FR2671436A1 - Melange de frequence optique intracavite a resonance de signal. - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé pour engendrer un rayonnement optique cohérent par mélange optique intracavité dans une cavité qui est résonante pour le rayonnement engendré par l'émission laser d'un matériau à effet laser et pour un rayonnement d'entrée. Elle a également pour objet un dispositif mettant en œuvre ledit procédé.

Description

La présente invention est relative à la production d'un rayonnement

optique cohérent à l'intérieur d'une cavité optique d'un laser par mélange optique, l'entrée du signal dans la cavité étant accrue par résonance à

l'intérieur de la cavité.

Un laser est un dispositif qui a la possibilité de produire de la lumière cohérente monochromatique par l'émission stimulée de photons à partir d'atomes, de molécules ou d'ions d'un milieu actif qui ont été excités à partir d'un état fondamental jusqu'à un

niveau d'énergie plus élevé par l'entrée d'une énergie.

Un tel dispositif contient une cavité optique ou un résonateur défini par des surfaces hautement

réfléchissantes qui forment un trajet fermé aller-

retour pour la lumière, et le milieu actif est contenu

à l'intérieur de la cavité optique.

Si on réalise une inversion de population par excitation du milieu actif, l'émission spontanée d'un photon à partir d'un atome, d'une molécule ou d'un ion excité subissant la transition vers un état d'énergie plus faible peut stimuler l'émission de photons d'énergie identique à partir d'autres atomes, molécules ou ions excités Il en résulte que le photon initial crée une cascade de photons entre les surfaces réfléchissantes de la cavité optique qui ont une énergie identique et sont exactement en phase Une partie de cette cascade de photons est ensuite O déchargée à travers une ou plusieurs des surfaces

réfléchissantes de la cavité optique.

L'excitation du milieu actif d'un laser peut être réalisée par différentes méthodes Toutefois, les méthodes les plus habituelles sont le pompage optique, s 5 l'utilisation d'une décharge électrique et le passage d'un courant électrique à travers la jonction p-n d'un

laser à semiconducteur.

Les lasers à semiconducteur contiennent une jonction p-n qui forme une diode et cette jonction fonctionne en tant que milieu actif du laser De tels dispositifs, qui sont également appelés des diodes laser, sont typiquement construits à partir de matériaux tels que l'arseniure de gallium et des

alliages arseniure d'aluminium et de gallium.

L'efficacité de tels lasers dans la conversion de puissance électrique en rayonnement de sortie est relativement élevée et elle peut par exemple dépasser t. L'utilisation de lampes flash, de diodes émettant de la lumière, de diodes laser et de réseaux de diodes laser pour pomper ou exciter optiquement un matériau

solide qui émet un rayonnement laser est bien connue.

Les matériaux émettant un rayonnement laser utilisés communément dans de tels lasers à l'état solide comprennent des matériaux hôtes cristallins ou vitreux dans lesquels un matériau actif, tel que des ions de

néodyme trivalent, est incorporé Des sommaires

détaillés des matériaux cristallins classiques émettant un rayonnement laser sont fournis dans le CRC Handbook of Laser Science and Technology, Vol I, M J Weber, Ed., CRC Press, Inc, Boca Raton, Floride, 1982, pages 72-135 et dans Laser Crystals, Vol 14 des Springer

Series in Optical Sciences, D L Mac Adam, Ed Springer-

Verlag, New York, N Y, 1981 Des matériaux hôtes classiques pour l'ion néodyme comprennent le verre, le

grenat d'yttrium et d'aluminium (Y 3 A 15012, appelé ci-

après YAG), Y A 103 appelé YALO et Li YF 4 appelé YLF A titre d'exemple, lorsqu'on utilise du YAG dopé au néodyme en tant que matériau émettant un rayonnement laser dans un laser à l'état solide pompé optiquement, il est pompé typiquement par l'absorption de lumière ayant une longueur d'onde d'environ 808 nm en émettant

de la lumière ayant une longueur d'onde de 1,064 nm.

Le brevet US N 3 624 545 délivré à Ross le 30 novembre 1971 décrit un laser à l'état solide pompé optiquement composé d'une baguette de YAG qui est pompée latéralement par au moins une diode laser semiconductrice De même, le brevet des Etats Unis N O 3 753 145 délivré à Chesler le 14 août 1973 décrit l'utilisation d'une ou de plusieurs diodes semiconductrices émettrices de lumière pour pomper

l'extrémité d'une baguette de YAG dopé au néodyme.

L'utilisation d'un réseau de diodes laser pulsées pour pomper l'extrémité d'une matière solide émettant un rayonnement laser tel qu'un YAG dopé au néodyme est décrite dans le brevet des Etats Unis No 3 982 201

délivré à Rosenkrantz et al, le 21 septembre 1976.

Finalement D L Sipes, Appl Phys Lett, Vol 47, N 2, 1985, pages 74-75 a rapporté que l'utilisation d'un réseau de diodes laser semiconductrices hautement focalisées pour pomper l'extrémité d'un YAG dopé au néodyme produit une conversion à haute efficacité d'un rayonnement de pompage ayant une longueur d'onde de 810 nm pour émettre un rayonnement ayant une longueur

d'onde de 1,064 nm.

Des matériaux ayant des propriétés optiques non linéaires sont bien connus Par exemple, le brevet des Etats Unis N O 3 949 323 délivré à Bierlen et al, le 6 avril 1976 indique que des propriétés optiques non linéaires sont présentées par des matériaux ayant la formule M Ti O(XO 4) dans laquelle M est au moins un de K, Rb, Tl et NH 4; et X est au moins P ou As, sauf lorsque NH 4 est présent et alors X n'est que P Cette formule générale comprend le phosphate de potassium et de titanyle, ayant la formule K Ti OPO 4, un matériau non linéaire particulièrement utile D'autres matériaux optiques non linéaires connus comprennent, mais ne sont pas limités à KH 2 PO 4, Li Nb O 3, K Nb O 3, 3 b -Ba B 204, Ba 2 Na Nb 5015, Li IO 3, HI 03, KB 508,4 H 20, le niobate de potassium et lithium et l'urée Une revue des propriétés optiques non linéaires d'un certain nombre de cristaux uniaxe différents a été publié dans Sov J. Quantum Electron, Vol 7, N O 1, janvier 1977, pages 1-13 Des matériaux optiques non linéaires ont également été discutés par S Singh dans CRC Handbook of Laser Science and Technology, Vol III, M J Weber, Ed., CRC Press, Inc, Boca Raton, Floride, 1986, pages

3-228.

La nature non linéaire de la susceptibilité optique des matériaux optiques non linéaires fournit un mécanisme de couplage entre les ondes électromagnétiques qui passent simultanément à travers le matériau et peut être utilisé pour engendrer du rayonnement par interaction de ces ondes Comme utilisé dans la présente demande, l'expression "mélange optique" se réfère à l'interaction, à l'intérieur d'un matériau optique non linéaire, de deux faisceaux de lumière ayant des fréquences W 1 et W 2 pour produire un rayonnement optique à une fréquence différente Par exemple lorsque W 1 est plus grand que W 2, cette interaction peut produire un rayonnement optique à la fréquence somme W 3 = W 1 + W 2 et à la fréquence différence W 4 = wl W 2 Ces deux procédés sont désignés en tant que génération de fréquence somme et génération de fréquence différence, respectivement La conversion vers le haut se réfère à un cas particulier de génération de fréquence somme dans laquelle le rayonnement à une fréquence, par exemple W 1, est bien plus intense que celui à W 2 et, par conséquent, ne subit pas de changement appréciable en amplitude lorsque le mélange optique se produit pour donner un rayonnement optique de longueur d'onde W 3 Le mélange optique comprend également des processus d'ordre

supérieur tels que W 5 = W 1 + 2 W 2 et W 6 = 2 W 1 2 W 2.

Dans le cas de la présente demande, le rayonnement optique produit par mélange optique est d'une manière générale désigné en tant que "rayonnement de mélange optique". Un mélange optique efficace à l'intérieur d'un matériau optique non linéaire n'est généralement pas possible, à moins que les vecteurs d'onde kl, k 2 et k 3 des ondes interagissantes satisfassent l'équation de conservation de la quantité de mouvement ou condition d'accord de phase qui exige que:

k 3 = k 1 + k 2-

Il n'est pas possible de satisfaire cette exigence d'accord de phase dans des cristaux isotropes avec une dispersion normale du fait que les indices de réfraction des trois ondes différentes sont

nécessairement différents du fait de la dispersion.

Toutefois, de nombreux matériaux optiques non linéaires possèdent une anisotropie de l'indice de réfraction qui peut être utilisé pour satisfaire la condition d'accord

de phase pour un type désiré de mélange optique.

Le mélange optique peut être réalisé soit à l'intérieur soit à l'extérieur d'une cavité optique Si le procédé est mis en oeuvre à l'intérieur d'une cavité optique, cette cavité peut être soit: (a) un composant de l'une des sources de rayonnement pour le procédé, ou (b) séparée de toute cavité utilisée en tant que composant d'une source quelconque de rayonnement pour le procédé Pour des raisons de commodité, l'utilisation d'une telle cavité source sera ci-après désignée comme un "procédé intracavité" et l'utilisation d'une cavité séparée sera désignée "procédé à cavité externe" Aux fins de la présente demande, une cavité ou résonateur optique se réfère à un volume qui est limité au moins en partie par des surfaces hautement réfléchissantes, dans lequel de la lumière à certaines fréquences discrètes peuvent produire des modes d'ondes stationnaires à faible perte. La conversion vers le haut de rayonnement infrarouge vers le domaine du visible et de l'ultraviolet a été étudiée d'une manière extensive De telles études ont été motivées principalement par l'intérêt d'utiliser cette technique afin de permettre la détection et l'analyse de rayonnement infrarouge par les méthodes classiques et efficaces qui sont disponibles pour de la lumière de fréquence plus élevée Etant donné que le rayonnement converti vers le haut porte essentiellement toute l'information du rayonnement infrarouge d'entrée, des applications potentielles comprennent la détection de signaux infrarouges, l'analyse spectrale infrarouge et

l'holographie infrarouge.

La conversion vers le haut de rayonnement

infrarouge a été discutée par E S Voronim et al, Sov.

Phys Usp, Vol 22, No 1, pages 26-45 (Janvier 1979)

et J Warner, "Difference Frequency Generation and Up-

Conversion" in Quantum Electronics, Vol I, Nonlinear Optics, Part B, H Rabin et C L Tang, Ed, Academic Press, New York, pages 703-737 ( 1975) Une discussion théorique de la détection infrarouge par génération de fréquence somme a également été publiée par D A. Kleinman et al, J Appl Phys, Vol 40, N' 2, pages

546-566 (février 1969).

A la page 34 de leur article de revue précédemment cité, E S Veronom et al, décrivent la conversion vers le haut de rayonnement infrarouge à partir d'un laser à C 02 à l'intérieur d'une cavité d'un laser à YAG:Nd 3 + utilisant de la proustite en tant que matériau non linéaire En outre, E Liu et ai, Applied Optics, Vol. 21, N 19, pages 3415- 3416 (ler octobre 1982) ont rapporté la génération ou production de rayonnement à des longueurs d'onde dans le domaine de 252 nm à 268 nm par génération intracavité de fréquence somme, dans un cristal de phosphate d'ammonium dihydrogéné accordé en température et accordé en phase à 900, de raies de sortie choisies provenant d'un laser à ion argon et l'onde progressive dans un laser à colorant constitué par la rhodamine 110 en anneau En outre, le brevet des Etats Unis No 3 646 358 délivré à Firester le 29 février 1972 décrit la conversion vers le haut d'un rayonnement de signal à partir d'une source externe à l'intérieur de la cavité d'un laser dans lequel la polarisation du faisceau constituant le signal est orthogonale à celle du faisceau de pompage qui est engendrée à l'intérieur de la cavité laser La génération de fréquence différence a été discutée dans l'article de revue précité dans Quantum Electronics, Vol I, pages 735- 736 et par R L Aggarwal et al, dans Nonlinear Infrared Generation, Y R Shen, Ed,

Springer-Verlag, Berlin, page 19-38 ( 1977).

Il existe un besoin constant de lasers efficaces, compactes et fiables fonctionnant dans la portion infrarouge, visible et ultraviolette du spectre et capables de taux de modulation dans le domaine de O Hz à plus de 1 G Hz dans un domaine étendu d'intensités De tels dispositifs seraient utiles pour des applications qui comprennent le stockage optique de données, la

reprographie, la spectroscopie et les communications.

Par exemple le stockage de données sur des disques optiques exige une source de rayonnement cohérent qui puisse être modulée à un taux compris entre environ 5 et environ 20 M Hz, et un tel rayonnement est désirable dans la portion visible ou ultraviolette du spectre en vue de rendre maximal le stockage de données à l'intérieur d'une zone donnée En outre, des sources cohérentes compactes de lumière rouge, verte et bleue seraient hautement attractives pour les applications à

la télévision exigeant une source à haute luminosité.

L'utilisation de trois tels lasers, à la place des canons à électrons rouge, vert et bleu d'un tube image de télévision classique, produirait un projecteur de télévision de grande luminosité qui serait utile dans les systèmes de simulation et les systèmes de télévision à grand écran Les diodes laser possèdent toutes les possibilités décrites ci-dessus à part une, à savoir que leur sortie est une portion limitée de la portion infrarouge du spectre électromagnétique aux longueurs d'onde dans le domaine d'environ 750 nm à

environ 1 600 nm.

A cet égard le brevet des Etats Unis No 4 879 723 (Dixon et al) décrit une source compacte et efficace de rayonnement cohérent dans la portion infrarouge, visible et ultraviolette du spectre, qui est capable de taux de modulation dans le domaine de O Hz à plus de 1 G Hz Le rayonnement est produit par mélange optique dans la cavité optique d'un laser en introduisant le rayonnement d'entrée dans la cavité optique dans laquelle: (a) la cavité est celle d'un laser à l'état solide pompé par diode et/ou (b) un rayonnement d'entrée est fourni par un dispositif à l'état solide choisi dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser et les lasers à l'état solide pompés par diode Le brevet en cause décrit un mode de réalisation spécifique dans lequel une diode laser ou un réseau de diodes laser émet un rayonnement ayant une longueur d'onde voisine de 810 nm, qui est focalisé et utilisé pour pomper par l'extrémité un milieu émettant un rayonnement laser Le rayonnement de sortie de ce milieu, qui dans ce cas est du YAG dopé au néodyme, a une longueur d'onde de 1064 nm Une seconde diode laser ou un second réseau de diodes laser émettant du rayonnement ayant une longueur d'onde de 808 nm est pompé simultanément dans la cavité laser et mélangé avec le rayonnement émis à partir du milieu émettant le rayonnement laser, dans un matériau optique non linéaire pour générer des fréquences somme ou différence De préférence, la génération de fréquence somme de lumière bleue visible ayant une longueur

d'onde de 459 nm est le rayonnement de mélange optique.

De la même veine est le brevet des Etats Unis No 4 791 631 (Baumert et al) qui décrit un procédé pour produire un faisceau de rayonnement cohérent essentiellement à 459 nm en mélangeant, dans un cristal optique non linéaire (KTP), deux faisceaux laser, dont

l'un est à 1064 nm et l'autre à 808 nm.

Particulièrement, le rayonnement intracavité à 1064 nm est produit lorsqu'un faisceau de diode laser semiconductrice à 808 nm passe à travers un cristal optique non linéaire (KTP) situé à l'intérieur de la cavité et est ensuite pompé dans un cristal de laser constitué par du YAG dopé au néodyme Le faisceau laser ayant la longueur d'onde de 808 nm utilisé dans le mélange peut dériver soit du faisceau de pompage soit d'un second laser à diodes semiconductrice dont la lumière est couplée au faisceau à 1064 nm utilisant un

diviseur de faisceaux.

Finalement, le brevet des Etats Unis N O 4 879 722 (Dixon et al) décrit également un procédé de mélange dans lequel un rayonnement de mélange optique est produit par mélange optique à l'intérieur d'une cavité optique externe, dans lequel au moins un des faisceaux interagissant de lumière est fourni par un dispositif à l'état solide choisi dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser et les lasers à l'état solide pompés par diode La cavité optique externe peut être résonante pour l'un des deux rayonnements d'entrée dans la cavité ou pour les deux rayonnements L'expression "cavité optique externe" dans les présentes s'applique à une cavité qui est séparée de toute cavité utilisée en tant que composant

d'une source quelconque de rayonnement pour le procédé.

Alors que les procédés et dispositifs de mélange décrits ci-dessus dans les brevets Dixon et al et Beaumert et al sont efficaces, ils sont toutefois relativement inefficaces lorsqu'ils sont comparés, par exemple, au laser à l'état solide pompé par diode et avec doublage intracavité et les diodes laser doublées par résonance externe Ainsi, on a besoin de dispositifs et de procédés de mélange optique améliorés qui conservent les propriétés désirables de modulation à haute vitesse d'accordabilité limitée et d'un large domaine de longueurs d'onde de sortie possible, mais qui possèdent en même temps une efficacité de sortie accrue En outre, on a besoin de dispositifs et de procédés qui puissent produire un rayonnement cohérent à 459 nm (bleu) en utilisant des techniques de mélange de fréquence somme basées sur l'utilisation de cristaux robustes tels que KTP et Nd:YAG, cristaux dont on peut espérer un bon fonctionnement dans un produit commercial. Il a été maintenant découvert que, lorsque les deux entrées du procédé de mélange sont améliorées par résonance, en contradiction avec les enseignements de la technique antérieure selon laquelle seulement l'une des entrées du procédé de mélange est améliorée par résonance, l'efficacité de sortie du procédé de mélange

peut être accrue d'une manière sensible.

La présente invention concerne un laser efficace compact et fiable qui puisse fonctionner dans la portion infrarouge, visible et ultraviolette du spectre et qui est capable de taux de modulation dans le

domaine de O Hz à plus de 1 G Hz.

Suivant un aspect général, la présente invention réalise la génération de rayonnement optique cohérent par mélange optique intracavité dans une cavité qui est à la fois résonante pour le rayonnement engendré par l'émission laser d'un matériau à effet laser à l'intérieur de la cavité et un rayonnement d'entrée, dans laquelle le mélange intracavité est mis en oeuvre avec le rayonnement d'effet laser et le rayonnement d'entrée dans un matériau optique non linéaire à

l'intérieur de la cavité.

Selon un mode de réalisation, l'invention consiste en un procédé pour engendrer du rayonnement optique cohérent qui comprend (a) la génération de rayonnement optique cohérent à une première fréquence, w 1, à partir d'un matériau à effet laser qui est contenu à l'intérieur d'une cavité optique qui est résonante par rapport au rayonnement à la première fréquence, W 1; (b) la génération de rayonnement optique cohérent à une seconde fréquence, W 2; (c) l'introduction du rayonnement à la seconde fréquence dans la cavité optique qui est également résonante par rapport au rayonnement à la seconde fréquence, W 2; et (d) l'interaction du rayonnement à la première fréquence et du rayonnement à la seconde fréquence avec un matériau optique non linéaire qui est contenu à l'intérieur de la cavité optique pour générer un rayonnement optique cohérent à une troisième fréquence, w 3. Selon un autre mode de réalisation, la présente invention consiste en le procédé précité dans lequel une portion du rayonnement à la seconde fréquence, W 2, est utilisée pour pomper optiquement le matériau à effet laser et une autre portion du rayonnement à la seconde fréquence, W 2, est utilisé pour interagir avec le rayonnement à la première fréquence, W 1, avec le matériau optique non linéaire pour engendrer le

rayonnement à une troisième fréquence, W 3.

Selon un autre mode de réalisation, l'invention consiste en un procédé pour engendrer du rayonnement optique cohérent qui comprend: (a) la génération de rayonnement de pompage optique à partir d'une source qui est choisie dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes, les lasers à l'état solide pompés par diode et les lasers semiconducteurs pompés par diode; (b) la génération de rayonnement optique cohérent à une première fréquence, W 1, par pompage optique d'un matériau à effet laser avec le rayonnement de pompage optique, dans lequel le matériau à effet laser est contenu à l'intérieur d'une cavité optique qui est résonante par rapport au rayonnement à la première fréquence, W 1; (c) la génération de rayonnement optique cohérente à une seconde fréquence, w 2; (d) l'introduction du rayonnement à la seconde fréquence dans la cavité optique qui est résonante par rapport au rayonnement à la seconde fréquence; et (e) l'interaction du rayonnement à la première fréquence et du rayonnement à la seconde fréquence avec un matériau optique non linéaire qui est contenu à l'intérieur de la cavité optique pour engendrer du rayonnement optique

cohérent à une troisième fréquence, W 3.

Un autre mode de réalisation de la présente invention est constitué par l'une quelconque des méthodes précitées dans laquelle le rayonnement à la seconde fréquence est engendré à partir d'une source choisie dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser, les lasers à l'état solide pompés par diodes et les lasers semiconducteurs pompés

par diodes.

Un autre mode de réalisation de l'invention est constitué par un appareil pour engendrer du rayonnement optique cohérent qui comprend: (a) des moyens pour générer un rayonnement optique cohérent à une première fréquence, W 1, à l'intérieur d'une cavité optique qui est résonante par rapport au rayonnement à la première fréquence; (b) des moyens pour générer un rayonnement optique cohérent à une seconde fréquence, W 2, qui sont disposés à l'extérieur de la cavité optique, cette cavité étant également résonante pour le rayonnement à la seconde fréquence; (c) des moyens pour introduire le rayonnement à la seconde fréquence dans la cavité optique; et (d) des moyens optiques non linéaires à l'intérieur de la cavité optique qui sont positionnés pour interagir avec le rayonnement à la première fréquence et le rayonnement à la seconde fréquence pour générer un rayonnement optique cohérent à une troisième

fréquence, W 3.

Un autre mode de réalisation de l'invention est constitué par un appareil pour engendrer un rayonnement optique cohérent qui comprend: (a) des moyens de pompage optique pour générer un rayonnement de pompage optique, qui sont choisis dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser, les lasers à l'état solide pompés par diode et les lasers à semiconducteur pompés par diode; (b) un matériau à effet laser qui est contenu à l'intérieur d'une cavité optique, positionné pour recevoir le rayonnement de pompage à partir des moyens de pompage optique et capable de produire un rayonnement optique cohérent à une première fréquence, W 1, lorsqu'il est pompé par le rayonnement de pompage, la cavité optique étant résonante par rapport au rayonnement ayant la première fréquence, W 1; (c) des moyens pour générer un rayonnement optique cohérent à une seconde fréquence, W 2, qui sont disposés à l'extérieur de la cavité optique, celle-ci étant également résonante pour le rayonnement à la seconde fréquence, W 2; (d) des moyens pour introduire le rayonnement à la seconde fréquence dans la cavité optique; et (e) des moyens optiques non linéaires positionnés, à l'intérieur de ladite cavité optique, pour interagir avec ledit rayonnement à la première fréquence et ledit rayonnement à la seconde fréquence pour générer un rayonnement optique cohérent

à une troisième fréquence, W 3.

Encore un autre mode de réalisation de l'invention est constitué par l'appareil ci-dessus, dans lequel les moyens de pompage optique et les moyens pour générer un rayonnement optique à une seconde fréquence sont les mêmes moyens et dans lequel une portion du rayonnement à la seconde fréquence générée par ces moyens est utilisée pour pomper le matériau à effet laser, alors qu'une autre portion du rayonnement ayant la seconde fréquence est utilisée pour interagir avec le

rayonnement à la première fréquence.

C'est encore un autre mode de réalisation de l'invention qui est constitué par l'un quelconque des deux premiers modes de réalisation de l'appareil mentionnés ci-dessus dans lequel les moyens pour générer le rayonnement à la seconde fréquence proviennent d'une source choisie dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser, les lasers à l'état solide pompés par diode et

les lasers à semiconducteur pompés par diode.

Sur les dessins annexés: la Figure 1 est une représentation schématique

d'un premier mode de réalisation de l'invention.

La Figure 2 est une représentation schématique

d'un dispositif comparatif.

La Figure 3 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation de l'invention. La Figure 4 est une représentation schématique

d'un troisième mode de réalisation de l'invention.

Alors que l'invention est susceptible d'être réalisée sous différentes formes, on a illustré schématiquement sur les Figures 1, 3 et 4, trois modes de réalisation particuliers étant entendu que la

présente description qui les concerne n'a pas pour but

de limiter l'invention aux modes de réalisation illustrés. En outre, les modes de réalisation particuliers ci-après sont restreints à des dispositifs à l'état solide; cependant, il doit être bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à une source laser ou de signal quelconque En particulier, une résonance de signal en conformité avec la présente invention peut être obtenue dans des lasers à gaz, à liquide ou à l'état solide Si le milieu à gain est fortement absorbant du rayonnement de pompage, comme c'est le cas par exemple d'un laser à colorant, la présente invention envisage l'amélioration résonante du rayonnement de pompage dans une cavité séparée de la

cavité principale du laser.

En se référant maintenant à la Figure 1, le rayonnement de pompage optique 1 provenant de moyens de pompage optique représentés par la combinaison des composants 2 et 3 est focalisé par la lentille 4 sur le matériau à effet laser 5 qui comporte un revêtement réflecteur approprié sur sa surface 6 et est capable d'être pompé par de la lumière provenant des moyens de pompage ( 2 et 3) La lumière émise par effet laser dans le matériau 5 à effet laser est réfléchie à partir d'un revêtement convenable sur un miroir 7 de déflexion à et à travers le matériau optique non linéaire 8, qui comporte un revêtement réflecteur convenable sur sa surface 9 L'action laser par le matériau 5 à effet laser se produit dans le résonateur ou cavité optique qui est formé par les revêtements réflecteurs sur le miroir 7 et sur les surfaces 6 et 9 Le rayonnement d'entrée cohérent 10 à partir d'une source de rayonnement représentée par la combinaison des composants 11 et 12 est collimaté par des moyens àlentille de collimation 13 puis circularisé par des moyens de circularisation 14 avant d'être accordé en mode au rayonnement généré par l'émission laser du

matériau 5 à effet laser.

D'une manière générale, un élément de focalisation est désirable entre la diode laser et la cavité résonante pour accorder en mode la diode au mode intracavité du laser à l'état solide Il existe cependant quelques configurations de laser et de diode qui peuvent éliminer cet élément Toutefois, la configuration du laser dans de tels cas serait différent de celle illustrée sur la Figure 1 Dans ce mode particulier illustré sur cette Figure, les lentilles de collimation et de focalisation peuvent être combinées en un seul élément de formation d'image avec élimination du circulariseur de faisceau Le résultat de la non utilisation du circulariseur serait une réduction de la puissance de sortie du fait d'un accord réduit de mode entre le mode gaussien elliptique astigmatique à partir du laser à diode et le mode

gaussien circulaire du laser à l'état solide.

Cependant, dans certains cas, la réduction de la complexité du dispositif peut plus que contrebalancer

l'inconvénient de la puissance réduite.

Des moyens d'isolation optique 15 sont insérés entre les moyens de circularisation 14 et la lentille de focalisation 16 pour stabiliser le rayonnement 10 contre des réflexions en retour à partir de la surface 9 du matériau optique non linéaire 8 Les moyens d'isolation optique 15 servent à empêcher toute réflexion du rayonnement d'entrée 10 en retour vers sa source de rayonnement 1 l et 12 à partir de la cavité définie pariles revêtements réflecteurs sur le miroir 7 et sur les surfaces 6 et 9 Une telle réflexion en retour produirait une tendance indésirable à former des fluctuations d'amplitude et de fréquence dans la sortie de rayonnement à partir de la source il et 12 Tous moyens classiques pour effectuer un isolement optique de la source 11 et 12 peuvent être utilisés Par exemple, les moyens 15 peuvent être un isolateur de Faraday ou une lame quart-d'onde On se rendra compte toutefois que l'isolation optique de la source d'entrée n'est pas essentielle à la pratique de l'invention et

représente simplement un mode de réalisation préféré.

Le rayonnement d'entrée cohérent 10 à partir de la source de rayonnement 11 et 12 est focalisée par la lentille 16 sur la surface 9 du matériau optique non linéaire 8 de telle manière que le chevauchement entre le rayonnement d'entrée 10 et le rayonnement laser engendré par le matériau 5 à effet laser (rayonnement de cavité) est rendu maximal Le matériau optique non linéaire 8 est accordé en phase pour le procédé de mélange optique désiré entre le rayonnement d'entrée 10 et le rayonnement de cavité (par exemple, génération de fréquence somme) Le rayonnement de mélange optique résultant est envoyé sur le miroir 7 de déflexion à

', en constituant le rayonnement de sortie 14.

Conformément à l'invention, la cavité optique définie par les revêtements réflecteurs sur le miroir 7 et sur les surfaces 6 et 9 et résonante à la fois pour le rayonnement émis par l'émission laser du matériau 5 à effet laser et le rayonnement d'entrée 10 Pour rendre la cavité en question résonante à la fois pour le rayonnement émis par le matériau à effet laser 5 et le rayonnement d'entrée 10, la surface 6 et la surface interne 19 du miroir de déflexion sont hautement réflectrices du rayonnement à partir du matériau 5 à effet laser et le rayonnement 10 La surface 9 est hautement réflectrice pour le rayonnement généré par le matériau 5 à effet laser et sera marginalement réflectrice, par exemple d'environ 1-25 %, pour le rayonnement d'entrée 10 Cette transmittance peut en théorie être réglée pour donner une réflexion en retour nulle du rayonnement d'entrée 10; toutefois cette condition est difficile à réaliser en pratique Cette source de rayonnement 1 et 12 est isolée par l'utilisation de moyens d'isolement optique 15; de tels moyens d'isolement, comme expliqué ci-dessus, ne sont pas exigés pour ce mode de réalisation à moins qu'il ne se produise une réflexion en retour importante

du rayonnement d'entrée 10.

En outre, en vue de rendre la cavité en cause résonante à la fois pour le rayonnement généré par le matériau 5 à effet laser et le rayonnement d'entrée 10, la cavité doit satisfaire la condition de résonance de Fabry-Perot pour les rayonnements respectifs L'accord en fréquence pour satisfaire la condition de résonance peut être réalisé par des méthodes bien connues de l'homme de l'art, telles que le réglage de la longueur du chemin optique de la cavité par des moyens classiques, par exemple par la variation de température ou par des moyens électromécaniques, tels qu'un montage à translateur piézo- électrique pour les miroirs de la cavité L'accord en fréquence dans une cavité résonante est également décrit par G J Dixon, C E Tanner et C.E Wieman, Opt Lett 14, 731 ( 1989), dont les enseignements sont incorporés dans les présentes par référence. Des moyens de pompage optique convenables ( 2 et 3) comprennent, mais ne sont pas limités à des diodes laser, des diodes émettrices de lumière (y compris des diodes supraluminescentes et des réseaux de diodes supraluminescentes), des réseaux de diodes laser, des lasers à l'état solide pompés par diode et des lasers à semiconducteur pompés par diode, en même temps que tout emballage ou toutes structures auxiliaires Pour les présentes, l'expression "moyens de pompage optique" comprend tout refroidisseur thermoélectrique formant puits de chaleur ou emballage associé à des diodes laser, des diodes à émission de lumière et des réseaux de diodes laser Par exemple, de tels dispositifs sont habituellement fixés à un puits de chaleur ou refroidisseur résistant à la chaleur et conducteur de

celle-ci et sont emballés dans un boîtier métallique.

Pour un fonctionnement efficace, le rayonnement de pompage 1, émis par les moyens de pompage optique, est d'une manière désirable accordée sur une bande

d'absorption convenable du matériau 5 à effet laser.

Bien que l'invention ne soit pas ainsi limitée, une source de pompage optique hautement convenable est constituée par une diode laser 3 à arseniure de gallium et d'aluminium, qui émet de la lumière ayant une longueur d'onde d'environ 810 nm, qui est fixée au puits de chaleur 2 Le puits de chaleur 2 peut être de nature passive Cependant, le puits de chaleur 2 peut également comprendre un refroidisseur thermoélectrique ou d'autres moyens de régulation de la température pour faciliter le maintien de la diode laser 3 à une température constante et assurer ainsi un fonctionnement optimal de la diode laser 3 à une longueur d'onde constante On appréciera bien entendu que, durant le fonctionnement, les moyens de pompage optique sont connectés à une source d'alimentation convenable Les conducteurs électriques à partir de la diode laser 3, qui se dirigent vers une source d'alimentation convenable ne sont pas illustrés sur la

Figure 1.

La lentille 4 sert à focaliser la lumière provenant de la diode laser 3 sur le matériau 5 à effet laser Cette focalisation produit une intensité de pompage élevée et une efficacité de conversion photon à photon associée élevée dans le matériau 5 à effet laser Tout moyen optique classique pour focaliser la lumière peut être utilisé à la place de la lentille simple 4 Par exemple, une lentille à gradient d'indice, une lentille en boule, une lentille asphérique ou une combinaison de lentilles peut être utilisée On se rendra compte, cependant, que la lentille 4 n'est pas essentielle à la mise en oeuvre de l'invention et que l'utilisation d'un tel moyen de focalisation représente simplement un mode de

réalisation préféré.

Tout matériau 5 à effet laser classique peut être utilisé pourvu qu'il soit capable d'être pompé

optiquement par les moyens de pompage optique choisis.

Les matériaux à effet laser qui conviennent comprennent, sans y être limités, des solides choisis dans le groupe constitué par des matériaux hôtes vitreux et cristallins qui sont dopés au moyen d'un matériau actif Les matériaux actifs hautement convenables comprennent, sans y être limités, des ions

de chrome, de titane et des métaux des terres rares.

Des matériaux à effet laser hautement désirables comprennent le YAG dopé au néodyme, le YALO dopé au néodyme, le tétraphosphate de lithium et de néodyme et le YLF dopé au néodyme A titre d'exemple particulier, le YLF dopé au néodyme est un matériau 5 à effet laser hautement désirable pour l'utilisation en combinaison avec des moyens de pompage optique qui produisent de la

lumière ayant une longueur d'onde d'environ 792 nm.

Lorsqu'il est pompé avec la lumière à cette longueur d'onde, le YLF dopé au néodyme peut émettre la lumière

ayant une longueur d'onde de 1047 nm.

Sur la Figure 1, le matériau 5 à effet laser est illustré avec une surface d'entrée convexe 6 Cette surface d'entrée convexe sert à améliorer la stabilité du résonateur et également à créer, à partir du matériau 5 à effet laser, un faisceau de sortie qui présente un rétrécissement ou taille optimisé pour un mélange optique efficace à l'intérieur du matériau optique non linéaire 8 Cependant, une surface d'entrée convexe 6 n'est pas nécessaire La forme géométrique précise du matériau 5 à effet laser peut varier largement Par exemple le matériau 5 à effet laser peut avoir la forme d'une baguette ou une forme rhomboédrique, et des surfaces en forme de lentille peuvent être utilisées si désiré Bien entendu, un mode de réalisation de l'invention comprend l'utilisation d'une fibre de matériau à effet laser qui est pompé à une extrémité par les moyens de pompage optique Des fibres hautement appropriées à cet effet comprennent, sans y être limitées, des fibres optiques en verre qui sont dopées au moyen d'ions de métaux de métaux des terres rares, tels que le néodyme La longueur d'une telle fibre est facilement réglée pour produire

l'absorption d'essentiellement toute la lumière prove-

nant des moyens de pompage optique Si une très longue

fibre est nécessaire, elle peut être enroulée,par exem-

ple sur une canette ou bobine, en vue de réduire au

minimum la longueur totale du laser selon l'invention.

La lumière émise par effet laser dans le matériau passe dans un matériau optique non linéaire 8 dans lequel elle réagit avec le rayonnement cohérent 10 provenant de la source de rayonnement 11, 12 Au moyen d'une orientation convenable de la structure cristalline du matériau optique non linéaire 8 par rapport au trajet optique du rayonnement optique interagissant (auquel on se réfère comme accord de phase), un mélange optique efficace du type désiré se produit En outre, on peut rendre optimal et contrôler l'accord de phase par réglage et contrôle de la température du matériau optique non linéaire A titre d'exemple particulier, un rayonnement infrarouge ayant une longueur d'onde de 1047 nm en provenance d'un matériau 5 à effet laser, constitué par du YLF dopé au néodyme, peut être combiné, dans un matériau optique non linéaire 8, avec de la lumière ayant une longueur d'onde de 846 nm en provenance de la source de rayonnement 11, 12 pour produire, par génération de fréquence somme, de la lumière bleue visible ayant une longueur d'onde de 468 nm Dans cet exemple particulier, le matériau optique non linéaire 8 peut être constitué par du phosphate de potassium et de

titanyle avec un accord de phase de type II.

La forme géométrique du matériau optique non linéaire 8 peut varier grandement Par exemple, il peut être de forme de baguette ou de forme rhomboédrique et peut avoir des faces en forme de lentille si on le désire On comprendra également que tout composant optique non linéaire de ce type peut comprendre des moyens de chauffage ou de refroidissement pour contrôler la température dudit matériau optique non linéaire et optimiser ainsi l'accord de phase Un accord de phase non critique est généralement préféré, lorsque cela possible, du fait de l'élimination de

l'excursion ou dérive du vecteur de pointage.

Le phosphate de potassium et de titanyle, K Ti OPO 4,

est un matériau optique non linéaire hautement préféré.

Cependant, on comprendra que tout matériau optique non linéaire peut être utilisé dans la mise en oeuvre de l'invention Les matériaux optiques non linéaires convenables comprennent, sans y être limités, KH 2 PO 4, Li Nb O 3, le borate d'yttrium et d'aluminium (NYAB) dopé au néodyme (il y a lieu de noter que NYAB peut simultanément être utilisé en tant que matériau convenable à effet laser), le borate d'yttrium et d'aluminium (YAB), Ba Na O 15, le niobate de lithium dopé au Mg O, K Nb O 3, A -Ba B 204, Ba 2 Na NB 5015, Li O 3, HIO 3, KB 508,4 H 20, le niobate de potassium et de lithium, l'urée et des composés de formule M Ti O(X 04) dans laquelle M est constitué par K, Rb et Ti, tandis que X

est choisi dans le groupe constitué par P et As.

On comprendra, bien entendu, que, pour des rayonnements de fréquences différentes W 1 et W 2, les conditions d'accord de phase sont ordinairement différentes pour chaque type de procédé de mélange

optique dans un matériau optique non linéaire donné.

Par exemple, lorsque W 1 est plus grand que W 2, les conditions d'accord de phase pour la génération de fréquence somme (w 3 = W 1 + W 2) sont généralement différentes de celles pour la génération de fréquence différence (w 4 = W 1 W 2) étant donné que W 3 et W 4 sont différents Bien entendu des conditions d'accord de phase satisfaisantes et une transparence optique peuvent exister pour certains procédés de mélange optique, mais pour d'autres, dans un matériau optiquement non linéaire donné Par conséquent, le procédé de mélange optique désiré peut être obtenu par contrôle des conditions d'accord de phase Les procédés et les critères pour la sélection et l'accord de phase de matériaux optiques non linéaires pour un procédé de

mélange optique donné sont classiques.

La lentille 16 sert à focaliser le rayonnement d'entrée 10 sur le matériau optique non linéaire 8 de manière que la production de rayonnement par mélange optique soit optimale Tout moyen optique classique pour focaliser la lumière peut être utilisé à la place de la lentille simple 16 Par exemple, une lentille à gradient d'index, une lentille en boule, une lentille asphérique ou une combinaison de lentilles peut être utilisée On appréciera toutefois que la lentille 16 n'est pas essentielle à la mise en oeuvre de l'invention et que l'utilisation de tels moyens de focalisation représente simplement un mode de

réalisation préféré.

La source de rayonnement 11, 12 peut être toute source de rayonnement cohérent Toutefois, les sources de rayonnement préférées comprennent les diodes laser, les réseaux de diodes laser, les lasers à l'état solide pompés par diode et les lasers à semiconducteur pompés par diode, ensemble avec tout emballage ou toutes structures auxiliaires En rapport avec la présente invention, l'expression "laser à l'état solide pompé par diode" désigne les lasers dans lesquels des cristaux isolés sont utilisés comme matériau à effet laser, alors que l'expression "laser à semiconducteur pompé par diode" est relative aux lasers dans lesquels un semiconducteur est utilisé comme matériau à effet laser Par exemple de tels dispositifs sont attachés habituellement à un puits de chaleur ou refroidisseur résistant à la chaleur et conducteur de celle-ci, et ils sont emballés dans un boîtier métallique Une source de rayonnement hautement appropriée est constituée par une diode laser 12 à 1 'arsenium de gallium et d'aluminium qui est fixée à un puits de chaleur 11 Le puits de chaleur il peut être de nature passive Cependant le puits de chaleur 11 peut également comprendre un refroidisseur thermoélectrique ou d'autres moyens de réglage de la température pour faciliter le maintien de la diode laser 12 à une température constante et assurer ainsi un fonctionnement optimal de la diode laser 12 à une seule longueur d'onde On comprendra, bien entendu, que durant le fonctionnement les moyens de pompage optique

sont connectés à une source d'alimentation appropriée.

Les conducteurs électriques à partir de la diode laser, sont dirigés vers la source d'alimentation, ne sont pas

illustrés sur la Figure 1.

Des diodes laser classiques et des réseaux de diodes laser aptes à produire un rayonnement de sortie ayant une longueur d'onde dans le domaine entre environ 660 nm et environ 1600 nm sont disponibles, et tout tel dispositif peut être utilisé dans la mise en pratique de l'invention en tant que source de rayonnement d'entrée 10 Un exemple est constitué par une diode laser en Al Ga In P à 670 nm, qui possède un domaine d'émission utilisable compris entre 660 et 700 nm Des dispositifs à Ga Al As peuvent également être utilisés pour fournir un rayonnement dans le domaine de longueurs d'onde entre environ 750 nm et environ 900 nm, et des dispositifs à In Ga As P peuvent être utilisés pour fournir un rayonnement dans le domaine de longueurs d'onde compris entre environ 1000 nm et environ 1600 nm Avec de tels domaines de longueurs d'onde ( 750-1600 nm) utilisés en combinaison avec un rayonnement à partir d'une transition de laser d'un métal de terre rare dans un matériau 5 à effet laser (par exemple 1319 nm et 1064 nm à partir de transitions du néodyme), on peut faire varier un rayonnement de sortie 14, produit par génération de fréquence somme, peut être varié dans le domaine entre environ 440 nm et

au-delà de 650 nm.

Une diode laser ou un réseau de diodes laser peut typiquement être accordée dans un domaine de longueurs d'onde d'environ 10 nm en réglant et contrôlant sa température de fonctionnement Par conséquent, lorsqu'un tel dispositif est utilisé pour fournir un rayonnement d'entrée 10, le rayonnement de sortie 14 de mélange optique peut être accordé dans un domaine réduit de longueurs d'onde par accord de la température de la diode laser ou du réseau de diodes laser A cet effet, un mode de réalisation préféré de l'invention comprend l'accord de la longueur d'onde du rayonnement de sortie 14 en réglant et contrôlant la température de la diode laser ou du réseau de diode laser 12 qui est utilisé pour fournir le rayonnement d'entrée 10 A titre de variante, la diode laser ou le réseau de diodes laser peut être accordé dans un étroit domaine de longueurs d'onde en faisant varier l'intensité du courant qui est appliqué au dispositif Un tel accord exige, bien entendu, un réglage afin d'optimiser les conditions d'accord de phase dans le matériau optique non linéaire 8 Dans des matériaux optiques non linéaires à accord de température et accord de phase non critique, ceci peut être réalisé facilement en ajustant simplement la température du

matériau optique non linéaire.

Si on le désire, la source de rayonnement 11, 12 peut être constituée par un laser à l'état solide pompé par diode Des moyens convenables de pompage par diode pour un tel laser comprennent les diodes laser, les diodes émettrices de lumière et les réseaux de diodes laser En outre, le laser à l'état solide pompé par diode peut comprendre tout matériau solide classique à effet laser qui peut être pompé optiquement par les moyens de pompage par diode choisis Bien que l'invention ne soit pas ainsi limitée, un laser à l'état solide pompé par diode hautement satisfaisant est constitué par un laser à YAG dopé au néodyme qui est pompé optiquement par un réseau de diodes laser et est doublé en fréquence en utilisant un composant optique non linéaire en phosphate de potassium et de titanyle pour produire un rayonnement de sortie ayant une longueur d'onde de 532 nm Un tel dispositif est décrit dans le brevet des Etats Unis No 4 653 056 délivré à Baer et al le 24 mars 1987 La combinaison d'un tel rayonnement à 532 nm, en tant que rayonnement d'entrée 10, avec un rayonnement ayant une longueur d'onde de 1319 nm, en provenance d'un matériau 5 à effet laser constitué par du YAG dopé au néodyme, peut être utilisée pour engendrer un rayonnement de sortie de fréquence somme qui se trouve dans la portion de l'ultraviolet proche du spectre, à une longueur d'onde

de 379 nm.

Comme mentionné précédemment, le revêtement réflecteur sur la surface 6 du matériau 5 à effet laser est choisi de telle manière qu'il soit substantiellement transparent au rayonnement 1 de pompage optique, mais hautement réflecteur par rapport à la lumière émise par émission laser dans le matériau à effet laser et au rayonnement d'entrée 10 Le revêtement réflecteur sur la surface 9 du matériau optique non linéaire 8 est choisi de telle manière qu'il soit partiellement transparent et très peu réflecteur par rapport au rayonnement d'entrée 10, mais hautement réflecteur par rapport à la lumière émise par émission laser du matériau 5 à effet laser Le revêtement réflecteur sur la surface interne 19 du miroir 7 de déflexion de 900 est choisi de telle manière qu'il soit hautement réflecteur pour la lumière émise par émission laser du matériau 5 à effet laser et pour le rayonnement d'entrée 10, mais sensiblement transparent au rayonnement de sortie 14 qui est produit par le mélange optique La surface de sortie 18 du miroir 7 de déflexion possède un revêtement qui est anti-réflecteur par rapport au rayonnement de sortie 14 La face 20 intracavité du matériau 5 à effet laser possède un revêtement qui est anti-réflecteur par rapport au rayonnement émis par émission laser du matériau 5 à effet laser et au rayonnement de sortie , alors que le revêtement 17 de la surface interne du matériau optique non linéaire 8 est anti-réflecteur par rapport au rayonnement d'émission laser et au rayonnement d'entrée 10 et hautement transparent au

rayonnement de sortie 14 Les revêtements décrits ci-

dessus sont de nature classique et peuvent, par exemple, être constitués par des revêtements diélectriques. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le rayonnement d'entrée 10 et le rayonnement produit par émission laser du matériau 5 à effet laser sont tous deux polarisés et les polarisations sont ajustés de telle manière que l'efficacité du mélange optique dans le matériau optique non linéaire 8 soit rendue optimale Par exemple, avec une génération de fréquence somme, ces polarisations doivent être orthogonales entre elles pour un accord de phase de type II et identiques pour un accord de phase de type I S'il n'est pas polarisé, le rayonnement produit par émission laser du matériau 5 à effet laser peut être polarisé par tout moyen intracavité classique Par exemple, un revêtement dépendant de la polarisation peut être appliqué sur miroir 7 de déflexion à 90 à cette fin A titre de variante, le matériau 5 à effet laser peut être choisi de telle manière qu'il produise, d'une manière inhérente, de la lumière polarisée lorsqu'il émet de la lumière laser Par exemple le YALO et le YLF dopés au néodyme produisent, lorsqu'ils sont convenablement orientés, de la lumière polarisée, alors

que le YAG dopé au néodyme n'en produit pas.

Le rayonnement d'entrée 10 peut être polarisé par tous moyens classiques Par exemple du rayonnement cohérent à partir de diodes laser classiques et de réseaux de diodes laser classiques sur plusieurs bandes sont polarisés d'une manière inhérente Par conséquent, si un tel dispositif est utilisé pour fournir un rayonnement d'entrée 10 et que le rayonnement en provenance du matériau 5 à effet laser est polarisé par des moyens de polarisation intracavité, alors le réglage des polarisations l'une par rapport à l'autre peut être réalisé soit par rotation du dispositif à diode soit par rotation des moyens de polarisation intracavité. La modulation du rayonnement de sortie 14 de mélange optique peut être réalisée facilement en modulant le rayonnement d'entrée 10 Lorsqu'une diode laser ou un réseau de diodes laser est utilisée pour fournir un rayonnement d'entrée, une telle modulation peut être réalisée par modulation de l'alimentation en

énergie de la diode laser ou du réseau de diodes laser.

Des moyens classiques sont disponibles pour moduler la sortie des diodes laser ou des réseaux de diodes laser dans le domaine de O Hz à plus de 1 G Hz; l'utilisation de tous ces moyens de modulation représente un mode de réalisation préféré de l'invention En variante, le rayonnement de sortie 14 de mélange optique peut être modulé en modulant la lumière émise par émission laser du matériau 5 à effet laser par les techniques classiques,telles que la commutation du coefficient de surtension ou qualité Q, la commutation de gain (en modulant le rayonnement de pompage optique 1) ou le verrouillage de mode Encore une autre option implique la modulation à la fois de la lumière émise par émission laser du matériau à effet laser et du

rayonnement d'entrée 10.

On comprendra que le miroir 7 de déflexion à 900 n'est pas un élément essentiel de l'invention En l'absence du miroir 7 de déflexion à 90 ', tout procédé approprié peut être utilisé afin de: (a) combiner le rayonnement d'entrée 10 et le rayonnement du matériau 5 à effet laser dans un matériau non linéaire 8 et (b) soutirer le rayonnement produit par le mélange optique hors de la cavité optique définie par les revêtements

réflecteurs sur les surfaces 6 et 9.

Dans un exemple spécifique du mode de réalisation illustré sur la Figure 1, un laser à Nd:YLF fonctionnant à 1047 nm est pompé optiquement par la sortie d'un grand laser à diode à cavité optique ou un réseau de diodes laser ( 2, 3) qui a une longueur d'onde de sortie accordée à l'absorption de Nd:YLF à 792 nm (rayonnement 1) La polarisation de la source de pompage est réglée pour rendre maximal le coefficient d'absorption dans le matériau à gain 5, à savoir Nd:YLF, et on réalise une focalisation de manière à produire une absorption prédominante à l'intérieur du volume de mode TE Moo du laser à Nd:YLF Une cavité optique à trois miroirs, qui est résonante à une longueur d'onde de laser de 1047 nm, est formée par la face d'entrée 6 du matériau à gain Nd:YLF, le miroir 7 de déflexion à 900 et la face de sortie 9 d'un cristal

8 de KTP.

La face 6 de pompage du cristal de Nd:YLF est polie pour avoir un rayon de courbure convexe de 300 mm et elle est revêtue pour avoir une réflectivité élevée à 1047 nm et 846 nm et une transmission élevée à 792 nm, alors que la surface interne 20 est plane et dotée d'un revêtement anti-réflecteur à 1047 nm et 846 nm La surface interne 19 du miroir de déflexion à 90 est revêtue pour avoir une réflectivité élevée à 1047 nm et 846 nm et une transmission élevée à 468 nm et elle est revêtue pour être anti-réflectrice à 468 nm sur sa surface externe 18 L'angle d'incidence pour les revêtements sur les deux surfaces du miroir de déflexion est de 450 Les faces du cristal 8 en KTP sont polies pour être planes et parallèles avec une orientation par rapport aux axes cristallographiques qui garantit que la propagation de la seule entrée et du champ intracavitédans une direction perpendiculaire aux surfaces polies conduit à un mélange de fréquence somme avec accord de phase La face de sortie 9 du cristal en KTP est revêtue pour avoir une réflectivité élevée à 1047 nm et une réf lectivité de 1 %-25 % à 846 nm, alors que la face interne 17 estrevêtue pour être anti- réfléchissante à la fois pour 1047 et 846 nm

et avoir une transparence élevée à 468 nm.

Le signal de sortie pour un diode laser à une seule bande opérant à 846 nm est collimaté (en 13) et rendu circulaire (en 14) avant d'être accordé en mode au mode TEMOO, à 1047 nm du laser à Nd:YLF Un isolement optique suffisant ( 15) est inséré entre la lentille ou les lentilles, circulaire et de focalisation pour stabiliser l'entrée de signal contre des réflexions en retour vers la surface du cristal 8 en KTP et autres surfaces intracavité La sortie de fréquence somme à 468 nm de ce dispositif est envoyée par le miroir de déflexion à angle droit dans une

direction qui est colinéaire à l'entrée du signal.

Une efficacité de conversion typique sortie/signal pour le dispositif décrit ci-dessus, dans lequel le signal d'entrée n'est pas amélioré par résonance conformément à la présente invention, pour une source

de pompage de 500 m W serait de l'ordre de 0,2 %-0,5 %.

L'efficacité de conversion optique globale est d'une manière significative moins que cette valeur étant donné que l'entrée de pompage de 500 m W doit être prise en compte en tant que facteur Ceci peut se comparer défavorablement à l'efficacité de conversion de pompage de 10 %-15 % d'un laser à Nd:YAG doublé en intracavité et l'efficacité de conversion optique de 40-50 % d'une

diode laser doublée par résonance externe.

Un accroissement significatif de l'efficacité de conversion de sortie du convertisseur vers le haut de fréquence somme illustré sur la Figure 1 est possible lorsque l'entrée de signal est accrue par résonance à l'intérieur de la cavité du laser à l'état solide pompé par diode conformément à la présente invention Etant donné que le milieu à gain, à savoir Nd:YLF, est transparent au signal d'entrée à 846 nm, on peut transformer la cavité optique du laser à Nd:YLF en une cavité d'accroissement passive à faibles pertes pour le signal d'entrée en changeant le revêtement des surfaces

du composant comme indiqué ci-dessus.

Les principes d'accroissement de la sortie d'une diode laser en une cavité résonante externe ont été décrits dans plusieurs articles et dans les brevets des

Etats Unis No 4 884 276 et 4 879 722 (Dixon et al).

Etant donné que la puissance de sortie de la fréquence somme est linéairement proportionnelle à la puissance d'entrée du signal d'entrée dans la limite d'une efficacité de conversion faible, l'amélioration résonante du signal d'entrée doit pense-t-on accroître l'efficacité de la conversion vers le haut de fréquence somme par le rapport de la puissance de signal

intracavité à la puissance d'entrée.

Bien que ce ne soit pas une caractéristique essentielle de la présente invention, il est préférable de réaliser un accord d'impédance comme expliqué spécifiquement ci-dessous Si l'on suppose que les pertes intracavité à la longueur d'onde du signal dues à la conversion de fréquence somme et les pertes passives sont égales à 5 %, la réflectivité de la face externe 9 du cristal 8 en KTP à la longueur d'onde du signal est de 5 % (cas d'une impédance accordée), et que le signal d'entrée 10 est parfaitement accordé sur le mode TEMOO du résonateur du laser, on peut s'attendre à un accroissement dans l'efficacité de conversion de sortie d'environ 20 fois Si l'on peut accorder en impédance, les pertes intracavité à une réflectivité d'entrée faible, alors cette valeur peut être encore accrue Dans le cas d'une source de signal ( 11, 12) constitué par une diode laser sur une seule bande de 100 m W, la puissance de sortie d'un convertisseur vers le haut sans résonance du signal serait comprise entre 200 et 500 p W, alors que le dispositif à résonance de signal de la présente invention, avec un accroissement du signal intracavité de 20 fois, peut avoir une puissance de sortie de 4 à m W D'un point de vue pratique, une puissance de sortie dans le domaine de 4 à 10 m W convient pour un grand nombre d'applications alors qu'à 200 g W un domaine beaucoup plus limité d'applications

commerciales potentielles sont prévisibles.

Alors que la Figure 1 décrit clairement un dispositif selon la présente invention, celle-ci couvre également des configurations de résonateur en anneau qui éliminent la nécessité du miroir de déflexion et

d'un isolateur optique dans le trajet du signal.

La Figure 2 illustre par comparaison un laser à une seule entrée de fréquence, non résonant, dans lequel un seul laser d'entrée sert pour fournir l'entrée de signal au dispositif et de source d'excitation pour un laser de pompage à 1064 nm Les éléments essentiels comprennent un cristal optique non linéaire 28 en KTP, un miroir 31 de déflexion et un matériau 35 à effet laser, ainsi qu'une baguette de Nd:YAG Le rayonnement d'entrée 23 ayant une longueur d'onde de 808 nm est focalisé à travers le cristal 28 en KTP et réfléchi par le miroir de renvoi 33 avant d'être absorbé dans le matériau 35 à effet laser constitué par Nd:YAG Le rayonnement 23 ayant une longueur d'onde de 808 nm, émis par une diode laser illustrée en 21 et 22, et le rayonnement à 1064 nm émis par le matériau 35 à effet laser, constitué par Nd:YAG, ont des polarisations réglées pour un accord de phase de type II dans le cristal 28 en KTP, comme décrit dans le brevet des Etats Unis No 4 791 631 (Baumert et al), les enseignements de celui-ci étant incorporés dans les

présentes par référence.

Le rayonnement de sortie 23 de la diode laser est collimaté (en 24) et rendu circulaire (en 25) avant d'être accordé en mode au mode TE Moo du laser à 1064 nm et un degré suffisant d'isolement optique ( 26) est inséré entre la diode laser et la cavité de laser pour éliminer les instabilités induites par réflexion vers l'arrière. Le cristal 28 en KTP est poli de manière à être plat et parallèle et il est revêtu sur sa face d'entrée 29 pour présenter une réflectivité élevée à 1064 nm et une transmission élevée à 808 nm La face 30 intracavité comporte un revêtement anti-réflecteur à la fois à 1064 nm et à 459 nm Le miroir 31 de déflexion est revêtu pour présenter une transmission élevée à 459 nm pour le rayonnement de sortie 34 et une réflectivité élevée tant à 808 nm qu'à 1064 nm sous un angle d'incidence de 450 sur la surface interne 32 Le revêtement de ce miroir est conçu de manière qu'il y ait une réflectivité différentielle supérieure à 1 % entre les polarisations S et P à 1064 nm et le miroir présente une surface externe 33 avec un revêtement anti-réflecteur pour un rayonnement à 459 nm sous un angle de 450 d'incidence La surface interne 37 du matériau 35 à effet laser, constituée par Nd:YAG, est polie de manière à être plate et comporte un revêtement anti- réflecteur pour un rayonnement à 1064 nm et 808 nm, alors que la surface externe est polie pour présenter un rayon de courbure de 50 mm et est revêtue pour présenter une réflectivité élevée vis-à-vis d'un

rayonnement à 1064 nm.

Dans ce dispositif comparatif non résonant, le rayonnement de sortie 23 passe à travers le cristal optique non linéaire 28 en KTP suivant une polarisation orthogonale au champ intracavité à 1064 nm avant d'être réfléchie par le miroir 33 de déviation et absorbé dans le matériau 35 à effet laser constitué par Nd:YAG Le rayonnement de sortie 34 à 459 nm est engendré par mélange de fréquence somme non linéaire de ce faisceau

d'entrée 23 et du champ intracavité à 1064 nm.

Dans un dispositif similaire décrit dans le brevet Baumert et al précité, on a obtenu approximativement 1 m W de sortie bleue pour une puissance d'entrée de 275 m W, ce qui correspond à une efficacité de conversion globale d'environ 0,36 % Cette efficacité de conversion est sensiblement inférieure à celle observée avec la génération du second harmonique intracavité ou

le doublement par diode résonante externe.

L'amélioration résonante du signal dans un mélangeur optique à une seule entrée conformément à la présente invention a été considérée précédemment comme non faisable parce que le milieu à gain ou à effet laser est fortement absorbant à la longueur d'onde du signal On pensait que ce phénomène empêcherait un accroissement par résonance du signal d'entrée Mais il a été maintenant découvert conformément à la présente invention qu'un milieu à gain peut être efficacement

pompé par une diode laser améliorée par résonance.

Plus spécifiquement, conformément à la présente invention, il a été découvert que si un laser à un seul mode est accordé en mode spatialement et spectralement en une cavité optique à travers un miroir ayant une transmission qui est égale aux pertes en un trajet aller-et-retour dans la cavité, le champ intracavité sera accru par l'inverse de cette transmission par rapport au faisceau d'entrée Dans un laser pompé de manière résonante, on place un milieu à gain à

l'intérieur de la cavité ayant une absorption aller-

retour à la longueur d'onde d'entrée qui domine toutes les autres pertes intracavité Généralement, une absorption dans un trajet dans un seul sens entre 2 et 10 % convient pour réaliser cette condition, bien que des absorptions soit plus grandes, soit plus faibles puissent être mises en oeuvre Si la transmission d'entrée est alors accordée en impédance à la perte aller-et-retour, un accroissement de puissance approximativement égal à l'inverse de la perte d'absorption de pompage se produit à l'intérieur de la cavité La puissance absorbée dans le milieu à gain est égale au produit de cette puissance intracavité par l'absorption de trajet aller-et-retour dans le milieu à gain Si l'absorption dans le milieu à gain est le mécanisme de perte dominant, la puissance de pompage absorbée est approximativement égale à la puissance incidente sur la cavité Ainsi, il est possible d'absorber presque 100 % de la puissance incidente dans le milieu à gain et d'améliorer simultanément la

puissance d'entrée à l'intérieur de la cavité du laser.

Dans un convertisseur vers le haut à une seule entrée conforme à la présente invention, la méthode ci-dessus peut être utilisée pour obtenir un accroissement significatif du signal dans un dispositif à une seule entrée L'amélioration maximale de signal dans ce mode de réalisation de l'invention est quelque peu plus faible que dans le mode de réalisation à double entrée décrit ci-dessus du fait de l'absorption dans le milieu à gain du laser, mais une amélioration significative

d'efficacité de conversion peut encore être obtenue.

Un exemple spécifique d'un convertisseur vers le haut de fréquence somme à résonance de signal et à une seule entrée conforme à la présente invention est illustré sur la Figure 3 La sortie d'une diode laser à une seule fréquence à 808 nm illustrée en tant que , 36 est accordée en mode spectralement et spatialement dans une cavité qui est résonante à un rayonnement tant à 808 nm qu'à 1064 nm Le milieu à gain 47 est une plaquette mince de Nd:YAG dopé à 0,2 % ayant une absorption aller-retour à la longueur d'onde du signal de 10 % La diode laser ( 35 et 36) à une seule fréquence est accordée à la cavité résonante en utilisant les techniques connues de l'homme de l'art, comme par exemple celles décrites dans G J Dixon, C E.

Tanner et C E Wieman, Opt Lett, 14, 731 ( 1989).

La face d'entrée 42 du cristal de KTP non linéaire est revêtue pour présenter une réflectivité élevée à 1064 nm et une transmission de 10 %11 % à 808 nm La face interne 50 du cristal 43 comporte un revêtement anti-réflecteur pour 1064 nm et 808 nm et un revêtement hautement transmissif à la fréquence somme de sortie 49 à 459 nm La face interne 44 du miroir 46 de déflexion est hautement réflectrice tant à 808 nm qu'à 1064 nm et hautement transmissive à 459 nm sous un angle d'incidence de 450 Le revêtement transmissif à 1064 nm du miroir est conçu pour présenter une anisotropie de polarisation suffisante pour forcer le champ

intracavité à 1064 nm d'avoir une seule polarisation.

La surface externe 45 du miroir 46 comporte un revêtement anti- réflecteur à 459 nm sous un angle d'incidence de 45 ' Le milieu à gain 47 en Nd:YAG ayant une épaisseur de cristal de 400 pm est poli pour avoir des faces planes et parallèles et présente, sur ses deux faces, un revêtement anti-réflecteur tant à 1064 qu'à 808 nm Le miroir 48 des cavités est concave avec un rayon de courbure de 2,5 cm et est revêtu pour présenter une réflectivité élevée pour un rayonnement

tant à 808 nm qu'à 1064 nm.

Ce dispositif peut avoir une accumulation de pompage, c'est-à- dire un rapport de puissance de pompe de circulation à l'intérieur de la cavité relativement à la puissance incidente sur la cavité d'approximativement 10, ce qui a pour résultat un accroissement d'un ordre de grandeur de l'efficacité de conversion de signal par rapport à un dispositif non résonant pour le signal, tel qu'illustré sur la Figure 2 Ainsi, avec une entrée de 275 m W, on peut s'attendre à une puissance de sortie de 10 m W plutôt que de 1 m W comme observé dans un dispositif non résonant pour le

signal, décrit dans le brevet Baumert et al précité.

L'efficacité correspondante de conversion de l'entrée est de 3,6 % Pour un niveau de puissance d'entrée de m W, couramment obtenable à partir d'une diode laser à puits d'un seul quantum, on peut réaliser un niveau de puissance de sortie dépassant 1,3 m W pour un

dispositif réalisé selon la présente invention.

Comme avec le dispositif à double entrée illustré sur la Figure 1, il existe un certain nombre de modes de réalisation différents pour le convertisseur vers le haut à une seule entrée, de base Par exemple, la configuration de résonateur en anneau illustrée sur la

Figure 4 élimine la nécessité d'un isolement optique.

Dans le mode de réalisation de l'invention à résonateur en anneau, la sortie d'une source de signal à un seul mode est accordé en mode spatialement dans un résonateur en anneau contenant le milieu à gain et le cristal non linéaire La réflexion vers l'arrière à partir du miroir d'entrée est éliminée étant donné

* qu'il n'estf pas colinéaire avec le faisceau incident.

L'inclinaison des surfaces des composants intracavité d'un angle par rapport à la direction de propagation de faisceau intracavité élimine efficacement les réflexions vers l'arrière qui pourraient déstabiliser

le laser à mode unique.

En particulier, conformément à la présente invention, le convertisseur vers le haut à laser en anneau illustré sur la Figure 4 est utilisé pour effectuer la somme de rayonnements ayant des longueurs d'onde de 808 nm et 1064 nm dans un cristal non linéaire, par exemple en KTP Ce dispositif est un mode de réalisation préféré de la présente invention étant donné qu'il combine la simplicité mécanique avec un

faisceau de sortie unidirectionnel.

En se référant à la Figure 4, la sortie de la diode laser en Ga Al As à un seul mode, illustré en 52, 53 est un rayonnement 54 à 808 nm Le rayonnement 54 est collimaté par une lentille asphérique 55, ayant une ouverture numérique élevée A titre d'option, un circulariseur 56 de faisceau peut être utilisé pour convertir la sortie elliptique 54 de la diode laser en un faisceau circulaire qui peut être efficacement accordé en mode au mode TEMOO du résonateur laser en anneau La lentille 57 de focalisation est utilisée pour accorder la sortie collimatée de la diode laser 52, 53 au mode fondamental du mélangeur de fréquence sommes à résonance de signal Le mélangeur est constitué par une baguette longue de 5 mm en un matériau 59 à effet laser constitué par du Nd:YAG légèrement dopé, qui présente une absorption en un seul trajet d'environ 4,5 % au pic de la bande d'absorption de Nd à 808 nm Les surfaces de cette baguette sont inclinées d'un petit angle par rapport à la direction du faisceau d'entrée de sorte que les réflexions directes de retour depuis la surface ne sont pas

focalisées en arrière vers l'entrée de la diode laser.

La baguette 59 en Nd:YAG est logée dans un aimant permanent 58 qui produit une rotation de la lumière polarisée linéairement qui le traverse par l'effet Faraday magnéto-optique Une lame d'onde 60 inclinée, qui impartit un retard effectif d'une demi-onde à 1064 nm et d'une onde entière à 808,5 nm, est placée

entre la baguette 59 en Nd:YAD et le cristal 61 en KTP.

Elle est disposée de sorte que le faisceau parallèle aux axes du cristal 61 en KTP et de la baguette 59 en Nd:YAG passe à travers, mais que la réflexion sous un certain angle à partir du cristal 61 en KTP ne le traverse pas L'effet combiné de la rotation Faraday dans la baguette 59 en Nd:YAG et de la lame d'onde 60 produit une rotation de polarisation nette de O' suivant une direction et une rotation non nulle dans l'autre Cet effet, couplé à la réflexion anisotrope à partir des réflecteurs revêtus et la réflexion interne totale sur la surface interne du cristal 61 en KTP, force le laser à osciller dans une seule direction parallèle à la direction de propagation du rayonnement d'entrée 54 à 808 nm La polarisation du champ intracavité à 808 nm est légèrement affectée par la rotation Faraday dans la baguette 59 en Nd:YAG, mais les pertes ainsi créées sont insignifiantes si on les compare aux pertes par absorption dans le cristal 59 à gain en Nd:YAG Le cristal 61 en KTP, long de 5 mm, est poli pour avoir une surface intérieure 63 légèrement

inclinée et une surface de sortie 64 convexe de 2 cm.

Un des longs côtés du cristal, à savoir le côté 65, est également poli pour agir en tant que surface de réflexion interne totale pour les modes de laser en anneau tant à 1064 nm qu'à 808 nm Ces modes sont montrées sous la forme d'une ligne pointillée dans le résonateur de la Figure 4 Etant donné qu'il n'y a pas de réflexion vers l'arrière en direction de la diode laser, la nécessité d'un isolement optique de la diode

laser est éliminée.

La face d'entrée 66 de la baguette 59 de cristal de Nd:YAG est polie pour être plane et est revêtue pour une transmission d'approximativement 10 % à 808 nm et une réflectivité élevée à 1064 nm La face 67 intracavité est plane et forme un petit angle par rapport au mode intracavité La face 67 est revêtue de manière anti- réfléchissante tant à 808 nm qu'à 1064 nm de même que le sont les deux surfaces de la lame d'onde La baguette 59 en Nd:YAG est logée dans un aimant permanent 58 qui produit une rotation Faraday de la polarisation de la lumière qui le traverse La surface intracavité 63 du cristal 61 de KTP forme un angle par rapport au mode intracavité et est également revêtu d'une manière anti-réfléchissante tant à 808 nm qu'à 1064 nm La surface de sortie 64 convexe de 2 cm est revêtue pour présenter une réflectivité élevée tant à

808 qu'à 1064 nm et une transmission élevée à 459 nm.

Le cristal 61 de KTP est orienté pour accord de phase de la fréquence somme engendrée par interaction entre

le faisceau de pompage à 808 nm et le laser à 1064 nm.

En cours de fonctionnement, le laser à 1064 nm oscille unidirectionnellement dans une direction qui est parallèle à la direction de propagation du champ intracavité à 808 nm On peut s'attendre à ce que l'élimination de l'aimant et de la lame d'onde produise une oscillation bidirectionnelle Bien qu'une sortie de fréquence somme soit également possible dans ce cas, la compétition de mode entre les deux modes de propagation opposés du laser a la possibilité de créer des

instabilités dans la sortie du laser.

Il existe un certain nombre de techniques pour verrouiller la longueur de sortie de la diode laser sur une résonance de la cavité Etant donné que la longueur d'onde de la diode laser peut être contrôlée par le courant d'entrée, une boucle d'asservissement électronique rapide qui règle le courant d'injection pour maintenir un accord de mode est compris dans le cadre de la présente invention Une boucle plus lente de contrôle de la température de la cavité externe peut être utilisée pour compenser des dérives lentes, sur une longue durée, de la longueur de la cavité Des techniques de verrouillage passif du type décrit dans G.J Dixon, C E Tanner et C E Wieman, Opt Lett, 14, 731 ( 1989) peuvent être également utilisées

avantageusement avec ce résonateur.

Dans un laser à verrouillage passif, une quantité plus faible du rayonnement de la cavité retourne à la diode laser 53 en tant que feedback ou rétro-action optique La quantité précise de feed-back exigée est fonction de la diode laser utilisée Par exemple, le type de revêtement des faces, s'il existe, sur la diode laser a un effet sur la quantité de feed-back optique qui est nécessaire Typiquement, toutefois, moins d'environ 5 % du rayonnement de la cavité est exigé en

tant que feed-back dans la pratique de l'invention.

Si nécessaire, la phase du feed-back optique vers la diode laser 53 peut être ajustée par des moyens classiques pour rendre maximal le champ résonant à l'intérieur de la cavité Par exemple, un ajustement de phase du feed-back optique peut être réalisé en changeant l'espacement entre la cavité optique externe et la diode laser 1 avec un élément piézo-électrique, en changeant la température de la structure séparant ces deux composants, ou en incorporant un élément électro- optique, ayant un chemin optique dépendant du champ, entre la cavité optique externe et la diode

laser 53.

Le feed-back ou rétro-action optique à partir de la cavité externe vers la diode laser est important étant donné qu'il rend plus aisé l'accord de la fréquence de la diode laser avec celle de la cavité

externe Ceci est une conséquence du fait que le feed-

back force la diode laser à fonctionner à une fréquence qui satisfait la condition de résonance de Fabry-Perot

pour la cavité externe.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour engendrer un rayonnement optique cohérent, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) la génération d'un rayonnement optique cohérent à une première fréquence, wl, à partir d'un matériau à effet laser à l'intérieur d'une cavité optique, ladite cavité optique étant résonante par rapport audit rayonnement à la première fréquence; (b) la génération d'un rayonnement optique cohérent à une seconde fréquence, W 2; (c) l'introduction de ce rayonnement à la seconde fréquence dans ladite cavité optique, ladite cavité étant également résonante par rapport audit rayonnement à la seconde fréquence W 2; et (d) l'interaction dudit rayonnement à la première fréquence et dudit rayonnement à la seconde fréquence avec un matériau optique non linéaire à l'intérieur de la cavité optique pour générer un rayonnement optique

cohérent à une troisième fréquence,w 3.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une portion dudit rayonnement à la seconde fréquence, W 2, est utilisée pour pomper optiquement ledit matériau à effet laser et une autre portion dudit rayonnantàaseconde fréquence, W 2, est utilisée pour interagir avec ledit rayonnement à la première fréquence, W 1, et avec ledit matériau optique non linéaire pour engendrer ledit rayonnement à une

troisième fréquence, W 3.

3 Procédé selon la revendication 1 ou 2,

caractérisé en ce que W 3 = W 1 + W 2.

4 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que W 3 est la différence entre W 1 et w 2. Procédé selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit

rayonnement à la première fréquence est engendré par

pompage optique d'un matériau solide à effet laser.

6 Procédé selon la revendication 5, dans lequel ledit matériau à effet laser est constitué par du YLF dopé au néodyme. 7 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit

matériau à effet laser est constitué par du YAG dopé au néodyme. 8 Procédé selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit

matériau optique non linéaire comprend du phosphate de

potassium et de titanyle.

9 Appareil pour engendrer un rayonnement optique cohérent, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) des moyens pour générer un rayonnement optique à une première fréquence, W 1, à l'intérieur d'une cavité optique qui est résonante pour ledit rayonnement à la première fréquence; (b) des moyens pour générer un rayonnement optique cohérent à une seconde fréquence, W 2, qui sont disposés à l'extérieur de ladite cavité optique, ladite cavité étant également résonante pour ledit rayonnement à la seconde fréquence; (c) des moyens pour introduire ledit rayonnement à la seconde fréquence dans ladite cavité optique; et (d) des moyens optiques non linéaires à l'intérieur de ladite cavité optique pour faire interagir ledit rayonnement à la première fréquence et ledit rayonnement à la seconde fréquence afin d'engendrer un rayonnement optique cohérent à une

troisième fréquence, W 3.

Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens pour générer un rayonnement optique cohérent à la première fréquence comprend un matériau solide à effet laser qui est optiquement pompé par des moyens de pompage optique constitués d'au moins un dispositif choisi dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser, les lasers à l'état solide pompés par diode et les lasers à

semiconducteur pompés par diode.

11 Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit matériau à effet laser est

constitué par du YLF dopé au néodyme.

12 Appareil selon l'une quelconque des

revendications 9 à 11, caractérisé en ce que lesdits

moyens pour générer un rayonnement à la seconde fréquence sont choisis dans le groupe constitué par les diodes laser, les réseaux de diodes laser, les lasers à l'état solide pompés par diode et les lasers à

semiconducteur pompés par diode.

13 Appareil selon l'une quelconque des

revendications 9 à 12, caractérisé en ce que lesdits

moyens optiques non linéaires comprennent du phosphate

de potassium et de titanyle.

14 Appareil selon l'une quelconque des

revendications 10 à 13, caractérisé en ce que lesdits

moyens pour générer ledit rayonnement à la seconde fréquence sont les mêmes que les moyens de pompage optique et sont utilisés à la fois pour pomper optiquement ledit matériau à effet laser avec ledit rayonnement à la seconde fréquence et pour fournir ledit rayonnement à la seconde fréquence pour interagir avec ledit rayonnement à la première fréquence à

l'intérieur desdits moyens optiques non linéaires.