Brevet FR2009005A1 — publié le 19700130

16340c*f)(j ^ qqq #^ La présente invention concerne un dispijij,tif xoBRor« ï-rtï i -i il .t '* :?î tant un filtre optique, pour la réception ,,, optique de faible largeur de bande, dans la gamme de 1kHz à 1 GHz. 5 Dans un système de transmission optique d'informa tions, la longueur possi&iid».. La présente invention permet de réaliser un filtre . 30 de ce genre avec des moyens simples. Le dispositif selon la présente invention est du ; type indiqué précédemment', et il est caractérisé-par le fait qUe le filtre est constitué par une substance absorbante, présentant, dans la bande de fréquences intéressante,une raie d'absorp-35 tion, élargie de façon hétérogène, et que cette substance est exposée à un rayonnement auxiliaire dont la fréquence et la largeur de bande sont au moins approximativement égales à celles du signal lumineux devant traverser ledit filtre, la densité d'énergie de ce rayonnement auxiliaire étant choisie de manière 40 à saturer ladite substance dans la bande de fréquences, du signal "" " ' — - - • - . . . BAD'QBiGiHAL. .... .. 6 ' 20056005,; :iïïZ ï JjjmineÔXr.: Tf-'ï'-- :' ;-.■■= : :- »•*-••> -Vpr-f.ço :qo a' ; ir,r. ïPour faire produire,im ray^nnemeiiitapresqjuBaBvo|iochro-- - . .f .? mat ique ï par* ■ uni éme t te u r o pt ique- €aa$£ ifflHWld:Sui vlaito 1 e^.pj- in c ipe c; durlasér,-il est connu de placer datts^ te ♦ r^onateurr optique » en • . La présente invention repose sur le fait que-l'on peut Utiliser avantageusement- un absorbeur saturable sélectivement de ce; genre,, comme, filtre à haute sélectivité dans un ré-20 cepteur optique, si cet absorbeur est saturé sélectivement dans la bande, des fréquences du signal lumineux à recevoir, par un r rayonnement auxiliaire, dont la fréquence et la largeur de bande sont au woifts approximativement égales à celles dudit signal lumineux à recevoir. . 25 ? • .' Comme substances absorbantes de ce genre, on envisage der préférence des gaz, dont, les molécules présentent, comme on ., le sait,- une raie ;d'absorption très pointue . L'élargissement hétérogène de. cette raie df absorption est déterminé par le mouve-v- - ment des molécules dans le gaz, par suite, de ce que l'on appelle 30 1'"e f fe t Dopple r". Pour utiliser de la façon la plus complète possible la sélectivité élevée que procure le filtre selon la présente invention, on peut recourir à la forme de réalisation avantageuse de 1'invention, .qui est,caractérisée par le fait que la source 35 produisant le signal lumineux d'une part, eÇ la source produisant le rayonnement auxiliaire d'autre part,' sont des émetteurs op-.r . -tiques,; produisant des rayonnements presque monochromatiques, de préférence des générateurs du type laser. .IJour ? de..nombreuses ~ -1 ^applications-, il est recommandé que le, signal; lumineux et le 40 rayonnement auxiliaire soient produits parJtlemême émetteur 1 feAD ORIGINAL 3 optique. Cette disposition est itftjS*esSâftte dans -!lë cas suivant : l'émetteur optique fait partie ll' un radar opti-qûei et la substance absorbante, constituant le filtre,,est pla--tfànfe 'le traje t du f ai sceau de ce radar, dè manière que I e 5 faisceau émis serve de ràyonnéiiént 9;uxlî-i-ai.ïfi--:|>ôu:r lé filtre, et que lè signal lumineux soit constitué par une fraction du faisceau éntis, réfléchie par un objet éloigné. Il est également avantageux, à de nombreux points de vue, de rendre modulable en fréquence l'émetteur optique qui produit le rayonnement auxiliaire. On 10 peut ainsi réaliser par exemple un filtre passe-bande, dont la fréquence centrale de la bande passante est variable. neux et le rayonnement auxiliaire, relativement au récepteur, il est avantageux de recourir à une forme de réalisation de l'in-15 vention, caractérisée par le fait que le rayonnement auxiliaire et le signal lumineux agissent alternativement sur la substance absorbante, constituant le filtre, de manière que le signal lumineux apparaisse pendant des intervalles de temps où, d'une part, le rayonnement auxiliaire a pris une valeur négligeable, 20 et où intervient encore, d'autre part, la saturation de la substance, produite, dans une bande étroite, par le rayonnement auxiliaire qui a agit précédemment. Le filtre constitué par la substance absorbante ne présente pas de saturation, c'est-à-dire que, dans son état fondamental, il constitue un filtre.coupe-25 bande. En accouplant un tel filtre avec un filtre en verre coloré et/ou un filtre interférentiel, qui constituent des filtres passe-bande, il est possible d'obtenir très simplement un filtre à large bande de coupure, qui présente encore un effet de coupure intense au-dessus et en-dessous des limites de la bande d'absorp-30 tion de la substance constituant le filtre. Par saturation, une' bande passante étroite apparaît dans la large zone de coupure. schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation du dispositif selon la présente invention. d'un dispositif selon la présente invention. La figure 2 représente un premier exemple de ré ali-sàtion de l'invention. La figure 3 représente un second exemple de .réalisa- Pour assurer un découplage élevé entre^ le signal lumi- A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré 35 La figure 1 représente le diagramme d'absorption 40 tion de 1' invention. 69 16340 2009005 ' Sur le diagramme de la figure'1, on a porté la'fté-quence f en abscisses, et, en ordonnées l'absorption A d'une substance absorbante, présentant une raie d'absorption élargie de façon hétérogène. Entre les fréquences limites fl et f2 de la 5 bande d'absorption, la courbé d'absorption présente, à gauche de son maximum", de fréquence fo, ûnë zone étroite de saturation^ correspondant à une largeur de bandé Af, et produite par un rayonnement auxiliaire, presque monochTomatique, qui; agit sur la substance absorbante. La position de cette zone de saturation, 10 dans le cas où la substance absorbante est un gaz dont la raie d'absorption est élargie par effet Doppler, dépend de la direction dans laquelle le rayonnement auxiliaire traverse ladite substance absorbante. Cet effet directif ne disparaît que lorsque la fréquence du rayonnement auxiliaire coïncide avec la fréquence 15 fo. La position de la zone de saturation, de largeur Af, qui dépend également de la 'direction du rayonnement auxiliaire, est déterminée par l'effet Doppler, de même que l'élargissement hétérogène de la raie d'absorption des molécules à la fréquence fo dans la bande comprise entre les fréquences limites fl et f2. 20 La figure 2 représente schématiquement un radar opti que qui, pour recevoir le signal lumineux réfléchi par lin objet éloigné, est équipé avec un filtre selon la présente invention. Ce radar optique est constitué essentiellement par un générateur du type laser, 1. Ce générateur comporte un résonateur optique, 25 comprenant des miroirs 2 et 2', ainsi qu'une substance active 3, par exemple un tube rempli d'un gaz actif, qui est disposée dans ledit résonateur, et qui est pompée. Du côté du miroir semi-transparent, 2' du résonateur, on a placé, derrière ce miroir, une cellule 4, qui contient un gaz 4', ayant des propriétés 30 d'absorption appropriées, et constituant la substance absorbante. Lors du passage du rayonnement laser sortant du générateur 1, il y a saturation sélective dans la bande d'absorption, illustrée sur la figure 1, de ladite substance absorbante, en particulier au voisinage de la fréquence fo. Le rayonnement laser constitue 35 le rayonnement auxiliaire 5, tandis que la fraction de ce rayonnement auxiliaire qui est réfléchie par un objet éloigné, c'est-à-dire le signal lumineux 6, est déviée perpendiculairement audit rayonnement auxiliaire 5 par un miroir 7, traverse la cellule 4, puis parvient à l'entrée d'une cellule photoélectrique 40 8 d'un récepteur, qui n'a pas été représenté plus en détail. Le BAD ORIGINAL. 9 16340 200.f005 dispositif de la figure 2 présente 11 avantage que le rayonnement auxiliaire 5 est découplé du signal lumineux 6, et que l'on peut ainsi réaliser un fonctionnement continu» Cet avantage est cependant obtenu au prix de l'exigence suivante : la fréquence du 5 rayonnement laser doit être égale à la fréquence fo, à laquelle la substance absorbante présente son maximum d'absorption. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, et concernant un radar à laser, dans lequel le rayonnement auxiliaire 5 coïncide avec le signal lumineux 6, pour séparer ce 10 signal lumineux 6 on a placé entre le miroir semi-réfléchissant 2* du générateur laser 1 et la cellule 4, un séparateur de rayons polarisés 9, en série avec un interrupteur de rayons polarisés, 10, par exemple une cellule de Kerr. Le dispositif de la figure 3 constitue un radar à impulsions, dans lequel le faisceau impul- 15 sionnel d'émission traverse sans modification le séparateur de rayons polarisés 9 et l'interrupteur de rayons polarisés 10, puis, en traversant la cellule 4, sature sélectivement la substance absorbante, de la façon désirée. Le temps de relaxation fini de cette substance absorbante pourvoit à ce que la fraction du 20 faisceau impulsionnel d'émission, qui a été réfléchie par un objet éloigné, et qui constitue le signal lumineux 6, rencontre encore, dans la substance absorbante, une zone de saturation qui a été produite, à sa fréquence, par le rayonnement auxiliaire 5, si bien qu'elle peut traverser la cellule 4 sans modification. En 25 appliquant une impulsion de commande aux électrodes de l'interrupteur de rayons polarisés 10, on fait tourner le plan de polarisation du signal lumineux 6 lorsqu'il traverse cet interrupteur 1Q d'où il résulte que le signal lumineux 6 est dévié vers le bas dans le séparateur de rayons polarisés 9. Le découplage entre 30 le signal lumineux 6 et la lumière diffusée par le rayonnement auxiliaire 5 dans la cellule 4 est provoqué alors par le fait que le rayonnement auxiliaire d'une part, et.le signal lumineux d'autre part, agissent alternativement sur le gaz absorbant 4*. Ce mode de fonctionnement exige, de même que dans la forme de 35 réalisation de la figure 2, que la fréquence du faisceau émis par le générateur du type laser coïncide avec la fréquence fo du maximum d'absorption de la substance absorbante contenue dans la cellule 4. En ce qui concerne la cellule 4, il convient encore 40 d'indiquer que la substance absorbante qu'elle contient, la tem- BAD ORIGINAL 16340 2009005 pérature de cette substance et ses propres dimensions doivent être choisies convenablement pour que son absorption initiale, en 1*absence de rayonnement auxiliaire, soit si élevée que la lumière parasite qui la traverse n'augmente pas notablement le bruit propre du récepteur monté à la suite. fC0PY 59 16340 7 2009005 REVENDICATIONS 1. Dispositif comportant un filtre optique, pour la réception sélective d'un signal optique de faible largeur de bande, dans la gamme de 1 kHz à 1 GHz, caractérisé par le fait que le filtre est constitué par une substance absorbante, présentant, 5 dans la bande de fréquences intéressante, une raie d'absorption, élargie de façon hétérogène, et que cette substance est exposée à un rayonnement auxiliaire dont la fréquence et la largeur de bande sont au moins approximativement égales à celles du signal lumineux devant traverser ledit filtre, la densité d'énergie de 10 ce rayonnement auxiliaire étant choisie de manière à saturer ladite substance dans la bande de fréquences du signal lumineux. 2. Dispositif suivant la revendication 1., caractérisé par le fait que la substance à large bande d'absorption est un milieu gazeux. 15 3. Dispositif suivant la revendication 1. ou la re vendication 2., caractérisé par le fait que la source produisant le signal lumineux d'une part, et la source produisant le rayonnement auxiliaire d'autre part, sont des émetteurs optiques, produisant des rayonnements presque monochromâtiques, de préférence 20 des générateurs du type laser. 4. Dispositif suivant la revendication 3., caractérisé par le fait que le signal lumineux et le rayonnement auxiliaire sont produits par le même émetteur optique. 5. Dispositif suivant la revendication 4., caracté-25 risé par le fait que l'émetteur optique fait partie d'un radar optique, et la substance absorbante, constituant le filtre, est placée dans le trajet du faisceau de ce radar, de manière que le faisceau émis serve de rayonnement auxiliaire pour le filtre, et que le signal lumineux soit constitué par une fraction du fais-30 ceau émis, réfléchie par un objet éloigné. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1. à 3., caractérisé par le fait que l'émetteur optique qui produit le rayonnement auxiliaire, est modulable en fréquence. 7. Dispositif suivant l'une des revendications pré-35 cédentes, caractérisé par le fait que le rayonnement auxiliaire et le signal lumineux agissent alternativement sur la substance absorbante, constituant le filtre, de manière que le signal lumineux apparaisse pendant des intervalles de temps où, d'une GOPY 16340 part, le rayonnement auxiliaire a pris une valeur négligeable, et où intervient encore, d'autre part, la saturation de la substance, produite, dans une bande étroite, par le rayonnement auxiliaire qui a agit précédemment. 8. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le filtre constitué par la substance absorbante est couplé avec un filtre optique usuel, par exemple un filtre en verre coloré et/ou un filtre interféren-tiel. BAD ORIGINAL