Brevet FR2368724A1 — publié le 19780519

La présente invention concerne une fenêtre optique multispectrale, utilisable dans une très large gamme de longueurs d'ondes. L'apparition des télémètres à laser et des dispositifs intensificateurs de lumière a imposé depuis plusieurs années d'utiliser, pour maints instruments optiques militaires ou civils, des fenêtres optiques transparentes pour des longueurs d'ondes s'étendant de 0,4 micron à 1,1 micron. Dans ce cas, de nombreux verres courants conviennent, moyennant des traitements antireflets appropriés. Plus récemment, le guidage de certains missiles, a étendu l'exigea- ce de transparence jusque vers 2,5 microns. La liste des matériaux utilisables se restreint alors, mais reste cependant garnie de quelques matériaux courants convenables, tels que la silice. Il n'en est plus de même lorsqu'on veut utiliser, à travers la même fenêtre, des dispositifs fonctionnant dans le visible (0,4 micron à 0,8 micron) dans le proche infrarouge (télémètre à laser à 1,06 micron ou localisateur de guidage à 2,5 microns par exemple) et dans l'infraroUge moyen (systèmes d' image- rie thermique à 8 - 13 microns, illuminateurs laser à 10,6 microns, par exemple); il n'existe alors aucun matériau satisfaisant à tous les critères applicables aux fenêtres optiques extérieures de tels matériels - transparence depuis 0,4 micron jusqu'à 13 microns - rigidité mécanique. - tenue aux agents naturels (eau, solvants divers, hydrocarbures, poussières abrasives) Faute de matériaux répondant à ces critères, diverses solutions ont été proposées jusqu a ce jour. Une première solution consiste à séparer la fenêtre en deux moitiés l'une fonctionnant par exemple de 0,4 micron à 3 microns, qui peut être en silice, l'autre fonctionnant de 3 microns à 13 microns, qui peut être constituée de germanium; cette disposition trouve notamment son application lorsque doivent être utilisés simultanément plusieurs instruments de façon telle qu'aucune des deux demi-fenêtres ne peut suffire. Il s'ensuit en pratique une augmentation des dimensions et donc du poids de l'instrument, puisque chaque demi-fenêtre doit avoir des dimensions compatibles avec les champs des dispositifs qui l'em- ploient. Une deuxième solution a également été proposée qui consiste à utile ser deux fenêtres distinctes pouvant être mises en place alternativement selon l'emploi fait des instruments qu'elles protègent : cela peut être réalisé notamment au moyen d'un capotage tournant lorsque l'entrée optique est du type périscopique ou hyposcopique, panoramique ou non, ou encore au moyen d'un dis positif analogue dans son principe aux disques porte filtres colorés de projecteurs scéniques. La complexité au niveau de la structure, de la commande, de l'étanchéité, est alors accrue sensiblement. Toutefois, l'une et l'autre solution aboutissent à des fenêtres technologiquement délicates, peu maniables et d'un coût relativement élevé. La fenêtre multispectrale faisant l'objet de la présente invention pallie ces divers inconvénients et offre en outre l'avantage de pouvoir se présenter dans toutes les dimensions requises par les instruments actuels. De façon plus précise, la fenêtre multispectrale faisant l'objet de la présente invention est notamment remarquable en ce qu'elle se compose de deux matériaux se combinant de façon à former ladite fenêtre à savoir un premier matériau présentant une transparence depuis 0,4 micron jusqu'à 13 microns, ainsi qu'une bonne rigidité mécanique, et un second matériau enrobant ledit premier matériau, et présentant une transparence depuis 0,4 micron jusqu'à 13 microns, ainsi qu'une bonne tenue aux agents naturels. Préférentiellement, ledit second matériau est en contact direct avec ledit premier matériau. Selon un mode préférentiel de réalisation, ledit premier matériau est un monocristal d'halogénure, notamment alcalin. Selon un autre mode préférentiel de réalisation ledit second matériau est un film d'un polymère organique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite en regard de la figure donnée à tre indicatif et nullement limitatif et qui représente la fenêtre multispectraIe selon l'invention, en perspective coupée. I1 apparaît au vu de cette figure que la fenêtre se compose d'un premier matériau 1 formant l'âme de la fenêtre et qui doit avoir comme propriétés physiques une bonne transparence dans la gamme de longueurs d'ondes choisie (0,4 micron - 13 microns par exemple) et une bonne rigidité mécanique. En outre, ledit matériau doit sq présenter sous forme d'un monocristal. Divers matériaux répondent à ces divers critères; ce sont essentiellement des halogénures, préférentiellement du type alcalin. A titre indicatif, on peut citer les chlorures de sodium et de potassium qui sont les meilleurs pour la présente invention, et qui de plus ont l'avantage de pouvoir être obtenus aisément; le bromure de potassium convient également. Il est aussi possible d'utiliser certains halogénures d'argent, tels que le chlorure ou l'iodure; certains problèmes apparaissent toutefois avec ces sels d'argent, le chlorure pouvant difficilement être obtenu sous forme de monocristal, et l'iodure présentant des propriétés mécaniques relati vement mauvaises. De toute façon, ledit premier matériau présentera toujours une faible résistance aux agents naturels2 tels que 11 eau notamment. C'est pourquoi on le combine à un second matériau 2, enrobant ledit premier matériau. Contrairement à ce dernier dont l'épaisseur se chiffre en centimètres, ledit second matériau se présente sous forme d'un film d'une dizaine ou de quelques dizaines de microns. Ce film devra posséder de bonnes propriétés de transparence dans la gamme de longueurs d'ondes précitée, et offrir une bonne résistance aux agents naturels, protégeant ainsi le premier matériau. Préférentiellement, le film utilisé est en un polymère organique du type polyéthylène. Parmi ces polymère, il s'est révélé que le polytéréphtalate d'éthylène glycol, tel que celui commercialisé sous la marque MYLAR par la Société du Pont de Nemours, était tout à fait satisfaisant. Avantageusement, le matériau 2 se présentera sous forme d'une poche qui sera, après introduction du matériau 1, scellée selon la ligne 3, notamment par thermosoudage ou par collage. Dans la figure, la fenêtre présente une lèvre 4 sur toute sa périphérie, qui peut être utile pour la mise en place de ladite fenêtre. I1 a été remarqué qu il était préférable que le second matériau soit en contact direct avec le premier matériau. En effet, la présence d'une couche d'air entre le premier et le second matériau est néfaste à un double point de vue; tout d'abord elle réduit le coefficient de transmission de la fenêtre, compte tenu du dioptre supplémentaire causé par l'air. De plus, une telle cou che d'air est dangereuse dans le cas de l'impact d'une particule de faibles dimensions arrivant à grande vitesse sur le matériau 2 : celui-ci compte tenu de sa faible épaisseur, sera inévitablement percé par ladite particule, d'où un risque de détérioration rapide du matériau 1. De plus, il convient d'éviter tout collage des matériaux 1 et 2 par l'intermédiaire d'un adhésif qui devrait être compatible avec les matériaux 1 et 2, et qui de toute façon diminuerait le coefficient de transmission de la fenêtre et augmenterait sensiblement le coût de cette dernière. C'est pourquoi, préférentiellement, le matériau 2 est plaqué contre le matériau 1; ce résultat est obtenu grâce aux procédés utilisés, et qui consistent soit à sceller sous vide la poche formée par le matériau 2, soit à choisir pour ce dernier une substance rétractable à chaud; il suffira alors dans ce dernier cas de placer le matériau 1 dans une poche de matériau 2, puis de faire passer l'ensemble dans un four. Dans une réalisation particulière de l'invention, le premier matériau est une lame, à faces parallèles de chlorure de sodium monocristallin, cette lame recevant éventuellement un traitement optique ou de protection convenable; le second matériau est un film, plastique ou non, d'épaisseur faible, de l'ordre d'une dizaine de microns, plaqué contre ledit premier matée riau par l'un des procédés précités. De plus, si le deuxième matériau peut être choisi avec un indice de réfraction intermédiaire entre celui du premier matériau et celui de l'air, il peut s'avérer inutile de prévoir un traitement optique. En reprenant 11 exemple de réalisation ci-dessus, l'indice du chlorure de sodium étant de 1,5 environ, il sera intéressant de choisir pour le second matériau un indice de réfraction voisin de 1,22 permettant d'obtenir pour une face de la fenêtre, un coefficient de transmission de Par suite, le coefficient T pour les deux faces de la fenêtre sera T = t x tu0,96, c'est-à-dire un coefficient tout à fait valable, obtenu à partir d'une fenêtre rigide, transparente dans une large gamme de longueurs d'ondes, et insensible aux agents naturels. I1 est à noter que le polytéréphtalate d'éthylène glycol, tel que le MYIAR, convient parfaitement, puisqu'il a un indice de réfraction de l'ordre de 1,27, d'où un coefficient de transmission global T voisin de 0,96. REVENDICATIONS 1) Fenêtre multispectrale transparente dans une large gamme de longueurs d'ondes caractérisée en ce qu'elle se compose de deux matériaux se combinant de façon à former ladite fenêtre, à savoir un premier matériau présentant une transparence depuis 0,4 micron jusqu'à 13 microns, ainsi qu'une bonne rigidité mécanique, et un second matériau, enrobant ledit premier matériau, et présentant une transparence depuis 0,4 micron jusqu'à 13 microns, ainsi qu'une bonne tenue aux agents naturels. 2) Fenêtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit second matériau est en contact direct avec ledit premier matériau. 3) Fenêtre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce ledit premier matériau est un monocristal d'halogénure, notamment alcalin. 4) Fenêtre selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit halogénure est le chlorure de sodium ou de potassium. 5) Fenêtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit premier matériau se présente sous forme de lame, notamment à faces parallèles, éventuellement traitées optiquement. 6) Fenêtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le second matériau est un film de polymère organique 7) Fenêtre selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit polymère est du polytéréphtalate d'éthylène glycol. 8) Fenêtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le second matériau a un indice de réfraction intermédiaire entre celui du premier matériau et celui de l'air. 9) Procédé d'obtention de la fenêtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enrobage du premier matériau par le second matériau se fait sous vide. 10) Procédé d'obtention de la fenêtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'enrobage du premier matériau par le second matériau se fait dans un four en utilisant un second matériau rétractable à chaud.