Brevet FR2099593A1 — publié le 19720317

L'invention concerne un procédé permettant de réaliser des hologrammes ponctuels, selon lequel les rayons provenant d'une configuration de diaphragmes de trous sont portés à interférence avec des rayons de référence et la configuration d'interférence en résultant est enre-5 gistrée sur un support photosensible. L'invention est également relative à un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Un domaine notable d'applications des hologrammes ponctuels constitue la technique des semiconducteurs dans laquelle, comme il est connu, de tels hologrammes peuvent être utilisés pour la représentation 10 et la multiplication par représentation de masques pour circuits intégrés. D'autres applications constituent les domaines de traitement optique d'information, l'emmagasinage optique d'information et la réalisation d'hologrammes synthétiques. Il existe en principe deux procédés. 15 a) L'enregistrement d'un hologramme ponctuel formé â partir d'une trame constituée par des lentilles en miniature (objectif à facettes). Ces trames à lentilles connues ne suffisent cependant pas aux exigences posées dans la technique des semiconducteurs, notamment un grand pouvoir analyseur et une bonne qualité de représentation. Une configuration de 20 diaphragmes de trous d'un diamètre d'environ 1/u disposée aux foyers de / ladite trame à lentilles permettrait d'améliorer ces propriétés. Far suite de la grande tolérance admise pour la fabrication des trames à lentilles, la réalisation d'une telle configuration de diaphragmes de trous n'est guère possible. La réalisation trames à lentilles présen-25 tant de meilleures propriétés optiques ou de plus faibles tolérances pour la fabrication est très difficile et coûteuse. Actuellement, les trames à lentilles ne sont réalisées que dans quelques dimensions. b) Selon une autre technique d'enregistrement connue, l'hologram- 30 me ponctuel est enregistré par déplacement par étapes d'une source lumineuse ponctuelle et éclairage répété. La source lumineuse ponctuelle est constituée par l'objectif d'un microscope â courte distance focale, au foyer duquel se trouve un diaphragme de trous. Le déplacement de la source lumineuse ponctuelle s'effectue à l'aide d'un support en croix. 35 La constante de trame de la configuration imaginaire de sources lumineuses ponctuelles est réglable. Cette technique d'enregistrement ne nécessite qu'une seule source lumineuse ponctuelle, dont la réalisation ne suscite pas de difficultés. Toutefois, ce déplacement par étapes de l'hologramme présente en principe le grand désavantage que l'éclairage 71 27286 2 2099593 répété se traduit par un mauvais rendement d'hologramme. L'enregistrement s'effectuant par étapes, ce procédé prend beaucoup de temps. Une autre possibilité pour la réalisation d'ho^pjajniiies po^^, tuels a été proposée dans la demande de brevet français N° 7046819 du/ 5 procédé tire profit de la simplicité d'enregistrement, ainsi que des bonnes propriétés de représentation de la technique d'enregistrement par étapes, alors que le mauvais rendement d'hologramme est compensé par le processus de reproduction holographique. L'invention vise également à améliorer la réalisation d'holo-10 grammes ponctuels de façon à éviter les inconvénients inhérents à la technique d'enregistrement par étapes et à l'utilisation d'une configuration de lentilles. Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que la configuration de diaphragmes de trous est éclairée par l'intermédiaire d'une configuration de plaques de plages d'anneaux de Fresnel, 15 réalisée sous forme d'une structure de phase binaire, la constante de trame de la configuration des plaques de plages d'anneaux de Presnel étant égale à celle des diaphragmes de trous. Les trous d'un diamètre d'environ 1yu nécessaires pour ce procédé ainsi que lesdites plaques qui doivent présenter une ouverture 20 suffisamment grande pour réduire autant que possible les pertes de lumière, s'obtiennent selon des méthodes connues de la technique des semiconducteurs. Ces trous et les plaques de plages d'anneaux de Presnel peuvent être représentés â l'aide d'une caméra à répétition et multipliés. 25 Afin d'améliorer la densité optique et le rendement, les photo masques obtenus sont,conformément à l'invention,traités de la façon suivante. Le photomasque d'une configuration de diaphragmes de trous est reproduit sur une plaque en verre sur laquelle est appliquée, par évapo-ration, une mince couche métallique, la densité optique des couches 30 métalliques étant meilleure que celle d'émulsions photographiques. A cet effet, on recourt aux procédés photographiques chimiques connus utilisés pour la réalisation de circuits intégrés. Les plaques de plages d'anneaux de Fresnel réalisées initialement sous forme d'une structure d'amplitude ne conviennent pas à être utilisées comme éléments d'éclai-35 rage, étant donné leur mauvais rendement. C'est pour cette raison que la configuration de plaques de plages d'anneaux de Presnel sont reproduites par exemple sur une couche en vernis photosensible. Le substrat pour le vernis photosensible est en verre. Les plages de plaques d'anneaux de Presnel ainsi réalisées sous forme de structures de phase binaires pré-40 sentent un rendement notablement supérieur. La profondeur de modulation 71 27286 3 2099593 optimale (demi-onde) peut préalablement être déterminée par le choix de l'épaisseur du vernis. L'utilisation d'une caméra à répétition permet de déterminer rigoureusement la constante de traîne nécessaire de la configuration de 5 -jources lumineuses ponctuelles. Toutefois, la distance minimale possible comprise entre les sources lumineuses est déterminée par les dimensions géométriques des plaques de plages d'anneaux de Presnel. Du fait que les plaques de plages peuvent chevaucher, la uistance peut être réduite davantage. 10 La bonne reproductibi]ité possible à l'aide d'une caméra à répétition permet de réaliser la configuration de diaphragmes de trous et celle des plaques de plages d'anneaux de Fresnel de façon qu'elles présentent les mêmes intervalles, ce ^ui est nécessaire pour obtenir une éclairage uniforme des trous à l'aide desdites plaques. Cette métho-15 de de réalisation assure simultanément une géométrie uniforme des trous et des plaquer de plages d'anneaux de Presnel. La description ci-après, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 20 La fig. 1 représente une forme de réalisation d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La fig. 2 illustre l'alignement des diaphragmes de trcus et les plaques de plages d'anneaux cte Presnel cians ce dispositif. Dans le dispositif représenté ^ur la fig. 1, un faisceau de 25 rayons provenant d'une source de rayons non représentée sur le dessin, par exemple "Laser" éclaire une configuration de ïlaaues de plages d'anneaux de Presnel 3. Cette configuration permet dé former plusieurs faisceaux partiels oui sont focalisés par les plages séparées sur les diaphragmes de trous. Four assurer un bon éclairage des trous, 30 il faut que les plaques de plages d'anneaux de Presnel et les diaphragmes de trous puissent être alignés de plusieurs façons. La fig. 2 l'indique par les flèches a^ à h inclusivement. Les ondes sphériques 6 émanant de la cor-figuration de diaphragmes de trous 5 interfèrent avec une onde de référence 7 traversant 35 un système de lentilles 8 et un diaphragme à trou 9- La configuration d'interférence ainsi formée est enregistrée d'une façon connue en soi comme hologrammes d'amplitude ou de rhase. Conformément à l'invention, on insère un système de représentation o- tique dans le trajet du faisceau de rayons 1 devant la con-40 figuration de plaques de plages d'anneaux de Presnel. Ce système de 71 27286 4 2099593 représentation assure la focalisation des rayons tombant sur la plaque Photographique 10. Ainsi, on obtient aue les ondes sphériques émanant de la configuration de diaphragmes de trous coopèrent de façon optimale, de sorte que 11 information est répartie uniformément sur la plaque photo-5 graphique 10. T>es arrangements périodiques présentent l'inconvénient qu'en certains endroits se produit le phénomène d'"autoreprésentation", ce qui entraîne une répartition très inégale dans l'intensité dans le plan de l'hologramme. Dans le cas d'enregistrement photographique il en résulte 10 le risque qu'on parvienne hors de la zone linéaire de la courbe de noircissement du matériau photographique. Ce phénomène d'autoreprésentation peut être supprimé d'une façon connue, notamment en faisant moduler statistiquement la phase du front d'onde éclairant la structure périodique à l'aide d'une lame de phase. 15 Dans la disposition utilisée de plaques de plages d'anneaux de Presnel et de diaphragmes de trous, la face avant de la configuration de diaphragmes de trous conformes à l'invention peut être réalisée sous forme d'une lame de phase présentant une répartition statique de sauts de phase par application par évaporation de matière diélectrique. Le 20 saut de phase maximal est déterminé par l'épaisseur de la couche et par l'indice de réfraction du matériau. Dans les trajets séparés des rayons sont introduits, par la lame de phase 4» des sauts de phase statistiques empêchant une autoreprésentation telle que celle se produisent dans les dispositions périodiques. 71 27286 5 2099593 REVENDICATIONS: 1. Procédé permettant de réaliser des hologrammes ponctuels, selon lequel les rayons provenant d'une configuration de diaphragmes de trous sont portés à interférence avec des rayons de référence et la configura- 5 tion d'interférence résultante est enregistrée sur un support photosensible, caractérisé en ce que la configuration de diaphragmes de trous est éclairée par l'intermédiaire d'une configuration de plaques de plages d'anneaux de Fresnel, réalisée sous forme d'une structure de phase "binaire, la constante de trame de la configuration des plaques de plages 10 d'anneaux de Fresnel étant égale à celle des diaphragmes de trous. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la configuration de diaphragmes de trous, ou bien celle de la plaque de plages d'anneaux de Fresnel sont réalisées par reproduction des structures requises sur une couche métallique ou sur un vernis photosen- 15 sible appliqués par évaporation sur une plaque en verre. 5. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant successivement une source de rayons, une configuration de plaques de plages d'anneaux de Fresnel, une configuration de diaphragmes de trous et une plaque en matériau photosensible, 20 caractérisé en ce que,entre la source de rayons et la configuration de plaques de plages d'anneaux de Fresnel est disposé un système de représentation optique permettant de focaliser des rayons sur la plaque en matériau photosensible. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que 25 entre la configuration de plaques de plages d'anneaux de Fresnel et la configuration de diaphragmes de trous est disposée une lame de phase. 5. Dispositif selon la revendication 4» caractérisé en ce que la face avant de la configuration de diaphragmes de trous est recouverte par évaporation de matériau diélectrique et sert de lame de phase.