Le laser a longtemps été un outil pratique utilisé dans les domaines de la chimie, de la biologie, de la médecine, de l'ingénierie, des sciences et de l'armée.
Au fur et à mesure du développement de la technologie laser, les caractéristiques techniques et économiques des lasers ont suscité un intérêt croissant. La haute efficacité du laser a acquis une importance fondamentale dans le cadre de la recherche dans le domaine de la fusion thermonucléaire en tant que source d’énergie peu coûteuse et respectueuse de l’environnement. La fusion thermonucléaire se produit dans un plasma dense, chauffé à des centaines de millions de degrés. L'un des moyens les plus prometteurs de chauffage par plasma est la focalisation d'une impulsion laser de haute puissance sur une cible de plasma. Il est clair que l’énergie de la fusion thermonucléaire devrait dépasser de beaucoup les coûts d’énergie liés à la création d’un plasma dans lequel des réactions thermonucléaires se produiront. Sinon, un tel processus ne donnera aucun avantage économique. La recherche d’une solution constructive offrant une efficacité laser élevée et des performances acceptables a révélé les caractéristiques distinctives décrites ci-dessous.
Lors de la création des premiers lasers, il était important de montrer la possibilité fondamentale d’amplifier le faisceau lumineux dans un milieu à population inverse de niveaux d’énergie et la possibilité de créer un milieu à population inverse. Le terme "population inverse" signifie qu'une paire de niveaux d'énergie se produit dans le spectre d'énergie d'un atome dans lequel le nombre d'électrons du niveau supérieur est supérieur à celui du niveau inférieur. Dans ce cas, le rayonnement transmis pousse les électrons du haut vers le bas et les électrons cèdent leur énergie sous la forme de nouveaux photons. La population inverse est obtenue de différentes manières: dans des processus chimiques, dans une décharge de gaz, en raison d'une irradiation puissante, etc.
Le dispositif proposé se distingue des analogues connus par deux caractéristiques.
La première caractéristique est que la lampe de la pompe ne se trouve pas à l'extérieur du fluide de travail, mais à l'intérieur de celui-ci. (Photo 1)
Cela a permis d'appliquer un revêtement réfléchissant directement sur la surface latérale du fluide de travail (verre au néodyme). Cette fonctionnalité a augmenté l'efficacité de la collecte de la lumière de la lampe de pompe environ 4 fois.
À titre de comparaison, fig. La figure 2 montre un schéma de pompage à quatre lampes.
L'efficacité de la collecte de lumière sur le corps en fonctionnement est réduite dans un tel schéma du fait que les rayons du secteur d'angle α ne se focalisent pas du tout sur le corps en fonctionnement. De plus, les rayons faisant un angle faible avec l'axe de la lampe ne tombent pas sur le corps en travail, l'image de la lampe dans la zone du corps au travail dépasse la taille du corps au travail. Rappelons que seuls les rayons d'une source ponctuelle sont collectés sur le foyer opposé de l'ellipsoïde. Enfin, les réflexions multiples avec diffusion partielle des parois de la lampe, du miroir et de la surface du milieu de travail réduisent également l’efficacité de la collecte de la lumière.
Dans le schéma proposé, presque tous les rayons sont bloqués à l'intérieur du réflecteur. En raison de la réduction du nombre de lampes de pompage requises, le volume et le poids de la batterie de condensateurs ont été multipliés par 4. De plus, le générateur lui-même est devenu plus facile et plus compact.
La deuxième caractéristique concerne le résonateur du dispositif. Un résonateur conventionnel est constitué de deux miroirs parallèles, l'un translucide et l'autre opaque. Dans ce dispositif, le miroir opaque est remplacé par un réflecteur d'angle sous la forme d'un prisme en verre avec une face d'entrée inclinée. La pente de la face d'entrée permet à cette face d'être positionnée selon l'angle de Brewster (; est l'indice de réfraction du verre) par rapport à l'axe du laser (Fig. 3).
Dans ce cas, le rayonnement laser est polarisé et n'est pas réfléchi par la face d'entrée du prisme. L'avantage principal de l'utilisation de ce prisme est que le faisceau réfléchi est strictement parallèle au faisceau incident. Le résonateur reste toujours accordé. Dans le même temps, un résonateur conventionnel à miroirs parallèles nécessite un réglage précis (alignement) prenant du temps. Le revêtement miroir réfléchissant est facile à endommager. Le prisme n'a pas de revêtement réfléchissant. Le rayon subit une réflexion interne totale.
Il est intéressant de noter la conception du mécanisme de réglage. (photo 4)
Le mécanisme se compose de trois panneaux (surlignés en couleur), reliés par des éléments flexibles (noirs). Les premier et deuxième panneaux sont connectés aux extrémités horizontales inférieures. Les deuxième et troisième panneaux sont connectés aux extrémités verticales de gauche. Cette conception donne deux degrés de liberté pour les petits tournants du premier panneau par rapport au troisième panneau autour des axes vertical et horizontal. Pour une rotation de précision, chaque paire de panneaux est reliée par une vis différentielle. La moitié de la vis a un filetage, par exemple M4, et la seconde moitié, un filetage M5, dont le pas diffère d'environ 100 µm. Une partie de la vis pénètre dans un trou fileté d'un panneau et l'autre dans un trou fileté d'un autre panneau.
En tournant la tête de la vis d'un tour complet, la distance entre les panneaux change de 100 microns seulement. De plus, les éléments flexibles poussent les panneaux les uns contre les autres et éliminent complètement les contrecoups. L'un des panneaux extrêmes est fixé rigidement sur le banc d'optique, un miroir ou un prisme est fixé sur l'autre panneau extrême. L'ajustement est effectué confortablement et pour toujours.
Ces caractéristiques rendent le laser particulièrement pratique sur le terrain.
