Brevet FR2165702A1 — publié le 19730810

La présente invention concerne les dispositifs d'analyse de la répartition transversale de énergie dans une impulsion lumineuse, et plus particulièrement les dispositifs permettant de déterminer la répartition de l'énergie dans une impulsion lumineuse émise par un générateur laser. Il est connu que la répartition de l'énergie dans un faisceau issu d'une source lumineuse comme un générateur laser, ntest pas uniforme, que ce soit juste a la sortie du générateur ou lorsque cette impulsion s'est propagée dans l'atmosphère. On connaît de nombreux dispositifs permettant d'analyser la répartition de l'énergie dans un faisceau lumineux. On connaît, notamment, les dispositifs constitués par une plaque ou papier photosensible, disposée sur le trajet de l'impulsion qui permet d'enregistrer la tache d'énergie de cette impulsion. Cette tache enregistrée sur la plaque photographique est ensuite analysée, par exemple ligne par ligne, ou point par point, les variations de contrastes de cette tache représentant les variations de l'énergie dans une section transversale de l'impulsion lumineuse incidente sur la plaque. Ces dispositifs peuvent aussi comprendre pour diminuer la grandeur de la tache enregistrer, un élément optique convergent qui focalise le faisceau sur la plaque photosensible, dans le cas d'un faisceau émis par un générateur laser, la plaque photosensible est disposée au foyer de l'élément optique convergent. On connaît aussi des dispositifs pour mesurer l'énergie d'une impulsion lumineuse comprenant une pluralité de cellules photosensibles disposées par exemple les unes à côté des autres, sous la forme, par exemple, d'une mosalque, chaque signal délivré par les cellules étant proportionnel a la quantité d'énergie reçue par la cellule correspondante, et, l'analyse de tous ces signaux, par exemple par comparaison, permet de déterminer les courbes d'égale énergie dans l'impulsion lumineuse. En fait, tous ces dispositifs connus ne sont pas utilisables dans tous les cas, soit que la longueur d'onde du faisceau n'est pas adaptée pour impressionner l'élément photosensible, ou alors que les dispositifs sont technologiquement trop complexes pour pouvoir etre utilisés. C'est notamment le cas pour l'analyse de l'énergie d'une impulsion lumineuse émise par les générateurs lasers ayant une radiation dans l'infrarouge, comme par exemple les générateurs lasers à C02 qui émettent une radiation à 10,6 li. de longueur d'onde. En effet, notamment dans le dernier cas, il n'existe que très peu de cellules photosensibles qui ont une bande passante centrée sur cette longueur d'onde de radiation, surtout leurs prix sont beaucoup trop élevés pour qu'elles soient utilisées en très grand nombre, notamment quand il est nécessaire d'effectuer une analyse très fine d'une section droite d'un faisceau lumineux. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de réaliser un dispositif d'analyse de l'énergie d'une impulsion lumineuse, de mise en oeuvre simple, peu onéreuse. La présente invention a pour objet un dispositif d'analyse de la répartition de l'énergie contenue dans une section droite d'une impulsion lumineuse, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque support dans laquelle sont réalisés une pluralité d'ilotes disposés les uns à côté des autres suivant une répartition déterminée, chaque îlot étant constitué d'une masse de matériau conducteur de la chaleur, isolé de la plaque support par une couche en matériau présentant une impédance thermique, et des moyens pour mesurer la température de chaque flot. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé, à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lequel les figures 1 et 2 représentent respectivement une vue en coupe et de face d'une partie d'un dispositif d'analyse de l'énergie dans une section droite d'une impulsion lumineuse. Le dispositif d'analyse de la répartition de l'énergie dans une section droite d'une impulsion lumineuse représentée sur les figures comprend une plaque support 1 dans laquelle sont réalisés une pluralité d'îlots tels que 2, 3, 4... en matériau bon conducteur de la chaleur, disposés sur la plaque support suivant une répartition déterminée par exemple en lignes et en colonnes ou alors sur des diamètres de cercles concentriques. Chaque îlot est isolé de la plaque support 1 par une couche en matériau présentant une forte impédance thermique comme par exemple les couches 5, 6, 7... Le dispositif comprend, en outre, des moyens permettant de mesurer la température de chaque flot, ces moyens étant illustrés très schématiquement sur la figure par des couples thermoélectriques 8, 9, 10, reliés respectivement à des voltmètres 11, 12, 13...Ces flots sont réalisés à la surface de la plaque support 1 de façon à ce qu'elle reçoive par exemple les faisceaux d'une impulsion lumineuse F provenant par exemple d'un générateur laser au C02 dont on sait qutil émet des radiations dans l'infrarouge, notamment à des longueurs d'ondes de 10,6 p. L'avantage d'une telle structure est qu'elle peut être réalisée en partie par les techniques classiques connues dans le domaine des semiconducteurs. En effet, la plaque support est constituée par exemple par une plaque de silicium polycristallin dans laquelle sont réalisés des flots en silicium monocristallin isolés de la plaque par une couche de silice (Si02). Avec cette technique, il est possible d'obtenir des dimensions d'îlots ayant une face recevant l'impulsion lumineuse d'un diamètre environ de 100 microns, et une épaisseur de 3 à 4 microns, chaque flot étant séparé environ de 500 à 600 microns. On voit donc l'avantage dans ce cas d'un tel dispositif pour pouvoir effectuer une analyse très fine par point de la répartition de l'énergie dans une section droite d'une impulsion lumineuse. En effet, cette technique pernet d'avoir un grand nombre dalots donc un grand nombre de points d'analyse. Avec cette dernière technique, un moyen très pratique pour connaître l'éléva- tion de température de la masse de l'flot est d'utiliser les variations des paramètres des éléments des circuits intégrés réalisés en surface dans ces îlots et d'étudier par exemple la variation d'un courant dans un circuit lorsque ces éléments sont soumis à des variations de température, les variations de courant étant fonction de la variation de température à laquelle ces éléments sont soumis, et on a ainsi une image électrique de la répartition de l'énergie dans une section droite d'une impulsion lumineuse avec un dispositif très simple et surtout très peu onéreux. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Lorsque l'impulsion lumineuse tombe sur le dispositif tel que décrit cidessus les flots recevant l'énergie de ce faisceau lumineux subissent des variations de température proportionnelles à l'énergie lumineuse reçue. Comme ces îlots sont isolés thermiquement de la plaque support et qu'ils sont réalisés en matériau bon conducteur de la chaleur, ils prennent très vite une température d'équilibre uniforme. Ces variations de température sont mesurées, par exemple par les thermocouples, les signaux obtenus à la sortie de ces thermocouples étant proportionnels à l'énergie reçue par lt;lot, et l'étude de l'ensemble des différents signaux donnés par les thermocouples donne une image par point de la répartition de l'énergie dans l'impulsion lumineuse. De même, lorsque les moyens de mesure de la température de ces plots sont constitués par des circuits intégrés dans le matériau de ces îlots, les signaux fonction de l'élévation de température peuvent être obtenus en mesurant les variations de courant lorsque, par exemple, ces circuits intégrés sont alimentés sous une tension constante. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention. changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des doyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'analyse de la répartition transversale de énergie d'une impulsion lumineuse, dispositif comprenant une plaque support dans laquelle sont realisés une pluralité d'flots disposés les uns à côté des autres suivant une répartition prédéterminée, chaque flot étant constitué d'un bloc d'un matériau conducteur de la chaleur isolé de la plaque support par une couche en matériau isolant thermiquement, et des moyens pour mesurer la température de chaque flot, caractérisé par le fait que ladite plaque support est réalisée en silicium polycristallin, que ledit matériau conducteur de la chaleur est du silicium monocristallin et que ledit matériau isolant thermiquement est constitué par de la silice. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour mesurer la température de chaque îlot sont constitués par des circuits intégrés dans le matériau constituant lesdits flots, des moyens pour alimenter en énergie électrique lesdits circuits intégrés, et des moyens pour mesurer les variations de courant dans lesdits circuits intégrés.