Brevet FR2488413A1 — publié le 19820212

L;.. prl"{s trunsmission conv(rgente de I.! lumière, dit ci-après "guide d'ondes op) tique autofocalisaLeur", dont l'indice de réfraction varie progressivement dans une direction transver- sale a.u trajet de la lumière, ainsi qu'un procédé pour sa pro- duction. Il a déjà été établi qu'un guide d'ondes optique autofocalisateur, dont l'indice de réfraction varie progressi- vement de son centre vers sa surface dans une direction per- pendiculaire à un trajet lumineux, et qui possède une distri- bution théorique ou idéale de l'indice de réfraction montrant une variation idéale ou parfaite de l'indice de réfraction de son centre vers sa surface, c'est-à-dire un indice de réfrac- tion idéal conférant une action de lentille sans distorsion de son centre à sa surface, présente la relation suivante: N(r)=N sech (VA r) (1) [dans laquelle A est une constante de distribution de l'indice de réfraction et, dans une section transversale arbitraire théorique du guide d'ondes optique réalisée perpendiculairement au trajet de la lumière, No est l'in- dice de réfraction au point central de la section, et N(r) est l'indice de réfraction à une distance r du point central], en ce qui concerne les rayons méridiens, et la relation suivante N(r)=N (1 + A.r2)-1/2 (2) o [dans laquelle tous les symboles ont.le sens défini ci- dessus] en ce qui concerne les rayons hélicoïdaux (voir dans une pu- blication en langue japonaise "Optical Technology Contact", volume 16, n9 5, pages 25-37, un article de Kooichi Nishizawa intitulé "Selfoc Lens and Application Thlereof" (Lentille auto- focalisatrice et son application). Si] 'on effectue le d(óvel oppement en série des équations (1) et (2), on peut les écrire sous la forme des polynomes suivants: N(r);:N sech ( V r) o =N 1- A r2 2+ ' 4 61 + 3. (1)' (en ce qui concerne les rayons-méridiens) N(r)=No (1 + A.r2)-1/2 =Nf 1-.r2 + 3A 2 4 5 A3. 6 =N 2 2-r + (A) 'r + (2) ' (en ce qui concerne les rayons hélicoidaux). On connaît un guide d'ondes optique autofocalisa- teur dont l'indice de réfraction varie progressivement de son centre à sa surface (voir le brevet U S-A-3 941 474). Ce guide d'ondes présente la relation suivante: N(r)=N (1- A-r) (3) [dans laquelle, dans une section théorique perpendiculaire au trajet de la lumière, N0 est l'indice de réfraction au point central de la section, et N(r) est l'indice de ré- fraction à la distance r du point central]. Une comparaison de l'équation (3) avec les équations (1)' et (2)' montre que ce guide d'ondes optique présente un indice de réfraction voisin de celui d'un guide d'ondes opti- que présentant une distribution idéale ou parfaite de l'indi- ce de réfraction, mais qu'il ne possède jamais l'indice de ré- fraction idéal. En fait, le guide d'ondes optique connu ci- dessus présente des indices de réfraction correspondant bien un guide d'ondes optique ayant une distribution idéale ou parfaite de l'indice de réfraction dans des zones situées à une faible distance r de la partie centrale de ce guide d'on- dés optique, mais lorsque la distance r, à partir du point central, augmente (c'est-à-dire lorsque l'on se rapproche de la surface périphérique), le guide d'ondes optique, connu pré- sente un plus faible indice de réfraction que l'indice de ré- fraction du guide d'ondes optique ayant la distribution par- faite de l'indice de réfraction. Puisqu'il présente la distribution précitée de l'in- dice de réfraction, le guide d'ondes optique classique doit être amélioré sur les deux points suivants pour une applica- tion pratique. En premier lieu, puisque, lorsqu'on s'éloigne de la partie centrale, il présente un indice de réfraction éloigné de l'indice de réfraction du guide d'ondes optique possédant une distribution idéale de cet indice de réfraction, il pré- sente le défaut que la transmission de l'information lumineuse devient peu nette et manque de précision. Pour remédier à ce défaut, la pratique consiste à utiliser la partie centrale du guide d'ondes optique dont la distribution de l'indice de réfraction se rapproche de la distribution idéale de cet in- dice. Des applications dans lesquelles le guide d'ondes opti- que peut être utilisé de cette façon sont naturellement li- mitées, l'efficacité de cette utilisation est également ré- duite en fait. En raison de la distribution précitée de l'indice de réfraction, les guides d'ondes optique classiques ne pour- ront pas pleinement servir à des applications exigeant un- ren- dement élevé et qui ont été activement mises au point au cours de récentes années, comme des dispositifs de détection optique pour des vidéo-disques, des dispositifs optiques d'observa- tion d'images (par exemple un arthroscope), et divers dispo- sitifs optiques de communication. En second lieu, puisque les guides d'ondes optique classiques présentent, à mesure qu'on s'éloigne de leur par- tie centrale, un indice de réfraction inférieur à celui d'un guide d'ondes optique présentant une distribution parfaite de l'indice de réfraction, la lumière qui a traversé la par- tie périphérique des guides d'ondes optique est focalisée da- vantage,vers l'intérieur (lorsqu'on regarde à partir de la direction dans laquelle la lumière progresse) de l'axe cen- tralque la lumière qui a traversé une partie relativement centrale des guides d'ondes optique. On note quepuisque les guides d'ondes optiques ont généralement la forme d'un très fin filament, la réalisation d'une forme convexe constitue la seule technique disponible pour compenser des aberrations, c'est-à-dire une déviation de la position d'un point focal sur l'axe central, par le traitement de la face terminale des gui- des d'ondes optique. Cependant, le guide d'ondes optique classique,dont l'indice de réfraction, lorsqu'on s'éloigne de sa partie centrale, est inférieur à celui-d'un guide d'ondes optique présentant une distribution parfaite de l'indice de réfraction, présente une aberration accrue lorsqu'on lui don- ne une forme convexe. La présente invention vise donc à proposer un guide d'ondes optiques autofocalisateur dont la distribution de l'indice de réfraction est très voisine de celle d'un guide d'ondes optiques présentant une distribution parfaite de l'in- dice de réfraction, même dans une partie de surface périphéri- que de ce guide d'ondes éloignée de sa partie centrale. Un autre but de la présente invention consiste à proposer un guide d'ondes optique autofocalisateur présen- tant à sa partie centrale une distribution parfaite de l'indi- ce de réfraction et vers sa surface périphérique un indice de réfraction supérieur à l'indice de réfraction idéal, et qui permet donc une compensation d'aberration par la formation d'une surface convexe à la surface terminale. La présente invention vise encore à proposer un guide d'ondes optique autofocalisateur, présentant les ca- ractéristiques précitées de distribution de l'indice de ré- fraction par suite de la variation, de sa partie centrale à sa surface périphérique, des concentrations d'au moins trois cations constituant un oxyde de modification du verre. La présente invention vise en outre à proposer un procédé pour produire le guide d'ondes optique autofocalisa- teur précité. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaStront à l'examen de la description détaillée suivante. La présente invention parvient à ces buts et avan- tages en proposant un guide d'ondes optique autofocalisateur, dont l'indice de réfraction varie progressivement de sa partie centrale à sa surface dans un sens perpendiculaire au trajet de la lumière, ce guide d'ondes ou corps en verre contenant au moins trois cations constituant des oxydes modificateurs du verre, un premier et un second cations parmi ceux-ci pré- sentant des variations de concentration de gradients inverses de sa partie centrale vers sa surface périphérique, et un troi- sième cation ne présentant pratiquement pas de variations im- portantes de concentration dans la partie centrale du corps en verre mais présentant une variation sensiblement continue de concentration à l'extérieur de cette partie centrale vers la surface périphérique du guide d'ondes. Selon la présente invention, un tel guide d'ondes optique peut être produit par un procédé selon lequel on met un corps en verre, contenant un oxyde modificateur dérivant d'un premier cation, en contact avec une source d'ions conte- nant un second cation capable de constituer un oxyde modifi- cateur du corps en verre pour donner un corps en verre dans lequel les premier et second cations présentent des variations sensiblement continues de concentration de gradients inverses de la partie centrale vers la partie périphérique du corps en verre, puis en mettant ce corps en verre en contact avec une source d'ions contenant un troisième cation capable de cons- tituer un oxyde modificateur du corps en verre pour produire un corps en verre dans lequel le troisième cation ne présente pas de variation de concentration dans sa partie centrale mais présente une concentration qui varie de manière sensible- ment continue vers la partie périphérique de ce corps. Les figures 1 à 6 montrent des variations de la concentration des trois cations qui constituent des oxydes mo- dificateurs du guide d'ondes optique autofocalisateur de l'invention, dans une direction perpendiculaire à un trajet de lumière. Des exemples des premier, second et troisième ca- tions utilisés dans le procédé de la présente invention com- prennent des cations monovalents comme le lithium (Li), le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb), le césium - (Cs+) et le thallium (Tl); des cations divalents comme le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr), le baryum (Ba++), le zinc (Zn+), et le plomb (Pb++); des ca- tions trivalents comme le lanthane (La) ; et des cations tétravalents comme l'étain (Sn ++.). Parmi eux, on préfère utiliser les cations monovalents dans le procédé de la présen- te invention, car ils peuvent se diffuser dans le verre à des températures inférieures à celles correspondant aux cations divalents à tétravalents. On met en oeuvre le procédé de l'invention en met- tant tout d'abord un corps en verre, contenant un oxyde modificateur dérivé d'un premier cation, en contact avec une source d'ions contenant un second cation, pour former un corps en verre préliminaire, puis en mettant ce corps en verre pré- liminaire en contact avec une source d'ions contenant un troi- sième cation. Dans la première étape du procédé de la présente invention, une partie du premier cation présent dans le corps en verre est remplacée par le second cation pour obtenir un corps en verre préliminaire dans lequel les premier et second cations présentent des variations sensiblement continues de leur concentration, de gradients inverses, de la partie cen- trale vers la partie périphérique du corps en verre. Plus particulièrement, le premier cation présente une concentra- tion qui diminue progressivement de la partie centrale du corps en verre vers sa surface périphérique, et le second cation présente une concentration qui augmente progressive- ment de la partie centrale du corps en verre vers sa partie périphérique. Ainsi, dans la première étape du procédé de l'in- vention, le second cation est introduit par diffusion dans le corps en verre et pénètre dans ce corps en remplaçant le pre- mier cation. Le premier ion,qui est remplacé par le second cation,diffuse de manière semblable dans le corps en verre et ressort de ce corps pour parvenir dans la source d'ions conte- nant le second cation. Puis, le corps en verre préliminaire est mis en contact avec une source d'ions contenant le troisième cation. Dans la seconde étape, une partie du premier cation et/ou du second cation de ce corps en verre préliminaire est remplacée par le troisième cation pour donner un corps en verre dans lequel le troisième cation ne présente pas de variation im- portante de concentration dans la partie centrale du corps en verre mais présente une concentration qui varie de manière sen- siblement continue vers la surface périphérique de ce corps. Plus particulièrement, le troisième ion présente une concen- tration qui diminue de façon sensiblement progressive de la surface périphérique du corps en verre vers la partie centrale de celui-ci et, dans la partie centrale, il n'y a sensiblement pas de variation de concentration. Pour produire un corps en verre final dans lequel le troisième cation présente la variation précitée de concen- tration, on règle la température et le temps de contact du corps en verre préliminaire avec la source des ions contenant le troisième cation. On peut déterminer expérimentalement les valeurs intéressantes du temps et de la température de con- tact. On peut réaliser les première et seconde étapes du procédé de la présente invention en plongeant le corps en ver- re à des températures élevées dans une source d'ions contenant les second et troisième cations correspondants, par exemple un bain fondu d'au moins un sel comme des nitrates, des sul- fates, etc., des cations correspondants. La température de mise en contact est inférieure à la température de ramollissement du verre et se situe de pré- férence entre le point de transformation du corps en verre et son point de trempé. On peut mettre en oeuvre le procédé de la présente invention en retirant du bain de traitement de la première étape le corps en verre préliminaire obtenu dans cette pre- mière étape et en traitant ensuite ce corps, dans la seconde étape, dans un bain de traitement contenant le troisième ca- tion, ou bien en soumettant le corps en verre préliminaire, obtenu dans la première étape, à un traitement dans un bain de traitement de seconde étape préparé par addition du troi- sième cation au bain de traitement de la première étape. La façon dont les cations des oxydes de modification du verre contribuent à son indice de réfraction diffère géné- ralement selon le type de corps en verre et selon les types des cations. On peut généralement déterminer l'effet qualitatif de la présence d'un certain ion sur l'indice de réfraction du verre en comparant les valeurs de la polarisation électroni- que des ions concernés, par unité de volume du verre, ou les valeurs du rapport polarisabilité électronique/(rayon ioni- que). Le tableau I montre les rayons ioniques, la pola- risabilité électronique et le rapport entre la polarisabilité électronique et (rayon des ions) pour des cations typiques constituant des oxydes de modification du verre. TABLEAU I Ion Rayons de Polarisabilité Polarisabilité électro- l'iono é 1ectroique nique __(AÀ) (t) (rayon de l'ion)3 Li+ 0,78 0,03 0, 0632 Na 0,95 0,41 0,478 K+ 1,33 1,33 0,565 Rb 1,49 1,98 0,599 Cs+ 1,65 3,34 0,744 T1+ 1,49 5,2 1,572 Mg+2 0,78 0,094 0,20 Ca+2 0,99 1,1 1,13 Sr+2 1,27 1,6 0,78 Ba+2 1,43 2,5 0,85 +2 Zn+2 0,83 0,8 1,39 .,,.... _,,- Cd+2 1,03 1,8 1,71 Pn+2 1,32 4,9 2,11 La+3 1,22 1,04 5,68 Sn+4 0,74 3,4 8, 35 L,,,,, Par exemple, le tableau I enseigne qualitativement qu'un verre,dans lequel Na est un cation formant un oxyde de modification, présente un indice de réfraction inférieur à un verre dans lequel K+ est un cation constituant un oxyde de modification. Il enseigne aussi qualitativement que l'on peut produire un corps en verre dans lequel Na+ et-K+ sont des ca- tions constituant un oxyde de modification, la concentration de K diminuant de la partie centrale à la partie périphérique du corps en verre et la concentration de Na+ augmentant de la partie centrale à la partie périphérique. Un tel corps en ver- re présente un indice de réfraction qui diminue progressive- ment de la partie centrale à la partie périphérique de ce corps en verre. En considérant de manière relative les données pré- sentées au tableau I, on peut prévoir qualitativement les ions qu'il convient de choisir comme premier à troisième cations dans le procédé de la présente invention. Dans le procédé de la présente invention, on préfère surtout un ion thallium comme premier cation, un ion potassium comme second cation et un ion césium comme troisième cation. Le procédé de la présente invention permet de pro- duire un guide d'ondes optique dans lequel la concentration du troisième cation varie dans une région correspondant à une distance de la surface périphérique de 10 à 70, de préférence 30 à 50, si la distance entre la surface périphérique et le centre du guide d'ondes optique est considérée comme égale à 100. Le procédé de la présente invention permet de produire facilement un guide d'ondes optique, possédant la distribu- tion souhaitable de concentration des cations, en réglant la température et le temps de traitement, bien que ces facteurs varient selon les types des premier au troisième cations. Des modes opératoires spécifiques ressortiront clairement de la description des exemples apparaissant ci-après. Selon la présente invention, on peut également pro- duire un guide d'ondes optique en mettant un corps en verre, 1 1 contenant un oxyde modificateur dérivé d'un premier cation, en contact avec une source d'ions contenant un second cation et un troisième cation capables de constituer des oxydes de modification du corps en verre. Ce procédé peut donner un guide d'ondes optique dans lequel la concentration du premier cation diminue pro- gressivement de la partie centrale vers la surface périphéri- que du guide d'ondes optique et dans lequel il n'y a pas de variation importante de la concentration du troisième cation dans la partie centrale du guide d'ondes mais il y a une va- riation continue de la concentration lorsqu'on se rapproche de la surface périphérique du guide d'ondes. Selon ce second procédé, on traite le corps en ver- re contenant le premier cation dans un bain d'une source d'iors contenant à la fois les second et troisième cations. Donc, pour que les cations individuels présentent les distributions précitées de concentration, il est nécessaire de tenir compte, dans la mesure nécessaire, de la différence de vitesse de dif- fusion entre le second cation et le troisième cation dans le corps en verre, ou de la concentration du second cation et du troisième cation dans le bain de traitement. Des expérimentations répétées permettent en prati- que de déterminer des conditions convenables de traitement. Des conditions spécifiques de traitement ressortiront de la description des exemples qui apparaîtra ci-après. Il a été trouvé que dans le second procédé, également, il est préféra- ble d'utiliser un ion thallium, un ion potassium et un ion césium comme premier à troisième cations, respectivement. Selon un troisième procédé de l'invention, on peut produire le guide d'ondes optique selon l'invention en met- tant un corps en verre, contenant un oxyde modificateur déri- vé du premier cation et un oxyde modificateur dérivé du troi- sième cation, en contact avec une source d'ions contenant la seconde source capable de constituer un oxyde modificateur du corps en verre. Le troisième procédé selon l'invention peut donner un guide d'ondes optique dans lequel la concentration du premier cation diminue progressivement de la partie centrale à la partie périphérique du guide d'ondes, la concentration du second cation augmente progressivement-de la partie centra- le vers la partie périphérique du guide d'ondes, et le troi- sième cation ne présente pratiquement pas de modification de concentration dans la partie centrale mais une diminution pro- gressive de concentration lorsqu'on se rapproche de la surface périphérique du guide d'ondes. On produit ce type de guide d'ondes optique lors- que le second cation contribue davantage que le troisième ca- tion à l'indice de réfraction près de la surface périphérique du guide d'ondes optique. Par exemple, lorsque le premier ca- tion est un ion thallium, le second cation est un ion potas- sium et le troisième cation est un ion lithium, on peut avan- tageusement produire par le troisième procédé de l'invention un guide d'ondes optique dans lequel ces cations sont conte- nus selon les distributions précitées de concentration. Ainsi, selon-l'invention, celle-ci propose un corps en verre pour transmission convergente de la lumière, dont l'indice de réfraction varie progressivement de la partie cen- trale vers la surface dans un sens perpendiculaire à un tra- jet de lumière, ce corps en verre contenant au moins trois ca- tions constituant des oxydes de modification du verre, un pre- mier et un second de ces cations présentant des variations de concentration de gradients inverses de la partie centrale à la partie périphérique du corps en verre, et un troisième ca- * tion ne présentant essentiellement pas de variation de con- centration à la partie centrale du corps en verre mais pré- sentant une variation essentiellement continue de la concen- tration à l'extérieur de cette partie centrale et lorsqu'on se rapproche de la surface périphérique du corps en verre ou guide d'ondes. En déclarant que "le premier cation et le second cation présentent des variations de concentration de gradients inverses", on entend indiquer par exemple que le premier ca- tion présente une variation de concentration tendant globale- ment à diminuer de la partie centrale vers la partie périphé- rique du guide d'ondes cependant que le second cation présen- te une variation de concentration tendant globalement à aug- menter de la partie centrale vers la partie périphérique du guide d'ondes, ou bien que les deux cations présentent des variations de concentration de tendances inverses. On doit comprendre que l'expression "variation de concentration ten- dant globalement à augmenter" comprend des cas dans lesquels - il existe partiellement, dans une variation de concentration tendant à augmenter, une variation de concentration tendant à diminuer. De préférence, le guide d'ondes optique selon l'in- vention est tel que la concentration du premier cation aug- mente de la surface vers le centre, la concentration du second cation diminue de la surface vers le centre, et la concentra- tion du troisième cation diminue de la surface vers le centre. En ce qui concerne la distribution du troisième cation, le guide d'ondes optique est tel que la concentration du troi- sième cation varie dans une région correspondant à une distan- ce de la surface périphérique se situant de préférence entre et 70, encore mieux de 30 à 50, si la distance entre la surface périphérique et le centre du guide d'ondes optiques est considérée comme égale à 100. En ce qui concerne les types des premier à troisième cations, le guide d'ondes optique selon l'invention compor- te un ion thallium comme premier cation, un ion potassium comme second ion et un ion césium comme troisième cation. Les études des inventeurs de la présente invention ont montré que le guide d'ondes optique de l'invention pré- sente une distribution de l'indice de réfraction montrant la relation suivante par rapport à des rayons méridiens: N(r) > N sech (vrAr) [dans laquelle A est une constante de distribution de l'indice de réfraction et, dans une section transversale théorique arbitraire du guide d'ondes optique réalisée perpendiculairement au trajet de la lumière, No est l'in- dice de réfraction au point central de la section trans- versale, et N(r) est l'indice de réfraction à une dis- tance r du point central], et une distribition de l'indice de réfraction montrant la re- lation suivante par rapport à des rayons hélicoïdaux N(r) >wN (1 + A.r2)1/2 [dans laquelle tous les symboles ont le sens défini ci- dessus]. En d'autres termes, selon la présente invention, celle-ci propose un guide d'ondes optique dont les caractéris- tiques optique équivalent sensiblement à celles d'un guide d'ondes optiques présentant une distribution parfaite de l'in- dice de réfraction par rapport aussi bien auxrayons méridiens qu'aux rayons hélicoidaux, ainsi qu'il ressort des exemples présentés ci-après. En outre, selon la présente invention, celle-ci pro- pose un guide d'ondes optique présentant à sa périphérie un indice de réfraction supérieur à celui d'un guide d'ondes opti- que ayant une distribution parfaite ou idéale de l'indice de réfraction par rapport aussi bien aux rayons méridiens qu'aux rayons hélicoïdaux, ainsi qu'il ressort des exemples donnés ci-après. On peut facilement transformer ce type de guide d'ondes optique en un guide d'ondes optique capable de pré- senter les caractéristiques optiques équivalant sensiblement à celles d'un guide d'ondes optique ayant une distribution idéale de l'indice de réfraction, en formant une surface con- vexe à la face extrême de réception de la lumière et/ou à la face extrême d'émission de la lumière du guide d'ondes opti- que, par exemple en meulant et polissant directement la sur- face extrême pour obtenir une surface convexe de courbure prédéterminée, ou bien en finissant les surfaces extrêmes du guide d'ondes optique en leur conférant une forme plane et en collant sur la surface plane une lentille réalisée en ver- re ordinaire ne présentant pas de distribution de l'indice de réfraction et ayant une surface de forme convexe et l'autre surface de forme plane. Le corps en verre pour transmission convergente de la lumière selon l'invention (ou guide d'ondes optique auto- focalisateur) présente des caractéristiques optiques voisines de celles d'une lentille idéale, et peut donc servir à diver- ses applications auxquelles des guides d'ondes optique auto- focalisateurs ne peuvent servir. Par exemple, pour servir dans un dispositif optique de détection d'un vidéo-disque auquel on demande de focaliser le rayon laser en un point extrême- ment petit, un guide d'ondes optique. autofocalisateur clas- sique ne peut servir efficacement qu'à raison d'environ 60 % de son diamètre, alors que le guide d'ondes optique. selon l'invention peut efficacement servir dans son intégralité. Puisque la quantité de laser pouvant être utilisée efficace- ment est proportionnelle au carré du diamètre effectif, cela signifie que si, dans un guide d'ondes optique classique, le taux d'utilisation du faisceau laser n'est que de 30 à 40 %, ce taux d'utilisation augmente jusqu'à plus de 90 % dans le cas du guide d'ondes optiques de la présente invention. La distribution de l'indice de réfraction du guide d'ondes optique de l'invention peut être réglée à une valeur supérieure à la valeur idéale, c'est-à-dire que la courbe de distribution de l'indice de réfraction peut être lissée da- vantage que la courbe de distribution parfaite. Ainsi, en formant une surface convexe sur l'extrémité du guide d'ondes optique, on peut corriger une aberration de lentille due à, une différence d'indice de réfraction par rapport à la dis- tribution parfaite dans la zone de surface périphérique. En même temps, on peut obtenir un plus grand angle d'ouverture que dans le cas des guides d'ondes optiques classiques dont les surfaces extrêmes sont planes. En général, le guide d'ondes optique autofocalisa- teur de l'invention présente une section transversale circu- laire, ainsi que la distribution précitée de l'indice de ré- fraction dans le sens radial à, partir de son axe central. Le guide d'ondes optique de l'invention peut également être réa- lisé sous forme d'une structure en parallélépipède dans la- quelle la distribution précitée de l'indice de réfraction exis- te dans une direction d'une section transversale perpendicu- laire à deux surfaces parallèles, et, dans une direction per-. pendiculaire à la direction précitée dans la section trans- versale, l'indice de réfraction est uniforme et les rayons lu- mineux sont concentrés sur une ligne. Habituellement, les surfaces dé réception de la lu- mière et d'émission de la lumière du guide d'ondes optique de l'invention sont polies. Comme indiqué ci-dessus, le guide d'ondes optique de l'invention présente des propriétés optiques bien meilleu- res que celles des guides d'ondes optiques classiques. Les exemples non limitatifs suivants illustrent plus en détail la présente invention. Exemple 1 et exemple comparatif 1 On prétraite, par maintien durant 11 heures dans un bain de nitrate de potassium maintenu à 510C, une tige ronde en verre, ayant un diamètre de 1,O mm et produite à partir dé verre consistant en 58,2 moles % de SiO2, 19,3 moles % de B0 13,7 moles % de Na20, 5,8 moles % de Tl 0 et 3,0 moles % 2 37 37mlsd aO, oe d T20e3,mos% de ZnO. On maintient durant 24 heures dans un bain, maintenu à 5100C, d'un mélange de 99 % en poids de nitrate de potas- sium et de 1 % en poids de nitrate de césium, la tige ronde en verre prétraitée. On retire de ce bain la tige en verre traité, et l'on mesure la distribution de son indice de ré- fraction. Les résultats obtenus sont présentés au tableau II. A titre comparatif, on traite par un procédé clas- sique de traitement une tige ronde en verre ayant un diamètre 24.884.13 1'7 de 1,0 mm et qui a 'té produite a partir d'un verre ayant la même composition que ci-dessus. En particulier, on maintient cette tige durant 35 heures dans un bain de nitrate de potas- sium maintenu ' 5109C. On détermine la distribution de l'in- dice de réfraction de la tige en verre traité, et cette dis- tribution est indiquée au tableau II. Le tableau II montre également les valeurs de N sech (V/7r) calculées pour les distances r (en -mm) à par- O -2 tir de l'axe central de la tige en verre traité (A=0,194 mmi; N =1,580). o On mesure, par une méthode d'analyse aux rayons X d'une microsonde, la distributioi des concentrations de l'ion thallium, de l'ion sodium, de l'ion césium et de l'ion potas- sium de l'échantillon obtenu à l'exemple 1. Les résultats re- levés sont présentés sur la figure 1, sur laquelle les concen- trations des ions sont exprimées en une échelle arbitraire sur l'axe des ordonnées. TABLEAU I I Distance r a Indice de réfraction partir de l'axe central (mm) Exemple 1 Exemple com- Valeur calculée paratif 1 pour N seceh (Vl r) 0 1,580 1,580 1,580 0,05 1,579 1,579 1,579 0,10 1,578 1,578 1,578 0,15 1,576 1,576 1,576 0,20 1,574 1,574 1,574 0,25 1,570 1,570 '1,570 0,30 1,566 1,566 1,566 0,35 1,561 1,561 1,561 0,40 1,555 1,555 1,555 0,45 1,549 1,548 1,549 0,50 1,542 1,540 1,542 Les résultats donnés au tableau II montrent que la distribution de l'indice de réfraction, pour l'objet trai- té dans l'exemple 1, se rapproche davantage du type de dis- tribution de: N(r)=No. sech ( a r) que la distribution dans le cas de l'objet traité dans l'exemple comparatif 1. Il ressort du tableau II et de la figure 1 qu'un ion césium est présent en une concentration diminuant progres- sivement de la surface de l'échantillon jusqu'à une profondeur d'environ 50 microns (10 % du rayon de l'échantillon) et, donc, l'indice de réfraction dans cette zone est supérieur à celui obtenu par le procédé classique. Exemple 2 et exemple comparatif 2 On prétraite, en la maintenant durant 140 heures dans un bain de nitrate de potassium maintenu à 5009C, une ti- ge ronde en verre ayant un diamètre de 2,0 mm et produite à partir d'un verre consistant en 55,9 moles % de SiO2, 18,7 mo- les % de B203, 93 moles % de Na2O 9,3 moles % de Tl20 et 6,8 moles % de ZnO. On soumet ensuite la tige de verre prétraitée à un traitement durant 140 heures supplémentaires dans un bain, maintenu à 5000C, d'un mélange. de 90 % en poids de ni- trate de potassium et de 10 % en poids de nitrate de césium. A titre comparatif, on traite par un procédé classi- que une tige ronde en verre, ayant un diamètre de 2,0 mm et qui a été produite à partir d'un verre ayant la même composi- tion que ci-dessus. Plus particulièrement, on traite la tige durant 280 heures dans un bain de nitrate de potassium mainte- nu à 5002C. Les résultats obtenus sont présentés au tableau III. On a calculé la valeur de N.sech ( Va r) apparais- sant au tableau III pour une valeur de constante A de 0,09 -2 mm. On a mesuré de la même façon qu'à l'exemple 1 les dis- tributions des concentrations des ions de l'échantillon trai- té obtenu dans l'exemple 2. Les résultats apparaissent sur la figure 2. Il ressort du tableau III et de la figure 2 que 19- dans l'objet traité selon l'exemple 2, de l'ion césium est présent de la surface jusqu'à une profondeur d'environ 400 microns (40 % de son rayon), et que, dans cette zone, l'indi- ce de réfraction de la tige de verre est supérieur à celui de l'objet traité obtenu dans l'exemple comparatif 2. TABLEAU III Distance r par Indice de réfraction rapport à l'axe _ central Exemple 2 Exemple compa- Valeur calculée (mm) ratif 2 pour N.sech ( V r) o 0 1,625 1,625 1,625 0,1 1,624 1,624 1,624 0,2 1,622 1,622 1,622 0,3 1,618 1,618 1,618 0,4 1,613 1,613 1,613 0,5 1,606 1,606 1,606 0,6 1,599 1,598 1,599 0,7 1,589 1,588 1,589 0,8 1,579 1,577 1,579 0,9 1,567 1,562 1,567 1,0 1,553 1,541 1,554 Exemple 3 et exemple comparatif 3 On traite durant 800 heures dans un bain, maintenu à 490 C, d'un mélange de 80 % en poids de nitrate de potas- sium et de 20 % en poids de nitrate de césium, une tige ronde en verre d'un diamètre de 3,0 mm produite à partir d'un verre consistant en 51,0 moles %o de SiO2, 11,0 moles % de B203, 3,2 moles % de Na20, 17,8 moles % de T120, 12,2 moles % de ZnO et 5,0 moles % de K20. A titre comparatif, on traite par un procédé clas- sique une tige du m8me verre. Plus particulièrement, on traite cette tige durant 800 heures dans un bain de nitrate de po- tassium maintenu à 4900C. Les résultats obtenus sont présentés au tableau IV. Les valeurs calculées pour'l'indice de réfraction et présentées au tableau IV sont obte'nues pour une valeur de la -2 constante A de 0,049 mm. On mesure de la m&me façon que pour l'exemple 1 les distributions des concentrations des ions dans l'échantillon traité dans l'exemple 3, et les résultats obte- nus sont présentés sur la figure 3. Il ressort du tableau IV et de la figure 3 que de l'ion césium est distribué en une concentration qui diminue progressivement de la surface du -produit traité jusqu'à une profondeur d'environ 1050 microns (70 % de son rayon), l'in- dice de réfraction du produit traité dans cette zone étant su- périeur à celui du produit traité que l'on obtient dans l'exem- ple comparatif 3, et que la distribution de l'indice de ré- fraction est globalement tout à fait voisine de N(r)=N sech (\fKr). o TABLEAU IV Distance r par Indice de réfraction rapport à l'axe central Exemple 3 Exemple compa- Valeur cal- (mm) ratif 3 culée pour N oÀs ech (\ r) 0 1,675 1,675 1,675 0,15 1,674 1,674 1,674 0,3 1,671 1,671 1,671 0,45 1,667 1,667 1,667 0,6 1,660 1,659 1,660 0,75 1,652 1,651 1,652 0,9 1,642 1,638 1,642 1,05 1,630 1,621 I,631 1,2 1,617 1,599 1,618 1,35 1,602 1,572 1,603 1,5 1,585 1,542 1,587 Exemple 4 et exemple comparatif 4 On maintient durant 180 heures, dans un bain, main- tenu à 5302C, d'un mélange de 40 % en poids de nitrate de potassium et de 60 % en poids de nitrate de césium, une tige ronde en verre, d'un diamètre de 2,0 mm et qui a été produite à partir d'un verre consistant en 60,9 moles % de SiO2, 18,8 moles % de B203, 9,2 moles % de Na20, 8,6 moles % de T120 et 2,6 moles % de ZnO. On retire ensuite la tige du bain et l'on mesure la distribution de l'indice de réfraction dans cette tige. Les résultats obtenus sont présentés au tableau V. A titre comparatif, on traite par un procédé clas- sique une tige ronde en verre, d"un diamètre de 2,0 mm et qui a été produite à partir d'un verre ayant la m8me composition que ci-dessus. Plus précisément, on traite la tige durant 180 heures dans un bain de nitrate de potassium maintenu à 5300C. La distribution de l'indice de réfraction dans le produit trai- té est présentée sur le tableau V. Les valeurs calculées pour l'indice de réfraction et qui apparaissent au tableau V ont été déterminées pour une valeur de la constante A de 0,053 mm. Les distributions des concentrations dans le pro- duit traité, obtenues dans l'exemple 4, sont présentées sur la figure 4. TABLEAU V Les résultats présentés au tableau V montrent que le produit traité obtenu dans l'exemple 4 possède une distri- bution de l'indice de réfraction plus proche du type de dis- tribution de N(r)=N sech (VX r) que le produit traité obtenu o dans l'exemple comparatif 4. Il ressort également du tableau V et de la figure 4 que de l'ion césium est présent et est distribué en une con- centration qui diminue progressivement de la surface jusqu'à une profondeur d'environ 600 microns (60 % du rayon) de l'é- chantillon, et que l'indice de réfraction de l'échantillon est supérieur, dans la zone ci-dessus, h celui duproduit traité que l'on obtient dans l'exemple comparatif 4 et est voisin de la valeur calculée. Distance r par Indice de réfraction rapport à l'axe central (mm) Exemple 4 Exemple compa- Valeur cal- ratif 4 culée pour N.sech(4v r) o 0 1,582 1,582 1,582 0,1 1,581 1,581 1,581 0,2 1,580 1,580 1,580 0,3 1,578 1,578 1,578 0,4 1,575 1,573 1,575 0,5 1,572 1,570 1,572 0,6 1,567 1,564 1,567 0,7 1,562 1,559 1,562 0,8 1,556 1,551 1,555 0,9 1,549 1,543 1,549 *1,0 1,542 1,532 1,541 Exemple 5 et exemple comparatif 5 On prétraite, en la maintenant durant 40 heures dans un bain de nitrate de potassium maintenu à 5500C, une tige ronde en verre, d'un diamètre de 1,0 mm, produite à par- tir d'un verre consistant en 60,1 moles % de SiO2, 13,1 moles % de K20, 5, 7 moles % de TI20 et 21,1 moles % de ZnO. On soumet la tige en verre prétraitée à un traitement subséquent du- rant 60 heures dans un bain, maintenu à 550 C, d'un mélange de % en poids de nitrate de potassium et 50 % en poids de ni- trate de césium. A titre comparatif, on traite par un procédé classi- que une tige ronde en verre, d'un diamètre de 1,0 mm, produite à partir d'un verre ayant la même composition que ci-dessus. Plus précisément, on traite cette tige durant 100 heures dans un bain de nitrate de potassium maintenu à 5500C. Les résultats obtenus sont présentés au tableau VI. Les valeurs calculées pour l'indice de réfraction et qui apparaissent au tableau VI o nt été obtenues pour une valeur de la constante A de 0,176 mm-1. Les distributions des concentrations des ions dans le produit traité que l'on obtient dans l'exemple 5 sont pré- sentées sur la figure 5. TABLEAU VI Il ressort du tableau VI et de la figure 5 que, dans le produit traité obtenu à l'exemple 5, l'ion césium est dis- tribué de la surface jusqu'à une profondeur de 100 microns (20 % du rayon du produit) et que son indice de réfraction est supérieur dans cette zone à celui du produit traité obtenu - dans l'exemple comparatif 5 et est légèrement supérieur à la valeur calculée au voisinage de sa surface périphérique. Exemple 6 et exemple comparatif 6 On traite durant 900 heures, dans un tain, mainte- nu à 5709C, d'un mélange de 20 % en poids de nitrate de po- tassium et de 80 % en poids de nitrate de césium, une tige rondo en verre, d'un diamètre de 3,0 mm, produite à partir d'un verre consistant en 61,6 moles % de SiO2, 9,9 moles % de K20, 8,2 moles % de T120 et 20,3 moles % de ZnO. At itre comparatif, or traite par un procédé clas- sique une tige du même verre. Plus précisément, on traite cette Distalce r par Indice de réfraction rapport à l'axe central Exemple 5 Exemple com- Valeur calcu- (mm) paratif 5 lée pour N sech (VA r) 0 1,616 1,616 1,616 0,05 1,616 1,616 1,616 0,1 1,615 1,615 1,615 0,15 1,613 1,613 1,613 0,2 1,610 1,610 1,610 0,25 1,607 1,607 1,607 0,3 1,603 1,602 1,603 0,35 1,599 1,597 1,599 0,4 1,594 1,590 1,593 0,45 1,589 1,582 1,588 0,5 1,582 1,573 1,581 tige durant 900 heures dans un bain de nitrate de potassium maintenu à 570PC. Les résultats obtenus ainsi que les valeurs calcu- lées sont présentées au tableau VII. Les valeurs calculées ont été obtenues pour une valeur de la constante A de 0,036 -1 mm et pour une valeur de N de 1,640. o On mesure de la meue façon qu'à l'exemple 1 les dis- tributions des concentrations des ions dans le produit traité que l'on obtient à l'exemple 6, et les résultats sont présen- tés sur la figure 6. TABLEAU VII Il ressort du tableau VII et de la figure 6 que, dans le produit traité obtenu à l'exemple 6, l'ion césium est distribué selon une concentration qui diminue progressivement de la surface du produit jusqu'à une profondeur d'environ 750 microns (50 % de son rayon) et que l'indice de réfraction dans Distance r par Indice de réfraction rapport à l'axe. central Exemple 6 Exemple com- Valeur calcu- (mm) paratif 6 lée pour N.sech (\J r) 0 1,640 1,640 1,640 0,15 1,639 1,639 1,639 0,30 1,637 1,637 1,637 0,45 1,634 1,634 1,634 0,60 1,630 1,629 1,629 0,75 1,624 1,623 1,623 0,90 1,618 1,616 1,616 1,05 1,611 1,607 1,608 1,20 -1,603 1,596 1,598 1,35 1,596 1,584 1,587 1,50 1,590 1,570 1,576 cette zone est supérieur à l'indice de réfraction du produit traité obtenu par le procédé classique et montre une distribu- tion telle cju'il devient progressivement, à mesure qu'on se rapproche de la surface périphérique, supérieur à la valeur correspondant à une distribution idéale ou parfaite représen- tée par N(r)=N sech (JAr). o On a calculé la longueur d'onde (P) d'un trajet lu- mineux au sein de la lentille obtenue à l'exemple 6, à partir de l'équation suivante en utilisant pour la constante A une valeur de 0,036 mm P = 27 gVÀ\ La lentille est découpée à une longueur de 8 mm, qui est inférieure à P/4, et ses deux extrémités sont polies paral- lèlement. Lorsqu'on fait tomber sur une extrémité de la len- tille des rayons lumineux parallèles d'une longueur d'onde de 0,63 pm, il se -orme, en une position située à 0,20 mm de la surface extrême de sortie, un spot lumineux ayant une puissan- ce dont la forme correspond approximativement à une distribu- tion de Gauss. Le diamètre du spot lumineux (élargissement de la puissance de 1/2) en ce foyer est alors de 2,2 pm, et l'ou- verture numérique (NA) de la lentille est de 0,40. On traite l'extrémité de sortie de la lentille pour lui donner une forme convexe présentant un rayon de courbure de 9 mm (t = 3; do ré 3 x 3) (do: le diamètre de la lentille = 3 mm). Par ce traitement, on peut réduire à 1,5 pm le dia- mètre du spot lumineux au foyer, et l'on peut augmenter jus- qu'à 0,45 la valeur de l'ouverture NA. Lorsqu'on traite l'extrémité de sortie du produit traité (lentille) que l'on obtient dans l'exemple comparatif 6 pour lui conférer une forme convexe présentant un rayon de courbure de 9 mm, le diamètre du spot lumineux est au foyer de 2,56,pm et l'ouverture NA est de 0,40. REVENDICATIONS 1. Corps on verre pour transmission convergente de la lumière (ou guide d'ondes optique autofocalisateur) dont l'indice de réfraction varie progressivement de sa partie cen- trale à sa surface dans une direction perpendiculaire à un trajet lumineux, ce corps en verre étant caractérisé en ce qu'il contient au moins trois cations constituant des oxydes de modification du verre, un premier cation et un second de ces cations présentant des variations de concentration de gra- dients inverses de la partie centrale vers la surface péri- phérique du corps en verre, et un troisième cation ne présen- tant essentiellement pas de variation de concentration dans la partie centrale du corps en verre mais présentant une va- riation essentiellement continue de concentration à-l'exté- rieur de la partie centrale et lorsqu'on se dirige vers la surface périphérique du corps en verre. 2. Corps en verre pour transmission de la lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentra- tion du troisième cation varie dans une zone ou région corres- pondant à une distance de la surface périphérique du corps en verre de 10 à 70, si l'on considère comme égale à 100 la dis- tance entre la surface périphérique et le centre du corps de transmission de lumière. 3. Corps on verre de transmission de lumière selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la concentra- tion du premier cation augmente de la surface vers le centre, la concentration du second cation diminue de la surface vers le centre, et la concentration du troisième cation diminue de la surface vers le centre. 4. Corps-en verre de transmission de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier cation est un ion thallium. 5. Corps en verre de transmission de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second cation est un ion potassium. 6. Corps en verre de transmission de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le troisième cation est un ion césium. 7. Corps en verre de transmission de lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans une section transversale théorique arbitraire per- - pendiculaire à un trajet.lumineux, il s'établit la relation suivante par rapport à,des rayons méridiens N(r) >^ No sech ( ff r) dans laquelle A est une constante-de distribution de l'indice de réfraction, N est l'indice de réfraction au point central de la section transversale, et N(r) est l'indice de réfraction à une distance r du point central. 8. Corps en-verre pour la transmission de la lu- mière selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce qu'il s'établit la relation suivante par rapport à des rayons hélicoïdaux N(r) >N (1 + A.r2)-1/2 dans laquelle N(r), N, A et r ont le sens défini à la reven- dication 7. 9. Procédé pour produire un guide d'ondes optique ou corps en verre pour transmettre de la lumière selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'on met un corps en verre, contenant un oxyde modificateur dérivant d'un premier cation, en contact avec une source d'ions contenant un second cation capable de constituer un oxyde de modification du corps en verre pour obtenir un corps en verre préproduit dans lequel le premier cation et le second cation montrent des variations essentiellement continues de la concentration, de gradients inverses, de la partie centrale à la partie périphérique du corps en verre, et l'on met ensuite ce corps en verre ainsi pr6produit en contact avec une source d'ions contenant un 2) troisième cation capable de constituer un oxyde do modifica- tion du corps en verre afin de produire un corps en verre dans lequel le troisième cation ne présente pas de variation de concentration dans la partie centrale de ce corps en verre mais présente une variation essentiellement continue de con- centration lorsqu'on se rapproche de La partie périphérique de ce corps en verre. 10. Procéd.é pour produire un corps en verre pour transmettre la lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met un corps en verre, contenant un oxyde de modi- fication dérivé d'un premier cation, en contact avec une source d'ions contenant un second cation et un troisième cation capa- bles de constituer des oxydes de modification.du verre, pour produire un corps en verre dans lequel le premier cation et le second cation présente des variations de concentration de gra- dients inverses de la partie centrale vers la surface périphé- rique du corps en verre, et le troisième cation ne présente essentiellement pas de variation de concentration dans la par- tie centrale de ce corps en verre mais présente une variation essentiellement continue de la concentration à l'extérieur de la partie centrale et lorsqu'on se rapproche de la surface pé- riphérique du corps en verre.