Brevet FR2124522A1 — publié le 19720922

i 2124522 La présente invention concerne un procédé pour agir par commande électrique sur la phase d'un faisceau lumineux, le faisceau étant conduit à travers un cristal électrooptique sur lequel est appliquée une tension électrique. 5 La présente invention a pour but de réaliser des cristaux électro-optiques qui peuvent agir, par commande électrique, sur la phase d'un faisceau lumineux. L'invention se propose d'obtenir ce résultat en utilisant un cristal obtenu a partir d'un composé dont j_0 l'anion contient un complexe de thiocyanate. Des composés, tels que ceux pour lesquels on choisit le cation dans les colonnes I et II de la classification périodique des éléments, sont particulièrement appropriés. De plus des composés tels que ceux dans lesquels le cation con-tient deux métaux différents, et notamment lorsque l'on choisit ces métaux parmi les éléments des colonnes I et II de la classification' périodique, sont également appropriés. A cet effet, on utilise, de façon particulièrement avantageuse, des composés dans lesquels le deuxième 2q métal est du mercure et se trouve dans l'anion combiné au complexe de thiocyanate,-conformément à la formule (Jig (SCN)^. On choisit de préférence le premier métal parmi les métaux zinc, cadmium, cuivre et or, le cristal à utiliser pouvant par suite être constitué à partir d'un matériau correspondant à la formule 25 Zn CHg (SCN)43 ou Cd 01g (SCN)^. On peut par exemple obtenir des cristaux, du type mentionné ci-dessus, à partir d'un gel, notamment un gel de silice, dans lequel les constituants sont amenés à réagir. Cette méthode est utilisée avec succès pour l'obtention de gros 30 cristaux et composés, qui sont très difficilement solubles et par conséquent, précipitent sous la forme de fins cristaux au cours ae la précipitation usuelle. Le procédé se décompose par exemple en une première étape de formation du gel à partir d'une solution qui contient un des constituants du cristal. 35 L'autre constituant réactionnel est ensuite incorporé par diffusion dans le gel, en recouvrant le Çel avec une solution aqueuse, qui contient cet autre constituant. Cependant la migration peut de même être effectuée à partir d'une autre solution ou de la phase gazeuse. Les cristaux, constitués par ces substances, 72 03947 2 appartiennent au système cristallin I 3. Ainsi, les coefficients, électro-optiques ne disparaissant pas sont r^ = - ^3 » = r^t r63* ^'axe •£ es^ i'sxe optique du cristal. Les deux axes perpendiculaires sur ce dernier sont les axes a. 5 Le procédé conforme à l'invention peut notamment être utilisé pour la modulation de phase d'un faisceau lumineux, le faisceau lumineux étant conduit à cet effet, d' abord à travers un polariseur et ensuite à travers le cristal conforme à l'invention, sur lequel est appliquée une tension de j_q modulation. On obtient à cet effet le taux de modulation le plus élevé lorsque la direction de polarisation de la lumière coïncide sensiblement avec l'axe principal de l'ellipsoïde régissant l'indice de réfraction et influencé par le champ électrique qui règne dans le cristal. ^5 De plus le procédé conforme à l'invention peut être utilisé pour la modulation d'amplitude d'un faisceau lumineux. A cet effet la lumière est conduite à travers un cristal, disposé entre deux polariseurs croisés et sur lequel est appliquée une tension de modulation. On obtient dans ce cas le 20 taux de modulation le plus élevé lorsque la direction de polarisation du faisceau lumineux ne coïncide pas avec l'axe principal de l'ellipsoïde régissant l'indice de réfraction influencé par le champ électrique dans le cristal, en particulier lorsqu'elle fait un angle de 45° avec cet axe. 25 En outre, le procédé conforme à l'invention, peut être utilisé pmur là déflexion commandé» électriquement d'un faisceau lumineux grâce au fait qu'un faisceau de lumière polarisé est guidé à travers un cristal et un prisme séparant les directions de polarisation. Des prismes dits de Nicol, de 30 Wollaston ou de Rochon conviennent par exemple à cet usage. On obtient à cet effet le meilleur résultat lorsque la direction de polarisation du faisceau lumineux ne coïncide paa avec l'axe principal de l'ellipsoïde régissant l'indice de réfraction influencé par le champ électrique qui règne dans le cristal. 35 Dans tous les cas d'utilisation on peut utiliser non seulement l'effet électro-optique transversal mais aussi l'effet électro-optique longitudinal, c'est à dire que le champ électrique de commande appliqué au cristal peut coïncider avec la direction d'incidence du faisceau de lumière ou être 40 perpendiculaire à celle-ci. 72 03947 3 2124522 A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré au dessin annexé un mode d'exécution du procédé suivant l'invention. La figure 1 représente la structure d'un 5 modulateur de phase. La figure 2 représente la structure d'un modulateur d-'amplitude. La figure 3 représente la structure d'un déflecteur de lumière. 10 Le modulateur de phase, représenté sur la figure 1, comporte un polariseur 1 et un cristal électro-optique 2 par exemple constitué par du thiocyanate double de mercure et de zinc dont la formule est Zn ÇHg (SCN)^). Une tension de commande U est appliquée sur ce cristal. Un faisceau laser 3 traverse le j_5 polariseur et le cristal et subit en fonction de la tension U une modulation de phase . Afin d'utiliser l'effet électro-optique transversal, on oriente à cet effet le champ électrique et le polariseur parallèlement à l'axe ç du cristal 2, tandis que le 20 faisceau lumineux incident est parallèle à l'axe £ (coefficients électro-optiques r^ » r23^* Dans une variante, on peut aussi orienter le champ électrique parallèlement à l'axe a du cristal mais perpendiculairement à la lumière, orienter le polariseur de fagon à ce qu'il fasse un angle de 45° avec l'axe a_ et diriger 25 la lumière parallèlement à l'axe ^ (coefficients électro-optiques r51' r42^ * Afin d'utiliser l'effet longitudinal, on oriente la lumière et le champ électrique parallèlement à l'axe a du cristal et on dispose le polariseur de façon à ce qu'il 30 fasse un angle de 45° avec l'axe a^ (r4i' r52^ * Cependant, dans une variante on peut aussi orienter la lumière ou le champ électrique parallèlement à l'axe ç. et disposer le polariseur de façon à ce qu'il fasse un angle de 45° avec l'axe c du cristal (r63^' 35 Le modulateur d'amplitude, représenté sur. la figure 2, est constitué par un polariseur 1, un cristal 2 commandé par une tension électrique U et un analyseur 2, un faisceau laser 3 étant envoyé à travers l'ensemble de la structure Afin d'utiliser l'effet électro-optique 40 transversal, ou bien on oriente à cet effet la luîaîère 72 03947 4 2124522 parallèlement a l'axe a., le champ électrique parallèlement à l'axe c, tandis que le polariseur et l'analyseur sont disposés de façon à ce qu'ils fassent un angle de 45° avec l'axe c fe"i3» r23^ ou bi-en on oriente la lumière parallèlement à l'axe a, 5 le champ électrique parallèlement .à l'axe a mais perpendiculairement à la lumière tandis que le polariseur et l'analyseur sont disposés parallèlement à l'axe a r42^ * Afin d'utiliser l'effet longitudinal ou bien on oriente la lumière et le champ électrique parallèlement à 10 l'axe a et le polariseur et l'analyseur parallèlement à l'axe-a, ou ç ou bien on oriente la lumière et le champ électrique parallèlement à l'axe £ tandis que le polariseur et l'analyseur sont orientés parallèlement à l'axe a (r^g). La figure 3 représente un déflecteur de 15 lumière constitué par un polariseur 1, un cristal électro-optique 2 et un prisme 5 qui se trouve dans la position adéquate pour séparer les directions de polarisation de la lumière, par exemple un prisme de Wollaston. Par application sur le cristal 2 seulement des alternances de même signe d'une tension, une seule 20 direction de rayonnement est alors créée tandis que lorsqu'aucune tension n'est appliquée sur le cirstal, c'est l'autre direction de rayonnement qui est créée. Par montage en série de plusieurs cristaux de ce type, plusieurs directions de rayonnement peuvent être créées, à savoir 2n directions, lorsque n représente le 25 nombre des cristaux. Dans les trois cas d'application de l'invention, on peut aussi utiliser les directions d'incidence de la lumière qui sont obliques par rapport aux axes du cristal et des champs électriques qui sont appliqués de façon à ce que leurs 30 directions soient obliques par rapport auxdits axes. Cependant ces champs peuvent être dérivés de ceux décrits étant donné que seuls les coefficients électro-optiques indiqués peuvent être utilisés. 72 03947 5 2124522 10 15 REVENDICATIONS 1. Procédé pour agir par commande électrique-sur la phase d'un faisceau lumineux, le faisceau étant conduit à travers un cristal électro-optique sur lequel est appliquée une tension électrique, caractérisé par le fait que le cristal est constitué par un composé dont l'anion contient un complexe de thiocyanate. 2. Procédé suivant la revendication 1,caractérisé par le fait que l'on choisit le cation du composé dans les colonnes I et II de la classification périodique des éléments. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le cation contient deux métaux différents. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on choisit les métaux parmi les éléments des colonnes I et II de la classification périodique. 5. Procédé suivant la revendication 4-, caractérisé par le fait que le deuxième métal est du mercure et qu'il se trouve dans 1'anion combiné au complexe de thiocyanate 20 conformément à la formule CHg (SCNÏ^. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier métal est du zinc, du cadmium, du cuivre ou de l'or par exemple conformément à la formule Zn {kg (SCN)4) ou Cd CHg (SCN)4]. 25 7. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que pour réaliser la modulation de phase d'un faisceau lumineux, ce dernier est conduit à travers un polariseur et à travers le cristal, sur lequel est appliquée une tension de modulation. 30 8' Procédé suivant la revendication 7, carac térisé par le fait que la direction de polarisation de la lumière coïncide sensiblement avec l'axe principal de l'ellipsoïde régissant la variation de l'indice de réfraction influencé par le champ électrique qui règne dans le cristal. 35 9. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que pour la modulation d'amplitude d'un faisceau lumineux, la lumière est dirigée à travers un cristal disposé entre deux polariseurs croisés ou parallèles et sur lequel est appliquée la tension de modulation. 40 10. Procédé suivant l'une des revendications 72 03947 6 2124522 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que pour la déflexion d'un faisceau lumineux par commande électrique, un faisceau lumineux polarisé est dirigé à travers un cristal et un prisme séparant les directions de polarisation. 11. Procédé suivant l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que la direction de polarisation du faisceau lumineux ne coïncide pas avec l'axe principal de l'éllipsoïde régissant l'indice de réfraction influencé par le champ électrique qui règne dans le cristal. 12. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé par le fait qu'un champ électrique est créé dans le cristal, ce champ coï-cidant sensiblement avec la direction d'incidence du faisceau lumineux. 13. Procédé suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caractérisé par le fait qu'un champ électrique est créé dans le cristal, ce champ étant sensiblement perpendiculaire à la direction d'incidence du faisceau lumineux.