaux à base de titanate de baryum dopes avec des élements tels que:
Pb(Ti,Zr)O3; BaO-TiO2-Al2O3; PbZrO3; PbHfO3; CaTiO3; La3+; Nb5+; etc.. Coime matériaux diélectriques possibles, on pourra également utiliser des matériaux tels que TiO2 (coefficient diélectrique de l'ordre de 70 à 110 suivant purete) ; KDP; KD P (dideuterosphosphate de potassium; coefficient électrique pouvant aller jusqu'à 120.000 au pomt de Curie); LiNbO3; etc... De manière particulièrement avantageuse, les matériaux susmentionnes seront utilises sous forme de ceramiques. Comme autrès matériaux diélectriques possibles, on pourra encore envisager d'utiliser des matériaux se presentant sous une forme liquide, tels que de l'eau pure (coefficient diélectrique de l'ordre de 80). Ces corps plats diélectriques pourront par ailleurs revetir des formes très diverses telles que forme cylindrique, forme parallélepipedique, forme prismatique (à section droite triangulaire, ou tra pezoϊdale, ou encore à contour plus complique), ou encore forme cylindrique à section droite non circulaire. L'essentiel est que de tels corps diélectriques présentent au moins deux faces d'extremites opposées sur lesquelles puissent être adaptées des armatures conductrices appropriées, en vue de realiser les structures desirées. Les dimensions des sections droites de ces corps plats diélectriques seront avantageusement choisis de fagon à delimiter une cavité laser dont la partie active (c.à.d la partie s'étendant le long de ces sections droites) présente une longueur au plus égale à une valeur de l'ordre de 100 mm. L'epaisseur de ces corps plats diélectriques sera en outre choisie en fonction de la rigidite diélectrique du materiau utilise de fagon à pouvoir tenir aux hautes tensions appliquées. La rigidite diélectrique des matériaux susmentionnes étant en general plus faible que celle des matériaux diélectriques usuels tels que le mylar, l'epaisseur adoptée pour de tels corps diélectriques sera generalement supérieure (en general d'un ordre de grandeur plus éleve). Cependant, le coefficient diélectrique de ces matériaux étant considérablement plus éleve, les sections droites de ces corps diélectriques pourront avoir, à energie stockée égale, des dimensions notablement inférieures à celles requises par les systemes conventionnels. Ces reductions de surface pouvant aller jusqu'à trois ordres de grandeur, on constate à l'evidence qu'on peut ainsi obtenir de notables reductions d'encombrement, et donc des lasers particulièrement compacts. il est connu par ailleurs, en ce qui concerne les matériaux ceramiques, que la valeur de leur coefficient diélectrique depend de la température, cette valeur atteignant un maximum dans les gammes de température voisines de leur point de Curie. On utilisera donc, de manière avantageuse, des matériaux ayant un point de Curie proehe ou légèrement supérieur à la température ambiante, de fagon à eviter de devoir recourir à l'emploi d' enceintes thermostatées. De manière prefèrentielle, on utilisera par ailleurs des matériaux ayant un point de Curie sensiblement supérieur à la température ambiante dans les cas ou l'on envisage de faire travailler ces matériaux à des fréquences de récurrence elevées (ces matériaux atteignant en effet une température de fonetionnement sensiblement supérieure à la température ambiante du fait de l'échauffement résultant des ca dences répétitives). La valeur desirée du point de Curie peut être obtenue, de manière connue, par un dopage approprie de ces matériaux. On pourra également, dans certains cas particuliers, envisager d'utiliser des matériaux ayant un point de Curie très inférieur à la temperature ambiante (par exemple KDP dont le haut coefficient dielectrique à -150°C permet la conception d'une structure ultra-compacte), en prévoyant la présence d'une enceinte thermostatée dans laquelle on pourra faire régner la température desirée au moyen par exemple de cellules Peltier à faible consommation électrique. Comme milieux actifs gazeux susceptibles de donner lieu à des emissions stimulées, on pourra envisager d'utiliser des milieux actifs gazeux très divers tels que CO2, CO, N2O, HF, DF, COS (ces gaz actifs pouvant être utilisés seuls, ou en mélange avec d'autres gaz non actifs). On pourra également envisager d'utiliser d'autres milieux actifs gazeux tels que les excimers, ou bien encore des vapeurs metalliques, etc.....
De manière avantageuse, les diffèrents gaz ou melanges de gaz susmentionnes seront utilises sous des pressions cσmprises entre 10~3 torr et 30 bars. 11 est preferable, lorsqu'on desire obtenir le plus grand nombre possible de molecules excitables dans un volume de cavité determinée, de travailler sous des pressions atmosphériques ou pluri-atmospheriques. II peut cependant s'avèrer souhaitable dans certains cas particuliers de travailler sous des pressions nettement inférieures à la pression atmospherique. On sait que pour obtenir une émission stimulée dans un gaz, il faut avoir un rapport E/p (E designant le champ électrique transitoire s'etablissant dans la cavité et p la pressicn régnant dans cette cavité) situe dans une gamme de valeurs environ comprise entre 50 et 300 Volts/cmtorr. II convient donc, suivant la pression choisie, d'adapter en conséquence l'ecartement entre les électrodes et/ou la tension appliquée, de fagon à obtenir le rapport E/p approprie. Breve description des dessins
Le dessin annexe illustre, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution, ainsi que des variantes, du laser, objet de la présente invention.
La figure 1 est une vue en coupe radiale, illustrant une première forme d'exécution. La figure 2 est une vue en coupe, réduite, selon l'axe II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe, réduite, selon l'axe III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe, réduite, selon l'axe IV-IV de la figure 1.
La figure 5 est une vue en coupe, aggrandie, selon l'axe V-V, d'un detail de la figure 2.
La figure 6 est une vue d'un detail, aggrandi, de la figure 1. La figure 7 est un Schéma du circuit électrique équivalent de cette première forme d'exécution.
La figure 8 est une vue en coupe partielle, illustrant une Variante de details de cette première forme d'exécution.
La figure 9 est une vue en coupe radiale analogue à celle de la figure 1, illustrant une seconde forme d'exécution.
La figure 10 est une vue en coupe radiale analogue à celle de la figure 1, illustrant une troisiéme forme d'exécution.
La figure 11 est un Schéma du circuit électrique équivalent de cette troisiéme forme d'exécution. La figure 12 est une vue en coupe radiale analogue à celle de la figure 1, illustrant une quatriéme forme d'exécution.
La figure 13 est un Schéma du circuit électrique équivalent de cette quatriéme forme d'exécution.
Meilleures manieres de realiser l'invention La première forme d'exécution représentée aux figures 1 à 7 se rapporte à un agencement du type "à deux générateurs de Marx à deux etages" montés en paralléle sur la cavité laser. Cette forme d'execution comprend (fig.1) un boϊtier cylindrique étanche 1 fait en un matériau électriquement isolant, se composant d'un recipient cylindrique 2 presentant un fond 2a et une paroi latérale 2b, dont la partie superieure ouverte se trouve fermée par un couvercle 3 visse dans cette partie supérieure. La face extérieure du couvercle 3 comporte un évidemment cylindrique central 4, à l'intérieur duquel se trouvent montes diffèrents éléments qui seront décrits plus loin, ces éléments étant noyes apres montage dans une matière isolante 12 (par exemple silicone) venant colmater l'evidemment 4.
A l'intérieur du boϊtier 1 se trouvent disposés, à distance l'un de l'autre ainsi qu'à distance du fond 2a et du couvercle 3, deux disques cylindriques circulaires substantiellement identiques 5 et 6, faits en un matériau à haut coefficient diélectrique (par exemple ceramique de titanate de baryum). Ces disques diélectriques 5 et 6 sont ajustes de fagon à être en contact etroit avec la paroi latérale interne du boϊtier 1.
Entre les disques diélectriques 5 et 6, et en etroit contact avec ceux-ci, se trouvent interposées (figures 1 et 2) deux armatures conductrices plates de forme semi-discoϊdale pourvues chacune d'un bord sensiblement rectiligne au profil arrondi, à savoir, respectivement, une première armature 7 pourvue d'un bord rectiligne 7a, et une deuxième armature 8 pourvue d'un bord rectiligne 8a. Ces armatures semi-discoϊdales 7 et 8 sont agencées l'une par rapport à l'autre de fagon que leurs bords 7a et 8a soit situes en regard et à distance l'un de l'autre, en s'étendant sensiblement parallelement l'un à l'autre. L'espace longitudinal ainsi délimité entre les bords 7a et 8a forme, en coopération avec les portions avoisinantes des disques diélectriques 5 et 6 et de la paroi latérale 2b, une chambre étanche 9 destinée à constituer la cavité du laser, cependant que les bords 7a et 8a au profil arrondi de ces armatures 7 et 8 sont destinés à constituer les électrodes chargées d'assurer l'etablissement de l'excitation électrique au sein de cette cavité étanche 9. Le profil arrondi de ces électrodes 7a et 8a peut être avantageusement constitué par l'un des profils bien connus de l'etat de la technique tels que profil de Chang, profil de Rogowski ou profil de Bruce.
L'armature conductrice 7 peut par ailleurs être faite en un materiau conducteur tel que laiton, aluminium, cuivre, tungstene, molybdene, tarital, chrome, nickel, graphite, plastique électriquement conducteur, germanium (resistance typique de l'ordre de 10 à 50 Ω cm) ou silicium (resistance typique de l'ordre de 100 à 200Ω cm). L'autre armature conductrice 8 peut quant à eile être constituée, de manière particulièrement avantageuse (figures 1, 2 et 5), par une matrice de graphite 10, dans laquelle sont noyées une multiplicite de filaments conducteurs 11 de longueur variable Orientes perpendiculairement à l'axe longitudinal de la cavité 9 (par exemple filaments en cuivre, tungstene ou aluminium d'environ 100 à 1000 microns de diamètre, espacés entre eux d'environ 200 à 2000 microns). Ces filaments 11 de longueur variable sont agences dans la matrice 10 de fagon à s'étendre, depuis le bord 8a, sur une distance variable croissant de la surface au centre de l'armature, de fagon à pouvoir proeurer au courant électrique destiné à être injecté dans l'armature 8 une multiplicite de cheminements aptes (à savoir diffèrents cheminements présentant tous une résistance sensiblement identique) à donner lieu à une répartition de courant homogene sur toute la surface externe de l'électrode 8a. Un tel agencement a notamment pour fonction de permettre l'obtention d'une décharge homogène dans la cavité 9, assurée directement par l'électrode 8a, et non par des circuits de décharge separes chargés d'assurer une preionisation de la cavité (tels que ceux du type La Flamme ou Hyne-Lumonics) comme dans les lasers à gaz conventionnels. Entre le disque diélectrique supérieur 5 et le couvercle 3, et en etroit contact avec ceux-ci, se trouvent interposés (figures 1, 3 et 6) deux autres armatures conductrices plates de forme semi-discoϊdale pourvues chacune d'un bord sensiblement rectiligne au profil arrondi, à savoir, respectivement, une troisiéme armature 13 pourvue d'un bord rectiligne 13a, qui s'étend sensiblement à l'aplotib de la première armature 7, et une quatriéme armature 14 pourvue d'un bord rectiligne 14a, qui s'étend sensiblement à l'aplomb de la deuxieme armature 8. Ces armatures semi-discoϊdales 13 et 14 sont agencées l'une par rapport à l'autre de fagon que leurs bords 13a et 14a soient situés en regard et à distance l'un de l'autre, en s'étendant dans une direction sensiblement paralléle à l'axe longitudinal de la cavité laser 9. Au travers du couvercle isolant 3, et dans une direction parallèle à celle des bords rectilignes 13a et 14a, se trouve par ailleurs montée (fig.6) une lame métallique 15 (par exemple en tungsténe), dont l'extrémité effilée 15a vient affleurer l'espace 16 délimité entre les bords 13a et 14a, et dont l'autre extremite debouche dans l'évidemment extérieur 4 du couvercle 3. La troisieme armature 13 est destinée à constituer, en coopération avec la première armature 7 et la portion correspondante du disque diélectrique 5, un premier condensateur de stockage d'énergie C1, cependant que la quatriéme armature 14 est destinée à constituer, en cooperation avec la deuxième afmature 8 et l'autre portion correspon dante du disque diélectrique 5, un second condensateur de stockage d'énergie C2 (dont les rôles seront expliques plus loin). Les bords rectilignes 13a et 14a des armatures 13 et 14 sont quant à eux destinés à constituer les deux bornes d'un éclateur linéaire ET déclenchable depuis l'exterieur, la lame métallique 15 constituant par ailleurs, de fagon connue, l'électrode de déclenchement ("trigger électrode") de cet éclateur ET, et l'espace 16 délimité entre ces bords 13a et 14a une chambre étanche pour cet éclateur.
Entre le fond 2a du boîtier 1 et le disque électrique inférieur 6, et en étroit contact avec ceux-ci, se trouvent interposées (fig.1) encore deux autres armatures conductrices plates de forme semi-discoϊdale pourvues chacune d'un bord sensiblement rectiligne au profil arrondi, à savoir, respectivement, une cinquiéme armature 17 pourvue d'un bord rectiligne 17a, qui s'étend sensiblement à l'aplomb de la première armature 7, et une sixiéme armature 18 pourvue d'un bord rectiligne 18a, qui s'étend sensiblement à l'aplomb de la deuxième armature 8. Ces armatures semi-discoϊdales 17 et 18 sont agencées l'une par rapport à l'autre de fagon que leurs bords 17a et 18a se fassent vis-a-vis, en s'étendant dans une direction sensiblement paralléle à l'axe longitudinal de la cavité laser 9. La cinquiéme armature 17 est destinée à constituer, en coopération avec la première armature 7 et la portion correspondante du disque diélectrique 6, un troisième condensateur de stockage d'énergie C3, cependant que la sixième armature 18 est destinée à constituer, en coopération avec la deuxième armature 8 et l'autre portion correspondante du disque 6, un quatrième condensateur de stockage C4. Les bords rectilignes 17a et 18a des armatures 17 et 18 sont quant à eux destinés à constituer les deux bornes d'un éclateur lineaire auto-amorçable EA, l'espace longitudinal 19 delimite entre ces bords constituant par ailleurs une chambre étanche pour cet éclateur EA.
Les armatures conductrices 17 et 18, ainsi que les autres armatures conductrices 13 et 14, peuvent être faites en un matériau conducteur tel que cuivre, cuivre-tungstène ou laiton.
Dans la portion de paroi latérale 2b du boîtier 1 formant l'une des extrémités de la cavité laser étanche 9 (fig.2) se trouve par ailleurs roenage un evidemment intérieur 20 centré sur l'axe longitudinal de la cavité 9, dans le fond duquel est monté un miroir con cave totalement réfléchissant 21 (par exemple en cuivre-zirconium recouvert d'une couche d'or), cependant qu'au travers de la portion de paroi latérale 2b formant l'autre extrémité de la cavité 9 se trouve percé un alesage 22, également centre sur l'axe de la cavité 9, dans lequel est monte un miroir plan semi-transparent 23 (par exemple en germanium, en tellurure de cadmium ou en seleniure de zinc). L'ensemble des miroirs 21 et 23 est destiné à constituer une cavité oscillante du type hemiconfocal, de laquelle pourra être extrait le rayonnement laser (schématise au dessin par la flèche 26). La paroi latérale 2b du boϊtier 1 est encore respectivement munie d'un conduit d'entrée de gaz 24 et d'un conduit de sortie de gaz 25 venant déboucher à chacune des extrémités de la cavité étanche 9, ces conduits d'entrée et de sortie de gaz 24 et 25 étant destinés à permettre le remplissage de la cavité étanche 9 par le milieu actif gazeux sous une pression predeterminée. Les chambres étanches 16 et 19 des éclateurs respectifs Et et EA sont par ailleurs remplies d'un gaz approprie sous une pression desirée (ce gaz pouvant être introduit de manière definitive lors de la construction du laser, ou en Variante introduit au moment désiré par des orifices de communication appropriés, non représentés au dessin dans un souci de simplification).
La paroi du boîtier isolant 1 est en outre traversée par un ensemble de plots de contact métalliques destinés à permettre la connexion des diffèrentes armatures conductrices avec l'extérieur, à savoir, respectivement, les plots 7b et 8b traversant la paroi laterale 2b, en contact avec les armatures conductrices respectives 7 et 8; les plots 17b et 18b traversant le fond 2a, en contact avec les armatures conductrices respectives 17 et 18; les plots 13b et 14b traversant le couvercle 3, en contact avec les armatures conductrices respectives 13 et 14; et le.plot 15b traversant également le couvercle 3, en contact avec l'électrode de déclenchement 15 de l'éclateur ET. Dans la matière isolante 12 colmatant L'évidemment extérieur 4 du couvercle 3 se trouvent enfin noyées (fig.4) deux resistances électriques 28 (de l'ordre de 100 MΩ) montées en série, reliées par leur extrémité commune au plot de contact 15b, et par leur autre extrémité libre aux plots respectifs 13b et 14b.
Les plots de contact 7b, 14b et 18b des armatures respectives 7, 14 et 18 sont destinées à être reliés par l' intermédiaire de resistances 29 (de l'ordre de 1 à 10 MΩ) et d'un interrupteur 30, au pole positif d'une source haute tension continue 31 dont l'autre pole négatif est destiné à être relié directement à la masse. Les plots de contact 13b et 17b des armatures respectives 13 et 17 sont quant à eux destinés à être également directement reliés à cette masse, cependant le plot de contact 8b de L'armature 8 est aussi destiné à être relié à cette masse par l'intermédiaire d'une resistance 29 (de l'ordre de 10 kΩ à 1 MΩ) . Le plot de contact 15b de l'électrode de déclenchement 15 est enfin destiné à être relié, par l'intermédiaire d'un condensateur 32, à un générateur d'impulsions haute tension 33.
La source haute tension continue 31 est choisie, en fonction de la pression "p" du milieu actif gazeux remplissant la cavité 9 ainsi qu'en fonction de l'ecartement "e" entre les électrodes 7a et 8a de cette cavité, de fagon à présenter une tension nominale U qui soit nettement inférieure a la tension-seuil Us requise pour l'etablissement d'une décharge luminescente homogène au sein de la cavite 9, tout en étant au moins égale ou supérieure à la moitié de la valeur de cette tension-seuil üs (üs étant fonction de la pression "p" et de l'écartement "e" susmentionnes). Cette tension U doit donc être choisie de fagon à obeir à la relation :
U 《Us(p,e)≤ 2U La figure 7 représente le schéma électrique équivalent du laser qui vient d'être décrit. Comme on peut le constater sur ce Schema électrique, l'ensemble formé par les condensateurs C1 et C2 et l'éclateur ET, constitue un premier "générateur de Marx à deux etages" integre sur la cavité laser 9, cependant que l'ensemble formé par les condensateurs C3 et C4 et l'éclateur EA constitue un second "générateur de Marx à deux étages" également integre sur la cavité laser 9, ces deux générateurs de Marx se trouvant par ailleurs montes en paralléle sur cette cavité 9. Ce schéma électrique permet de mieux comprendre le fonctionnement de ce laser qui est le suivant: l'interrupteur 30 étant ferme, les armatures 7, 14 et 18 sont rapidement portées au potentiel U de la source 31, cependant que les autres armatures 8, 13 et 17 restent à la masse, de sorte que les diffèrents condensateurs C1, C2, C3 et C4 aquièrent rapidement leur char ge màximum. Au moment désiré, on active alors le générateur 33, qui envoie une impulsion haute tension (de l'ordre de 10 kV) sur l'électrode de déclenchement 15, ce qui a pour effet de provoquer l'amorgage de L'éclateur ET et de rendre ainsi ce dernier conducteur. Les condensateurs C1 et C2 ainsi brusquement reliés entre eux donnent alors lieu à l'application d'une tension 2U entre les électrodes 7a et 8a de la cavité laser 9, laquelle tension 2U s'avère alors süffisante pour entraîner la formation d'une décharge électrique de très forte intensite et de très courte durée au sein de la cavité 9, provoquant ainsi l'excitation électrique du milieu actif gazeux stationnant dans la cavité. L'établissement de cette décharge électrique au sein de la cavité 9 a parallèlement pour consequence, en causant une augmentation brusque de la conductivite électrique de cette cavite, de provoquer la mise en série des deux autres condensateurs C3 et C4. Cette mise en série a alors pour effet, en causant l'application d'une tension 2U aux bornes de l'éclateur EA d'entraîner l'amorgage automatique de cet éclateur EA, de sorte que les condensateurs C3 et C4 peuvent alors se décharger dans la cavité laser 9, en venant renforcer la décharge électrique des autres condensateurs C1 et C2. Le milieu actif gazeux ainsi excité par ces deux décharges simultanées donne alors lieu à la production d'une émission stimulée. On obtient ainsi une impulsion laser 26, sortant de la cavite resonnante par la fenêtre semi-transparente 23.
Les décharges électriques terminées, les éclateurs ET et EA se desamorcent, et les condensateurs C1 à C4 peuvent à nouveau se recharger. Le laser est alors pret pour la génération d'une nouvelle impulsion lumineuse laser. Ces impulsions peuvent être produites de manière récurrente par activation périodique de l'électrode de declenchement 15 (la présence des résistances 28 ayant pour fonction de depolariser cette électrode 15, de agon à eviter tout amorçage de l'éclateur Ep au cours de la Charge rapide des condensateurs, et la présence du condensateur 32 ayant par ailleurs pour fonction d'isoler le générateur d'impulsions 33 de la structure de décharge).
Dans le laser qui vient d'être décrit, l'integration d'au moins un générateur de Marx sur la cavité laser présente l' avantage majeur d'entraîner une réduction de l'impédance du circuit de décharge d'environ un ordre de grandeur par rapport à celle des circuits de de Charge équipant les lasers à gaz conventionnels, ce qui permet d'obtenir des temps de décharge considerablement plus courts (de l'ordre de 50 ns). L'integration sur cette même cavité d'un second generateur de Marx monte en paralléle avec le premier générateur presente par ailleurs l'avantage additionnel de permettre, à energie stockée égale, de reduire encore de moitie l'inductance totale du Systeme, ce qui constitue un resultat tout à fait inattendu. II convient en effet de noter que l'application d'un tel montage de deux generateurs de Marx en paralléle aux lasers à gaz conventionnels ne pourrait par contre conduire à aucun gain de Performance, ccmpte tenu du fait que l'inductance des condensateurs resterait dans ce cas négligeable par rapport à celle du restant du circuit de décharge (cavité + connexions + éclateur). C'est la raison pour laquelle un tel montage de deux générateurs de Marx en paralléle n'est en fait jamais utilisée dans les lasers à gaz conventionnels.
Dans le laser qui vient d'être décrit, l'agencement lineaire des éclateurs ET et EA formes par les bords rectilignes des armatures 13, 14, 17 et 18 présente par ailleurs l'avantage additionnel, compte tenu de la plus grande surface de conduction de ces bords, de confèrer une impedance beaucoup moins élevée à ces éclateurs, ce qui σontribue encore à reduire l'impedance totale du circuit de decharge. Cet agencement lineaire présente également l'autre avantage additionnel de confèrer aux éclateurs ET et EA une durée de vie beaucoup plus élevée, vompte tenu de leur usure plus faible resultant de la diminution de la densite de courant circulant dans ces bords (entraînant un arrachement de metal plus faible).
La figure 8 illustre une Variante possible en ce qui concerne les électrodes de décharge équipant les bords longitudinaux de la cavité 9, ainsi qu'en ce qui concerne les éclateurs des deux generateurs Marx montes en parallèle sur cette cavité 9 (élements identiques restant affectes des mêmes signes de refèrence au dessin). Concernant la cavité 9 proprement dite, la première armature metallique plate 7 reste ici sensiblement la même, cependant que l'armature composite 8 (constituée par une matrice de graphite contenant une multiplicite de filaments conducteurs) est ici remplacée par une simple armature métallique 8'. Dans chacune des faces des armatures 7 et 8', et au voisinage de leurs bords respectifs 7a et 8'a, sont par ailleurs menages des épaulements longitudinaux 35, dans lesquels sont montées des lames métalliques 36 présentant une extrémité libre effilée pointant en direction les unes des autres. Ces lames 36 à l'extrémité effilée sont destinées à servir d'électrodes "corona" pour la cavité laser 9, dont la fonction bien connue est d'assurer une préionisation de cette cavité.
Concernant par ailleurs les éclateurs, les éclateurs linéaires respectifs ET et EA de la première forme d'exécution des fig. 1 à 7 sont ici remplacés par des éclateurs ponctuels, à savoir les éclateurs ponctuels respectifs E'T et E'A. L'éclateur E'T déclenchable depuis l'extérieur est constitué par un bloc métallique cylindrique 83 faisant saillie par son extrémité arrondie 83a en direction de la face supérieure de l'armature 14, le bloc métallique 83 étant par ailleurs monte au traver's d'une extension métallique 13' de l'armature 13 (et donc en contact électrique etroit avec cette armature 13). Le bloc 83 est en outre traverse par une tige métallique 85 venant affleurer par une de ses extrémités l'extrémité arrondie 83a du bloc 83 (la tige 85 étant isolée électriquement du bloc 83 au moyen d'une gaine isolante 84). Cette tige métallique 85, qui est raccordée par son autre extrémité au générateur 33, est destinée à constituer l'électrode de déclenchement de l'éclateur E'T. Entre l'armature 14 et l'extension métallique 13', et coaxialement au bloc 83, se trouve enfin monté un manchon cylindrique isolant 86, destiné à former une chambre étanche pour l'éclateur E'T (susceptible d'être remplie par tout gaz approprié). L'éclateur E'A autoamorgable est quant à lui constitué par un plot métallique 87 faisant saillie en direction de la face inférieure de l'armature 18, ce plot metallique 87 étant par ailleurs agence sur une extension métallique 17' de l'armature 17 (et donc en contact électrique etroit avec cette armature 17). Entre l'armature 18 et l'extension métallique 17', et coaxialement au plot métallique 87, se trouve également monte un manchon cylindrique isolant 86, destiné à délimiter une chambre étanche pour l'éclateur E'A.
A titre d'exemple, on a réalisé une structure laser analogue à celle sus-décrite (fig.8), qui présente les caracteristiques suivantes: Caractéeristiques mécaniques Dimensions de chacun des disques diamètre = 88 mm diélectriques 5 et 6 : épaisseur = 10 mm Matériau constitutif des disques 5 et 6 Céramique BaTiO3 dopé ayant un coefficient diélectrique de l' ordre de 5000
Armatures conductrices centrales 7 et 8 aluminium de 12 mm d'épaisseur Dimensions de la cavité laser 9 largeur = 5 mm (distance entre les électrodes de décharge 7a et 8à). hauteur = 8 mm (hauteur des électrodes 7a et 8a). longueur active = 90 mm
Electrodes corona 36 epaisseur = 0,5 mm rayon de courbure = 10~3 mm
Longueur totale du résonateur 120 mm
Armatures terminales 13, 14, 17 et 18 laiton
Caractéristiques électriques
Tension de Charge maxima Um : = 22 kV
Capacite totale des 2 générateurs Marx en parallèle : = 10 nF
Energie stockée (à Um) : = 9,6 joules
Durée de la décharge électrique : = 100 nsec.
Caractéristiques d'émission laser
Gaz : mélange contenant (% en volume)
80% He, 10% N2 et 10% CO2. Longueur d'onde de l'émission : 10,6 m
Tension de Charge appliquée : U = 20 kV
Tension entre les électrodes apres amorgage de l'éclateur : 40kV Pression du gaz : 10 atm
Durée de l'impulsion laser : de l'ordre de 50 à 100 ns
Energie de l'impulsion laser : de l'ordre de 80 à 120 mJ Section du faisceau obtenu : 5× 7mm
La seconde forme d'exécution représentée à la figure 9 se rapporte à un agencement du type à "un générateur de Marx à deux etages". cette seconde forme d'exécution est sensiblement analogue à la première forme d'exécution des figures 1 à 7 (les éléments identiques restant affectes des mêmes signes de refèrence au dessin), mis à part le fait que le second disque diélectrique 6, ainsi que les troisiéme et quatriéme armatures conductrices 17 et 18, sont ici supprimées,(les première et seconde armatures conductrices 7 et 8 venant par ailleurs reposer directement contre le fond 2a du boϊtier isolant 1) . Cet agencement à "un générateur de Marx unique" est moins performant que l'agencement precedent à "deux générateurs de Marx", étant donne qu'il ne peut donner lieu qu'à l'eblissement d'une decharge électrique unique au sein de la cavité laser. ün tel agencement présente cependant l'avantage d'être de conception plus simple, et donc de présenter un cout moins éleve.
La troisiéme forme d'exécution représentée aux figures 10 et 11 se rapporte à un agencement du type à "deux générateurs de Marx à six étages". Cette troisiéme forme d'exécution est partiellement analogue à la première forme d'exécution des figures 1 à 7 (les élements identiques restant affectes des mêmes signes de référence au dessin), mis à part le fait qu'elle comporte un nombre de condensateurs trois fois plus éleve, lesdits condensateurs en nombre plus élevé étant par ailleurs séparés les uns des autres par des éclateurs appropriés.
A l' intérieur du boîtier isolant 1, on retrouve les premier et second disques diélectriques 5 et 6, entre lesquels sont interposées les première et seconde armatures conductrices 7 et 8 délimitant la cavité laser 9. A l'intérieur de ce même boîtier 1, on trouve par contre en outre, d'une part entre le premier disque 5 et le couvercle 3, deux disques diélectriques supplementaires 37 et 38, disposés à distance l' un de l' autre ainsi qu' à distance du disque 5 et du couvercle 3, et d'autre part entre le second disque 6 et le fond 2a, deux autres disques diélectriques supplémentaires 39 et 40 egalement disposés à distance l'un de l'autre ainsi qu'à distance du disque 6 et du fond 2a. Les armatures conductrices 13 et 14 delimitant l'éclateur ET se trouvent par ailleurs ici interposés entre le couvercle 3 et le disque diélectrique supérieur 38, cependant que les armatures conductrices 17 et 18 se trouvent interposées entre le fond 2a et le disque diélectrique inférieur 40 (au lieu d'être respectivement disposées contre la face supérieure du disque 5 et la face inférieure du disque 6 comme dans la forme d'exécution des figures 1 à 7).
Contre la face supérieure du disque 5, ainsi que contre chacune des faces du disque 37 et contre la face inférieure du disque 38, se trouvent disposées une première pluralité d' armatures plates semi-discoϊdales s'étendant sensiblement à l'aplomb de la première armature 7, à savoir les armatures respectives 41, 43, 45 et 47, ainsi qu'une seconde pluralité d'armatures plates semi-discoϊdales s'étendant sensiblement à l'aplomb de la seconde armature 8, à savoir les armatures respectives 42, 44, 46 et 48. Contre la face inférieure du disque 6, ainsi que contre chacune des faces du disque 39 et contre la face supérieure du disque 40, se trouvent de manière analogue disposées une troisiéme pluralité d'armatures plates semi-discoϊdales s'étendant sensiblement à l'aplomb de la première armature 7, à savoir les armatures respectives 49, 51, 53 et 55, ainsi qu'une quatriéme pluralité d'armatures plates semi-discoϊdales s'etendant sensiblement à l'aplomb de la seconde armature 8, à savoir les armatures respectives 50, 52, 54 et 56. La première pluralité d'armatures 41, 43, 45 et 47 et la seconde pluralité d'armatures 42, 44, 46 et 48 sont destinées à constituer (fig.11), en coopération avec les disques diélectriques 5, 37 et 38 et les armatures 7 et 13 et 8 et 14, respectivement, une première pluralité de condensateurs C1,
C2 et C3, et une seconde pluralité de condensateurs C4, C5 et C6. La troisiéme pluralité d'armatures 49, 51, 53 et 55 et la quatrieme pluralité d'armatures 50, 52, 54 et 56 sont de fagon analogue destinées à constituer, en coopération avec les disques diélectriques 6, 39 et 40 et les armatures externes respectives 7 et 17 et 8 et 18, respectivement, une troisiéme pluralité de condensateurs C'1, C'2 et C'3, et une quatriéme pluralité de condensateurs C4, C5 et
C'6.
Chacune des armatures 41 à 56 comprend par ailleurs une portion
57 faisant saillie dans une direction opposée audit disque diélectrique contre lequel eile se trouve disposée, de fagon à constituer, en coopération avec la portion saillante correspondante 57 de l'armature située en vis-a-vis contre le disque diélectrique adjacent, une pluralité d'éclateurs E'A respectivement interposés entre les condensateurs C1 et C2, C2 et C3, C4 et C5, C5 et C6, C'1 et C'2, C'2 et C'3, C'4 et C5, et C'5 et C'6 (l'éclateur ET se trouvant par ailleurs interposé entre les condensateurs C3 et C6 cependant que l'éclateur EA se trouve interposé entre les condensateurs C3 et C'6).
Les diffèrentes armatures 41 à 56 ainsi que les disques diélectriques 37 à 40 se trouvent par ailleurs maintenus en position fixe par des entretoises plates isolantes 58, dans lesquelles sont menages des évidements appropriés 59 pour les éclateurs E'A (Ces evidements 59 constituent par ailleurs pour les éclateurs E'A des chambres étanches destinées à être remplies par un gaz approprie sous une pression désirée). Les armatures 7, 14, 18, 43, 47, 42, 46, 51, 55, 50 et 54 sont destinées à être reliées, par l'intermédiaire de résistances 29 et d'un interrupteur 30, au pole positif d'une source haute tension continue 31', dont l'autre pole négatif est destiné à être relié directement à la masse. Les autres armatures 8, 13, 17, 41, 45, 44, 48, 49, 53, 52 et 56 sont quant à elles destinées à être également reliées à cette masse par l'intermédiaire de résistances 29. L'électrode de déclenchement 15 de l'éclateur ET est enfin destinée à e tre reliée au générateur d'impulsions haute tension 33.
La source haute tension continue 31' est enfin choisie en fonction de la pression régnant dans la cavité 9 et de l'espace inter-électrodes de cette cavité 9, de fagon à présenter une tension nominale U' obéissant à la relation
U'«Us≤ 6 U' où Us désigne la tension-seuil requise pour l'établissement d'une décharge électrique au sein de la cavité.
La figure 11 représente la schéma électrique équivalent du laser qui vient d'être décrit. Ce chéma électrique permet de mieux comprendre le fonctionnement de ce laser, qui est le suivant: l'interrupteur 30 étant fermé, les diffèrents condensateurs C1 à C6 et C'1 a C'6 acquièrent rapidement leur Charge maximum. Au moment désiré, on convoie alors une impulsion haute tension sur l'électrode de declenchement 15, de fagon à provoquer l'amorçage de l'éclateur ET L'éclateur ET ainsi rendu conducteur provoque alors un amorgage en cascade des différents éclateurs E'A interposés entre les condensateurs C1 à C6, ce qui a pour effet de donner lieu à l'application d'une tension 6 U' entre les électrodes 7a et 8a de la cavité 9. Cette tension 6 U' s'avère alors süffisante pour entraîner la production d'une décharge électrique de très forte intensite et de courte durée au sein de la cavité 9, provoquant ainsi l'excitation électrique du milieu actif gazeux stationnant dans la cavité. La cavité 9 ainsi rendue conductrice provoque parallèlement un amorgage en cascade des différents éclateurs E'A et de l'éclateur EA interposés entre les condensateurs C'1 à C'6, de sorte que ces condensateurs C'1 a C'6 peuvent alors également se décharger dans la cavité 9, en venant renforcer la décharge électrique des autres condensateurs C1 a C6. Le milieu actif gazeux ainsi excite par ces deux décharges simultanées donne alors lieu à la production d'une impulsion lumineuse laser. Les décharges électriques terminées, les diffèrents eclateurs se desamorcent et le laser est alors pret pour la production d'une nouvelle impulsion laser.
Le laser qui vient d'être décrit présente l'avantage majeur de permettre l'excitation de milieux actifs gazeux à haute pression (tension-seuil de décharge Us fonction de la pression du gaz dans la cavite), ceci sans avoir à recourir à des tensions de Charge U' trop élevées.
Les formes d'exécution décrites jusqu'à présent permettent d'envisager aisément un certain nombre d'autres formes d'exécution possibles telles que: agencement du type à un générateur de Marx unique à "n" étages intégré sur la cavité laser, agencement du type ccmprenant un premier générateur de Marx à "n" étages integre sur la cavité laser en paralléle avec un second générateur de Marx à "m"étages ("n" pouvant être différent ou au contraire identique à "m") , etc... Dans toutes les formes d'exécution décrites jusqu'à present, on peut en outre envisager de remplacer l'éclateur autoamorgable EA (lineaire ou ponctuel) par un éclateur egalement déclenchable depuis l'exterieur (en synchronisme avec le premier éclateur ET).
La quatriéme forme d'exécution représentée aux figures 12 et 13 se rapporte à un agencement du type à "un générateur de Marx unique à deux étages" integre sur un laser comportant trois cavités superposées. Cette quatriéme forme d'exécution est partiellement analogue à la première forme d'exécution des figures 1 à 7 (les elements identiques restant affectes des mêmes signes de refèrence au dessin), mis à part le fait que le second générateur de Marx monte entre la cavité laser et le fond du boîtier est ici supprime et remplace par deux cavités laser supplémentaires.
A l'intérieur du boϊtier isolant 1, on retrouve les première et seconde armatures conductrices 7 et 8 delimitant la cavité laser 9 (remplie par un premier milieu actif gazeux), interposées entre les premier et second disques diélectriques 5 et 6, ainsi que les troisiéme et quatrième armatures conductrices 13 et 14 delimitant l'éclateur ET, interposées entre le disque supérieur 5 et le couvercle 3, les armatures 7 et 13 et 8 et 14 étant toujours destinées à constituer, en coopération avec le disque diélectrique 5, les condensateurs respectifs C1 et C2.
L'intérieur du boîtier 1 comporte en outre un troisiéme disque diélectrique 60, dispose à distance respective du second disque 6 et du fond 2a du boîtier 1. Entre les disques diélectriques 6 et 60, et en etroit contact avec ceux-ci, se trouvent interposées deux autres armatures conductrices semi-discoϊdales pourvues chacune d'un bord sensiblement rectiligne au profil arrondi, à savoir respecti vement, une cinquiéme armature 61 pourvue d'un bord rectiligne 61a, qui s'étend sensiblement à l'aplomb de la première armature 7, et une sixième armature 62 pourvue d'un bord rectiligne 62a, qui s'etend sensiblement à l'aplomb de la seconde armature 8. L'espace longitudinal 63 ainsi delimite entre les bords rectilignes 61a et 62a constitue ainsi une seconde cavité laser étanche, remplie par un second milieu actif gazeux, cependant que les bords 61a et 62a constituent les électrodes de cette seconde cavité laser 63. Cette seconde cavité 63 est en outre equipée d'électrodes "corona" 64, chargées d'assurer la preionisation de la cavite (la cavité 62 pouvant par ailleurs être ou non resonante, suivànt que l'on choisit ou non d'equiper ses extrémites de miroirs appropriés). Les armatures 61 et 62 sont par ailleurs destinées à constituer, en coopération avec les armatures 7 et 8 et le disque diélectrique 6, les condensateurs respectifs C3 et C4.
Entre le disque diélectrique 60 et le fond 2a, et en étroit contact avec ceux-ci, se trouvent interposées encore deux autres armatures semi-discoϊdales pourvues chacune d'un bord sensiblement rectiligne au profil arrondi, à savoir respectivement, une septième armature 65 pourvue d'un bord rectiligne 65a, qui s'étend sensiblement à l'aplomb de la première armature 7, et une huitième armature 66 pourvue d'un bord rectiligne 66a, qui s'étend sensiblement à l'aplomb de la seconde armature 8. L'espace longitudinal 67 ainsi delimite entre les bords rectilignes 65a et 66a constitue ainsi une troisieme cavité laser étanche, remplie par un troisiéme milieu actif gazeux, cependant que les bords 65a et 66a constituent les électrodes de cette troisiéme cavité laser 67 (cette troisiéme cavité 67 pouvant par ailleurs être resonante ou au contraire superradiante, selon que l'on choisit ou non d'équiper ses extrémités de miroirs appropries). Les armatures 65 et 66 sont par ailleurs destinées à constituer, en coopération avec les armatures respectives 61 et 62 et le disque diélectrique 60, les condensateurs respectifs C5 et C6.
Les armatures 7, 14, 62 et 65 sont destinées à être reliées, par l' intermédiaire de résistance 29 et de l'interrupteur 30, au pôle positif de la source haute tension continue 31 (tension U), dont l'autre pôle négatif est destiné à être relié directement à la masse. Les autres armatures 8, 13, 61 et 66 sont quant à elles desti nées à être également reliées à cette masse, par l'intermédiaire de resistances 29. L'électrode de déclenchement 15 de l'éclateur ET est enfin destinée à être reliée au générateur 33 (par l'intermédiaire d'un condensateur 32). La figure 13 représente le schéma électrique équivalent du laser qui vient d'être décrit. Ce schéma électrique permet de mieux comprendre le fonctionnement de ce laser, qui est le suivant: l'interrupteur 30 étant fermé, les diffèrents condensateurs C1 à C6 acquièrent rapidement leur Charge maximum. Au moment desire, on envoie alors une impulsion haute tension sur l'électrode de déclenchement 15, de fagon à rendre l'éclateur ET conducteur, ce qui a pour effet d' entraîner la mise en série des condensateurs C1 et C2 et l'apparition d'une tension 2U entre les électrodes de la première cavité laser 9, suffisante pour donner lieu à la production d'une décharge électrique au sein de cette cavité 9. La cavité 9 ainsi rendue conductrice a parallélement pour effet d'entraϊner l'application d'une tension 2U entre les électrodes de la seconde cavité laser 63, permettant ainsi aux condensateurs C3 et C4 de se décharger dans cette seconde cavité 63. l'opération precedente se repete pour la troisieme cavité 67, permettant ainsi aux condensateurs C5 et C6 de se décharger dans cette troisiéme cavité 67. Les décharges quasi simultanées dans les trois cavités 9, 63 et 67 permettent ainsi d'obtenir trois impulsions laser simultanées. Dans le cas où l'on utilise un gaz différent dans chacune des cavités, on peut ainsi obtenir trois impulsions de longueur d'onde différente. Ces triples impulsions peuvent être obtenues de manière recurrente par activation periodique de l'éclateur ET.
La production de ces triples trains d'impulsion peut notamment être appliquée dans le domaine de l'holographie temporelle. La forme d'exécution sus-décrite n'est evidemment pas la seule possible, et elle est au contraire susceptible de donner lieu à un certain nombre d'autres variantes, telles que: agencement à "un générateur de Marx à n étages" monté sur les trois cavités superposées, agencement à "un générateur de Marx à n étages" monte sur seulement deux cavités superposées, agencement à "un générateur de Marx à n étages" monte au contraire sur un nombre de cavités superposées supérieur à trois (le nombre des étages du générateur pouvant ega lement être egal à 2 dans les deux derniers cas), etc...
Dans les formes d'exécution décrites jusqu'à present (fig. 1 à 13) , on peut par ailleurs envisager de remplacer les resistances 29 par des "selfs", dans les cas où l'on desire genèrer des impulsions laser avec des frequences de recurrence élevées.
Dans le laser seien la présente invention, on peut en outre envisager, dans le cas où le milieu actif gazeux utilise est suséeptible d'être excite seien une pluralité de lignes d'émission discretes ou selon une bande d'émission continue (haute pression), de modifier de manière bien connue l'agencement de la cavité resonante en y adjoignant un réseau de diffraction d'orientation reglable, de fagon à pouvoir sélectionner toute émission laser de longueur d'onde desirée (sélection d'une ligne particulière desirée dans le cas d'un spectre d'émission discret, ou sélection de toute longueur d'onde desirée à l'intérieur de la bande spectrale dans le cas d'une bande d'émission continue). Une teile possibilite de sélection spectrale peut s'avèrer particulièrement utile dans des applications telles que spectroscopie, Separation isotopique, photochimie laser etc...

Claims

REVENDICATIONS MODBFIEES
(regues par le Bureau international le 19 mai 1980 (19.05.80)
1. Laser impulsionnel à milieu actif gazeux excite électriquement, caractérisé par le fait qu'il comprend :
- au moins un premier et un second corps plats non conducteurs (5,2a;5,6), disposes en regard et à distance l'un de l'autre de fagon à delimiter un interspace entre eux, au moins ledit premier corps plat (5) étant fait en un matériau à haut coefficient diélectrique,
- une première armature conductrice plate (7) agencée dans ledit interspace, s'étendant dans une partie de cet interspace,
- une deuxième armature conductrice plate (8; 8') également agencée dans ledit interspace, s'étendant dans une autre partie de cet interspace, lesdites première et deuxième armatures comportant chacune un bord rectiligne (7a, 8a) situe en regard et à distance de l'autre, l'espace longitudinal (9) delimite entre lesdits bords constituant la cavité du laser destinée à être occupée par ledit milieu actif gazeux et lesdits bords rectilignes (7a, 8a) constituant les électrodes chargées d'assurer l'excitation électrique de ladite cavité,
- des moyens pour maintenir ledit milieu actif gazeux dans ladite cavité, - au moins une troisiéme armature conductrice plate (13) disposée contre la face dudit premier corps diélectrique opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite première armature (7) de fagon à constituer en coopération avec cette dernie¬re unpremier condensateur (C1), - au moins une quatriéme armature conductrice plate (14) egalement disposée contre la face dudit premier corps diélectrique opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite deuxième armature (8) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un second condensateur (C2) , lesdites première et quatrième armatures plates conductrices (7,14) étant destinées à être reliées à l'un des pôles d'une source haute tension continue (31) dont l'autre pole est destiné à être relié auxdites deuxieme et troisieme armatures (8,13), de fagon à assurer la Charge desdits premier et second condensateurs (C1 , C2 ) ,
- et un organe de décharge déclenchable de l'exterieur (ET; E'T) , connecte entre lesdites troisiéme et quatrieme armatures (13, 14) , destine à assurer la mise en court-circuit au moins momentanée de ces armatures de fagon à provoquer, par la mise en série desdits premier et second condensateurs, l'etablissement entre lesdites électrodes (7a, 8a) de ladite cavité laser (9) d'une excitation électrique suffisamnent rapide et élevée pour engendrer une émission stimulée au sein de cette cavité.
2. Laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit organe de décharge déclenchable de l'exterieur est constitué par un éclateur, dont l'une et l'autre bornes (13a, 14a) sont constituées par des portions situées en vis-à-vis desdites troisiéme et quatriéme armatures, ledit éclateur comportant en outre une électrode de déclenchement (15) agencée entre lesdites bornes.
3. Laser selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites troisieme et quatriéme armatures comportant chacune un bord rectiligne situe en regard et à distance de l'autre, lesdits bords rectilignes constituant les bornes dudit éclateur (ET).
4. Laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau dudit corps diélectrique plat possede un coefficient dielectrique au moins égal à 70.
5. Laser selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit matériau diélectrique se présente sous la forme d'une ceramique.
6. Laser selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit materiau diélectrique est constitué par un compose à base de titanate de baryum.
7. Laser selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit matériau diélectrique est constitué par un compose à base d'oxyde de titane. 8. Laser selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit matériau diélectrique est du KH2po4, ledit materiau étant maintenu au voisinage de sa température de Curie par l'intermediaire de cellules Peltier.
9. Laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit milieu actif gazeux présente une pression comprise entre
10-3 Torr et 30 bars.
10. Laser selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit second corps plat non conducteur (6) est également fait en un matériau à haut coefficient diélectrique, ledit laser comprenant de plus :
- au moins une cinquiéme armature conductrice plate (17) disposée contre la face dudit second corps diélectrique (6) opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite premiere armature (7) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un troisiéme condensateur (C3),
- au moins une sixiéme armature conductrice plate (18) également disposée contre la face dudit second corps diélectrique opposee audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplσmb de ladite seconde armature (8) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un quatriéme condensateur (C4), ladite cinquiéme armature (17) étant destinée à être reliée à celui des pôles de ladite source haute tension dejà relié aux dites deuxième et troisiéme armatures (8,13) cependant que ladite sixiéme armature (18) est destinée à être reliée à l'autre pole de ladite source haute tension dejà relié auxdites première et quatriéme armatures (7,14), de fagon à assurer la Charge desdits troisiéme et quatriéme condensateurs (C3,C4),
- et un organe de décharge auto-amorgable (E . E'A) connecte entre lesdites cinquiéme et sixiéme armatures (17,18) destiné à assurer la mise en court-circuit au moins momentanée de ces armatures, de fagon à provoquer, par la mise en série desdits troisiéme et quatrieme condensateurs, un renforcement de ladite excitation électrique au sein de ladite cavité laser. ll. Laser impulsionnel à milieu actif gazeux excite électriquement, caractérisé par le fait qu'il comprend :
- au moins un premier et un second corps plats non conducteurs (5,2a;5,6), disposes en regard et à distance l'un de l'autre de fagon à delimiter un interspace entre eux, au moins ledit premier corps plat (5) étant fait en un matériau à haut coefficient diélectrique,
- une première armature conductrice plate (7) agencée dans ledit interspace, s'étendant dans une. partie de cet interspace, - une deuxième armature conductrice plate (8; 8') également agencée dans ledit interspace, s'étendant dans une autre partie de cet interspace, lesdites premières et deuxième armatures comportant chacune un bord rectiligne (7a, 8a) situe en regard et à distance de l'autre, l'espace longitudinal (9) delimite entre lesdits bords constituant la cavité du laser destinée à être occupée par ledit milieu actif gazeux et lesdits bords rectilignes (7a, 8a) constituant les électrodes chargées d'assurer l'excitation électrique de ladite cavité,
- des moyens pour maintenir ledit milieu actif gazeux dans ladite cavité,
- au moins une troisème armature conductrice plate (41) disposée contre la face dudit premier corps diélectrique opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplotib de ladite première armature (7) de fagon à constituer en coopération avec cette derniere un premier condensateur (C1) ,
- au moins une quatriéme armature conductrice plate (42) egaIement disposée contre la face dudit premier corps diélectrique opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite deuxième armature (8) de façon à constituer en coopération avec cette dernière un second condensateur (C4) , lesdites première et quatrieme armatures plates conductrices (7,42) étant destinées à être reliées à l'un des pôles d'une source haute tension continue (31) dont l'autre pole est destiné à être relié auxdites deuxième et troisieme armatures (8,41), de fagon à assurer la Charge desdits premier et second condensateurs (C1, C4) , lesdites troisiéme et quatrième armatures (41,42) presentant par ailleurs chacune une portion (57) faisant saillie dans une direction opposée audit premier corps dielectrique (5),
- au moins une première pluralité de corps plats non conducteurs faits en un matériau à haut coefficient diélectrique (37,38) disposes en regard et à distance les uns des autres ainsi qu'en regard et à distance dudit premier corps diélectrique (5),
- une première double pluralité d1armatures plates conductrices (43,45,47,13) disposées contre chacune des faces de ladite pluralite de corps diélectriques (37,38), s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite première armature (7) de fagon à constituer une première pluralité de condensateurs (C2,C3) , chacune desdites armatures comportant par ailleurs une portion (57) faisant saillie dans une direction opposée audit corps diélectrique contre lequel elle se trouve disposée, de fagön à constituer, en coopération avec les portions saillantes (57) des armatures adjacentes une première pluralite d'éclateurs auto-amorgables (E'A) interposés entre chacun desdits condensateurs de ladite première pluralité, la portion saillante (57) de ladite troisiéme armature (41) constituant par ailleurs en coopération avec la portion saillante de l'armature correspondante (43) de ladite première double pluralité d'armatures un éclateur auto-amorgable additionnel (E'A) interposé entre ledit premier condensateur (C1) et le condensateur correspondant (C2) de ladite première pluralité,
- une seconde double pluralité d'armatures plates conductrices (44,46,48,14) disposées contre chacune des faces de ladite pluralite de corps diélectriques (37,38), s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite deuxième armature (8), de fagon à constituer une seconde pluralité de condensateurs (C5,C6) , chacune desdites armatures comportant par ailleurs une portion (57) faisant saillie dans une direction opposée audit corps diélectrique contre lequel eile se trouve disposée, de fagon à constituer, en coopération avec les portions saillantes (57) des armatures adjacentes, une seconde pluralité d'éclateurs auto-amorgable (E'A) interposés entre chacun desdits condensateurs de ladite seconde pluralité, la portion saillante (57) de ladite quatriéme armature (42) constituant par ailleurs en cooperation avec la portion saillante (57) de l'armature correspondante (44) de ladite seconde double pluralité d'armatures un éclateur auto-amorgable additionnel (E'A) interposé entre ledit second condensateur (C4) et le condensateur correspondant (C5) de ladite seconde pluralité, lesdites armatures desdites première et seconde double pluralités étant destinées à être reliées de fagon alternée à l'un et l'autre pôles de ladite source haute tension continue de fagon à assurer la Charge de ladite première et de ladite seconde pluralites de condensateurs,
- et un organe de décharge déclenchable de l'exterieur (ET) connecte entre celle (13) desdites armatures de ladite première double pluralité et celle (14) desdites armatures de ladite seconde double pluralité les plus eloignées de la cavité laser (9), destiné à assurer la mise en court-circuit au moins momentanée de ces armatures de façon à provoquer , par la décharge en cascade de l'ensemble des condensateurs (C1 à C6) au travers de la cavité laser (9), l'etablissement entre lesdites électrodes (7a,8a) de ladite cavité laser (9) d'une excitation électrique suffisamment rapide et élevée pour engendrer une émission stimulée au sein de cette cavité. 12. Laser selon les revendications 1 ou il, caractérisé par le fait que ledit second corps plat non conducteur (6) est également fait en un matériau à haut coefficient diélectrique, ledit laser comprenaht de plus:
- au moins une cinquiéme armature conductrice plate (61) disposée contre la face dudit second corps diélectrique (6) opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite premiere armature (7) de fagon à constituer avec cette dernière un troisieme condensateur (C3),
- au moins une sixiéme armature conductrice plate (62) également disposée contre la face dudit second corps diélectrique (6) opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite seconde armature (8) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un quatrième condensateur (C4), lesdites cinquième et sixième armatures conductrices (61,62) comportant par ailleurs chacune un bord rectiligne (61a,62a) situe en regard et à distance de l'autre, de fagon à delimiter entre lesdits bords rectilignes un espace longitudinal (63) constituant une seconde cavité laser destinée à contenir un second milieu actif gazeux,
- et des moyens pour maintenir ledit second milieu actif gazeux dans dadite seconde cavité, ladite cinquiéme armature (61) étant destinée à être reliée à celui des pôles de ladite source haute tension (31) dejà relié auxdites deuxième et troisiéme armatures (8,13) cependant que ladite sixiéme armature (62) est destinée à être reliée à l'autre pole de ladite source haute tension dejà relié auxdites première et quatrième armatures (7,14), de fagon à assurer la Charge desdits troisiéme et quatriéme condensateurs, la décharge desdits Premiers et seconds condensateurs au sein de ladite première cavité ayant alors pour effet, en provoquant la mise en série desdits troisiéme et quatriéme condensateurs, de permettre l'etablissement entre les électrodes de ladite seconde cavité d'une excitation électrique suffisamment rapide et élevée pour engendrer l'émission d'une seconde emission stimulée au sein de cette seconde cavité (62).
13. Laser selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus :
- au moins un troisième corps plat non conducteur (60) également fait en un matériau à haut coefficient diélectrique, d'extension sensiblement identique à celle dudit second corps diélectrique (6), dispose par l'intermédiaire de l'une de ses faces contre la face desdites cinquiéme (61) et sixiéme (62) armatures opposées audit second corps diélectrique,
- une septieme armature conductrice plate (65) disposée contre l'autre face dudit troisième corps diélectrique plat (60), s'etendant sensiblement à l'aplomb de ladite cinquiéme armature (61) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un cinquiéme condensateur (C5),
- une huitieme armature conductrice plate (66) également disposée contre cette autre face dudit troisième corps diélectrique, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite sixiéme armature (62) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un sixieme condensateur (C6), lesdites septieme et huitieme armatures conductrices (65,66) comportant par ailleurs chacune un bord rectiligne (65a,66a) situe en regard et à distance de l'autre, de fagon à delimiter entre lesdits bords rectilignes un espace longitudinal (67) constituant une troisiéme cavité laser destinée à contenir un troisieme milieu actif gazeux,
- et des moyens pour maintenir ledit troisiéme milieu actif gazeux dans ladite troisiéme cavité, ladite septieme armature (65) etant destinée à être reliée à celui des pôles de ladite source haute tension dejà relié auxdites première, quatriéme et sixiéme armatures, cependant que ladite huitieme armature (66) est destinée à être reliée à l'autre pôle de ladite source haute tension dejà relie auxdites deuxiéme, troisiéme et cinquiéme armatures, de fagon à assurer la Charge desdits cinquiéme et sixiéme condensateurs, la décharge desdits troisiéme et quatriéme condensateurs au sein de ladite seconde cavité ayant alors pour effet, en provoquant la mise en série desdits cinquiéme et sixiéme condensateurs, de permettre l'etablissement entre les électrodes de ladite troisiéme cavité (67) d'une excitation électrique suffisamnent rapide et élevée pour engendrer l'émission d'une troisiéme émission stimulée au sein de cet te troisiéme cavité.
14. Laser selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ledit second corps plat non conducteur (6) est également fait en un matériau à haut coefficient diélectrique, ledit laser comprenant de plus :
- une cinquiéme armature conductrice plate (49) disposée contre la face dudit second corps diélectrique (6) opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite première armature (7) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un troisieme condensateur(C'1),
- une sixième armature conductrice plate (50) également disposée contre la face dudit second corps diélectrique (6) opposée audit interspace, s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite seconde armature (8) de fagon à constituer en coopération avec cette dernière un quatrième condensateur (C'4), ladite cinquiéme armature (49) étant destinée à être reliée à celui des pôles de ladite source haute tension dejà relié auxdites deuxième et troisiéme armature (8,41) cependant que ladite sixiéme armature (50) est destinée à être reliée à l'autre pôle de ladite source haute tension dejà relié auxdites première et quatrième armatures (7,42), de fagon à assurer la Charge desdits troisième et quatriéme condensateurs (C'1, C'4) , lesdites cinquiéme et sixiéme armatures (49,50) presentant par ailleurs chacune une portion (57) faisant saillie dans une direction opposée audit second corps diélectrique (6), - une seconde pluralité de corps plats non conducteurs faits en un matériau à haut coefficient diélectrique (39,40) disposes en regard et à distance les uns des autres ainsi qu'en regard et à distance dudit second corps diélectrique (6),
- une troisiéme double pluralité d'armatures plates conductrices (51,53,55,17) disposées contre chacune des faces de ladite pluralite de corps diélectriques (39,40), s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite première armature (7) de fagon à constituer une troisieme pluralité de condensateurs (C'2,C'3), chacune desdites armatures comportant par ailleurs une portion (57) faisant saillie dans une direction opposée audit corps diélectrique contre lequel eile se trouve disposée, de fagon à constituer, en coopération avec les portions saillantes (57) des armatures adjacentes une troisiéme piu ralite d'éclateurs auto-amorgables (E'A) interposés entre chacun desdits condensateurs de ladite troisième pluralité, la portion saillante (57) de ladite cinquiéme armature (49) constituant par ailleurs en cooperation avec la portion saillante de l'armature correspondante (51) de ladite troisiéme double pluralité d'armatures un éclateur auto-amorgable additionnel (E'A) interposé entre ledit troisiéme condensateur (C'1) et le condensateur correspondant (C'2) de ladite troisième pluralité,
- une quatrième double pluralité d'armatures plates conductrices (52,54,56,18) disposées contre chacune des faces de ladite pluralite de corps diélectrique (39,40), s'étendant sensiblement à l'aplomb de ladite deuxieme armature (8), de fagon à constituer une quatrième pluralité de condensateurs (C'5,C'6), chacune desdites armatures comportant par ailleurs une portion (57) faisant saillie dans une direction opposée audit corps diélectrique contre lequel elle se trouve disposée, de fagon à constituer, en coopération avec les portions saillantes (57) des armatures adjacentes, une quatrième pluralite d' éclateurs auto-amorgables (E'A) interposés entre chacun desdits condensateurs de ladite quatrième pluralité, la portion saillante (57) de ladite sixiéme armature (50) constituant par ailleurs en cooperation avec la portion saillante (57) de L'armature correspondante (52) de ladite quatrième double pluralité d'armatures un éclateur auto-amorgable additionnel (E'A) interposé entre ledit quatrième condensateur (C4) et le condensateur correspondant (C'5) de ladite quatrième pluralité, lesdites armatures desdites troisiéme et quatriéme double pluralités étant destinées à être reliées de far gon alternée à l'un et l'autre pôle de ladite source haute tension continue de fagon à assurer la Charge de ladite troisiéme et de ladite quatrième pluralités de condensateurs, - et un éclateur auto-amorgable (E.) connecte entre celle (17) desdites armatures de ladite troisiéme double pluralité et celle (18) desdites armatures de ladite quatriéme double pluralité les plus eloignées de la cavité laser (9), destiné à assurer la mise en court circuit au moins momentanée de ces armatures de fagon à provoquer, par la décharge en cascade de l'ensemble des condensateurs (C'1 à C'6) au travers de la cavité laser (9), un renforcement de ladite excitation électrique au sein de ladite cavité laser.
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