Brevet FR2243573A1 — publié le 19750404

La présente invention a pour objet un dispositif optique de commutation spatiale de signaux à large bande, utilisant des faisceaux de lumière cohérente et en faisant appel à la technique de l'holographie. La commutation spatiale, utilisée par exemple en téléphonie, a pour objet de mettre en communication un point A de coordonnées m, n d'une matrice avec un point B de coordonnées a, b d'une autre matrice B, les deux matrices A et B pouvant etre identiques. Pour réaliser la commutation en téléphonie par exemple, on utilise un certain nombre d'organes qui intéressent un sous-ensemble d'abonnes et qui sont bloqués pendant une conversation. Cette occupation conduit à multiplier les équipements et à les multiplexer. Le système proposé supprime cet inconvénient en ne bloquant que le seul organe de commutation correspondant à une conversation. Par ailleurs, les systèmes classiques utilisant des contacts mecaniques ont des bandes passantes limitées. Le système décrit utilise un contact opto-électronique du type photocoupleur à large bande passante. Le système utilise la propriété fondamentale de l'holographie de restituer un point enregistré à sa place exacte quelle que soit la position de l'hologramme. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. l représente schématiquement la prise de vue et la restitution d'un point objet et d'un point hologramme. - La Fig. 2 représente la restitution de l'image réelle du point objet. - La Fig. 3 represente l'enregistrement d'un point objet sur un point d'un hologramme et la restitution inverse. - La Fig. 4 représente un dispositif schématique d'enregistrement et de lecture holographique. - La Fig. 5 représente une variante du dispositif de la Fig. 4. Sur toutes ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. La Fig. l illustre la propriété fondamentale de l'holographie de restituer un point enregistré à sa place exacte quelle que soit la position de l'hologramme. En remplaçant le faisceau de référence par un faisceau de direction opposée, on peut, comme indiqué sur la Fig. 2, restituer une image réelle du point A sur un écran ou un photo-détecteur. Sur la Fig. 3, on enregistre en un point hologramme de coordonnées m, n d'une matrice de points hologrammes B(m,n) l'hologramme d'un point objet quelconque de coordonnées a, b d'une matrice de points objets A(a,b). Dans la phase de restitution ou de lecture, en utilisant une référence liée au point R(m,n), on reproduit le point correspondant (a,b). La référence R(m,n) est modulée par un signal de fréquence quelconque, qui peut être très élevée, et, dans le plan (a,b) on utilise une série de détecteurs D(a,b) de façon à établir une communication entre la référence appelante R(m,n) et le point appelé D(a,b). La Fig. 4 représente un mode de réalisation d'un dispositif d'enregistrement et de lecture ou de restitution holographique. Elle comporte une matrice objet 1, une matrice ou support 2 d'enregistrement de points hologrammes B(m,n), une matrice 3 de diodes électroluminescentes R(m,n) , une matrice 4 de photo-diodes I(a,b), une lame semi-transparente 5, un système optique de focalisation 6. La matrice objet 1 peut être une matrice de mini-lentilles éclairée par un faisceau 7 de lumière cohérente commandé par un dispositif de déflexion du type connu (non représenté), par exemple mécanique, acousto-optique ou électro-optique. On peut par exemple faire correspondre à deux tensions électriques d'entrée un faisceau lumineux de lumière cohérente de direction fonction desdites tensions qui tombe sur la lentille de coordonnées (a,b). Cette lentille reçoit ledit faisceau et émet un faisceau de lumière divergent 9 sur la lame semi-transparente 5 et couvre toute la matrice d'enregistrement 2. Un faisceau de référence 8 de lumière cohérente est également émis et couvre également toute la matrice 2. En pratique, les faisceaux 7 et 8 sont issus d'une même source de lumière cohérente, par exemple un laser. La matrice ou support de points hologrammes 2 peut être par exemple du type décrit dans la demande de brevet nO Pv 73-32105 déposée le 6 septembre 1973 par les demandeurs. Cette matrice sera par exemple constituée d'un empilage de deux plans de barresélectrodes croisées conductrices et transparentes permettant de sélectionner un point m, n en appliquant une tension électrique entre deux barres croisées sélectionnées, correspondant à une ligne m et une colonne n.Sur l'un de ces plans (ou sur les deux) et dans l'espace compris entre eux, on a déposé une couche photoconductrice, puis une couche d'un matériau dont les propriétés optiques varient en fonction d'un champ électrique appliqué (cristaux liquides, céramique ferro-électrique, matériau électrooptique, élastomère, thermoplastique, etc.) mais qui se conservent lorsque l'on supprime le champ applique, donc doué d'un effet mémoire. La sélection de l'hologramme à enregistrer m, n se fait uniquement par le choix des barres-électrodes auxquelles est appliquée la tension électrique nécessaire pendant la durée d'enregistrement. Après un temps de pose At, la tension électrique de commande est déconnectée, l'hologramme étant mémorisé. On a donc enregistré sur l'hologramme de coordonnées (m,n) le point objet de coordonnées (a,b).Cet hologramme peut être exploité en projetant, à l'aide du système optique 6, la matrice B(m,n) sur une matrice de détecteurs de lumière R (m,n). Après enregistrement, un ensemble de sources R(m,n) constituées par exemple d'une matrice de diodes électroluminescentes modulables électriquement liées biunivoquement aux points hologrammes B(m,n) sert de référence de restitution à l'hologramme B(m,n) et donne un point image-correspondant au point (a,b) sur une matrice S(a,b) formée d'éléments réceptifs qui sont par exemple des photodiodes. Dans l'exemple de la Fig. 4, cette matrice est séparée de la matrice objet i par la lame semi-transparente 5. Le faisceau lumineux 10 issu des diodes de la matrice R{m,n) se réfléchit sur la lame 5 suivant le faisceau 10'. Dans cette phase de lecture, cnaque diode de la matrice R(m,n) forme une image sur une diode correspondante de la matrice B(m,n). La matrice R(m,n) comporte autant de diodes que de points (m,n) et la matrice S (a,b) autant de photo-diodes que de points (a,b). La matrice ou source R(m,n) peut etre modulée de façon à réaliser une commutation de faisceau à large bande. Lorsque la liaison doit être interrompue, on efface le point hologramme de la matrice B(m,n) soit électriquement, soit optiquement. Pendant la durée de la communication m,n-a,b, le point hologramme (m,n) de B(m,n) n'est pas sous tension et ne peut être perturbé par l'enregistrement éventuel d'autres points hologrammes. On peut donc établir N communications, si N est le nombre de points hologrammes prévus. Suivant une variante, la lame semi-transparente 5 est supprimée et l'on utilise des longueurs d'ondes différentes pour l'enregistrement et la lecture ou restitution. La Fig. 5 représente une variante de réalisation du dispositif de la Fig. 4. La matrice objet 1 est remplacée par une matrice à barres croisées identique à la matrice B(m,n) de la Fig. 4, mais sans couche photo-conductrice. Elle est éclairée uniformé- ment par un faisceau de lumière cohérente 7. L'application d'une tension électrique entre la colonne a et la ligne b permet de sélectionner un point objet (a,b). Le faisceau de lumière diffusé par le point (a,b) est représenté schématiquement par les lignes 9, 9'. Le faisceau incident 7 doit être oblique de façon à ne pas rencontrer la matrice B(m,n). Comme précédemment, le faisceau laser de référence 8 vient éclairer la totalité de la matrice B(m,n). La phase de lecture ou de restitution est identique à celle de la Fig. 4. Dans ces deux Figs. 4 et 5, la matrice de diodes électroluminescentes R(m,n) peut être remplacée par les extrémités de fibres optiques éclairées et modulées à leurs autres extrémités. REVENDICATIONS l.- Dispositif de commutatif due signaux électriques ou optiques entre une matrice de sources opto-électroniques ou optiques et une matrice de détecteurs ou de guides de lumière, caractérisé en ce qu'il utilise comme moyen de connexion un réseau constitue par l'interfêrogramme d'une onde de référence fixe et d'une onde de commande qui est issue d'un point de coordonnées (a,b) d'une matrice objet et en ce que l'enregistrement du reseau s'effectue sur un support bcenregistrement dont une propriété optique d'un point de coordonnées (m,n) de ce support dépend d'un champ électrique de sélection qui lui est appliqué. 2.- Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux électriquesou optiques commutés peuvent être à large bande. 3.- Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diagramme de rayonnement de l'onde issue point objet (a,b) couvre la totalité du support dlenregistre- ment. 4.- Dispositif de commutation selon la-revendication 1, caractérisé en ce que le support d'enregistrement comporte un premier plan de barres-électrodes transparentes, une couche photoconductrice, une couche d'un matériau dont les propriétés optiques varient en fonction du champ électrique appliqué et un deuxième plans de barres-électrodes transparentes croisées avec les pre mières, une tension electrique de sélectionétant appliquée entre une barre du premier plan et une barre du deuxième plan. 5.- Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onde de commande est issue d'un déflecteur de lumiere, la sélection point objet (a,b) étant effectuée par la commande de ce déflecteur, et le diagramme de rayonnement conforme à la revendication 3 étant obtenu à l'aide d'une matrice de mini-lentilles. 6.- Dispositif de commutatlon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onde de commande est issue d'un déflecteur de lumière, la sélection du point objet (a,b) étant effectue par la commande de ce déflecteur, et le diagramme de rayonnement conforme à la revendication 3 étant obtenu par un diffuseur. 7.- Dispositif de commutation selon la revendication-I, caractérisé en ce que la matrice objet de coordonnées (a,b) est constituée d'un support comportant un premier plan de barresélectrodes transparentes, une couche d'un matériau dont les propriétés optiques varient en fonction du champ électrique appliqué et un deuxième plan de barres-électrodes transparentes croisées avec les premières, une tension électrique de sélection étant appliquée entre une barre du premier plan et une barre du deuxième plan. 8.- Dispositif de commutation de signaux électriques ou optiques utilisant le réseau enregistré décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en liaison optique par son intermediaire une source optoélectronique ou optique modulée, liée biunivoquement à l'élément selectionné (m,n) du support d'enregistrement, à un récepteur du type photo-détecteur ou guide de lumière correspondant biunivoquement au point (a,b) de la matrice objet. 9.- Dispositif de commutation de signaux électriques ou optiques conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les sources opto-électroniques sont des diodes électroluminescentes. 10.- Dispositif de commutation de signaux électriques ou optiques conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les sources optiques sont formées par les extrémités de fiches optiques.