Brevet FR2125118A1 — publié le 19720929

La présente invention concerne un procédé de production d'un système de franges d'interférence rectilignes équidistantes, notamment noJr la réaliftion de roseaux de diffraction, graduations de mesure et autres éléments analogues.On trouve dans la revue "Optik", Vol. 7 (1969/70), ppo 606-609 et dans la demande de brevet allemand P 20 11 140.4, qui n'est pas encore à la disposition du public, la descript-or de la maniere dont on produit par interférence de deux ondes planes affectées de défauts résiduels à peu près identiques un système de franges d'interférence rectilignes équidistantes et l'on illumine par celles-ci une couche de matière photosensible que l'on transforme ensuite en un réseau.Selon ladite demande de brevet, la production simultanée des deux ondes planes à défauts résiduels sensiblement identiques s'obtient par reconstitution sur des hologrammes réalisés auparavant au moyen d'une seule et meAme onde plane engendrée directement. 'irve-rtion a pour objet d'améliorer encore ce procédé. Elle repose sur cette constatation nouvelle que l'on peut produire deux ondes planes à peu près identiques, affectées des mêmes défauts résiduels, aussi bien avec un seul qu'avec deux hologrammes établis préalablement. Ladite invention consiste en conséquence à faire interférer entre elles non us deux ondes planes reconstituées sur hologramme, mais une telle onde ainsi reconstituée et l'onde plane engendrée directement. Il en résulte à la fois une simplification et une amélioration du procédé selon la demande de brevet allemand P 2011 140.4. La simplification réside dans la suppression d'un second holograrame, et l'amélioration non seulement dans le gain de temps qui en résulte, mais aussi dans l'élimination d'une source d'erreur possible tenant a la réalisation d'un des hologrammes.Ce dernier avantage est particulièrement important, car l'hologramme supprimé est précisément celui qui réclamait le plus grand soin. I1 fallait en effet métalliser avant illumination une plaque déjà munie d'une couche photosensigle et faire disparaître ensuite cette métallisation, au risque de solliciter e::cessivement ladite couche photosensible, particulièrement délicate. n se borne au contraire, zelo l'invention, à traiter des couches photosensibles ae la manière habituelle, c1est-à- dire à les illuminer acres leur aication sur le support, les développer et ne les mtalliser, si nécessaire, qu'après cela, sans voir ensuite rien a changer à cette mtallisation0 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé.Le premier, conforme aux figures 1 et 2, offre tout aussi bien que la demande de brevet allemand précitée P 20 11 140.4 l'avantage d'éliminer dans une forte mesure l'influence d'éléments optiques, spécialement celle de la plaque holographique, dans le trajet suivi par les rayons. Le second, conforme aux figures 3 et 4, maintient bien l'influence des défauts de ladite plaque, mais il n'y a là justement rien d'inadmissible selon l'invention, car on sten tient à un seul hologramme. De plus, la structure correspondant à ce second exemple est particulièrement simple et ne requiert qu'un minimum d'éléments optiques. Z'Cmélioration qui en résulte compense le faible défaut dû à une seule plaque holographique. Exemple 1 Sur la figure 1, un laser 1 émet un faisceau lumineux 2 qu'un miroir semi-transparent 3 divise en deux faisceaux partiels 4 et 5. De faisceau partiel 4 se réfléchit sur un miroir 6, traverse une lentille convergente 7 et un diaphragme 8 d'où il sort en faisceau divergent 9. I1 est transformé en faisceau parallèle 11 par un miroir concave 10 et est réfléchi en d'autres faisceaux parallèles 13 et 15 par deux miroirs plans successifs 12 et 14. Le faisceau partiel 5, traité de même par un miroir 16, une lentille convergente 17 et un diaphragme 18, pénètre ensuite en faisceau divergent 19 dans le faisceau parallèle 15. Ce dernier représente une onde plane affectée de certains défauts résiduels dus aux propres défauts des surfaces des miroirs 10, 12 et 14o Cette onde plane 15 engendre, par conjugaison avec le faisceau divergent 19, un système de franges d'interférence 21 qui est enregistré par une plaque 20 munie d'une couche photosensible 21. On obtient de la sorte un hologramme de l'onde plane 15 par rapport à l'onde de référence que constitue le faisceau 19. Dans le deuxième temps, correspondant à la figure 2, on permute de place le miroir 12 et la plaque 20 portant I'holo- gramme 21e, développé et métallisé dans l'intervalle. On donne en outre aux éléments 16, 17, 18 des positions 16', 17', 18' telles que le faisceau de référence 19, venu en 19', atteigne la plaque ho1oraohioue 20 exactement dans les mêmes conditions géométriaues autre que sur la figure 1. I1 en résulte, entre/ sur l'hologramme 21e, de façon connue dans cette technique particulière, la réflexion en onde plane 22 de l'onde 15.Cette onde plane 22 est affectée des memes défauts nue l'onde plane 15 de la figure 1 et, en outre, de certains autres dus à la surface de la plaque 20 De sor côté, le faisceau partiel 4, après avoir été réfléchi en faisceau parallèle ll par le miroir concave 10, vlent frapper l'hologramme métallisé 21e, lequel -tgit, on le sait, comme un miroir ordinaire pou l'ordre de diffrnctlon 0. Dans cet ordre C, le faisceau parallèle 11 est par conséquent réfléchi sur l'hologramme 21e de manière à suivre, en t't que faisceau 113, le remue trajet que le faisceau 13 sur la figure 1: il vient frapper comme lui le miroir 14, et celui-ci le renvoie, en 115, au miroir 12 qui le réfléchit en un faisceau 122 toujours parallèle, Ce faisceau parallèle 122 est affecté lui aussi de défauts résiduels: ils proviennent des irrégularités de surface tmft de la plaque 20 que des miroirs 10, 14 et 12. La permutation du miroir 12 et de la plaque holographique 20 s'étant effectuée par simple translation, puis rotation dans le plan des figures 1 et 2 et non pas dans un plan perpendiculaire, les surfaces ondulatoires du faisceau 22 ont à très peu de chose près la même forme que celles du faisceau 122 en des points correspondants des sections desdits faisceaux.Si l'on amène au lieu de ecincidence ies points correspondants desdites sections une plaque 23 munie d'une couche photosensible 24, on peut enregistrer sur elle un système de franges d'interférence dont les lignes sont beaucoup plus rigoureusement équidistantes et droites que dans le cas d'un dispositif d'interférence habituel dont les éléments réfléchissants présenteraient des surfaces de qualité équivalente. I1 convient maintenant de comparer entre eux les faisceaux 22 et 122 en se basant sur leur mode de formation. Le faisceau 22, comportant par suite de sa reconstitution sur l'hologramme 22 les erreurs déjà inhérentes au faisceau 15, présente donc, au total, les erreurs d'un faisceau ayant prcouru les miroirs 10, 12, 14, dans cet ordre, et réfléchi ensuite par un miroir dont la surface Eqnivaut 9 celle de la plaque 20. Les défauts de surface des éléments lv, 12, 14 et 20, pris d)-s la disposition et l'ordre de la figure 1, se sont donc transmis à ce faisceau 22 de la figure 2 me faisceau 122 est par contre affecté des défauts de surface des é-éments 10, 29, 14 et 12 dans la disposition et l'ordure de succession de la figure 2, car l'hologramme 21e, agissant en simple miroir dans l'ordre -e diffraction 0, ctest-D-dire dans la réflexion du faisceau 11 en un faisceau 113, ne confère pas, en son emplacement, les erreurs du faisceau 15 de la figure 1 audit faisceau 113. Du fait que les éléments optiques se suivent dans des ordres différents 10-12-14-20 et 10-20-14-12 il résulte que, tout comme dans le cas de la demande précitée P 20 11 140.4, les surfaces ondulatoires des faisceaux interférant entre eux dans le second temps n'ont pas des formes absolument identiques. On peut se le représenter facilement en supposant que toutes les surfaces optiques soient parfaitement exemptes de défauts excepté l'une des deux surfaces à permuter, celle-ci ayant par exemple la forme d'un miroir concave à rayon de courbure R très faible. Dans ces conditions, l'onde plane frappant cette surface convergera en un point distant de celle-ci d'environ R.Le déplacement de la surface courbe provoqué par la per mllGatiOn catin saaccompagnera d'un déplacement correspondant dudit point de convergence, dont la première et la deuxième positions se situeront donc à des distances différentes par rapport au lieu d'interférence du second temps, lieu et temps où, par conséquent, les déformations des ondes des faisceaux interférents différeront également quelque peu.Cette différence sera cependant négligeable si les surfaces optiques des éléments plans déterminant la marche des rayons sont d'assez bonne qualité pour que leur plus faible rayon de courbure soit de beaucoup supérieur aux distances qui séparent lesdits éléments. I1 sera relativement facile de satisfaire en pratique à cette exigence, qui se présente aussi dans le cas de la demande P 20 11 140.4 et ne met par conséquent pas la présente en position d'infériorité par rapport à celle-ci. Exemple 2 Dans un premier temps, selon la figure 3, le faisceau 37 émis par le laser 36 est transformé par une lentille convexe 38 et un diaphragme 39 en un faisceau divergent en deux parties 40 et 42. Le faisceau partiel 40 est réfléchi en faisceau parallèle 48 par le miroir concave 41 et atteint le miroir 150 qui le réfléchit paral lèlement en scrte qu'il interfère avec l'autre faisceau partiel 42, sortant du diaphragme 39. Une plaque 149 munie d'une couche photosensible et capable d'enregistrer un hologramme à lumière traversante est placée au lieu d'interférence. Dans le second temps, selon la une figure 4, on reconstitue l'onde 48 en/onde 483 illuminant la plaque holographique 149e, développée entre-temps et placée dans la même position que pour l'enregistrement selon la figure 3. Le miroir 150, légèrement déplacé par rapport à la figure 3, fait interférer avec cette onde plane reconstituée 483 l'onde plane 482 engendrée directement. Les surfaces ondulatoires des faisceaux 482 et 483 diffèrent dans la mesure où l'onde 483 est influencée par les variations de longueur du trajet optique dans la plaque 149e. Une préparation soigneuse n'Étant guère requise, dans cet exemple, que pour la plaque 149, on parviendra de toute façon à atténuer fortement les défauts de cette dernière. me procédé est par ailleurs extremement simple et ne nécessite que peu d'éléments optiques, si bien que le faible défaut résiduel de la plaque 149 est compensé par l'absence d'autres sources d'erreur. On peut donc enregistrer ici aussi, sur ffia plaque réceptrice 151, un système de franges d'interférence essentiellement rectilignes et équidistantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de réseaux de diffraction, graduations de mesure ou structures analogues par illumination au moyen d'un système de franges d'interférence, aussi rectilignes et équidistantes que possible, provoquées par interférence de deux ondes planes presque identiques affectées des mêmes défauts résiduels, avec coïncidence de points correspondants dans les sections des faisceaux desdites ondes, procédé caractérisé par le fait que l'on établit dans un premier temps un hologramme au moyen de l'onde à peu près plane et d'une onde de référence et que, dans un second temps, on reconstitue au moyen de la même onde de référence la même onde presque plane sur ledit hologramme, puis on fait interférer cette onde ainsi reconstituée avec l'onde plane engendrée directement dans des conditions essentiellement identiques à celles du premier temps 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que, dans le premier temps, l'onde plane qui sera reconstituée ultérieurement suit un trajet comportant un ou plusieurs éléments optiques déviateurs et atteint la plaque à couche photosensible destinée à produire 1'hologramme, sur laquelle elle interfère avec l'onde de référence, puis, dans le second temps, on fait réfléchir par le même élément déviateur, non modifié, l'onde plane engendrée directement en sorte qu'elle interfère avec l'onde plane reconstituée sur l'hologrammeO 3 Procédé selon la revendication 2 caractérisé par le fait que, dans le second temps, on permute de place, par rapport au premier, le même élément déviateur, non modifié, et la plaque holographique.