Brevet FR2468141A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne un système de modulation électrooptique faisant appel à un effet électro-optique. A ltheure actuelle on utilise souvent des signaux lumineux modulés, obtenus par modulationbie faisceaux tels que faisceaux laser par des signaux haute fréquence, pour enregistrer sur disques video ou sur disques audio à modulation par impulsions codées etc. Le modulateur optique destiné à moduler le faisceau par le signal haute fréquence peut être un modulateur optique faisant appel à un effet électrooptique (désigné ci-après modulateur optique de type Eo) et un modulateur optique mettant en oeuvre une déflexion optique supersonique (désigné ci-après modulateur optique de type Tao). Le modulateur optique de type EO peut etre utilisé sur une bande large et possède une résistance élevée à la tension, mais il présente des inconvénients d'une dérive importante ainsi que des problèmes d'exploitation . Par contre, le modulateur optique de type ÀO présente une faible dérive et s'avère dune exploitation facile, mais il a des inconvénients d'une bande étroite et d'une faible résistance à la tension. En général, il est indispensable de disposer d'une large bande pour ltenregistrement d'informations en surdensité sur un disque video etc. Pour cette raison, on utilise en général les modulateurs optiques de type EO, bien que la dérive soit importante et que leur exploitation soit compliquée. Dans un système de modulation électro-optique classique utilisant le modulateur optique de type EO, un signal différentiel entre un signal de référence du niveau de polarisation normal et un signal de comparaison de ltétat modulé est obtenu à l'aide d'un amplificateur différentiel et est envoyé à travers un amplificateur de polarisation au modulateur optique, permettant ainsi de contrôler la dérive du point de polarisation, dérive due à la variation de la température etc. Pour ces raisons il est nécessaire de prévoir, dans un système classique, des dédoubleurs de faisceau et des détecteurs optiques respectivement à l'entrée et à la sortie du modulateur optique, ce qui fait que le système est coûteux et, en outre, l'ajustement de l'axe optique du modulateur optique et des axes de ces éléments s'avère compliqué. Ceux-ci sont des inconvénients fâcheux. Un but de la présente invention est donc de réaliser un système de modulation électro-optique qui assure le contrôle de la polarisation d'un modulateur optique à l'aide d'un seul système de détection optique. Pour atteindre ce but et d'autres de la présente invention, celle-cia pour objet un système de modulation électro-optique qui comprend un comparateur de tension destiné à comparer un signal lumineux modulé en intensité sortant du modulateur optique avec une tension de référence afin d'obtenir en sortie deux signaux de tension; un circuit inverseur destiné à inverser la sortie du eomparateur de tension; un premier circuit de valeur moyenne fournissant la valeur moyenne de la sortie dudit comparateur de tension; un second circuit de valeur moyenne fournissant la valeur moyenne de la sortie du circuit inverseur; un amplificateur différentiel recevant respectivement sur ses première et seconde entrées les sorties desdits premier et second circuits de valeur moyenne; et un ampbtcatour de polarisation destiné à envoyer la sortie de l'amplificateir différentiel audit modulateur optique. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure la représente la caractéristique de modulation d'un modulateur optique faisant appel à un effet électro-optique; le signal modulé sous une polarisation normale; et la forme d'onde du signal lumineux modulé en intensité - les figures lb et lc sont respectivement des schémas représentant chaque forme d'onde du signal lumineux modulé en intensité pour chaque état de dérive à partir du point normal de polarisation, c'est-à-dire vers le haut ou vers le bas; - la figure 2 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation du système de modulation électro-optique classique - la figure 3 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation du système de modulation électro-optique conforme à la présente invention; et - la figure 4 représente des formes d'onde des signaux en divers points du circuit de la figure 3. On va décrire d'abord le système de modulation électro-optique classique pour permettre de mieux comprendre la présente invention. La structure fondamentale et le principe de fonctionnement d'un modulateur optique classique de type EO faisant appel à l'effet électro-optique d'un cristal sont décrits en détail dans Laser Handbook (Asakura Shoten). On va décrire un modulateur optique classique de type EO en se référant aux dessins. Sur la figure 1 on voit une représentation de la caractéristigue de modulation d'un modulateur optique classique de type EO, l'intensité de la lumière de sortie étant portée en ordonnées tandis que la tension de polarisation est portée en abscisses.La forme d'onde des signaux, représentée à droite, représente la forme d'onde d'un signal lumineux modulé en intensité iO selon une modulation normale par le signal modulé Ei ; la figure lb représente la forme d'onde du signal lumineux modulé en intensité i1 lorsque le point do polarisation a dévié vers le côté plus élevé ; la figure le représente la forme d'onde du signal lumineux modulé en intensité i2 lorsque le point de polarisation a dévié vers le coté moins élevé. On voit sur la figure la que le rapport entre l'intensité de la lumière de sortie et la tension de polarisation est représenté comme B1 tandis que le rapport entre l'intensité de la lumière de sortie et la tension appliquée (Eb + ei) est B1 + bi. De la sorte, lorsque le signal modulé par onde sinuisoldale Ei est superposé à la tension de polarisation Eb, l'intensité de la lumière de sortie varie entre Al et C1 et on obtient un signal lumineux iO modulé en intensité.La caractéristique de modulation IM d'un modulateur optique de type EO est une caractéristique carrée sinusoidale et, par conséquent, la forme d'onde du signal lumineux modulé en intensité i est déformée par la dérive du point de polarisation Eb. Par exemple, la forme d'onde du signal lumineux modulé en intensité il, lorsque le point de polarisation Eb se déplace vers le coté le plus élevé, est déformée comme visible sur la figure lb, tandis qu'une dérive du point de polarisation Eb vers le côté moins élevé entraîne une déformation comme représcr,-'cé sur la figure le. Ainsi, la valeur moyenne du signal lumineux modulé en intensité i est B1 dans le cas de la figure la; B2 ( > () dans le cas de la figure lb; et B3 ( On met en oeuvre cette caractéristique dans un régulateur de polarisation classique. On va décrire un système de modulation électro-optique classique comprenant un régulateur de polarisation classique, en se référant à la figure 2. Sur la figure 2 on voit représenté schématiquement un modulateur optique de type EO. Sur cette figure, le chiffre de référence 1 désigne un amplificateur de modulation destiné à transférer le signal modulé de la borne d'entré 2 au modulateur optique de type EO 3; 4 désigne un dédoubleur du faisceau d'entrée permettant d'échantillonner une partie de la lumière 5 entrant dans le modulateur 3; 6 désigne un détecteur de la lumière d'entrée qui détecte la lumière 5 provenant du dédoubleur 4 afin de la convertir en un signal électrique; 7 désigne un amplificateur d'entrée destiné à amplifier un signal de sortie de la lumière entrant dans le détecteur 6; 8 désigne un circuit de référence qui fournit un signal b dont le niveau est la moitié de celui du signal d'entrée a provenant de l'amplificateur 7; 9 désigne un dédoubleur do faisceau de sortie permettant d'échantillonner une partie de la lumière 10 sortant du modulateur optique 3; 11 désigne un détecteur de la lumière de sortie qui détecte la lumière 10 sortant du dédoubleur 9 et la convertit en un signal électrique; 12 désigne un amplificateur de sortie destiné à amplifier le signal de sortie du détecteur il; 13 désigne un circuit de valeur moyenne destiné à fournir le signal d ayant le même niveau do valeur moyenne que la sortie c de l'amplificateur de sortie 12; 14 désigne un amplificateur différentiel qui reçoit comme entrées la sortiebdu circuit de référence 8 et la sortie d du circuit de valeur moyenne 13; 15 désigne un amplificateur de polarisation qui amplifie la sortie de l'amplificateur différentiel 14 pour l'envoyer, comme tension de polarisation, au modulateur 3.Ce circuit comprend des connexions à courant continu. On va décrire maintenant le fonctionnement de ce circuit. La lumière d'entrée 5 est dédoublée par le dédoubleur 4, une partie de cette lumière étant envoyée au détecteur 6 tandis que la plupart de la lumière est envoyée au modulateur optique 3. La lumière d'entrée 5 est modulée par le modulateur optique 3 pour obtenir la lumière de sortie 10. Cette lumière de sortie 10 est dédoublée par le dédoubleur 9 et une partie de la lumière est envoyée au détecteur il, tandis que la plupart de cette lumière de sortie 10 sort du système de modulation électro-optique. Le détecteur 6 détecte la lumière d'entrée 5 et la convertit en un signal électrique, ce signal électrique étant envoyé à l'amplificateur d'entrée 7. L'amplificateur d'entrée 7 amplifie le signal appliqué sur son entrée et sa sortie a est appliquée au circuit de référence 8, lequel fournit à une entrée de l'amplificateur différentiel un signal de sortie b dont le niveau est la moitié de celui du signal d'entrée a. Par ailleurs, le détecteur 11 détecte la lumière de sortie 10 et la convertit nn un signal électrique. Ce signal électrique est envoyé à l'amplificateur de sortie 12. L'amplificateur de sortie 12 amplifie le signal sur son entrée et sa sortie c est appliqué au circuit de valeur moyenne 13. La lumière de sortie 1 L'amplificateur différentiel 14 amplifie le signal différentiel entre le signal de sortie b du circuit de référence et le signal de sortie d du circuit de valeur moyenne 13 et le signal amplifié est envoyé à l'amplificateur do polarisation 15 qui amplifie à un niveau désiré le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 14 pour fournir la tension de polarisation du modulateur optique 3. Le signal modulé est appliqué à la borne d'entrée 2 et est amplifié par l'amplificateur de modulation 1, le signal amplifié étant envoyé au modulateur optique 3. Il n'y a pas de perte de la lumière 5 entrant dans le modulateur optique 3. Ainsi, la modulation est la modulation de 100 lorsque A1=100 et Ci=086 sur la figure la. Le modulateur optique 3 module, en fonction du signal modulé provenant de la borne d'entrée 2, le point de polarisation correspondant au signal différentiel fourni par l'amplificateur différentiel 14, de sorte que la lumière d'entrée 5 subit une modulation à haute fréquence pour obtenir la lumière do sortie 10. Lorsqu'on applique une polarisation normale, comme le montre la figure la, le niveau de valeur moyenne B1 du signal lumineux modulé en intensité est la moitié de l'intensité maximale de la lumière de sortie. Cela est représenté sur la figure la comme A1=10qS et Cl=. Le contrôle de polarisation se base sur ce principe. Le niveau du signal de sortie a de l'amplificateur d'entrée 7 représente l'intensité de la lumière d'entrée 5. Le niveau du signal de sortie b du circuit de référence 8 est la moitié du niveau du signal de sortie a et correspond au niveau de la valeur moyenne du signal lumineux modulé pour une polarisation normale. Le niveau du signal de sortie b constitue la référence du controle de polarisation. Par ailleurs, le signal de sortie c de l'amplificateur de sortie 12 constitue le signal haute fréquence obtenu après détection de la lumière de sortie 10. Le niveau de la valeur moyenne du signal haute fréquence est détecté par le circuit de valeur moyenne 13. Le signal de sortie d du circuit 13 constitue le signal re?résentant la valeur moyenne. Le niveau de la valeur moyenne dans le cas d'une absence du contrôle do polarisation est B2 ou B3 sur les figures lb et c. Le signal de sortie d du circuit de valeur moyenne 13 constitue le signal à comparer avec le signal de référence b fourni par le circuit de référence 8. Le signal de différence entre le signal de référence b représentant le niveau de polarisation normal et le signal de comparaison d représentant l'état modulé est obtenu dans l'amplificateur différentiel 14 et le signal différentiel est appliqué à travers ltesmplificateur de polarisation 15 au modulateur optique 3, permettant ainsi de contrôler la dérive du point de polarisation provoquée par une variation de la température etc. Il en résulte l'obtention d'un signal lumineux modulé stable. Toutefois, dans le système classique, il est nécessaire de prévoir un dédoubleur de faisceau et un détecteur optique à l'entrée de lumière et à la sortie de lumière du modulateur optique 3. il en résulte un prix de revient élevé en raison de ces éléments coûteux et il est en outre difficile d'ajuster correctement l'axe optique du modulateur optique et les axes de ces éléments. On a constaté ces inconvénients. La présente invention a pour but de rémédier à ces inconvénients du système classique et elle a pour objet un système de modulation électro-optique ne faisant appel qutà un seul dédoubleur de faisceau ou à un seul détecteur optique. On va décrire maintenant un mode de réalisation de la présente invention en se référant aux dessins. La figure 3 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation du système de modulation électro-optique conforme à l'invention. Sur la figure 3 les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments ou des éléments correspondants de la figure 2. La référence 20 désigne un comparateur de tension qui compare le signal lumineux modulé en intensité i provenant du détecteur 1 1 avec la tension de référence B fournie par une source 21 prévue à cet effet pour obtenir en sortie une tension e; 22 désigne un amplificateur inverseur destiné à inverser la sortie du comparateur de tension 20; 23 désigne un premier filtre passe-bas constituant un premier circuit de valeur moyenne fouissant la valeur moyenne de la sortie e du comparateur de tension 20; 24 désigne un second filtre passe-bas constituant un second circuit de valeur moyenne fournissant la valeur moyenne de la sortie f de l'amplificateur inverseur 22. Les sorties g, et h des premier et second filtres passe-bas 23,24 sont appliquées respectivement aux première et seconde entrées d'un amplificateur différentiel 14. Dans ce circuit, le circuit se trouvant au-dessous du comparateur de tension 20 comprend des connexions à courant alternatif. On va décrire en détail le fonctionnement de ce circuit en se référant aux formes d'onde des signaux apparaissant en divers points et représentées sur la figure 4. Le signal lumineux modulé en intensité i obtenu par conversion du signal lumineux modulé en un signal électrique par le détecteur de lumière de sortie il constitue entrée du comparateur de tension 20. Celui-ci fournit en sortie un signal de tension e, représenté sur la figure 4, à condition que le signal d'entrée i soit supérieur ou inférieur à la tension de référence B (B=O) de la source de tension de référence 21. Le signal de sortie e est inversé dans l'amplificateur inverseur 22 pour obtenir le signal de tension f, représenté sur la figure 4. Les signaux de tension e et f traversent respectivement les premier ou second filtres passe-bas 23,24 pour obtenir des valets moyennes et les signaux de valeur moyenne g et h sont envoyés à l'amplificateur différentie 14.Celui-ci établit le signal de différence entre les deux signaux t et h et ce signal de différence est envoyé à travers l'amplificateur de polarisation 15 au modulateur optique 3. Sous une polarisation normale, la sortie e du comparateur de tension 20, permettant de comparer le signal lumineux modulé en intensité i avec la tension de référence B, est un signal pulsé présentant un temps de mise sous tension de 50 , comme le montre la figure 4. Le signal d'inversion f de la sortie e est, lui aussi, un signal pulsé présentant un temps de mise sous tension de avec inversion de phase. De ce fait, les signaux de valeur moyenne g et h, obtenus en faisant traverser chaque filtre passe-bas 23,24 par les signaux e et f, sont des signaux de même niveau. La sortie de l'amplificateur différentiel 14 est zéro et la point de polarisation ne dévie pas, ce qui permet d'effectuer la modulation sous une polarisation normale. Toutefois, lorsque le point de polarisation dévie par suite d'une variation de la température etc., le signal lumineux modulé en intensité i varie comme les signaux représentés sur les figures lb ou 1c. Le temps de mise sous tension de la sortie du comparateur de tension 20 s'écarte de 50 et le sens de cet écartement correspond au sens de dérive du point de polarisation. Le temps de mise sous tension de la sortie f, constituant le signal inversé de la sortie e, est déplacée dans le sens opposé à celui de la sortie e.Par conséquent, les signaux de valeur moyenne g et h des deux signaux e et f ne sont pas égaux, de sorte que le signal de sortie dont la polarité correspond à l'un ou l'autre sent du temps de mise sous tension et dont le niveau correspond au degré de dérive est obtenu en sortie de l'amplificateur différentiel 14. De la sorte, la polarisation du modulateur optique est contrôlée pour obtenir un temps de mise sous tension de 50 du niveau de la tension de référence du signal lumineux modulé en intensité en envoyant le signal de sortie à travers l'amplificateur de polarisation 15 au modulateur optique 3. On obtient ainsi une modulation stable de la lumière de sortie. Conformément au système de modulation électro-optique réalisé de cette façon, il n'est pas nécessaire de prévoir des éléments coûteux,tels que dédoubleur- de faisceau et détecteur optique, à entrée du modulateur optique 3, ce qui permet d1en diminuer le coût et d'éviter l'ajustement des axes de ces éléments par rapport à l'axe du modulateur optique 3. Ces effets s'avèrent importants, notamment lorsqu'il slagit d'un système dans lequel le niveau du signal lumineux est souvent varié. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la tension de référence B du comparateur de tension 20 est zéro.pour que le temps de mise sous tension de la sortie e soit de 501o pour une polarisation normale. Lorsqu'on désire une sortie lumineuse modulée présentant une forme d'onde déformée, le contrôle de polarisation peut s'effectuer en un point de polarisation éloigné du point de polarisation normal en faisant varier la tension de référence B de la source de tension de référence. Conformément au système de modulation électro-optique de l'invention, la différence entre Qi le signal de valeur moyenne de la sortie du comparateur de tension permettant de comparer le signal lumineux modulé en intensité avec la tension de référence et02le signal de valeur moyenne de la sortie inversée du comparateur de tension est appliquée, comme polarisation, au modulateur de lumière, de sorte à assurer les fonctions du système classique tout en réduisant le nombre de dédoubleurs do faisceau et de détecteurs optiques nécessaires, ce qui permet de réduire le prix de revient et d'éviter en outre la nécessité d'ajuster les axes de ces éléments. Ce sont des avantages importants. REVENDICATIONB 1. Système de modulation électro-optique, caractérisé en ce qutil comprend un comparateur de tension permettant de comparer un signal lumineux modulé en intensité sortant d'un modulateur optique avec une tension de référence afin d'obtenir en sortie deux signaux de tension; un circuit inverseur destiné à inverser la sortie du comparateur de tension; un premier circuit de valeur moyenne fournissant la valeur moyenne de la sortie du comparateur de tension; un second circuit de valeur moyenne fournissant la valeur moyenne de la sortie du circuit inverseur; un aLplificateur différentiel destiné à recevoir les sorties des premier et second circuits de valeur moyenne respectivement comme premièreet seconde entrées; et un amplificateur do polarisation destiné à envoyer la sortie de l'amplificateur différentiel audit modulateur optique. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le modulateur optique fait appel à l'effet optique d'un cristal.