CA2035889A1 - Laser solide a longueur d'onde d'emission 0,5 - 0,65 micrometres - Google Patents
Laser solide a longueur d'onde d'emission 0,5 - 0,65 micrometresInfo
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Abstract
LASER SOLIDE A LONGUEUR D'ONDE D'EMISSION 0,5 - 0,65 MICROMETRES L'invention concerne un laser solide à longueur d'onde d'émission comprise entre 0,5 et 0,65 .mu.m. Un barreau laser en Mg2 SiO4 (Forstérite) dope chrome est pompé par une diode laser émettant entre 0,75 et 0,8 .mu.m cette dioder laser étant à base de Ga1-x Alx Ass avec x compris entra 0,1 et 0,18 APPLICATION : SEPARATION ISOTOPIQUE DE L'URANIUM. FIGURE 1
Description
~33S~38~ :
LASER SOLIDE A LONGIJI;,~1R D'ONDE
D'E~ISSION 0,5 - 0,65 MI~ROMETB.F,S
L'invention concerne un laser soli~ longueur d'onde d'émisslon comprise entre 0, 5 et 0, 65 micrnm~tres .
Un l:el laser est utilisable t---f amment dans les procédés de séparation isotopiques.
Les procédés de séparation d'isotopes d'Uranium par laser sont étudiés depuis plusieurs annees. r~etlr mise en oeuvre necessite l'excltation sélective des lsotope~ I'Uranium à partir de sources lasers dont la frequence doit ~tre particullarement bien ajustée et contrôlée.
Parmi les solution~ qui ont ~tP étudiées 3usqu'à
présent, il y a celles qui font appel à de~ urces émettant aux alentours cie 16 ,wn et celles qul ` émetten I entre O, 55 ,~un et 0, 65 ~lm. Cette dernière approche i`ait AppPI a ].a fillère laser à
vapeur de cuivre pompant un laser ~ colorant, dont la l 5 technologie est assez critlque .
Le rellouveau d'lntéret des 1asers solides, en particuller grâce aux possibilités of~ertes r~ar le pompage par dlode~ lasers (rendement, compacite, dur-~e de vie, fiabilité
.... ) ouvre la voie à de~ solutions nouve11ec pour la séparation de8 l~otope~ d'Uranlum. Certaines solution.~ à bass de la~ers solides ont d'ores et délà éte proposées.
Cependant ces solutlons cond1lis~-~t ~i des di~positifs encombrsnts et coûte.ux.
L'invention concerne donc un 1~er émettant à une longueur d'onde comprise entre 0, 55 ,um et ( fi5 ~UTI et ré~olvant ces inconvénients.
L'invention concerne donc un 1~ser solida à longueur d'onde d'émission 0, 5 - O, 65 micromètre~ . caracterisé en ce qu'il comporte:
30- un barreau laser à base ~1~ Mg2 SiO4 dopé
chroma p.lacé dans une cavité résonante;
:
:
: . : , , .
- ~ . .
, .
X~35~3~39 - au moins une diode laser amettant vers le barreau un falsceau de pompe de longueur d'onde comprise entre 0, 75 et 0, 8 micromètres - un cristal doubleur de fréquence recevant un falsceau émis par 10 barreau laser at émettant en échange un faisceau de longueur d'onde 0, 5 - 0, 65 micromètres .
Les dlfférents obj0ts et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite à titre d'example en se reportant aux figures annexées qui représentent:
- la figure 1, un pren~ler exernple de ré~llsation du dispositif selon l'invention;
- la flgure 2, une variante de réalisation du dispositi~ de la figure 1;
- la figure 3, un deuxième exemple de réalisation du dlspositi~ selon l'invention;
- la figure 4, uns autre varlante de réalisation de l'invention Selon l'lnvention, on pravoit de placer un barreau de l~orsterité ~Mg2 Si 04) dopé chrome dans une cavita optique et de l'exciter à l'aide d'une diode laser émettant à
0, 8 ~un . Ce type de diode la3er a eté conçu spécialement pour l'inventlon, I1 e~t réalisé à partir d'un compose ternaire ~5 GaAlX As 1-X X et sa composition est telle que 0,1 < x < 0,18 Ce matériau est le siège de l'émlssion laser par recombinalson de paire d'electrons-trous. Celui-ci e~t assemblé
danY une structure de type guide d'onde optique en insér~nt une couche activa de C~a1 ~ AlxA3 entre deux couches de Gal yAlyAY de composition en aluminlum telle que 0, 2 < y <
0,4.
L'onde ~enerée par le barreau la3er 1 excité par la dlode la~sr a une longueur d'onde couvrant le ~pectre compris entre 1, 1 et 1, 3 ,um.
~3rJ8891 Cette onde issue de la cavité optique est ensuite cloublee en fréquence dans un cristal non llnéslr0.
Le laser Forstérlté dopé chrome ( Cr : Mg2 SiO,~) presente un spectre d'émisslon à temperatur~ amblante aUant de 1.167 ,um à 1. 345 ,um avec un pic d'emissivrl centré sur 1. 221 ,urn. Son spectre d'ab~orption va de 0. 4 à 1.1 ,um avec un maximum situé autour de 0. 75 lun. Son pomp~ge par une diode laser émettant ~ la longueur d'onde de 0, 8 ,~Lm conYient donc parfaitement.
~e plus, un pompage dlrect par diodes lasers opérant vers 0. 8 um permet de réaliser une source "atat solide"
à haut rendamant.
En effet, la duree de vie de eluore~cence est de l'ordre de 15 ,us~ ce qui est compatible avec les diodes l 5 lasers . Elle est particullèrement adaptee pour le pompage par diodes lasers surtout lorsque l'on veut trava;ller à haute cadence. Dans ce cas, le taux de remplissage (durée d'excltation, fréquence de repétltion~ est un paramètre important qu'il convlent de prendre en compte.
Ur~e telle sourcQ doublee en fréquencc permet d'adapter la longueur d'onde d'éml~sion à celle devant être mise en oeuvre dans des opération~ d'excltatlon sélective d'isotope~
d'Uranium, dans la bande 0.55 - 0.65 ,um.
Plusieurs cristaux peuvent être envisagés dans cette opératlon de doublage tel que par exemple:
- du LiNb03 - du KTiOP04 connu sous le nom de KTP
- du pho~phate arginine - l et son composé deutére D - LAP connu SOU9 le nom LAP
Ca cristal pré~ante donc potentlellement l'lnunense avantage d'être accordable sur la fenetre spectrale du proche infrarouge qul doublée en fréquence couvre le domaine spectral devsnt être explore pour l'applicatlon ms~ntlorlnée précédemment.
La flgura 1 represente un prem~er exemple de réali3ation du dlspoYitLf laser selon l'invention.
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LASER SOLIDE A LONGIJI;,~1R D'ONDE
D'E~ISSION 0,5 - 0,65 MI~ROMETB.F,S
L'invention concerne un laser soli~ longueur d'onde d'émisslon comprise entre 0, 5 et 0, 65 micrnm~tres .
Un l:el laser est utilisable t---f amment dans les procédés de séparation isotopiques.
Les procédés de séparation d'isotopes d'Uranium par laser sont étudiés depuis plusieurs annees. r~etlr mise en oeuvre necessite l'excltation sélective des lsotope~ I'Uranium à partir de sources lasers dont la frequence doit ~tre particullarement bien ajustée et contrôlée.
Parmi les solution~ qui ont ~tP étudiées 3usqu'à
présent, il y a celles qui font appel à de~ urces émettant aux alentours cie 16 ,wn et celles qul ` émetten I entre O, 55 ,~un et 0, 65 ~lm. Cette dernière approche i`ait AppPI a ].a fillère laser à
vapeur de cuivre pompant un laser ~ colorant, dont la l 5 technologie est assez critlque .
Le rellouveau d'lntéret des 1asers solides, en particuller grâce aux possibilités of~ertes r~ar le pompage par dlode~ lasers (rendement, compacite, dur-~e de vie, fiabilité
.... ) ouvre la voie à de~ solutions nouve11ec pour la séparation de8 l~otope~ d'Uranlum. Certaines solution.~ à bass de la~ers solides ont d'ores et délà éte proposées.
Cependant ces solutlons cond1lis~-~t ~i des di~positifs encombrsnts et coûte.ux.
L'invention concerne donc un 1~er émettant à une longueur d'onde comprise entre 0, 55 ,um et ( fi5 ~UTI et ré~olvant ces inconvénients.
L'invention concerne donc un 1~ser solida à longueur d'onde d'émission 0, 5 - O, 65 micromètre~ . caracterisé en ce qu'il comporte:
30- un barreau laser à base ~1~ Mg2 SiO4 dopé
chroma p.lacé dans une cavité résonante;
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X~35~3~39 - au moins une diode laser amettant vers le barreau un falsceau de pompe de longueur d'onde comprise entre 0, 75 et 0, 8 micromètres - un cristal doubleur de fréquence recevant un falsceau émis par 10 barreau laser at émettant en échange un faisceau de longueur d'onde 0, 5 - 0, 65 micromètres .
Les dlfférents obj0ts et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre faite à titre d'example en se reportant aux figures annexées qui représentent:
- la figure 1, un pren~ler exernple de ré~llsation du dispositif selon l'invention;
- la flgure 2, une variante de réalisation du dispositi~ de la figure 1;
- la figure 3, un deuxième exemple de réalisation du dlspositi~ selon l'invention;
- la figure 4, uns autre varlante de réalisation de l'invention Selon l'lnvention, on pravoit de placer un barreau de l~orsterité ~Mg2 Si 04) dopé chrome dans une cavita optique et de l'exciter à l'aide d'une diode laser émettant à
0, 8 ~un . Ce type de diode la3er a eté conçu spécialement pour l'inventlon, I1 e~t réalisé à partir d'un compose ternaire ~5 GaAlX As 1-X X et sa composition est telle que 0,1 < x < 0,18 Ce matériau est le siège de l'émlssion laser par recombinalson de paire d'electrons-trous. Celui-ci e~t assemblé
danY une structure de type guide d'onde optique en insér~nt une couche activa de C~a1 ~ AlxA3 entre deux couches de Gal yAlyAY de composition en aluminlum telle que 0, 2 < y <
0,4.
L'onde ~enerée par le barreau la3er 1 excité par la dlode la~sr a une longueur d'onde couvrant le ~pectre compris entre 1, 1 et 1, 3 ,um.
~3rJ8891 Cette onde issue de la cavité optique est ensuite cloublee en fréquence dans un cristal non llnéslr0.
Le laser Forstérlté dopé chrome ( Cr : Mg2 SiO,~) presente un spectre d'émisslon à temperatur~ amblante aUant de 1.167 ,um à 1. 345 ,um avec un pic d'emissivrl centré sur 1. 221 ,urn. Son spectre d'ab~orption va de 0. 4 à 1.1 ,um avec un maximum situé autour de 0. 75 lun. Son pomp~ge par une diode laser émettant ~ la longueur d'onde de 0, 8 ,~Lm conYient donc parfaitement.
~e plus, un pompage dlrect par diodes lasers opérant vers 0. 8 um permet de réaliser une source "atat solide"
à haut rendamant.
En effet, la duree de vie de eluore~cence est de l'ordre de 15 ,us~ ce qui est compatible avec les diodes l 5 lasers . Elle est particullèrement adaptee pour le pompage par diodes lasers surtout lorsque l'on veut trava;ller à haute cadence. Dans ce cas, le taux de remplissage (durée d'excltation, fréquence de repétltion~ est un paramètre important qu'il convlent de prendre en compte.
Ur~e telle sourcQ doublee en fréquencc permet d'adapter la longueur d'onde d'éml~sion à celle devant être mise en oeuvre dans des opération~ d'excltatlon sélective d'isotope~
d'Uranium, dans la bande 0.55 - 0.65 ,um.
Plusieurs cristaux peuvent être envisagés dans cette opératlon de doublage tel que par exemple:
- du LiNb03 - du KTiOP04 connu sous le nom de KTP
- du pho~phate arginine - l et son composé deutére D - LAP connu SOU9 le nom LAP
Ca cristal pré~ante donc potentlellement l'lnunense avantage d'être accordable sur la fenetre spectrale du proche infrarouge qul doublée en fréquence couvre le domaine spectral devsnt être explore pour l'applicatlon ms~ntlorlnée précédemment.
La flgura 1 represente un prem~er exemple de réali3ation du dlspoYitLf laser selon l'invention.
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2~)3S~3~9 Un barreau t en Forstérité tMg2Si O4) dopé
chrome ~st placé dans uns cavite optlque constituée par l'une des deux mlroirs 3 et 4. LA cavité optique paut être é~alement réalisée par deux faces opposées du barreau.
Les dlodes lasers 2 . O, ~ .1 à 2 . n éclairent le barreau 1 à l'aid~ de faisceaux de longueur d'onde O, 8 ~n . C~s diodes lhsers sont allmentées en courant par un modulateur 7.
Le faisceau luminsux généré par le barreau 1 et sortant de la caYite laser 3, 4 est transmis à un doubleur de réquence 5 en LiNbO3 ou en BBO par exemple.
Les diodes lasers sont constituée de la manière ~ui~ante:
La partis active est constituée d'un alliage à base de GaAlAs a~fec une concentration en alumlnlum qui permet d'avoir l 5 un~3 émi~ion laser pour la pompe à . . soit à 09 8 ,um SGa gAl A8) ou ~ 0,75 llm (Ga ~32A1 18As).
Selon l'lnvention la combinai~on d'un laser comprenant le barreau 1 en Forstérité dopé chrome, des dlodes lasers 2 . O à 2 . n en GsAlA3 et du doublellr de fréquence 5 permet d'obtenlr un Paisceau lumlneux de longu~ur d'onde comprîse entre 1, 167 ,um et 1, 345 ,~un qui doublé par le doubleur de fréquences donne un faisceau de longueur d'onde d'environ O, 6 m (comprise entre O,6 et 0,65 ,um).
La figure 2 représente une variante de réali~ati~:7n du dispositi de la figure 1. Selon cette varianta la cavite optique 3, 4 comporte un dispo~lti~ de déclenchement (Q switch en termlnologie anglo saxonne).
La figure 3 repré~ente un exemple de réallsAtion comportant une dlode laser 2 éclairant le barreau laser 1 par l'une de~ extremitas de la cavité.
L~ diode la~er 2 ~ l& mêlne con~titution que les dlodes lssers 2 . O, 2 .1 à 2 . n) des figures 1 et 2 et émet un faisceau lumlneux d'excitation de longueur d'onde O, 8 ~ ers le barreau la~er 1 an ~or~terlt~. Le di~po~ltif 6 est un di~po~itif de déclsnchement.
~35~
Le faisceau sortant de la cavité 3, 4 contenant la barreau laser 1 et le dispositif de déclenchement 6, est transmi~ ~ un doubleur de fréquence S en qui ~ournit un ~aisceau de fréquence double (longueur d'onde Q, 6 llm) .
Con~ne les dlodes lasers de la figurs 1, la diode laser 2 pourrait etre commandée par un modulateur. La cavite optique 3, 4 pourrait alor~ être constituée par daux faces opposées clivées du barraau laser 1.
Dans ce qui précède on a prévu le cristal doubleur de fr~quence 5 situé ~ l'extériaur de la cavité, mais conune cela est représenté on peut également le plac~r dans la cavité laser, de preférence entre le barreau laser 1 et la cellule de déclenchement 6. Selon cette variante, les diodes lasers peuvent égal~ment etre de part et d'autre du barreau laser 1 ou peuvent entourer la barreau lasar.
Il est bien évident que la description qui prec~de n'a été faite qu'à titre d'exempla non llrnitatif et que d'autres variantes peuvsnt etra envlsagees sans sortir du cadre de l'lnvention. La3 exemples numérlque~ et la natura des materiaux indiqués n'ont ét0 fournis que pour illustrer la description.
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chrome ~st placé dans uns cavite optlque constituée par l'une des deux mlroirs 3 et 4. LA cavité optique paut être é~alement réalisée par deux faces opposées du barreau.
Les dlodes lasers 2 . O, ~ .1 à 2 . n éclairent le barreau 1 à l'aid~ de faisceaux de longueur d'onde O, 8 ~n . C~s diodes lhsers sont allmentées en courant par un modulateur 7.
Le faisceau luminsux généré par le barreau 1 et sortant de la caYite laser 3, 4 est transmis à un doubleur de réquence 5 en LiNbO3 ou en BBO par exemple.
Les diodes lasers sont constituée de la manière ~ui~ante:
La partis active est constituée d'un alliage à base de GaAlAs a~fec une concentration en alumlnlum qui permet d'avoir l 5 un~3 émi~ion laser pour la pompe à . . soit à 09 8 ,um SGa gAl A8) ou ~ 0,75 llm (Ga ~32A1 18As).
Selon l'lnvention la combinai~on d'un laser comprenant le barreau 1 en Forstérité dopé chrome, des dlodes lasers 2 . O à 2 . n en GsAlA3 et du doublellr de fréquence 5 permet d'obtenlr un Paisceau lumlneux de longu~ur d'onde comprîse entre 1, 167 ,um et 1, 345 ,~un qui doublé par le doubleur de fréquences donne un faisceau de longueur d'onde d'environ O, 6 m (comprise entre O,6 et 0,65 ,um).
La figure 2 représente une variante de réali~ati~:7n du dispositi de la figure 1. Selon cette varianta la cavite optique 3, 4 comporte un dispo~lti~ de déclenchement (Q switch en termlnologie anglo saxonne).
La figure 3 repré~ente un exemple de réallsAtion comportant une dlode laser 2 éclairant le barreau laser 1 par l'une de~ extremitas de la cavité.
L~ diode la~er 2 ~ l& mêlne con~titution que les dlodes lssers 2 . O, 2 .1 à 2 . n) des figures 1 et 2 et émet un faisceau lumlneux d'excitation de longueur d'onde O, 8 ~ ers le barreau la~er 1 an ~or~terlt~. Le di~po~ltif 6 est un di~po~itif de déclsnchement.
~35~
Le faisceau sortant de la cavité 3, 4 contenant la barreau laser 1 et le dispositif de déclenchement 6, est transmi~ ~ un doubleur de fréquence S en qui ~ournit un ~aisceau de fréquence double (longueur d'onde Q, 6 llm) .
Con~ne les dlodes lasers de la figurs 1, la diode laser 2 pourrait etre commandée par un modulateur. La cavite optique 3, 4 pourrait alor~ être constituée par daux faces opposées clivées du barraau laser 1.
Dans ce qui précède on a prévu le cristal doubleur de fr~quence 5 situé ~ l'extériaur de la cavité, mais conune cela est représenté on peut également le plac~r dans la cavité laser, de preférence entre le barreau laser 1 et la cellule de déclenchement 6. Selon cette variante, les diodes lasers peuvent égal~ment etre de part et d'autre du barreau laser 1 ou peuvent entourer la barreau lasar.
Il est bien évident que la description qui prec~de n'a été faite qu'à titre d'exempla non llrnitatif et que d'autres variantes peuvsnt etra envlsagees sans sortir du cadre de l'lnvention. La3 exemples numérlque~ et la natura des materiaux indiqués n'ont ét0 fournis que pour illustrer la description.
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Claims (7)
1. Laser solide à longueur d'onde d'émission 0,5 -0,65 µm caractérisé en ce qu'il comporte:
- un barreau laser (1) à base de Mg2 Si O4 dope chrome placé dans une cavité résonante (3, 4) ;
- au moins une diode laser 2,2.0 à 2.n) émettant vers le barreau (1) un faisceau de pompe de longueur d'onde compris entre 0,75 et 0,8 micromètres environ ;
- un cristal doubleur de fréquence (5) recevant un faisceau émis par le barreau laser (1) et émettant en échange un faisceau de longueur d'onde 0,5 - 0,65 micromètres.
- un barreau laser (1) à base de Mg2 Si O4 dope chrome placé dans une cavité résonante (3, 4) ;
- au moins une diode laser 2,2.0 à 2.n) émettant vers le barreau (1) un faisceau de pompe de longueur d'onde compris entre 0,75 et 0,8 micromètres environ ;
- un cristal doubleur de fréquence (5) recevant un faisceau émis par le barreau laser (1) et émettant en échange un faisceau de longueur d'onde 0,5 - 0,65 micromètres.
2. Laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite diod~ la~er (2, 2.0 à 2.n) est une diode laser dont la coucha active est à base de GaAlAs.
3. Laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche active de la diode laser (2, 2.0 à 2.n) a pour composition Ga1-x Alx As avec x compris entre 0,1 et 0,18 et que cette couche active est enserrée entre deux couches de confinement de composition Ga1-y Ay As avec y compris entre 0,2 et 0,4.
4. Laser selon la revendication 1, caractérise en ce que 18 cristal doubleur de fréquence est à base de BBO ou de LiNbO3.
5. Laser selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de déclenchement (6) placé dans la cavité laser (3, 4) placé sur le trajet du faisceau lumineux.
6. Laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diode laser (2, 2.0, 2.n) est commandée par un courant de commande fourni par un modulateur de courant de commande.
7. Laser selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cristal doublaur de fréquence (5) est situé dans la cavité (3, 4),
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8909109A FR2649548B1 (fr) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | Laser solide a longueur d'onde d'emission 0,5-0,65 micrometres |
| FR8909109 | 1989-07-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2035889A1 true CA2035889A1 (fr) | 1991-01-07 |
Family
ID=9383544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002035889A Abandoned CA2035889A1 (fr) | 1989-07-06 | 1990-06-28 | Laser solide a longueur d'onde d'emission 0,5 - 0,65 micrometres |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5173910A (fr) |
| EP (1) | EP0433432A1 (fr) |
| JP (1) | JPH04500746A (fr) |
| CA (1) | CA2035889A1 (fr) |
| FR (1) | FR2649548B1 (fr) |
| WO (1) | WO1991001055A1 (fr) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04352483A (ja) * | 1991-05-30 | 1992-12-07 | Tosoh Corp | 全固体化波長可変パルスレーザー |
| FR2681988A1 (fr) * | 1991-09-27 | 1993-04-02 | Thomson Csf | Laser de puissance a deflexion. |
| US5761227A (en) * | 1994-08-23 | 1998-06-02 | Laser Power Corporation | Efficient frequency-converted laser |
| US5721749A (en) * | 1996-01-30 | 1998-02-24 | Trw Inc. | Laser pulse profile control by modulating relaxation oscillations |
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