Brevet FR2566138A1 — publié le 19851220

I3S La présente invention concerne un moyen pour diriger un faisceau laser emis par une source de laser dans une fibre optique, par une extrémité de celle-ci, ce moyen comprenant un adaptateur comportant un passage de lumière et une lentille collimatrice, l'extrémité de la fibre optique et la lentille étant fixées de manière stable par rapport au passage de lumière et la lentille étant mise au point sur l'extrémité de la fibre optique; et un corps de bâti comportant lui aussi un passage de lumière et destiné à être fixé de manière stable à la source de laser pour diriger le faisceau laser, par le passage de lumière du corps de bâti, dans le passage de lumière de l'adaptateur, puis dans la lentille et, une fois qu'il a été collimaté par cette lentille, dans la fibre optique. L'énergie lumineuse dans la plage de la fraction de kilowatt, par exemple de l'ordre de 0,1 à 100 W, peut être transmise par les fibres opti- ques. Pour cette transmission, la lumière du laser est dirigée dans une fibre ayant un diamètre de l'ordre de 50 ym, par mise au point, le diamètre du foyer étant par exemple de 40 y m. Dans ce cas, lorsque le diamètre de la fibre optique et le foyer de la lumière laser sont à peu près du même ordre de grandeur, le pointage de la lumière laser dans la fibre optique pose des problèmes. Les collimateurs précis de lumière laser sont relativement coiteux, sans pour autant être stables dans la pratique. Un pointage imprécis de la lumière laser dans la fibre, c'est-à-dire une mise au point défectueuse du faisceau lumineux à l'extérieur (la lumière venant par exemple frapper la surface collée de la fibre) se traduit par la formation de vapeurs de colle, par un écaillage de l'extrémité de la fibre, et finalement par une fusion de celle-ci. L'entretien de la fibre donne lieu à des frais supplémentaires considérables, s'ajoutant au fait que le prix d'achat de la fibre est rela- tivement élevé. En plus des frais réels de matériau et d'entretien, la destruction de la fibre provoque des interruptions dans l'utilisation de l'appareil correspondant, qui peut être par exemple un laser de chirurgie optique, et cela entraîne à son tour des difficultés et des frais supplémen- taires. Le but de la présente invention est de présenter un nouveau type de moyen pour diriger un faisceau laser, avec lequel le faisceau laser puisse être centré et dirigé de façon fiable et precise pour qu'il puisse entrer dans la fibre, même si le faisceau laser faisait, avant les opérations de réglage, un petit angle avec l'axe optique du moyen directionnel. Par ailleurs, c'est un but de l'invention de fournir un moyen pour diriger un faisceau laser, qui soit plus facile à entretenir et à régler que tous les moyens de la technique antérieure. Ce but est atteint grâce au moyen conforme à l'invention qui se caractérise en ce qu'il comprend au moins un moyen de réglage d'inclinaison, et en ce que l'adaptateur est porté par le corps du bâti à l'aide du moyen de réglage d'inclinaison, de telle sorte que l'angle d'inclinaison de l'a- daptateur par rapport à la direction de déplacement du faisceau laser, et donc le foyer de la lentille par rapport à l'extrémité de la fibre, soit réglable dans deux plans de réglage passant sensiblement par le faisceau. Le moyen selon l'invention comprend avantageusement deux éléments de réglage d'inclinaison, l'adaptateur étant alors porté par et réglé par rapport au corps de bâti dans deux plans passant sensiblement par le fais- ceau, avec l'aide des éléments de réglage. De préférence, les deux plans de réglage sont perpendiculaires l'un à l'autre. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'adapta- teur est fixé au corps de bâti à l'aide de trois vis de fixation, au moins un ressort étant interposé entre l'adaptateur et le corps de bâti, tandis qu'au moins deux des vis de fixation sont réglables de telle sorte que l'adaptateur puisse être incliné par rapport au bâti de fixation dans deux plans de réglage passant sensiblement par le faisceau. De préférence, les vis de fixation sont disposées selon une con- figuration triangulaire, dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement du faisceau. Dans une forme de réalisation particulière, les vis de fixation sont disposées au sommet d'un triangle rectangle, dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement du faisceau, tandis que les vis que se trouvent aux extrémités de l'hypoténuse constituent deux éléments de réglage de l'inclinaison. De préférence, la lentille est disposée dans l'adaptateur de telle sorte que le réglage de l'adaptateur et de la lentille se fasse sensible- ment autour du centre de la lentille, c'est-à-dire que le centre de la 2566 38 lentille soit pratiquement fixe tout au long du réglage. L'invention est basée sur l'idée fondamentale que l'adaptateur auquel l'extrémité de la fibre optique est fixée de façon pratiquement inamovible, et qui comprend une lentille collimatrice mise au point sur l'extrémité de la fibre d'une manière essentiellement stable, est relié à et est porté par un élément de réglage d'inclinaison particulier faisant partie du bâti de telle sorte que l'angle d'inclinaison, par rapport à la direction de déplacement du faisceau laser, de l'adaptateur avec la fibre optique et la lentille, et par conséquent la position du foyer de la len- tille par rapport à l'extrémité de la fibre, soit réglable dans deux plans de réglage passant sensiblement par le faisceau, le réglage se faisant sen- siblement autour du centre de la lentille. On comprend donc que l'adaptateur, avec l'extrémité de la fibre et avec la lentille mise au point sur l'extré- mité de la fibre, forme une unité monobloc et stable, grâce à quoi l'aligne- ment de la lentille est réglable par réglage de l'inclinaison de l'adapta- teur par rapport à la direction de déplacement du faisceau laser (avant son arrivée dans l'adaptateur) à l'aide d'un élément de réglage d'inclinaison. Lorsque l'on utilise le moyen selon l'invention, la lentille collimatrice et l'adaptateur sont réglés de façon à se trouver au centre du faisceau laser. L'alignement sur l'extrémité de la fibre optique se fait à l'aide des éléments de réglage d'inclinaison. Le corps de bâti fait partie du moyen selon l'invention, contre lequel l'adaptateur est porté avec l'aide de l'élément de réglage d'inclinai- son, et peut faire partie de la source de lumière laser. Le corps de bâti peut ainsi se composer, par exemple du bâti de la source de lumière laser, d'une partie du tube du laser, de la monture du miroir sur lequel la lumière laser a été envoyée par le tube laser ou d'une partie de cette monture, etc. Il est essentiel que le corps du bâti soit sensiblement stable par rapport à la direction de déplacement du faisceau laser avant l'entrée de ce dernier dans l'adaptateur. L'invention va être décrite ci-après en détail à l'aide d'exemples de réalisation, avec référence aux dessins ci-joints sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement le principe de conception d'un moyen selon l'invention pour diriger un faisceau laser; - la figure 2 représente, en élévation, un autre moyen selon I'in- 4- vention, partiellement en coupe; - la figure 3 représente le moyen de la figure 2, vu dans la direc- tion du faisceau laser qui arrive; et - la figure 4.eprésente la liaison du moyen selon l'invention avec une source donnée. Sur la figure 1, le faisceau laser qui est émis par la source de laser 2 (non représentée sur la figure 1 pour plus de sinplicité et pour mieux illustrer le moyen en question) a été envoyé, par unm passage de lumière 9, c'est-à-dire par une ouverture pratiquée dans le corps de bâti 8 qui est fixé de manière stable à la source de lumière laser, das le pas-: sage de lumière 6, c'est-à-dire sur la lentille collimatrice 7- Ladaptateur comprend, en plus de la lentille collimatrice 7, une fibre optique 3 sur l'extrémité 4 de laquelle la lentille est mise au point de façon stable, c'est-à-dire que la fibre optique a été pratiquement immobilisée par rapport à l'adaptateur (sur la figure, la fibre optique a été représentée COme si elle était séparée, pour mieux illustrer le passage et le réeglage du fais- ceau laser). Sur la figure 1, on voit que l'adaptateur 5 est supporte par le corps de bâti 8 avec l'aide des éléments 10, 101 de réglage d*iclnaison, c'est-àdire des vis de réglage 111, 112, si bien que l'angle d'incl naison e, 4de l'adaptateur par rapport à la direction de déplacememt 1 du fais- ceau laser est réglable dans deux plans de réglage P1 et p2 passant par le faisceau. En même temps, tandis que l'inclinaison de l'adaptateur est ré- glée, le foyer f de la lentille 7 par rapport à l'extrémité 4 de la fibre est réglable dans les plans de réglage P1, P2- Ces plans de riglage ont été repérés sur la figure 1, à proximité de l'adaptateur, par les axes de coordonnées x et y. Sur cette figure, les coordonnées X et Y, x et y, res- pectivement, sont perpendiculaires l'une à l'autre et à la directio de déplacement 1 du faisceau. Lorsque l'on fait basculer l'adaptateur 5 dans le plan P2 passant par l'axe-Y et par le faisceau laser 1 de telle sorte que l'angle" diminue, la fibre optique 3, qui est fixée de mmniere stable à l'adaptateur, tourne en même temps que l'adaptateur, dans le emne plan P2, pour venir dans la position repérée par le trait interrompu 3'- L'emplace- ment du foyer f reste alors sensiblement fixe et, après que l'extrémité de la fibre optique s'est déplacée vers le haut dans le plan P2, on peut régler 2566 138 le foyer pour que le faisceau vienne frapper l'extrémité de la fibre 4, de haut en bas dans le même plan P2. Lorsque l'on veut régler le foyer dans la direction de l'axe X sur un côté, il faut faire basculer l'adaptateur 5 dans le plan p1 passant par laxe X pour que l'angle P augmente ou diminue, suivant le cas. Le réglage de l'adaptateur se fait dans ce cas à l'aide de l'élément 10 de réglage d'inclinaison, c'est-à- dire à l'aide de la vis de fixation 111. Pendant que l'on fait basculer l'adaptateur 5 dans le plan passant par l'axe X et/ou par l'axe Y, le foyer n'est pas, en réalité, complètement immobile. A mesure que la lentille tourne en même temps que l'adaptateur sensiblement autour du centre de la lentille, le faisceau laser se déplace, en raison de l'épaisseur de la lentille, plus ou moins dans le sens dans le- quel l'adaptateur tourne, repéré sur la figure par le repère numérique 1'. Ce décalage est cependant relativement mineur par rapport au déplacement de i5 l'extrémité de la fibre, et n'a aucune conséquence sur l'alignement du fais- ceau. Le recentrage de la lentille et de l'adaptateur par rapport au fais- ceau laser, après que le foyer de la lumière laser a été réglé de façon à se trouver sur l'extrémité de la fibre optique, permet d'éliminer ce décalage. Sur la figure 1, l'adaptateur 5 a été raccordé au corps du bâti à l'aide de trois vis de fixation 111, 112 et 113. Les ressorts 121, 122, 123, par exemple des ressorts hélicoïdaux ou des ressorts à collerette, ont été enfilés sur les vis de fixation respectives. Les vis de fixation 111, 112 et 113 sont disposées en triangle dans un plan qui est sensiblement perpen- diculaire à la direction du faisceau 1-; dans la forme de réalisation repré- sentée, le triangle formé par les vis est rectangle, et les vis 111 et 112 qui se trouvent aux extrémités de l'hypoténuse constituent les deux éléments et 101 de réglage d'inclinaison de l'adaptateur dans les plans P1 et P2 passant respectivement par les axes X et Y. La vis de fixation 113 qui se trouve au sommet du triangle rectangle est montée de manière sensiblement fixe et n'est pas réglée lors de l'opération de pointage du faisceau laser. Les figures 2 et 3 révèlent en détail la conception d'un moyen directionnel selon une autre forme de réalisation de l'invention. Les élé- ments équivalents aux éléments du moyen représenté sur la figure 1 ont été repérés sur les figures 2 et 3 par les mêmes repères numériques. Sur les figures 2 et 3, le corps de bâti 8 en forme de bride a été raccordé à la source de laser 2 par les vis de fixation 21. Le faisceau laser qui est émis par la source de laser à été envoyé, par le passage de lumière 9, c'est-à-dire par une ouverture pratiquée dansle corps du bâti, dans l'adapta- teur 5 qui est fixé au corps du bâti à l'aide d'une plaque de fixation 22 et des vis de fixation 111, 112 et 113. L'adaptateur 5 comprend un corps 24 en forme de manchon qui est fixé par vissage 23 sur la plaque de fixation et qui est traversé par un passage de lumière 6. Sur l'extrémité de ce corps la plus proche de la source de lumière est monté, par vissage, un siège tubu- laire 25 à l'intérieur duquel est fixée la lentille 7, au moyen d'une bague de fixation 26. Sur l'extrémité du corps 24 qui est opposée au siège 25 est fixé un bâti 27 de fixation de la fibre optique, en forme de manchon et dans lequel l'extrémité de la fibre optique a été centrée et fixée à l'aide d'une bague de fixation 28 et d'une virole prévue à l'extrémité de la fibre, par un épaulement 30. La fibre optique 3 est de cette façon fixée de manière stable au bâti de fixation 27 par la bague de fixation 28, cette bague de fixation étant par ailleurs fixée par vissage au corps 24 de l'adaptateur. La lentille collimatrice 7 est fixée de manière sensiblement fixe au siège de la lentille à l'aide d'une bague de fixation 26, ledit siège étant fixé par vissage 31 sur le corps de l'adaptateur de telle sorte que l'on peut mettre au point la lentille sur l'extrémité 4 de la fibre optique 3 en faisant tourner le siège dans le filetage 31. L'ouverture en forme de manchon du siège 25 sera placéedans l'axe du faisceau laser et parallèlement à celui- ci, la lentille étant perpendiculaire au faisceau laser. L'extrémité 4 de la fibre optique prendra de même une position parallèle au faisceau laser, à une distance égale à la distance focale de la lentille 1. Le support de la plaque de fixation 22 par le corps de bâti 28, et sa fixation à celui-ci, sont de même réalisés dans la forme de réalisa- tion représentée sur les figures 2 et 3, de la même façon que sur la figure 1, c'est-à-dire par fixation en trois points à l'aide des vis de fixation 111, 112 et 113. Ces vis de fixation sont placées au sommet d'un triangle rectangle, et les vis qui se trouvent aux extrémités de l'hypoténuse constituent les deux éléments 10 et 101 de réglage d'inclinaison de l'adaptateur. Entre la plaque de fixation 22 et le corps 8 de l'adaptateur sont interposés des ressorts à collerette 121, 12 12123 aux points o se trouvent les vis de fixation. Sur la figure 4, la fibre optique est reliée au bâti 2 de la source laser par un moyen directionnel semblable à celui des figures 2 et 3. Dans ce cas, il n'y a pas de corps de bâti séparé 8 dans le moyen directionnel; il est en effet remplacé par le bâti de la source laser elle-meme. 2 5 6 6 138 REVENDICATIONS 1. Moyen (1) pour diriger un faisceau laser émis par une source de laser (2) dans une fibre optique (3), par une extrémité (4) de celle-ci, ce moyen conmprenant un adaptateur (5) comportant un passage de lumière (6) et une lentille collimatrice (7), l'extrémité de la fibre optique et la lentille étant fixées de manière stable par rapport au passage de lumière et la lentille étant mise au point sur l'extrémité de la fibre optique; et un corps de bâti (8) comportant lui aussi un passage de lumière (9) et destiné à être fixé de manière stable à la source de laser pour diriger le faisceau laser, par le passage de lumière du corps de bâti, dans le passage de lumière de l'adaptateur, puis dans la lentille et, une fois qu'il a été collimaté par cette lentille, dans la fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément (10) de réglage d'inclinaison, et en ce que l'adaptateur (5) est porté par le corps de bâti (8) à l'aide de l'élément de réglage d'inclinaison, de telle sorte que l'angle d'inclinaison (",î8) de l'adaptateur par rapport à la direction de déplacement du faisceau laser, et donc le foyer de la lentille par rapport à l'extrémité de la fibre, soit réglable dans deux plans de réglage (Pl, P2) passant sensiblement par le faisceau. 2. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments (10, 101) de réglage d'inclinaison, et en ce que l'adaptateur (5) est porté par et-réglé par rapport au corps de bâti (8) dans deux plans (Pl' P2) passant sensiblement par le faisceau (1), avec l'aide des éléments de réglage d'inclinaison. 3. Moyen selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plans de réglage (P1, P2) sont perpendiculaires l'un à l'autre. 4. Moyen selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'adaptateur (5) est fixé au corps de bâti (8) à l'aide de trois vis de fixation (111, 112, 113), en ce qu'entre l'adaptateur et le corps de bâti, est interposé au moins un ressort (121, 122, 123), et en ce qu'au moins deux des vis de fixation sont réglables de telle sorte que l'adaptateur puisse être incliné par rapport au bâti de fixation dans deux plans de réglage (Pie P2) passant sensiblement par le faisceau (1). 5. Moyen selon la revendication 4, caractérisé en ce que les vis de fixation (111, il2, 113) sont disposées selon une configuration triangu- 66 138 laire, dans un plan qui est sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement du faisceau (1). 6. Moyen selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesvis de fixation (111, i112, 113) sont disposées au sommet d'un triangle rectangle, dans un plan qui est sensiblement perpendiculaire à la direction de déplace- ment du faisceau (1), et en ce que les vis qui se trouvent aux extrémités de l'hypoténuse constituent deux éléments (10, 101) de réglage d'inclinaison. 7. Moyen selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce que la lentille (7) est disposée dans l'adaptateur (5) de telle sorte que le réglage de l'adaptateur et de la lentille se fasse sensible- ment autour du centre de la lentille, c'est-à-dire que le centre de la len- tille soit pratiquement fixe tout au long du réglage.