Brevet FR2079310A1 — publié le 19711112

L'invention concerne une installation permettant de détecter la position du plan de polarisation d'un faisceau de rayons polarisés linéairement à l'aide d'un système de détection sensible au rayonnement. 5 Une telle installation est connue du brevet Fran çais No. 1,593.919. Dans l'installation selon la fig. 1 de cette demande, le rayonnement entrant dans cette installation subit d'abord une rotation harmonique du plan de polarisation. Après que le rayonnement ait été divisé en deux faisceaux par-10 tiels par un miroir diviseur isotrope, lesdits faisceaux partiels sont convertis, par deux détecteurs, en signaux électriques qui sont traités par voie électronique. Pour plusieurs procédés de traitement, il faut qu'après filtrage ces signaux subissent un déphasage, il s'est avéré que ce déphasage ne peut être 15 effectué, avec la précision requise, que lorsque le plan de polarisation du rayon incident occupe une position fixe. L'invention vise à fournir une installation non sujette à cette limitation, permettant de détecter également la position d'un plan de polarisation rotatif. L'installation 20 conforme à l'invention est caractérisée en ce que dans le trajet des rayons du faisceau est inséré un élément diviseur de faisceaux isotropes et dans chacun des trajets des faisceaux partiels formés par ledit élément est insérée la combinaison d'au moins trois élénents biréfringents montés en série, 25 dont au moins l'un est constitué par un cristal électro-optique, et aux cristaux électrooptiques traversés par l'un des faisceaux partiels sont appliquées des tensions périodiques, qui sont déphasées d'un quart de période par rapport aux tensions périodiques appliquées aux cristaux électro-optiques corresponde» dants traversés par l'autre faisceau partiel. Il y a lieu de noter qu'on connaît la combinaison de trois éléments biréfringents montés en série, dont au moins l'un est constitué par un cristal électro-optique. Le déphasage requis s'obtient par voie électro-35 optique et le déphasage électronique est omis. De préférence, la ausdite combinaison d'éléments montés en série est constituée par deux lames quart d'onde à .orientation relative égale, entre lesquelles est disposé un cristal électro-optique, dont la direction d'orientation fait UO un angle de 45° avec celle des lames quart d'onde et auquel 71 03790 -2- 2079310 est appliquée une tension électrique périodique appropriée. De plus, il est possible qu'un cristal soit constitué par plusieurs cristaux partiels et que l'amplitude de la tension appliquée à chaque cristal partiel puisse être choisie inférieure d'un facteur déterminé à celle de la tension appliquée au cristal non divisé, ce facteur étant proportionnel ou non au nombre de cristaux partiels. La description ci-après en se référant au dessin annexé, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 représente une installation connue de détection dynamique de la position du plan de polarisation d'un faisceau de rayons. La fig. 2 représente schématiquement l'installation électronique correspondant permettant de traiter des signaux. La fig. 3 représente une installation conforme à l'invention. Afin de faciliter la compréhension de l'invention, on.a recouf'u à l'installation selon la demande de brevet précée dente et on va décrire d'abord succinctement cette installation que représentent les figures 1 et 2. Dans l'installation représentée sur la fig. 1, le rayonnement, polarise linéairement, émergeant de la source 1, converti en un faisceau parallèle par la lentille 2, atteint la combinaison de la lame quart d'onde 4, d'un cristal KDP 5 et d'une lamp quart d'onde 6, montés en série. Les directions principales 7 et 9 des lames quart d'onde 4 et 6 sont parallèles entre elles,.la direction principale 8 du cristal 5 fait un angle de 45° avec celle des lames quart d'onde 4 et 6. On applique au cristal 5 une tension alternative V = Vq sin it) t. Le faisceau de rayons est ensuite divisé par le miroir diviseur 20 en deux faisceaux partiels, qui atteignent les polariseurs 21, et 22, dont les directions respectives de polarisation 23, et 24, font un angle de ^5° entre elles. Le faisceau sortant des polariseurs 22 et 21, est converti respectivement par des détecteurs 33 et 34 en une tension électrique présentant la f orme : = constante + S sin (kz + b sin & t) S2 = constante + S cos (kz + b sin u) t) Expression dans laquelle kz représente la position du plan de 71 03790 -3- 207 y ji v 10 30 polarisation du rayonnement émis par la source 1. Ces tensions peuvent être traitées de la f'aço suivante à l'aide de la fig. 2. Seuls les composantes respectives S«1 = A cos (kz) sin iû t, S' = A sin (kz) sin t 2 v des signaux et sont transmis respectivement p; -• les filtres de bande 35 et 36. Le traitement requiert de décaler la phase de l'un des signaux d'un angle de 90° par rapport à O t. Toutefois, par raison de symétrie les deux signaux sont déphasés. Le déphaseur 37 provoque le déphasage de S.« d'un angle de + 45° et le déphaseur 38 provoque le déphasage de d'un angle de - 45° • Cela correspond à tin déphasage de par rapport à d'un angle de 90°. Dans ce cas, les signaux V' et ont la 15 f orme V' = A cos kz cos (J t (1) V*2 =-A sin kz sin t. Les signaux V' et V' sont appliqués aux amplifi- 1 2 cateurs 39 et 40 où ils subissent une addition et une sous- 20 traction de façon à obtenir finalement : S = V« + Y» = A cos (kz + lJ t) a 1 2 , S, = V' _ v, i = A cos (kz - w t). ° 1 2 , Ces signaux peuvent êtrf transformés, d'une façon connue en impulsions digitales. 25 Toutefois, a déphasage électronique ne peut être effectué que pour une fréquence fixe déterminée avec la précision requise pour déterriiner rigoureusement la position du plan de polarisation, Les signaux S' et S' qui s'écrivent « ^ comme S * ^ = j? £ s in ( iJ t + kz ) + s in ( u? t - kz ) J s ' 2 = ^ { c°s ( {j) t + kz ) - cos ( q) t - kz ) J iquences. i vJ + —— (kz ) l et t A t J ont deux fréquences. •5 t l^-Tt (kz)i qui ne sont constantes et égaies que si (ï~z) ~ O, en d * au- O t très termes, si le plan de polarisation du r-yonnement eiais 40 'par la source 1 ne subit pas «la déplacer, uts. Si ce pia:x de polarisation n'est pas stationnaire, le déphasage devient lîioxns précis et par conséquent également: 11 indication de la position BAD ORIGINAL 71 02790 i079310 du plan de polarisation avec l'installation décrite ci-dessus. L'installation conforme à l'invention permet de déterminer plus rigoureusement la position du plan de polarisation, même si ce plan est porté en rotation. L'invention est 5 basée sur 1!idée de réaliser le déphasage par voie électrooptique, de façon à pouvoir omettre les déphaseurs électroniques et à éliminer ainsi les inconvénients qui leur sont inhérents. La fig. 3 représente un exemple de réalisation de l'installation conforme à l'invention. 10 Le rayonnement émergeant de la source 1, polarisé linéairement et converti en faisceaux parallèles par la lentille 2 est d'abord divisé par le miroir divisé isotrope 20 en deux faisceaux partiels. Dans le trajet de chacun desdits faisceaux partiels sont insérés respectivement une unité de modulation 41 15 at une unité de modulation 42 constituées chacune par un cristal électro-optique et deux lames quart d'onde. Les unités 41 et 42 comportent chacune les éléments 4, 5 et 6 de la fig. 1. Après modulation, les faisceaux partiels traversent respectivement les polariseurs 22 et 21. Les directions de polarisation 23 et 20 24 des polariseurs 21, respectivement 22, forment un angle de 45° entre eux. Les faisceaux de rayonnement émergeant des polariseurs 21 et 22 sont captés respectivement par les détecteurs 34 et 35 et convertis en signaux électriques. Les cristaux électro-optiques des unités de modula-25 tion 41> et 42 sont commandés respectivement par les tensions V = /? s in t, = /3 cos ÙO t. Les signaux délivrés par les détecteurs 33 et 34 sont alors: S ^ = constante + S sin (kz + b sin O t) = constante + S cos (kz + b cos & t). Par filtrage dans une bande de fréquence autour de la fréquence centrale iû , on obtient; S' = A cos kz sin CJ t 1 =-A sin kz cos oJ t. J5 ^ Dsune comparaison avec (1), 11 ressort que ces sigaaux correspondent aux signaux formés dans 19installation connue après déphasage électronique. L'addition et la soustraction des signaux S>.„ et ^ -o© r*rae"fc te:*i •: d'obtenir les s i i (ïa BAD ORIGINAL 71 03790 2079310 = A sin (kz — Ci? t) qui peuvent être transformés, d'une façon connue, en impulsions digitales. Les dusdites opérations peuvent être effectuées, ici aussi, à l'aide de l'installation représentée sur la fig. 2, 5 dans laquelle sont cependant omis- les déphaseurs 37 et 38. Il y a lieu de noter que, abstraction faite de l'absorption dans les cristaux électro-optiques, les intensités des faisceaux de rayonnement tombant sur les détecteurs dans les installations selon les figures 1 et 3 sont égales. 10 Dans la susdite installation, deux signaux sinus oïdaux sont appliqués aux cristaux électro-optiques. Il est également possible d'appliquer aux cristaux électro-optiques deux signaux périodiques d'une autre forme, par exemple des signaux périodiques triangulaires, à condition 15 que ces signaux soient déphasés, l'un par rapport à 1*autres d'un quart de période. 71 03790 -6- 2079310 REVENDICATIONS : 1. Installation permettant de détecter la position du plan de polarisation d'un faisceau de rayons polarisés linéairement à l'aide -d'un système de détection sensible au rayon- 5 nement, installation qui est caractérisée en ce que dans le trajet des rayons du faisceau est inséré un élément diviseur de faisceaux isotropes et dans chacun des trajets des faisceaux partiels formés par ledit élément est insérée la combinaison d'au moins trois éléments biréfringents montés en série, dont au 10 moins l'un est constitué par un cristal électro-optique, et aux cristaux électro-optiques traversés par l'un des faisceaux partiels sont appliquées des tensions périodiques, qui sont déphasées d'un quart de période par rapport aux tensions périodiques appliquées aux cristaux électro-optiques correspondants 15 traversés par l'autre faisceau partiel. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la combinaison d'éléments montés en série est constituée par deux lames quart d'onde, à orientation relative égale, entre lesquelles est disposé un cristal électro-optique, 20 dont la direction d'orientation fait un angle de k5° avec celles des lames quart d'onde et auquel est appliquée une tension électrique périodique appropriée. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un cristal est constitué par plusieurs 25 cristaux partiels et que l'amplitude de la tension périodique appliquée à chaque cristal partiel est inférieur, d'un facteur déterminé, à celle de la tension appliquée au cristal non divisé, ce facteur étant proportionnel au nombre de cristaux partiels.