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Title:
LASER DEVICE WITH A FILTER-FORMING WINDOW, IN PARTICULAR A HARMONIC SPLITTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/065204
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a spectral filter device for filtering an incident beam (20), the device having a window (2) each face of which has a region (4, 8) of a coating which reflects, in the window, radiation at a desired wavelength (λ1) and is transparent to at least one other, undesired wavelength (λ2, λ3), the coating on one of the faces being located partly opposite the coating on the other face.

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Inventors:
FEVE JEAN-PHILIPPE (FR)
SOUHAITE GREGOIRE (FR)
Application Number:
PCT/EP2007/063139
Publication Date:
June 05, 2008
Filing Date:
December 03, 2007
Export Citation:
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Assignee:
TEEM PHOTONICS (FR)
FEVE JEAN-PHILIPPE (FR)
SOUHAITE GREGOIRE (FR)
International Classes:
H01S3/02; G02B5/26; G02B6/34; G02B27/14
Domestic Patent References:
WO2001020387A12001-03-22
Foreign References:
US20030184871A12003-10-02
EP0733921A21996-09-25
US20040109235A12004-06-10
JPS5525045A1980-02-22
GB2425846A2006-11-08
DE19833132A11999-02-18
DE19830198A11999-02-04
Attorney, Agent or Firm:
ILGART, Jean-Christophe (3 rue du Docteur Lancereaux, Paris, FR)
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Claims:

REVENDICATIONS

1. Dispositif laser, comportant une tête, ou des moyens, de génération d'un faisceau laser ultra- violet, cette tête, ou ces moyens, comportant elle- même, ou eux-mêmes, une cavité laser pour générer ce faisceau laser, et des moyens de filtrage spectral d'un faisceau incident (20), montés de manière à former une fenêtre étanche de sortie de ladite tête ou desdits moyens de génération, ces moyens de filtrage comportant : - une fenêtre (2) dont chaque face comporte une zone (14, 18) sans revêtement et une zone (4, 8) munie d'un revêtement permettant de réfléchir, dans la fenêtre, un rayonnement à une longueur d'onde souhaitée

(/ii), et au moins partiellement transparent à au moins une autre longueur d'onde non souhaitée (A 2 , λ 3), le revêtement d'une des faces étant situé partiellement en regard du revêtement de l'autre face.

2. Dispositif microlaser comportant en outre un dispositif de filtrage spectral d'un faisceau incident (20), ces moyens de filtrage comportant une fenêtre (2) dont chaque face comporte une zone (14, 18) sans revêtement et une zone (4, 8) munie d'un revêtement permettant de réfléchir, dans la fenêtre, un rayonnement à une longueur d'onde souhaitée (/ti), et au moins partiellement transparent à au moins une autre longueur d'onde non souhaitée (A 2 , /13), le revêtement d'une des faces étant situé partiellement en regard du revêtement de l'autre face.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, un faisceau entrant dans ladite fenêtre (2) subissant au moins deux réflexions dans cette fenêtre avant formation d'un faisceau sortant (22).

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, ladite fenêtre (2) étant maintenue inclinée sur la trajet du faisceau laser à un angle proche de l'angle de Brewster pour la longueur d'onde souhaitée (/Li).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, les caractéristiques de réflexion des deux zones (4, 8) de ladite fenêtre (2), qui sont munies d'un revêtement, étant identiques l'une de 1' autre .

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, les caractéristiques de réflexion des deux zones (4, 8) de ladite fenêtre (2), qui sont munies d'un revêtement, étant différentes l'une de 1' autre .

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, comportant en outre des moyens

(30, 32) de maintien de ladite fenêtre (2) sur le trajet (20, 22) d'un faisceau laser.

8. Dispositif selon la revendication 7, ladite fenêtre (2) étant maintenue de manière étanche dans les moyens (30, 32) de maintien.

9. Dispositif selon la revendication 8, ladite fenêtre (2) étant maintenue de manière étanche dans les moyens (30, 32) de maintien par au moins un joint torique, ou une colle, ou une soudure sur verre, ou une soudure métallique.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, comportant en outre des moyens permettant de réaliser une variation du recouvrement des régions de ladite fenêtre (2) qui sont traitées, par rapport à la trajectoire du faisceau incident.

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, les zones de ladite fenêtre (2) sur lesquelles les revêtements (4, 8) sont réalisés ayant des limites non rectilignes.

12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, comportant en outre des moyens pour monter ladite fenêtre (2) en rotation ou en translation par rapport à un axe optique.

13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, la partie non traitée (14, 18) d'au moins une des faces d'entrée et de sortie de ladite fenêtre (2) définissant un pan formant un angle (#[)) non nul avec la partie traitée (4, 8) de cette même face .

14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, les faces d'entrée et de sortie de ladite fenêtre (2) étant parallèles entre elles.

15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, comportant en outre des moyens (51, 62) de génération d'harmoniques du faisceau.

16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, aucun composant optique n'étant disposé sur le trajet d'un faisceau généré par la cavité laser, entre la sortie de cette cavité et ladite fenêtre (2), ou entre les moyens de génération d'harmoniques et ladite fenêtre (2).

17. Procédé de génération d'un faisceau laser à l'aide d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, comportant une séparation d'harmoniques d'un faisceau incident (20) sur ladite fenêtre (2), ce faisceau incident entrant dans ladite fenêtre (2) par la zone (14) sans revêtement de la face d'entrée (6) de ladite fenêtre (2), subissant au moins deux réflexions sur les zones (4, 8) munies d'un revêtement, et sortant de ladite fenêtre (2) par la zone (18) sans revêtement de la face de sortie (8) .

18. Procédé selon la revendication 17, l'angle d'incidence du faisceau incident (20) sur la face d'entrée étant égal à l'angle de Brewster pour la longueur d'onde souhaitée (/ti).

Description:

DISPOSITIF LASER AVEC FENETRE FORMANT FILTRE, ET NOTAMMENT SEPARATEUR D'HARMONIQUE

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTéRIEUR

L' invention concerne le domaine des lasers à haute puissance, et en particulier le problème du filtrage et de la séparation de longueur d'ondes harmoniques à la sortie d'un laser. Ce problème se pose notamment pour des lasers de haute puissance fonctionnant dans le domaine de l'ultra-violet.

Les techniques de conversion de fréquence, et de générations d'harmoniques en particulier, permettent de générer des faisceaux laser à des longueurs d'ondes souhaitées. Pour certaines applications, on a cependant besoin de séparer les harmoniques générées des longueurs d' ondes fondamentales ou d' autres longueurs d'ondes. Par exemple, lorsqu'on utilise la troisième harmonique d'un laser Nd : YAG, en vue de réaliser de l'excitation de fluorescence dans le domaine ultraviolet, on doit réaliser un filtrage de la deuxième harmonique et de la longueur d'onde fondamentale qui, sinon, interféreraient avec le signal de fluorescence.

De même, dans le domaine du traitement des matériaux, la puissance résiduelle du second harmonique et de la longueur d' onde fondamentale peut causer des effets thermiques affectant la qualité des pièces traitées .

L'approche la plus usuelle, pour réaliser une séparation d'harmoniques, consiste à utiliser des éléments dispersifs tels que des prismes, ou à utiliser des miroirs dichroïques avec des revêtements diélectriques.

Or les lasers à puissance élevée nécessitent des séparateurs d'harmoniques répondant à certaines contraintes ; les revêtements diélectriques ont des résistances limitées aux puissances élevées (qu'il s'agisse de la puissance crête ou de la puissance moyenne) . Une autre limitation est la formation, sur les surfaces optiques, assistée par le faisceau laser lui même, de particules ou de polluants qui accroissent les pertes (par diffusion et/ou absorption) et peuvent conduire à endommager ces surfaces optiques de manière grave, du fait des effets thermiques. Ceci est particulièrement problématique pour les lasers ultra-violets : les longueurs d' ondes courtes sont en effet susceptibles de photodissocier des contaminants résiduels, par exemple des molécules organiques, situés dans la tête du laser. Ces contaminants seront ensuite déposés sur toutes les surfaces optiques situées sur le trajet du faisceau, en aval de la tête, et ceci à l'aide du champ électrique du rayonnement ultra-violet lui-même.

Pour résoudre ces problèmes, on connaît plusieurs techniques.

Selon une première technique, utilisée aujourd'hui dans l'industrie du laser, on réalise un assemblage dans un environnement propre, on n'utilise que des matériaux dont le dégazage est faible, et enfin

la tête du laser est scellée de manière hermétique afin de prévenir toute contamination externe pendant sa durée de vie.

Cependant, il y a toujours une quantité résiduelle de contaminants, qui conduit à une dégradation, sur le long terme, du laser, en particulier en ce qui concerne les lasers à forte puissance .

Le document US 6 798 813 décrit des moyens permettant, par un système de purge en boucle fermée, d'éliminer tout contaminant de la tête du laser. Cependant, cette approche est complexe, accroît la taille du dispositif, ainsi que la consommation de puissance et le coût de fonctionnement du système laser.

Le document US 6 782 033 décrit une tête laser avec une fenêtre de sortie montée de manière rotative : on peut ainsi sélectionner une nouvelle surface optique après qu'une autre surface ait été endommagée par le faisceau UV, ce qui permet de retrouver les performances initiales de ce faisceaux. Cependant, tous les éléments optiques, disposés à l'intérieur de la tête laser, en particulier ceux utilisés pour la séparation d'harmoniques, subissent encore des dégradations en cours d'utilisation.

Une autre approche consiste à utiliser uniquement des surfaces sans revêtement, l'incidence sous angle de Brewster étant alors utilisée afin de limiter les pertes par réflexion. Le document US 6 980 358 met en oeuvre un prisme avec cette incidence sous angle de Brewster et réflexion interne

totale afin d'effectuer une rotation à 90° d'un faisceau ultra-violet. Cependant, le dispositif décrit ne permet pas de réaliser la séparation de longueurs d'ondes harmoniques. Le document US 5 052 780 utilise un prisme de Fresnel sous incidence de Brewster : le faisceau harmonique souhaité est dévié en réflexion interne totale, ce qui n'est pas le cas des harmoniques indésirables. Cette approche présente plusieurs inconvénients : le positionnement angulaire du prisme est critique, du fait de la très faible différence d'angle de réflexion interne totale aux différentes longueurs d'ondes. Il en résulte qu'une sélection efficace en longueurs d'ondes nécessite plusieurs aller-retour dans le prisme, qui est alors encombrant. Une séparation supplémentaire en longueur d' onde peut être réalisée avec des éléments optiques supplémentaires, tels que des filtres absorbants ce qui, en fait, accroît encore le problème de 1' endommagement des surfaces optiques.

Le document US 5 850 407 décrit un dispositif optique dans lequel la séparation d'harmoniques est réalisée par la surface de sortie d'un cristal non-linéaire lui même, qui est taillé à l'angle de Brewster. Du fait de la faible séparation angulaire entre les différentes longueurs d'ondes à la sortie du cristal, une séparation complète des faisceaux nécessite un chemin optique long, ce qui accroît la taille et le coût de la tête du laser. II se pose donc le problème de la réalisation d'un composant optique permettant de

séparer des faisceaux harmoniques avec des surfaces d'exposition réduite.

De préférence, un tel composant est compatible avec un scellement hermétique d'une tête laser afin d'assurer une meilleure qualité de fonctionnement .

EXPOSé DE L'INVENTION

L'invention concerne d'abord un dispositif de filtrage spectral d'un faisceau incident comportant une fenêtre dont chaque face comporte une zone sans revêtement et une zone munie d'un revêtement permettant de réfléchir, dans la fenêtre, un rayonnement à une longueur d'onde, ou à une gamme de longueurs d'onde, souhaitée prédéterminée (A 1 ), et au moins partiellement transparent à au moins une autre longueur d'onde, ou à une gamme de longueurs d'onde, non souhaitée et prédéterminée (A 2 , λ 3), le revêtement d'une des faces étant situé partiellement en regard du revêtement de l'autre face. Un faisceau entrant subit au moins deux réflexions dans la fenêtre, sur les zones traitées ou munies de revêtements, avant formation d'un faisceau sortant. Le faisceau entre et sort de la fenêtre par les régions ou les zones non traitées. Les réflexions ayant lieu à l'intérieur de la fenêtre, l'interaction du faisceau avec tout contaminant qui serait déposé sur les faces ou les zones traitées de la fenêtre, en contact avec le milieu extérieur à la fenêtre, est réduite.

En outre, aucun élément supplémentaire ou composant additionnel n'est nécessaire entre la sortie des moyens de génération d'harmoniques et la sortie du faisceau laser après traversée de la fenêtre. Les caractéristiques de réflexion des deux zones munies de revêtements peuvent être identiques ou différentes l'une de l'autre.

La fenêtre peut être montée dans des moyens de maintien hermétique de la fenêtre sur le trajet d'un faisceau laser. Par exemple, la fenêtre est maintenue dans les moyens de maintien par au moins un joint torique, ou une colle, ou une soudure sur verre, ou une soudure métallique.

Selon un mode de réalisation préféré, l'angle d'incidence du faisceau avec la fenêtre est égal à l'angle de Brewster pour la longueur d'onde souhaitée .

Selon encore un autre mode de réalisation la partie non traitée d'au moins une des faces d'entrée et de sortie définissent un pan formant un angle (6O) non nul avec la partie traitée de cette même face.

La fenêtre peut être montée dans des moyens permettant de réaliser une variation du recouvrement des régions traitées par rapport à la trajectoire du faisceau incident. Par exemple, ces moyens peuvent être des moyens pour monter la fenêtre en rotation ou en translation par rapport à un axe optique.

Les zones sur lesquelles les revêtements sont réalisés peuvent avoir des limites rectilignes, ou non rectilignes.

La partie non traitée d' au moins une des faces d'entrée et de sortie définissant un pan peuvent former un angle (θo) non nul avec la partie traitée de cette même face. L' invention concerne également un dispositif laser, comportant un milieu actif laser pouvant générer un faisceau laser, et des moyens de filtrage tels que ci-dessus.

L' invention concerne notamment un dispositif laser, comportant des moyens de génération d'un faisceau laser ultra-violet, et des moyens de filtrage tels que décrits ci-dessus, montés de manière à former une fenêtre étanche de sortie d'un faisceau laser . L'invention concerne également un dispositif microlaser, ou un dispositif de génération d'un faisceau laser comportant un microlaser, auquel sont associés des moyens de filtrage selon l'invention.

Quel que soit son mode de réalisation, un dispositif selon l'invention peut comporter en outre des moyens de génération d'harmoniques du faisceau. Il s'agit par exemple d'un cristal non linéaire en vue de la génération d'harmoniques.

De préférence, aucun composant optique n'étant disposé sur le trajet d'un faisceau généré par la cavité laser, entre la sortie de cette cavité et la fenêtre étanche de sortie, ou entre les moyens de génération d'harmoniques et la fenêtre étanche de sortie . L'invention concerne également un procédé de séparation d'harmoniques d'un faisceau incident à

l'aide d'un dispositif selon l'invention, procédé dans lequel ce faisceau incident entre dans la fenêtre par la zone sans revêtement de la face d'entrée de la fenêtre, subit au moins deux réflexions sur les zones munies d'un revêtement, et sort de la fenêtre par la zone sans revêtement de la face de sortie.

BRèVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les figures IA, IB et IC représentent, en vue de face, de côté et arrière, un mode de réalisation d'une fenêtre laser pour séparation d'harmoniques, selon l'invention.

La figure 2 représente des trajets de faisceaux dans une fenêtre laser selon l'invention.

La figure 3 représente le montage d'une fenêtre de séparation d'harmoniques selon l'invention, dans une tête laser.

La figure 4 représente une fenêtre pour séparation d'harmoniques, selon l'invention, avec des angles d'incidences et de réflexion contrôlés. La figure 5 représente le trajet d'un faisceau laser dans une fenêtre laser, selon l'invention, à réflexion multiple.

Les figures 6 et 7 représentent respectivement un dispositif laser et un dispositif microlaser mettant en œuvre des moyens de filtrage selon l'invention.

EXPOSé DéTAILLé DE MODES DE RéALISATION PARTICULIERS

L'invention va d'abord être expliquée en liaison avec les figures 1A-1C et 2.

Sur ces figures, la séparation d'un faisceau harmonique, à la longueur d'onde λ lr d'autres faisceaux non souhaités dans le faisceau de sortie, aux longueurs d'ondes λ 2l ^ 3 , ..., est obtenue à l'aide d'une fenêtre de sortie de la tête laser, désignée par la référence 2. Les longueurs d'onde A 2 , λ 3 , ... sont par exemple la longueur d'onde fondamentale, à partir de laquelle les harmoniques sont obtenues, ainsi que les longueurs d'onde d'une ou plusieurs autres harmoniques générées à partir de la longueur d'onde fondamentale.

Sur une partie des surfaces d'entrée 6 et de sortie 10 de cette fenêtre sont appliqués des revêtements diélectriques 4, 8, qui se recouvrent partiellement entre les faces d'entrée et de sortie. Les autres zones 14, 18 des faces d'entrée et de sortie ne sont pas traitées avec de tels revêtements.

Les zones traitées sont représentées sur ces figures avec une forme circulaire tronquée, avec une limite rectiligne 5, 7 entre zones traitées et non traitées.

Sur les figures IA et IB on peut voir un revêtement 4 qui recouvre partiellement la face d'entrée 6 de la fenêtre 2. Un revêtement 8 recouvre partiellement la face 10 de sortie de la fenêtre 2. Selon les longueurs d'onde considérées, les intensités des faisceaux et les coefficients de transmission souhaités, ces revêtements peuvent être constitués de multicouches diélectriques (à base de SiO 2 et/ou TiO 2 et/ou HfO 2 et/ou Ta 2 O 5 et/ou ZrO 2 par exemple) ou de monocouche d'épaisseur contrôlée (MgF 2 par exemple) ou de tout autre traitement usuel.

Comme on le voit clairement sur la vue de côté de la figure IB, les revêtements 4 et 8 recouvrent une zone commune 11 de la fenêtre 2. (Zone hachurée sur cette figure) . Le degré de recouvrement (mesuré par la hauteur h de la zone de recouvrement, sur la figure IB) des deux parties munies d'un revêtement dépend des réflexions souhaitées, comme expliqué ci-dessous.

L'épaisseur e (voir figure IB) de la fenêtre est par exemple comprise entre 1 mm à 10 mm, tandis que son diamètre ou sa dimension la plus large (la fenêtre n'est pas nécessairement de forme circulaire) est par exemple compris entre 5 mm et 50 mm.

Le faisceau 20 du laser, comportant toutes les longueurs d'ondes engendrées par le milieu actif laser, et éventuellement par les divers moyens de génération d'harmoniques utilisés, rencontre la fenêtre 2 dans une portion non traitée 14 de la face d'entrée 6 de la fenêtre. Dans la fenêtre, le faisceau 20 subit un trajet défini par les lois de la réfraction, et donc fonction de l'indice du matériau de la fenêtre 2, ce trajet étant représenté sur la figure 2 par les références 20', 20'', 20'''. La référence 22 désigne le faisceau de sortie qui émerge par la face de sortie 10 de la fenêtre 2. Ce faisceau est parallèle au faisceau d'entrée 20.

Au cours du trajet dans la fenêtre, le faisceau va rencontrer les revêtements 4 et 8 des faces d'entrée et de sortie. Dans l'exemple indiqué en figure 2, ces revêtements sont au moins partiellement

transparents pour les longueurs d'ondes X 2 , X3 ... (en fait : pour toutes les longueurs d'ondes que l'on souhaite éliminer) , et fortement réfléchissants pour la longueur d'onde λ lr qui est la longueur d'onde souhaitée du faisceau de sortie 22.

Sur le schéma de la figure 2, le faisceau 20 d'entrée, qui arrive sous incidence θ e par rapport à la normale N e à la face d'entrée, est dévié vers la surface traitée 8 de la face de sortie. Le faisceau dévié 20' va rencontrer cette surface traitée au point Ri, d'où il est réfléchi, sous la forme d'un faisceau réfléchi 20'', vers la surface d'entrée 6, et plus spécifiquement vers sa zone traitée 4, pour y être réfléchi au point R 2 . En R 2 se produit encore une réflexion vers le point de sortie S du faisceau 22.

En fait, c'est surtout la composante à la longueur d'onde Ai de ce faisceau qui va être réfléchie aux points Ri et R 2 . Les longueurs d'onde A 2 , /13 sont, au moins partiellement, transmises vers l'extérieur de la fenêtre, par transmission à travers les faces de sortie, au point Ri, et d'entrée, au point R 2 .

Selon un mode de réalisation préféré, on met en œuvre un angle d'incidence θ e (voir figure 2) égal à l'angle de Brewster pour la longueur d'onde A 1 afin de minimiser les pertes par réflexion, que ce soit à la surface d'entrée ou de sortie.

Cependant, d'autres angles peuvent être utilisés . La figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel l'angle θo entre les surfaces

traitées 4, 8 et non traitées 14, 18 d'une même face est choisi de sorte que l'angle d'incidence θ R du faisceau aux points Ri, R2,... permette de simplifier la conception des revêtements 4, 8 (par exemple, 6 ) R =45°). Ce mode de réalisation peut être particulièrement avantageux dans le cas où les faisceaux aux différentes longueurs d'ondes X 1 , X 2 , /£3, ....sont associés à des polarisations différentes. En effet, le coefficient de réflexion des revêtements dépendant à la fois de la longueur d'onde et de l'angle d'incidence, le contrôle de l'angle θ R grâce au choix de θ 0 offre un degré de liberté supplémentaire dans la conception des revêtements 4,8. Là encore, ce faisceau de sortie 22 est parallèle au faisceau d'entrée 20. Comme illustré sur la figure 5, le nombre de réflexions à l'intérieur de la fenêtre 2 peut être plus grand que 2. Ce nombre peut être contrôlé en ajustant les surfaces des zones traitées et non traitées des faces de la fenêtre, ainsi que le rapport ou le taux de recouvrement des sections traitées sur les deux côtés (hauteur h de la figure IB) . Le nombre d'aller et retour du faisceau dans la fenêtre est choisi de manière à réaliser un niveau souhaité d'élimination de certaines harmoniques, ce qui dépend aussi des caractéristiques de réflexion des revêtements 4, 8 et du spectre du faisceau 20 incident.

Sur le schéma de la figure 5, le faisceau 20 d'entrée, qui arrive sous incidence θ e par rapport à la normale N e à la face d'entrée, est dévié vers la surface traitée 8 de la face de sortie. Le faisceau dévié 20' va rencontrer cette surface traitée au point

Ri, d'où il est réfléchi, sous la forme d'un faisceau réfléchi 20'', vers la surface d'entrée 6, et plus spécifiquement sa zone traitée 4, pour y être réfléchi au point R 2 . En R2 se produit encore une réflexion vers la face de sortie, où le faisceau 20''' est réfléchi au point R3. Un autre trajet dans la fenêtre conduit au point R 4 où le faisceau 20(4) est réfléchi. Un dernier trajet conduit le faisceau réfléchi 20(5) au point de sortie S du faisceau 22. En fait c'est surtout la composante à la longueur d'onde /I 1 de ce faisceau qui va être réfléchie aux points Ri R 2 R 3 et R 4. Les longueurs d'onde X 2 , X 3 sont, au moins partiellement, transmises vers l'extérieur de la fenêtre, par transmission à travers les faces de sortie, aux points Ri, R 3 , et d'entrée, aux points R 2 , R 4 .

De préférence, les caractéristiques des revêtements 4, 8 sont choisis de manière à minimiser le nombre souhaité de réflexions à l'intérieur de la fenêtre 2, afin de limiter les pertes possibles dues à la propagation dans la fenêtre, en particulier dans le cas d'un rayonnement ultra-violet pour lequel l'absorption par le matériau de la fenêtre peut être importante . D'autres modes de réalisation permettent de contrôler le nombre de réflexions dans la fenêtre, tel que par exemple l'existence des faces non parallèles sur lesquelles les traitements sont réalisés (comme sur la figure 4) . En outre, sur une face, ou sur les deux faces, de la fenêtre, les zones traitées 4, 8 d'une

face, ou sur lesquelles les revêtements 4, 8 sont réalisés, peuvent avoir, par rapport aux zones 14, 18 non traitées (et ne constituant pas le pourtour extérieur de la fenêtre) , des limites 5, 7 (figure IA, IC) non rectilignes.

La fenêtre peut être fixe.

Selon encore un autre mode de réalisation, un montage en rotation ou en translation de la fenêtre par rapport à l'axe optique de la tête du laser peut être prévu. Des moyens pour un tel montage sont par exemple indiqués dans le document US 6 782 033.

Ces différents moyens permettent de réaliser une variation du recouvrement des régions traitées par rapport à la trajectoire du faisceau incident.

Dans les exemples donnés ci-dessus, les zones traitées 4, 8 des faces d'entrée et de sortie peuvent avoir les mêmes caractéristiques en termes de réflexion et de transmission. Mais, en variante, les revêtements 4, 8 déposés sur les deux faces de la fenêtre peuvent avoir des coefficients de réflexion et de transmission différents l'un de l'autre.

La forme de la fenêtre n'est pas limitée à une forme circulaire, comme sur les figures 1A-1C, mais peut être également une forme elliptique, ou rectangulaire, .... La zone traitée peut aussi être entourée par un bord non traité permettant la manipulation et la fixation de la fenêtre, par exemple lors de la formation des revêtements 4, 8 sur les faces d'entrées et de sorties.

La figure 3 représente un exemple de montage d'une fenêtre à séparation d'harmoniques, selon l'un quelconque des modes de réalisation exposés ci- dessus, dans une tête laser : la fenêtre 2 est fixée entre deux pièces de maintien 30, 32, assemblées à l'aide de deux vis 34.

La fenêtre est maintenue dans un compartiment 36 à l'aide de joints toriques 38, 40. Un tel montage permet d'assurer un scellement hermétique de la tête laser, afin d'éliminer toute contamination.

Les deux parties 30, 32 du support sont telles que les faisceaux transmis aux longueurs d'ondes A 2 , λ 3 , ... qui passeraient à travers les surfaces traitées de la fenêtre 2 soient absorbés ou diffusés et ne sortent pas de la tête laser. Seul le faisceau à la longueur d'onde X 1 peut sortir de cette tête, via l'orifice 44. Les autres longueurs d'ondes sont absorbées ou diffusées par les parois de la cavité 36. D'autres moyens peuvent être utilisés pour monter la fenêtre de manière fixe dans son compartiment : cette fenêtre peut être collée, par exemple avec des moyens adhésifs tels qu'une colle époxy, ou bien une soudure à verre peut être utilisée. Selon encore une autre variante, la fenêtre peut avoir une métallisation périphérique permettant son soudage. La fenêtre peut également être maintenue (c'est le cas de la figure 3), par des joints toriques, le caractère hermétique du compartiment étant assuré par le serrage des vis 34. Pour tous ces moyens de maintien, on utilisera de préférence des matériaux à très faible dégazage, afin

de minimiser les risques de contamination de la tête laser .

L'invention offre, en regard des dispositifs décrits dans l'art antérieur, plusieurs avantages. Elle permet notamment de réaliser un scellement hermétique pouvant assurer à la fois une contamination réduite et une séparation des harmoniques, et donc une compacité maximum, un coût minimum et un procédé d'assemblage très simple ; en outre, le nombre de surfaces à traiter que doit rencontrer le faisceau laser sur son trajet est réduit à un minimum puisque, dans sa version la plus élémentaire, seules deux faces d'une fenêtre unique permettent d'assurer le filtrage ou la sélection des harmoniques souhaitées.

L'invention ne nécessite qu'un alignement réduit : le faisceau 22 de sortie est colinéaire ou parallèle au faisceau 20 incident, quel que soit l'angle d'incidence. Le seul effet de ce dernier est une légère augmentation des pertes à la longueur d'onde Ii (ou, plus généralement à la longueur d'onde souhaitée) lorsque l'on s'écarte de l'angle d'incidence de Brewster. Il en résulte que le dispositif selon l'invention est bien plus robuste par rapport au défaut d'alignement, qui pourrait être induit par des variations de température et/ou des vibrations mécaniques, et/ou un vieillissement des adhésifs, que les dispositifs de l'art antérieur. Un dispositif selon l'invention permet donc d'atteindre une sensibilité minimale à d'éventuels défauts d'alignement, ce qui

accroît la robustesse et simplifie le procédé d' assemblage .

Un dispositif selon l'invention permet également de réaliser un nombre minimum d'interfaces, et donc de minimiser les surfaces éventuellement contaminantes .

Le même dispositif peut être utilisé pour la séparation d'harmoniques, ainsi que pour le scellement hermétique de la tête du laser, réduisant ainsi les coûts, la taille et le nombre d'interfaces traitées .

Enfin, le nombre de réflexions dans la fenêtre peut également être facilement contrôlé, ce qui permet de contrôler le taux de réjection des harmoniques non souhaitées.

La figure 6 représente un dispositif laser mettant en œuvre des moyens de filtrage selon l'invention. Il comporte un milieu actif laser 50, par exemple un barreau YAG, des moyens 51 de génération d'harmoniques, par exemple un cristal doubleur de fréquence, des moyens 52, 54 de pompage de ce milieu actif, par exemple des lampes flash, et des miroirs d'entrée 56 et de sortie 58 formant une cavité laser. Une fenêtre 2 selon l'invention, permet de séparer les harmoniques, conformément à l'invention. Un faisceau de sortie 22 a donc les propriétés souhaitées en termes de longueurs d'onde et d'harmoniques. La fenêtre 2 est par exemple maintenue par des moyens de maintien du type décrit ci-dessus en liaison avec la figure 3. La figure 7 représente un dispositif microlaser 60 auquel est associé un cristal 62 non

linéaire en vue de la génération d'harmoniques, et des moyens de filtrage selon l'invention, qui permet d'assurer un filtrage d'harmoniques, conformément à l'invention. Là encore, un faisceau de sortie 22 a les propriétés souhaitées en termes de longueurs d' onde et d'harmoniques et la fenêtre 2 est par exemple maintenue par des moyens de maintien du type décrit ci-dessus en liaison avec la figure 3.

Dans un dispositif laser selon l'invention, le faisceau issu, soit de la cavité laser, soit des moyens de générations d'harmoniques, ne rencontre aucun élément optique autre que la fenêtre de sortie selon l'invention, qui assure également l'étanchéité dans l'ensemble du dispositif ou de la tête laser. Par exemple il règne dans la tête laser une pression, par exemple d'air sec, d'environ 1,5 bar, et la fenêtre permet d'assurer un minimum d'échanges entre l'intérieur de la tête laser et l'atmosphère extérieure .