Brevet FR2459491A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne un appareil et un procédé pour corriger la forme d'éléments optiques et elle est applicable en particulier à des éléments qui ont été fabri- qués par une opération de forgeage. Dans les brevets US 4 101 331 et 4 118 448,on a décrit comment s'effectue la préparation d'éléments optiques en halogénure de densité maximale,à grains fins et transmet- tant le rayonnement infrarouge,tels que des glaces et des lentilles. Ces éléments optiques en halogénure sont réalisés par forgeage à la presse d'une billette de cristal. Un échauffement et une force sont exercés sur le cristal d'halogénure pour réduire la dimension du cristal dans une direction pendant qu'il est soumis à une contrainte dans d'autres directions, par exemple à l'aide d'un anneau de retenue en cuivre ou bien à l'aide d'un fluide sous pression exercé sur le cristal de façon à éliminer une fissuration de la masse d'halogénure à mesure que le forgeage s'effectue. Lors du forgeage d'une lentille deKBr en utilisant un disque plat pour la face plane et une matrice convexe pour produire la face concave,il s'est avéré que le forgeage résultant donnait,après refroidissement à la température am- biante,une légère convexité sur la face plane et également un plus court rayon que la valeur désirée sur la face concave finie. Il apparaît qu'un rétrécissement de la lentille en cours de refroidissement à partir de la température de for- geage fait en sorte que les bords de la face plane ont ten- dance à s'incurver en direction du côté concave et par con- séquent à diminuer son rayon. Conformément à la présente invention,il est prévu un appareil pour corriger la forme d'éléments optiques en halo- génure,ledit appareil comprenant un carter destiné à rece- voir un élément,ledit carter étant pourvu d'une ouverture servant à observer directement l'élément,un joint d'étanchéi- té entourant l'ouverture,un moyen pour introduire un fluide sous pression à l'intérieur du carter de façon à pousser l'élément en contact étanche avec le joint d'étanchéité pour assurer le scellement de l'ouverture et pour provoquer une déformation de l'élément,et un interféromètre pour observer l'élément au travers de l'ouverture afin de permettre de déterminer la correction de forme désirée. Conformément à la présente inventionil est également prévu un procédé pour corriger la forme d'éléments optiques en halogénure,caractérisé en ce qu'on dispose l'élément dans un carter comportant une ouverture munie d'un joint d'étanchéité entourant l'ouverture,en ce qu'on introduit un fluide sous pression à l'intérieur du carter de manière à pousser l'élément en contact étanche avec le joint d'étan- chéité pour sceller l'ouverture et pour produire une déforma- tion de l'élément,et en ce qu'on observe l'élément au travers de l'ouverture à l'aide d'un interféromètre afin de permettre de déterminer la correction de forme désirée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description,donnée à titre d'exemples non limitatifs,en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.l représente schématiquement un appareil conforme à la présente invention; Fig.2 montre la conception d'une lentille typique en KBr; Figs.3a, 3b et 3c montrent l'effet de différentes augmentations de pression sur le côté concave de la lentille;. et Figs.3d, 3e et 3f montrent l'effet de ces augmentations de pression sur le côté plan. Des lentilles de transmission de rayonnement infrarouge nécessitent des matières spéciales ayant un faible coeffi- cient d'absorption dans le domaine avoisinant 10,6 microns et dans la plage comprise entre 2 et 6 microns. Les halogénures alcalins présentent un faible coefficient d'absorption pour ,6 microns tandis que les halogénures de substances alcali- no-terreuses présentent un faible coefficient d'absorption entre 2 et 6 microns. Des lentilles en bromure de potassium et d'autres lentilles en halogénure sont réalisées par forgeage à chaud entre des matrices présentant un poli de qualité optique et en utilisant un environnement d'hélium à haute pression dans la chambre de forgeage,comme cela est précisé dans les brevets US mentionnés ci-dessus. Cela permet d'obtenir des éléments optiques exempts de criques,de densité maximale et à grains fins. Comme décrit ci-dessus,lors du forgeage d'une lentille en KBr, la lentille refroidie résultante présente une légère convexité sur la face plane et elle comporte également un rayon plus court que la valeur nominale sur la face conca- ve. En se référant maintenant à la figure lon voit que la lentille en halogénure 10 est positionnée dans un carter 11. Ce carter définit une petite chambre de pression et il est composé d'une partie 12 ayant dans l'ensemble une forme de disque et pourvue d'une ouverture 13 par laquelle un gaz tel que de l'hélium est introduit dans la chambre. Un anneau de retenue de lentille 14 est vissé ou emmanché de façon étanche au gaz dans la partie 12 et il comporte une ouverture 17 permettant une observation directe de la lentille lorsqu'elle est placée dans la chambre. Un joint d'étanchéité,tel qu'une bague torique élastique 15,entoure l'ouverture 17 et établit un joint étanche au gaz dans l'ouverture lorsque du gaz est introduit à l'intérieur du carter de manière à appliquer la lentille en contact étanche avec le joint 15. La surface de lentille qui est dirigée vers le bas (c'est-à-dire dans ce cas la surface concave) est observée à l'aide d'un interféromètre 16 en utilisant les modes de contrôle interférométrique de Fizeau et de Twyman-Green. L'interféromètre permet également d'appliquer les modes opératoires de cisaillement et holographique. Lors de la correction du profil de la lentille 10,du gaz,se trouvant à une pression réglée par un régulateur 18, est introduit dans la chambre du carter Il de façon à produire une flexion de la lentille au-delà de sa limite élastique. La pression est ensuite diminuée et on vérifie la courbure de la surface inférieure concave de la lentille à l'aide de l'interféromètre 16. Si elle n'est pas correcte, l'opération est répétée en augmentant de façon échelonnée la pression jusqu'à ce qu'on observe sur l'interféromètre que la courbure de la surface concave correspond aux spécifica- tions de conception et que la face plane possède la planéité correcte. Ce processus peut être réalisé à la température ambiante. La gamme de pressions appliquées à la lentille en halogénure est comprise entre 172 et 344 kilo-Pascals. La figure 2 met en évidence le paramètre général de con- ception d'une telle lentille en KBr pour laquelle le diamètre hors tout d est d'environ 6,35 cmle rayon r d'environ 38,1 cm et l'épaisseur de lentille t d'environ 0,38 cm. Les figures 3a à 3f montrent à l'aide d'interférogrammes l'influence de différents échelons d'augmentation de la pression sur la lentille. Les figures 3a, 3b et 3c correspon- dent au côté concave de la lentille tandis que les figures 3d, 3e et 3f correspondent au côté plan. Les figures 3a et 3b mettent en évidence le résultat obtenu après application d'une pression d'environ 303 kiloPascals,les figures 3d et 3e montrent le résultat obtenu après application d'une pression d'environ 330 kilo-Pascals tandis que les figures 3c et 3f- montrent les interférogrammes obtenus après application d'une pression d'environ 344 kilo-Pascals. Après application d'une pression de 303 kiloPascals,le rayon de courbure était déjà plus long de 0,51 cm et mesurait 37,52 cm. L'application de la pression de 330 kilo-Pascals a porté le rayon de courbure à 37,82 cm et elle a encore plus aplati la face plane. Après application de la pression de 344 kilo-Pascals,le rayon de cour- bure a pris la valeur de 37,90 cm et le côté concave est de- venu sphérique en couvrant plusieurs longueurs d'onde. Ainsiil ressort que la qualité optique des faces concave et plane de la lentille a été améliorée sensiblement,que le rayon de la len- tille a été augmenté et que la face plane a présenté une planéi- té couvrant plusieurs franges. Des essais effectués pendant une période prolongée ont montré que cette correction de la lentille était permanente et qu'elle n'avait aucune tendance à revenir dans la condition initiale. Il est à noter que la pression né- cessaire pour effectuer la correction d'une lentille est fonc- tion de la résistance de la matière utilisée,de sa forme struc- turale et de ses dimensions. REVENDICATIONS 1. Appareil pour corriger la forme d'éléments optiques en halogénure, caractérisé en ce qu'il comprend un carter (11) destiné à recevoir un élément (10),ledit carter (11) étant pourvu d'une ouverture (17) servant à observer directement l'élément (10),un joint d'étanchéité (15) entou- rant l'ouverture (17),un moyen (18)pour introduire un fluide sous pression à l'intérieur du carter (11) de façon à pousser l'élément (10)en contact étanche avec le joint d'étanchéité (15) pour assurer le scellement de l'ouverture (17) et pour provoquer une déformation de l'élé- ment (10),et un interféromètre (16) pour observer l'élément (10) au travers de l'ouverture (17)afin de permettre de déterminer la correction de forme désirée. 2. Procédé pour corriger la forme d'éléments optiques en halogénure, caractérisé en ce qu'on dispose l'élément (10) dans un carter (11) comportant une ouverture (17) munie d'un joint d'étanchéité (15) entourant l'ouverture (17),en ce qu'on introduit un fluide sous pression à l'intérieur du carter (1l)de manière à pousser l'élément (10) en contact étanche avec le joint d'étanchéité (15) pour sceller l'ouverture (17) et pour produire une déformation de l'élé- ment (0l),et en ce qu'on observe l'élément (10) au travers de l'ouverture (17) à l'aide d'un interféromètre (16) afin de permettre de déterminer la correction de forme désirée. 3. Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que l'élément (10) est formé d'un halogénure alcalin ou al- calino-terreux tel que du KBr. 4.Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que la pression fluidique est comprise entre 172 et 344 kilo - Pascals.