FR2694665A1 - Unstable laser resonator for ophthalmology - Google Patents

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Abstract

The resonator generates a stable fundamental mode beam profile with an output side radially dependent reflection profile and at least one quality switch element.The number of reflective surfaces is minimised to provide the smallest possible concurrent partial resonators. At least part of the boundary surfaces (18,19) of the resonator and/or the end surfaces (14,15,16,17,23,24) bounding the lasing medium are precisely aligned parallel to each other and no interfering further modes are formed in the laser operation. The laser is pref. a flash-lamp pumped solid state laser with a Nd:YAG rod as laser medium.

Description

Résonateur laser instable
L'invention se rapporte à un résonateur laser instable destiné à la production d'un profil de rayonnement stable en mode fondamental, comprenant un profil de réflexion à variation radiale côté découplage et au moins un élément de déclenchement fonction de Q.Switch. Unstable laser resonator
The invention relates to an unstable laser resonator intended for producing a stable radiation profile in fundamental mode, comprising a reflection profile with radial variation on the decoupling side and at least one triggering element which is a function of Q.Switch.

Pour réaliser des lasers qui utilisent un volume de milieu laser aussi grand que possible avec un rendement aussi grand que possible, on connait depuis le début des années 70 des géométries de résonateurs instables (A. E. To make lasers which use as large a volume of laser medium with as large an output as possible, geometries of unstable resonators have been known since the early 1970s (A. E.

Siegmann, Laser Focus, Mai 1971, pages 42 et suivantes).Siegmann, Laser Focus, May 1971, pages 42 and following).

Pour obtenir une sélection de mode, c'est-à-dire pour pouvoir faire travailler le laser r par exemple uniquement dans un mode fondamental, il est proposé, dans la publication "Passively Q-switched
Transverse-Diode-Pumped Nd3+: YLF Laseroscillator" de
R.Beach et Al (dans OPTICS LETTERS, Vol.17, No.2, pages 124 à 126) d'utiliser dans un résonateur de ce type un miroir de découplage plan qui présente un profil de réflexion à variation radiale. Il est également prévu un déclenchement fonction de Q.Switch passif dans le résonateur comprenant un cristal de LiF à activateurs.To obtain a mode selection, that is to say to be able to work the laser r for example only in a fundamental mode, it is proposed, in the publication "Passively Q-switched
Transverse-Diode-Pumped Nd3 +: YLF Laseroscillator "from
R.Beach et Al (in OPTICS LETTERS, Vol.17, No.2, pages 124 to 126) to use in a resonator of this type a plane decoupling mirror which has a reflection profile with radial variation. A passive Q.Switch function trigger is also provided in the resonator comprising a LiF crystal with activators.

Si l'on veut réaliser une construction laser aussi compacte que possible possédant un haut rendement global en même temps qu'une possibilité de sélection du mode, la disposition représentée ne se révèle pas optimale.If one wishes to make a laser construction as compact as possible having a high overall efficiency at the same time as a possibility of mode selection, the arrangement shown is not optimal.

Ceci est à imputer en particulier au fait qu'un grand nombre de surfaces réfléchissantes sont présentes à l'intérieur de la chambre du résonateur et que ces surfaces provoquent la formation de différents sous-résonateurs concurrents qui ont des modes dits parasitaires. La qualité du rayon en souffre de nouveau.This is due in particular to the fact that a large number of reflective surfaces are present inside the resonator chamber and that these surfaces cause the formation of different competing sub-resonators which have so-called parasitic modes. The quality of the department suffers again.

On connaît aussi une construction de résonateur analogue par le brevet des EUA US 4 918 704. Là, on représente aussi un résonateur laser instable qui présente un miroir de découplage ayant un profil de réflexion à variation radiale. Il est par ailleurs prévu un déclenchement fonction de Q.Switch. Dans cet agencement, il se produit au moyen d'une deuxième diode laser une sélection de mode longitudinal, ce qui n'est cependant pas absolument nécessaire pour certaines applications. Le grand nombre de surfaces réfléchissantes présentes dans le résonateur favorise aussi dans cet agencement la constitution de plusieurs résonateurs partiels ou sous-résonateurs concurrents différents dans le fonctionnement du laser. A similar resonator construction is also known from US Pat. No. 4,918,704. There, an unstable laser resonator is also shown, which has a decoupling mirror having a reflection profile with radial variation. It is also planned to trigger a Q.Switch function. In this arrangement, a longitudinal mode selection is made by means of a second laser diode, which is however not absolutely necessary for certain applications. The large number of reflective surfaces present in the resonator also favors in this arrangement the constitution of several partial resonators or sub-resonators which are different in the operation of the laser.

Habituellement, on obtient la suppression des résonateurs partiels concurrents en inclinant les surfaces terminales du barreau de corps solide sous l'angle de Brewster ou encore en disposant obliquement le miroir de découplage du résonateur comme ceci est proposé, par exemple dans "W.Koechner, Solid State Laser
Engineering, deuxième édition, Springer Verlag, 1988", à la page 166. Toutefois, les modes qui se forment dans les résonateurs de ce type ne sont pas toutefois entièrement supprimés par ces dispositions. Dans le cas de la focalisation du rayon laser, il se forme des foyers secondaires gênants. Ces foyers secondaires ne peuvent être entièrement éliminés que par une position oblique extrême, ce qui a malheureusement de nouveau une influence négative sur l'image de mode désirée.Usually, the elimination of competing partial resonators is obtained by tilting the end surfaces of the solid body rod at the Brewster angle or by obliquely arranging the decoupling mirror of the resonator as is proposed, for example in "W.Koechner, Solid State Laser
Engineering, second edition, Springer Verlag, 1988 ", on page 166. However, the modes which are formed in resonators of this type are not however entirely suppressed by these provisions. In the case of focusing of the laser beam, it annoying secondary foci are formed, which can only be entirely eliminated by an extreme oblique position, which unfortunately again has a negative influence on the desired fashion image.

Le but de la présente invention est donc de créer un résonateur laser compact, d'une construction aussi simple que possible, qui garantisse à la fois un haut rendement et un profil à variation radiale dans le mode fondamental transversal stable. The object of the present invention is therefore to create a compact laser resonator, of a construction as simple as possible, which guarantees both a high efficiency and a profile with radial variation in the stable transverse fundamental mode.

Ce problème est résolu par un résonateur laser instable caractérisé en ce que le nombre des surfaces réfléchissantes contenues dans le résonateur laser est réduit à un minimum de manière qu'un nombre de résonateurs partiels concurrents aussi petit que possible ait au moins une partie des surfaces limites du résonateur et/ou les surfaces terminales limitant le milieu laser correspondant sont orientées parallèlement entre elles avec une haute précision, dans le fonctionnement du laser, il ne se produit pas d'autre mode perturbateur. This problem is solved by an unstable laser resonator characterized in that the number of reflective surfaces contained in the laser resonator is reduced to a minimum so that as small a number of competing partial resonators as possible has at least part of the boundary surfaces of the resonator and / or the terminal surfaces limiting the corresponding laser medium are oriented parallel to each other with high precision, in the operation of the laser, no other disturbing mode occurs.

Dans la chambre de résonateur du résonateur laser instable selon l'invention, le nombre des surfaces réfléchissantes est réduite à un minimum de sorte qu'il n'existe qu'un très petit nombre de telles surfaces pour la constitution de résonateurs partiels concurrents et qu'il ne se forme que pratiquement pas de mode gênants dans le fonctionnement du laser et qu'il ne se forme éventuellement pas de foyer secondaire. In the resonator chamber of the unstable laser resonator according to the invention, the number of reflecting surfaces is reduced to a minimum so that there are only a very small number of such surfaces for the constitution of competing partial resonators and that 'there is formed practically no troublesome mode in the operation of the laser and that it does not possibly form a secondary focus.

Le résonateur laser instable selon l'invention se distingue par ailleurs par une construction compacte et très simple. En outre, il est possible d'obtenir un fonctionnement stable dans le mode fondamental tout en conservant un rendement global élevé, par le fait que le volume de mode est utilisé presque entièrement. En particulier, on peut obtenir une réduction de la longueur totale tout en respectant en même temps des spécifications de puissance données. De cette façon, la construction selon l'invention permet de produire des durées d'impulsions de l'ordre d'un petit nombre de ns. The unstable laser resonator according to the invention is also distinguished by a compact and very simple construction. Furthermore, it is possible to obtain stable operation in the fundamental mode while maintaining a high overall efficiency, by the fact that the mode volume is used almost entirely. In particular, it is possible to obtain a reduction in the total length while at the same time respecting given power specifications. In this way, the construction according to the invention makes it possible to produce pulse durations of the order of a small number of ns.

Le résonateur laser selon l'invention trouve une application possible dans un laser à corps solide en ophtalmologie, par exemple, pour les membranotomies de tous types. Toutefois, il existe en outre de multiples autres domaines d'utilisation dans lesquel les spécifications citées plus haut exigeant un laser ou résonateur laser compact sont satisfaites. The laser resonator according to the invention finds a possible application in a solid body laser in ophthalmology, for example, for membranotomies of all types. However, there are also multiple other fields of use in which the specifications cited above requiring a compact laser or laser resonator are met.

D'autres avantages et particularités du résonateur laser instable selon l'invention ressortent de la description donnée ci-après de plusieurs exemples de réalisation, en regard des dessins annexés. Sur ces dessins,
la figure 1 représente un premier exemple de réalisation, représenté schématiquement, du résonateur laser instable selon l'invention comportant un miroir de découplage séparé;
la figure 2 montre un deuxième exemple de réalisation, représenté schématiquement du résonateur laser instable selon l'invention, comportant un miroir de découplage prévu sur le barreau de corps solide;
la figure 3 montre un troisième exemple de réalisation, représenté schématiquement, du résonateur laser instable selon l'invention, comprenant un cristal
Q-Switch intégré dans le miroir d'extrémité;
les figures 4a et 4b montrent un profil de réflexion possible côté découplage.Other advantages and particularities of the unstable laser resonator according to the invention appear from the description given below of several exemplary embodiments, with reference to the appended drawings. In these drawings,
FIG. 1 represents a first exemplary embodiment, shown diagrammatically, of the unstable laser resonator according to the invention comprising a separate decoupling mirror;
FIG. 2 shows a second exemplary embodiment, shown diagrammatically of the unstable laser resonator according to the invention, comprising a decoupling mirror provided on the solid body bar;
FIG. 3 shows a third exemplary embodiment, shown diagrammatically, of the unstable laser resonator according to the invention, comprising a crystal
Q-Switch integrated in the end mirror;
Figures 4a and 4b show a possible reflection profile on the decoupling side.

Une première forme de réalisation possible du résonateur laser instable selon l'invention est représentée sur la figure 1. Ici, on utilise comme milieu laser un barreau (3) de corps solide, par exemple, un barreau de Nd:YAG, qui est excité par une lampe à éclairs - non représentée - et émet un rayonnement laser à une longueur d'onde de 1,064 jim. Le barreau de corps solide (3) et la lampe à éclairs sont à cet effet disposés dans une chambre de pompe elliptique - également non représentée - composée de verre cer-quartz, aux deux foyers de l'ellipse. Pour améliorer le rendement cette chambre de pompe est munie d'un revêtement d'argent, sur la surface réfléchissante de l'ellipsoïde, et d'un revêtement d'or aux deux surfaces d'extrémités frontales. A first possible embodiment of the unstable laser resonator according to the invention is shown in FIG. 1. Here, a solid body rod (3) is used as the laser medium, for example an Nd: YAG rod, which is excited. by a flashlight - not shown - and emits laser radiation at a wavelength of 1.064 jim. The solid body rod (3) and the flashlight are for this purpose arranged in an elliptical pump chamber - also not shown - composed of cer-quartz glass, at the two foci of the ellipse. To improve efficiency, this pump chamber is provided with a silver coating on the reflecting surface of the ellipsoid, and a gold coating on the two front end surfaces.

Le résonateur laser instable proprement dit est constitué, dans l'exemple de réalisation représenté, par un miroir d'extrémité convexe (1) qui présente une couche (12) à haut pouvoir réfléchissant pour la longueur d'onde du laser, sur le côté de la surface convexe dirigée vers le milieu laser. Le miroir de découplage (4) est constitué dans l'exemple représenté par un support en verre qui est muni d'une couche réfléchissante (5) sur le côté (5) dirigé vers le volume intérieur du résonateur, et qui possède une réflectivité qui décroît dans la direction radiale en partant du point central ou du point d'intersection de l'axe optique (6) de l'ensemble du dispositif, en allant vers l'extérieur. Des particularités de cette couche réfléchissante (5) sont décrites en regard des figures 4a et 4b.Entre le milieu laser (3) et le miroir d'extrémité (1) muni d'un revêtement hautement réfléchissant, est prévue une feuille de milieu absorbant saturable qui est disposée obliquement à l'axe optique (6), c'est-à-dire selon un angle différent de 90 , en qualité d'élément de déclenchement fonction de Q.Switch passif. L'agencement de la feuille absorbante (2) doit être réalisé ici de manière qu'il ne se forme pas de sous-résonateur concurrent entre la feuille absorbante (2) et les autres surfaces réfléchissantes du résonateur. En combinaison avec un barreau de Nd:YAG, on peut utiliser, par exemple, une feuille d'acétate Q-Switch de EASTMAN KODAK, qui présente une densité optique extrêmement faible, d'environ 0,3 à 0,4.Si la feuille absorbante (2) considérée est disposée en formant un angle de 45" avec l'axe (6) du résonateur, il en résulte dans l'exemple de réalisation représenté, un rayonnement polarisé à polarisation définie du laser, ce qui peut être utilisé avantageusement, par exemple, pour la mesure de l'énergie du rayonnement laser émis. Avec des miroirs de renvoi munis d'un revêtement diélectrique, on peut utiliser ici la partie restante, la partie transmise, du rayonnement, pour la mesure de l'énergie. Dans un laser possédant une direction de polarisation définie, il n'est pas nécessaire de prévoir un revêtement spécial sur l'élément de renvoi, revêtement qui permettrait que la partie transmise soit la même pour toutes les directions de polarisation qui sont statistiquement possibles.La polarisation définie du laser peut aussi être utilisée de façon tout aussi avantageuse avec le résonateur instable selon l'invention pour l'affaiblissement du rayonnement, etc.The unstable laser resonator proper is constituted, in the embodiment shown, by a convex end mirror (1) which has a layer (12) with high reflecting power for the wavelength of the laser, on the side. from the convex surface directed towards the laser medium. The decoupling mirror (4) is constituted in the example represented by a glass support which is provided with a reflecting layer (5) on the side (5) directed towards the interior volume of the resonator, and which has a reflectivity which decreases in the radial direction from the central point or the point of intersection of the optical axis (6) of the entire device, going outwards. Special features of this reflective layer (5) are described with reference to FIGS. 4a and 4b. Between the laser medium (3) and the end mirror (1) provided with a highly reflective coating, an absorbent medium sheet is provided. saturable which is arranged obliquely to the optical axis (6), that is to say at an angle other than 90, as a triggering element function of passive Q.Switch. The arrangement of the absorbent sheet (2) must be made here so that no competing sub-resonator is formed between the absorbent sheet (2) and the other reflecting surfaces of the resonator. In combination with an Nd: YAG bar, one can use, for example, a Q-Switch acetate sheet from EASTMAN KODAK, which has an extremely low optical density, of around 0.3 to 0.4. absorbent sheet (2) considered is arranged at an angle of 45 "with the axis (6) of the resonator, this results in the embodiment shown, polarized radiation with defined polarization of the laser, which can be used advantageously, for example, for measuring the energy of the emitted laser radiation. With deflection mirrors provided with a dielectric coating, the remaining part, the transmitted part, of the radiation can be used here for the measurement of the In a laser having a defined direction of polarization, it is not necessary to provide a special coating on the deflection element, coating which would allow that the transmitted part is the same for all the polarization directions which are statist The defined polarization of the laser can also be used just as advantageously with the unstable resonator according to the invention for the weakening of the radiation, etc.

Pour éviter qu'il ne se forme dans les sous-résonateurs ou les résonateurs partiels des modes concurrents qui sortent du résonateur sous des angles légèrement différents, on fait en sorte qu'en supplément de la disposition oblique de la feuille absorbante (2), les surfaces limites (18, 19) du miroir de découplage (4), de même que les surfaces d'extrémités (14, 15) du milieu laser, c'est-à-dire du barreau de corps solide (3) utilisé, soient orientées très exactement parallèlement entre elles. To prevent it from forming in the sub-resonators or partial resonators of the competing modes which exit from the resonator at slightly different angles, we make sure that in addition to the oblique arrangement of the absorbent sheet (2), the limit surfaces (18, 19) of the decoupling mirror (4), as well as the end surfaces (14, 15) of the laser medium, that is to say of the solid body rod (3) used, are oriented very exactly parallel to each other.

Le support en verre du miroir de découplage (4) utilisé présente dans l'exemple de réalisation représenté un parallélisme des surfaces limites (18, 19) meilleur que 10 secondes d'arc, de même que les surfaces limites (14, 15) du barreau de corps solide (3) c'est-à-dire que l'angle que les surfaces forment entre elles est inférieur à 10 secondes d'arc. The glass support of the decoupling mirror (4) used has in the embodiment shown a parallelism of the boundary surfaces (18, 19) better than 10 arc seconds, as well as the boundary surfaces (14, 15) of the solid body rod (3), that is to say that the angle that the surfaces form between them is less than 10 arc seconds.

Pour orienter de façon exactement parallèle le miroir de découplage (4) et le barreau de corps solide (3) ou les surfaces d'extrémités (14, 15) de ce barreau, le miroir de découplage (4) est par ailleurs disposé mobile de manière qu'à l'aide d'un élément d'ajustement (20), on puisse aligner les surfaces limites (18, 19) du miroir de découplage (4) exactement parallèlement aux surfaces terminales (14, 15) du barreau de corps solide (3). La disposition mobile du miroir de découplage (4) et les éléments d'ajustement (20) correspondant sont simplement indiqués schématiquement sur la figure 1, il est possible d'utiliser pour cela les agencements de portées les plus divers qui permettent un alignement parallèle. Par exemple, le miroir de découplage (4) peut être monté mobile de façon définie autour de trois axes perpendiculaires entre eux.Dans une forme de réalisation moins compliquée, il est possible de disposer le miroir de découplage dans une plaque d'extrémité et d'agencer le barreau de corps solide dans le corps de base du laser, ces deux éléments pouvant être ajustés et bloqués l'un par rapport à l'autre dans les limites du jeu des vis de fixation. In order to orient the decoupling mirror (4) and the solid body rod (3) or the end surfaces (14, 15) of this bar in an exactly parallel manner, the decoupling mirror (4) is moreover arranged movably so that by means of an adjustment element (20), the limit surfaces (18, 19) of the decoupling mirror (4) can be aligned exactly parallel to the end surfaces (14, 15) of the body bar solid (3). The mobile arrangement of the decoupling mirror (4) and the corresponding adjustment elements (20) are simply indicated diagrammatically in FIG. 1, it is possible to use for this the most diverse range arrangements which allow parallel alignment. For example, the decoupling mirror (4) can be mounted movable in a defined manner around three axes perpendicular to each other. In a less complicated embodiment, it is possible to arrange the decoupling mirror in an end plate and d 'arrange the solid body bar in the base body of the laser, these two elements can be adjusted and locked relative to each other within the limits of the set of fixing screws.

Le dimensionnement des surfaces d'extrémités (14, 15) du barreau de corps solide, des surfaces limites (18, 19) du miroir de découplage (4), réalisé avec un parallélisme très exact, l'alignement exactement parallèle des surfaces d'extrémités (14, 15) du barreau de corps solide et des surfaces limites (18, 19) du miroir de découplage au moyen des éléments d'ajustement (20), ainsi que la disposition oblique de la feuille absorbante (2) dans la chambre du résonateur garantissent la suppression fiable des sous-résonateurs concurrents ou la suppression des modes qui sortent du résonateur sous différents angles. Dans le fonctionnement du laser, on obtient un profil de rayonnement homogène sans foyers secondaires gênants avec une focalisation simple du rayon laser. The dimensioning of the end surfaces (14, 15) of the solid body rod, of the limit surfaces (18, 19) of the decoupling mirror (4), produced with very exact parallelism, the exactly parallel alignment of the surfaces of ends (14, 15) of the solid body rod and of the boundary surfaces (18, 19) of the decoupling mirror by means of the adjustment elements (20), as well as the oblique arrangement of the absorbent sheet (2) in the chamber of the resonator guarantee the reliable deletion of competing sub-resonators or the deletion of the modes which exit from the resonator from different angles. In the operation of the laser, a homogeneous radiation profile is obtained without annoying secondary foci with simple focusing of the laser beam.

Si le Q-Switch passif, le profil de réflexion (5) à variation radiale ainsi que la longueur d'encombrement et le rayon de courbure du miroir final (1) sont accordés les uns aux autres de façon optimale, on peut réaliser à l'aide du résonateur laser instable selon l'invention des durées d'impulsions laser tp de l'ordre de tp < 3ns en obtenant en même temps un haut rendement. If the passive Q-Switch, the reflection profile (5) with radial variation as well as the overall length and the radius of curvature of the final mirror (1) are optimally matched to each other, we can achieve using the unstable laser resonator according to the invention of the laser pulse durations tp of the order of tp <3 ns while at the same time obtaining a high efficiency.

Une deuxième forme de réalisation du résonateur laser instable selon l'invention est décrite en regard de la figure 2. On utilise ici de nouveau comme milieu laser un barreau de corps solide (9), par exemple, un barreau de Nb:YAG. Le miroir d'extrémité (7) présente dans cet exemple de réalisation une forme également convexe et possède un revêtement (13) hautement réfléchissant pour la longueur d'onde laser de 1,064 pu.  A second embodiment of the unstable laser resonator according to the invention is described with reference to FIG. 2. Here again a solid body rod (9) is used as the laser medium, for example an Nb: YAG bar. The end mirror (7) has in this embodiment also a convex shape and has a coating (13) highly reflective for the laser wavelength of 1.064 pu.

Entre le barreau de corps solide (9) et le miroir d'extrémité (7), est prévue, disposée obliquement à l'axe optique (11), une feuille absorbante saturable (8) c'est-à-dire un élément de déclenchement Q-Switch passif. Contrairement au premier exemple de réalisation représenté sur la figure 1, dans le deuxième exemple de réalisation 2, il n'est pas prévu d'élément séparé en tant que miroir de découplage mais, au contraire, la couche de réflexion (10) à variation radiale est déposée directement sur la surface terminale (17) côté découplage du barreau de corps solide (9). De même, également dans cet exemple de réalisation, la disposition oblique de la feuille absorbante (8) dans le résonateur, ainsi que le dimensionnement très exactement parallèle des surfaces d'extrémités (16, 17) du barreau de corps solide (9) garantit qu'il ne se forme pas de sous-résonateurs concurrents mais que le résonateur fournit un profil de rayon stable dans le mode fondamental. Cette forme de réalisation assure une nouvelle réduction des éléments séparés dans la chambre du résonateur et, par conséquent, une construction compacte.Between the solid body rod (9) and the end mirror (7), there is provided, arranged obliquely to the optical axis (11), a saturable absorbent sheet (8), that is to say an element of passive Q-Switch triggering. Unlike the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, in the second exemplary embodiment 2, no separate element is provided as a decoupling mirror but, on the contrary, the reflection layer (10) with variation radial is deposited directly on the terminal surface (17) on the decoupling side of the solid body bar (9). Likewise, also in this embodiment, the oblique arrangement of the absorbent sheet (8) in the resonator, as well as the very exactly parallel dimensioning of the end surfaces (16, 17) of the solid body bar (9) guarantees that it does not form competing sub-resonators but that the resonator provides a stable radius profile in the fundamental mode. This embodiment ensures a further reduction of the separate elements in the resonator chamber and, therefore, a compact construction.

Une autre variante de réalisation du résonateur laser instable selon l'invention comporte l'utilisation de matériaux cristallins donnés comme élément de déclenchement fonction de Q-Switch passif en remplacement de la feuille absorbante. Pour cela, on peut envisager Cr4+ :YAG, LiF (F2) ou Cr4+:GSGG. Les matériaux cristallins de ce type, présentés sous la forme d'une couche cristalline mince, par exemple d'une épaisseur de 1 mm, peuvent être disposés, de même que la feuille absorbante dans les exemples de réalisation décrit plus haut, dans la chambre du résonateur sous la forme d'éléments separés.  Another alternative embodiment of the unstable laser resonator according to the invention comprises the use of given crystalline materials as a trigger element which is a function of passive Q-Switch in replacement of the absorbent sheet. For this, we can consider Cr4 +: YAG, LiF (F2) or Cr4 +: GSGG. The crystalline materials of this type, presented in the form of a thin crystalline layer, for example with a thickness of 1 mm, can be placed, like the absorbent sheet in the embodiments described above, in the chamber. of the resonator in the form of separate elements.

La couche cristalline est destinée à la suppression des sous-résonateurs concurrents pour la longueur d'onde laser considérée et elle est avantageusement revêtue d'une couche anti-réfléchissante. De cette façon, les pertes par réflexion dans la chambre du résonateur peuvent être évitées, ou les réflexions sur les surfaces limites des cristals peuvent être supprimées. En variante, la couche cristalline peut aussi être disposée, dans une forme de réalisation qui n'est pas revêtue d'un revêtement anti-réfléchissant, en formant avec l'axe optique dans la chambre du résonateur un angle proche de l'angle de Brewster, afin de réaliser de cette façon une excitation du laser en vibrations polarisées. The crystalline layer is intended for the suppression of competing sub-resonators for the laser wavelength considered and it is advantageously coated with an anti-reflective layer. In this way, reflective losses in the resonator chamber can be avoided, or reflections on the boundary surfaces of the crystals can be suppressed. Alternatively, the crystal layer may also be arranged, in an embodiment which is not coated with an anti-reflective coating, forming with the optical axis in the resonator chamber an angle close to the angle of Brewster, in order to achieve in this way an excitation of the laser in polarized vibrations.

L'utilisation de tels matériaux cristallins permet d'obtenir une nouvelle simplification de la construction du résonateur en ce sens que le miroir d'extrémité, à haut pouvoir réfléchissant, du résonateur, et le cristal
Q-Switch considéré, c'est-à-dire un élément de déclenchement fonction de Q-Switch, peuvent être intégrés en un seul élément. Un exemple de réalisation correspondant est représenté sur la figure 3.En supplément du barreau de corps solide (21), par exemple, un barreau de Nd:YAG, présentant le profil de réflexion (22) à variation radiale, disposé du côté découplage, et les surfaces d'extrémités (23, 24) très exactement parallèles du barreau de corps solide (21), de même que dans les exemples de réalisation décrits précédemment, le résonateur ne comporte que le miroir d'extrémité (25) à haut pouvoir réfléchissant, qui a été intégré avec le cristal Q-Switch comme substrat support en un élément unique. Ici, le cristal Q-Switch possède une surface (26) se comportant comme un miroir terminal laser, qui est réalisé avec un haut pouvoir réfléchissant dans la direction du milieu laser pour la longueur d'onde considérée, et une surface (27) réalisée anti-réfléchissante pour cette longueur d'onde.Les surfaces limites (26, 27) du cristal Q-Switch sont avantageusement orientées dans des directions aussi exactement parallèles que possible, ainsi que parallèlement à la surface d'extrémité (23) du barreau de corps solide (21) utilisé qui est dirigée vers ses surfaces.The use of such crystalline materials makes it possible to obtain a new simplification of the construction of the resonator in the sense that the end mirror, with high reflecting power, of the resonator, and the crystal
Q-Switch considered, that is to say a trigger element function of Q-Switch, can be integrated into a single element. A corresponding embodiment is shown in FIG. 3. In addition to the solid body bar (21), for example, an Nd: YAG bar, having the reflection profile (22) with radial variation, arranged on the decoupling side, and the very exactly parallel end surfaces (23, 24) of the solid body rod (21), as in the embodiments described above, the resonator only includes the high power end mirror (25) reflective, which has been integrated with the Q-Switch crystal as a support substrate in a single element. Here, the Q-Switch crystal has a surface (26) behaving like a laser end mirror, which is produced with a high reflecting power in the direction of the laser medium for the wavelength considered, and a surface (27) produced Anti-reflective for this wavelength. The boundary surfaces (26, 27) of the Q-Switch crystal are advantageously oriented in directions as exactly parallel as possible, as well as parallel to the end surface (23) of the rod. solid body (21) used which is directed towards its surfaces.

Pour supprimer les réflexions indésirables sur les différentes surfaces limites, il est par ailleurs possible, dans cet exemple de réalisation, de disposer un liquide d'immersion entre la surface terminale du barreau de corps solide (21) et le cristal Q-Switch possédant la surface (26) qui agit comme miroir d'extrémité. To suppress unwanted reflections on the different boundary surfaces, it is also possible, in this embodiment, to have an immersion liquid between the terminal surface of the solid body rod (21) and the Q-Switch crystal having the surface (26) which acts as an end mirror.

Des profils de réflexion appropriés côté découplage qui présentent une variation radiale, sont décrits ci-après en regard des figures 4a et 4b. On a représenté ici la réflectivité R en fonction de la coordonnée radiale r dont le point zéro se trouve dans l'axe optique ou au centre du rayon. Sur les figures 4a et 4b, on a représenté ce qu'on appelle des profils de réflexion de
Gauss, qui peuvent être décrits comme suit, dans un mode analytique:
R (r) = Ro * exp ( -2 * (r/a) m). Appropriate reflection profiles on the decoupling side which exhibit a radial variation, are described below with reference to FIGS. 4a and 4b. The reflectivity R has been shown here as a function of the radial coordinate r whose zero point is in the optical axis or in the center of the radius. FIGS. 4a and 4b show what are called reflection profiles of
Gauss, which can be described as follows, in an analytical mode:
R (r) = Ro * exp (-2 * (r / a) m).

Ici, Ro est la valeur maximale de la réflexion, le paramètre m détermine la raideur des flancs. Sur la figure 4a, on a m=2, c'est-à-dire que, ici, on est en présence d'un profil de Gauss simple. Pour la figure 4b, on a m > 2. Dans ce cas, on parle d'un profil super
Gauss. Les valeurs appropriées pour m sont comprises à peu près entre 2 et 5.Here, Ro is the maximum value of the reflection, the parameter m determines the stiffness of the sides. In FIG. 4a, we have = 2, that is to say that, here, we are in the presence of a simple Gauss profile. For Figure 4b, we have> 2. In this case, we are talking about a super profile
Gauss. Appropriate values for m are roughly between 2 and 5.

On a désigné par a sur les figures 4a et 4b le rayon auquel la réflectivité maximale Ro est tombée à Rye2. Le paramètre a est de préférence choisi dans l'ordre de grandeur entre 0,9 et 1,6 mm pour un diamètre de barreau laser de 4mm. Les réflectivités maximales R0 appropriées sont comprises à peu près entre 25 et 45%. En même temps qu'un rayon de courbure du miroir d'extrémité à haut pouvoir réfléchissant choisi de façon appropriée, on peut donc bien discriminer les modes supérieurs, indésirables. The radius at which the maximum reflectivity Ro has fallen to Rye2 has been designated by a in FIGS. 4a and 4b. The parameter a is preferably chosen in the order of magnitude between 0.9 and 1.6 mm for a diameter of the laser bar of 4 mm. The appropriate maximum reflectivities R0 are approximately between 25 and 45%. At the same time as an appropriately chosen radius of curvature of the end mirror with high reflecting power, it is therefore possible to discriminate between the higher, undesirable modes.

La couche réfléchissante considérée est constituée par une ou plusieurs couche(s) mince(s), des/4, qui sont déposées sur un substrat par évaporation sous vide, à travers un diaphragme de diamètre égal à 1,5a, X désignant ici la longueur d'onde laser considérée. Comme matière appropriée pour les couches réfléchissantes de ce genre possédant un seuil de destruction suffisamment élevé, on se sert, par exemple de Ta205. Grâce à la variation définie de la distance entre le diaphragme et le substrat correspondant, on peut réaliser une relation déterminée de dépendance du profil de réflexion en fonction du rayon.  The reflective layer considered is constituted by one or more thin layer (s), des / 4, which are deposited on a substrate by evaporation under vacuum, through a diaphragm with a diameter equal to 1.5a, X denoting here the laser wavelength considered. Ta205 is used as suitable material for reflective layers of this kind having a sufficiently high destruction threshold. Thanks to the defined variation of the distance between the diaphragm and the corresponding substrate, it is possible to achieve a determined relationship of dependence on the reflection profile as a function of the radius.

Claims (13)

R E V E N D I C A T I O N S.R E V E N D I C A T I O N S. 1. Résonateur laser instable destiné à la production d'un profil de rayonnement stable en mode fondamental, comprenant un profil de réflexion à variation radiale côté découplage et au moins un élément de déclenchement fonction de Q-Switch, caractérisé en ce que le nombre des surfaces réfléchissantes contenues dans le résonateur laser est réduit à un minimum de manière qu'un nombre de résonateurs partiels concurrents aussi petit que possible ait au moins une partie des surfaces limites (18, 19) du résonateur et/ou les surfaces terminales limitant le milieu laser correspondant (14, 15, 16, 17, 23, 24) sont orientées parallèlement entre elles avec une haute précision, et que, dans le fonctionnement du laser, il ne se produit pas d'autre mode perturbateur. 1. Unstable laser resonator intended for the production of a stable radiation profile in fundamental mode, comprising a reflection profile with radial variation on the decoupling side and at least one triggering element function of Q-Switch, characterized in that the number of reflecting surfaces contained in the laser resonator is reduced to a minimum so that as small a number of competing partial resonators as possible has at least part of the limiting surfaces (18, 19) of the resonator and / or the terminal surfaces limiting the medium corresponding laser (14, 15, 16, 17, 23, 24) are oriented parallel to each other with high precision, and that, in the operation of the laser, no other disturbing mode occurs. 2. Résonateur laser instable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réflectivité R du profil de réflexion (5, 10, 22) à variation radiale peut s'exprimer analytiquement comme suit 2. Unstable laser resonator according to claim 1, characterized in that the reflectivity R of the reflection profile (5, 10, 22) with radial variation can be expressed analytically as follows R (r) = R8 * exp ( -2 * (r/a) m), où r désigne la coordonnée raidale, R0 définit la réflectivité centrale maximale et a et m définissent des paramètres pouvant être prédéterminés pour l'adaptation aux applications considérées. R (r) = R8 * exp (-2 * (r / a) m), where r denotes the steep coordinate, R0 defines the maximum central reflectivity and a and m define parameters that can be predetermined for adaptation to the applications considered . 3. Résonateur laser instable selon la revendication 2, caractérisé en ce que les paramètres R,, a et m du profil de réflexion à variation radicale (5, 10, 22) sont compris dans les intervalles suivants 3. unstable laser resonator according to claim 2, characterized in that the parameters R ,, a and m of the reflection profile with radical variation (5, 10, 22) are included in the following intervals R = [25%... 45%J  R = [25% ... 45% J a = t0,9mm...1,6mm]  a = t0,9mm ... 1,6mm] m = [2...5]  m = [2 ... 5] 4. Résonateur laser instable selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil de réflexion à variation radiale (5, 10, 22) est composé d'au moins une couche de Ta205 mince, de préférence d'une épaisseur de /4, > désignant la longueur d'onde laser considérée. 4. Unstable laser resonator according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the radially varying reflection profile (5, 10, 22) is composed of at least one layer of thin Ta205, preferably of a thickness of / 4,> designating the laser wavelength considered. 5. Résonateur laser instable selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, comme milieu laser, on utilise un barreau de Nd:YAG (3, 9, 21) possédant des surfaces d'extrémités (14, 15, 16, 17, 23, 24) parallèles avec une haute précision dans la chambre du résonateur. 5. Unstable laser resonator according to at least one of the preceding claims, characterized in that, as the laser medium, an Nd: YAG bar (3, 9, 21) is used having end surfaces (14, 15, 16, 17, 23, 24) parallel with high precision in the resonator chamber. 6. Résonateur laser instable selon au moins une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en tant qu'élément de déclenchement fonction de Q.Switch, on dispose sur le trajet des rayons, au moins une feuille absorbante saturable (2, 8) ou une couche cristalline mince en tant que Q-Switch passif entre le milieu laser et un des deux miroirs (1, 4, 7) du résonateur, de telle manière que cette feuille absorbante ou cette couche cristalline mince forme avec l'axe optique (6, 11) du résonateur un angle qui est différent de 90, de sorte qu'il ne se forme pas de résonateurs concurrents entre la feuille absorbante (2, 8) et d'autres surfaces réfléchissantes à l'intérieur du résonateur. 6. Unstable laser resonator according to at least one of the preceding claims, characterized in that, as a trigger element which is a function of Q.Switch, there is at least one saturable absorbent sheet (2, 8) in the path of the rays. or a thin crystal layer as a passive Q-Switch between the laser medium and one of the two mirrors (1, 4, 7) of the resonator, so that this absorbent sheet or this thin crystal layer forms with the optical axis ( 6, 11) of the resonator at an angle which is different from 90, so that competing resonators do not form between the absorbent sheet (2, 8) and other reflective surfaces inside the resonator. 7. Résonateur laser instable selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un miroir de découplage plan (4) possédant des surfaces limites (18, 19) exactement parallèles, et que, sur sa face (18) qui regarde la chambre intérieur du résonateur, est déposé le profil de réflexion (5) à variation radiale. 7. unstable laser resonator according to claim 6, characterized in that there is provided a plane decoupling mirror (4) having exactly parallel boundary surfaces (18, 19), and that on its face (18) which looks at the inner chamber of the resonator, is deposited the reflection profile (5) with radial variation. 8. Résonateur laser instable selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins un élément d'ajustement (20) pour le miroir de découplage (4) disposé mobile, élément qui permet d'aligner le miroir de découplage (4) exactement parallèlement aux surfaces d'extrémités (14, 15) du milieu laser. 8. Unstable laser resonator according to claim 7, characterized in that there is provided at least one adjustment element (20) for the decoupling mirror (4) disposed mobile, element which allows the decoupling mirror to be aligned ( 4) exactly parallel to the end surfaces (14, 15) of the laser medium. 9. Résonateur laser instable selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on prévoit, comme milieu laser, un barreau de corps solide (3, 9, 21) possédant des surfaces d'extrémités (16, 17, 23, 24) parallèles avec une haute précision, le profil de réflexion (10, 22) à variation radiale étant prévue sur la surface d'extrémité (17, 24) côté découplage. 9. unstable laser resonator according to claim 6, characterized in that there is provided, as the laser medium, a solid body rod (3, 9, 21) having parallel end surfaces (16, 17, 23, 24) with high precision, the reflection profile (10, 22) with radial variation being provided on the end surface (17, 24) on the decoupling side. 10. Résonateur laser instable selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de déclenchement fonction de Q.Switch est disposé dans le résonateur en formant un angle défini avec l'axe optique, et cet élément déterminant l'oscillation polarisée du laser. 10. unstable laser resonator according to claim 6, characterized in that the trigger element function of Q.Switch is arranged in the resonator by forming a defined angle with the optical axis, and this element determining the polarized oscillation of the laser . 11. Résonateur laser instable selon au moins une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de déclenchement fonction de Q.Switch et le miroir d'extrémité (26) du résonateur sont intégrés en un élément unique. 11. Unstable laser resonator according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the trigger element that is a function of Q.Switch and the end mirror (26) of the resonator are integrated into a single element. 12. Laser à corps solide pompé par lampe à éclairs, comprenant un barreau de Nd:YAG comme milieu laser, caractérisé en ce qu'il est prévu un résonateur laser selon au moins une des revendications précédentes. 12. Solid-body laser pumped by flash lamp, comprising an Nd: YAG bar as the laser medium, characterized in that a laser resonator according to at least one of the preceding claims is provided. 13. Laser à corps solide selon la revendication 12, caractérisé par son utilisation en ophtalmologie.  13. Solid-body laser according to claim 12, characterized by its use in ophthalmology.
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