Brevet FR2569837A1 — publié le 19860307

l La présente invention se rapporte d'une façon générale au domaine des interféromètres à faisceau laser, et concerne plus particulièrement un interféromètre hété- rodyne de Fizeau. Il est bien connu que les interféromètres hété- rodynes reçoivent en général une large variété d'applica- tions. L'une de ces applications est un indicateur de vitesse à laser, à effet Doppler pour des radars. Des in- terféromètres hétérodynes du type de Mach-Zehnder ont été utilisés avec succès dans des indicateurs de vitesse à laser, à effet Doppler. Le faisceau d'oscillateur local (c'est-à-dire de référence) se propage le long d'un trajet séparé de celui du faisceau émis vers la cible et du fais- ceau en retour réfléchi par la cible dans un interféromètre hétérodyne de Mach-Zender. Le faisceau en retour de la cible et le faisceau de référence sont combinés dans un sé- parateur de faisceau à recombinaison et sont dirigés sur un détecteur optique. Un interféromètre de ce genre est donc un appareil relativement encombrant et par conséquent, il peut ne pas convenir dans des applications dans lesquelles les dimensions sont d'une importance primordiale. Un rem- placement possible est l'interféromètre hétérodyne de Fizeau, appareil danslequel le faisceau en retour réfléchi par la cible et le faisceau d'oscillateur local (c'est-à-dire de référence) se propagent le long d'un trajet optique commun vers un détecteur optique, ce qui permet d'obtenir une struc- ture compacte. Dans un interféromètre hétérodyne de Fizeau de type courant, la puissance du faisceau d'oscillateur local est fixée à environ le produit de la puissance du faisceau de laser par le pouvoir de réflexion d'un séparateur de faisceau qui réfléchit le faisceau laser afin de produire le faisceau d'oscillateur local. Le fonctionnement du détec- teur optique dépend de la puissance du faisceau d'oscilla- teur local que reçoit le détecteur. Si la puissance du faisceau d'oscillateur local est trop.élevée, le détec- teur optique ne fonctionne pas de façon optimale, ce dont il résulte un mauvais rapport signal-bruit de l'interféro- mètre et une réduction marquée correspondante des perfor- mances de l'indicateur de vitesse. En outre, la puissance optimale de fonctionnement peut varier d'un détecteur à l'autre. Une manière de réduire la puissance du faisceau d'oscillateur local consiste à utiliser un séparateur de faisceau de très faible pouvoir réflecteur pour réfléchir le faisceau laser et pour produire le faisceau d'oscilla- teur local. Mais une production répétitive de ces sépara- teurs de faisceau de très faible pouvoir réflecteur manque de sécurité car le pouvoir réflecteur varie généralement d'un séparateur de faisceau à l'autre. Un autre procédé pour réduire la puissance du faisceau d'oscillateur local consiste à placer un atténuateur optique dans le trajet de ce faisceau d'oscillateur local. Mais, étant donné que le faisceau d'oscillateur local se propage le long d'un trajet commun avec le faisceau réfléchi par la cible dans un interféromètre de Fizeau, l'atténuateur optique affai- blit également le faisceau en retour réfléchi par la cible, ce qui réduit la sensibilité de l'interféromètre. La présente invention concerne donc un appareil comprenant un dispositif qui produit un faisceau d'énergie le long d'un trajet prédéterminé. Un dispositif disposé dans le trajet prédéterminé transmet une première partie du faisceau produit vers une cible et réfléchit une seconde partie du faisceau produit. Un dispositif est également prévu pour orienter une partie réfléchie par la cible de la première partie transmise du faisceau et la seconde partie réfléchie du faisceau le long d'un trajet commun vers un détecteur, la seconde partie réfléchie du faisceau étant atténuée le long du trajet commun et la partie réfléchie par la cible de la première partie transmise du faisceau n'étant pratiquement pas atténuée le long du trajet commun. Le dispositif d'orientation peut comporter un dispositif de polarisation de la seconde partie réfléchie du fais- ceau, sous forme de deux éléments de polarisation le long du trajet commun et de polarisation de la partie réfléchie par la cible de la première partie transmise du faisceau, sous forme du second seulement des deux éléments de polari- sation le long du trajet commun. Le dispositif d'orienta- tion peut en outre comporter un dispositif de couplage sélectif du détecteur avec le second seulement des deux éléments de polarisation de la seconde partie réfléchie du faisceau et de la partie réfléchie par la cible de la pre- mière partie transmise du faisceau, polarisée sous la forme du second élément de polarisation. Cet appareil peut être utilisé dans un interféro- mètre, le second des deux éléments de polarisation de la seconde partie réfléchie du faisceau servant à produire le faisceau d'oscillateur local ou de référence pour l'interfé- romètre. Ainsi, l'appareil selon l'invention permet de réa- liser un interféromètre avec un faisceau d'oscillateur local atténué et un faisceau en retour réfléchi par la cible, non atténué, se propageant le long d'un trajet commun vers un détecteur. Dans un mode préfère de réalisation de l'invention, un dispositif produit un faisceau d'énergie le long d'un tra- jet prédéterminé. Une première et une seconde plaques d'onde sont disposées en série avec le dispositif produisant le faisceau dans le trajet prédéterminé, et un séparateur de faisceau est disposé entre elles dans le trajet prédéterminé. Un analyseur de polarisation est disposé dans le trajet pré- déterminé entre le dispositif produisant le faisceau et la première plaque d'onde. Avec cet appareil, un interféromètre peut être réalisé dans lequel le faisceau produit subit une polarisation P et une première partie du faisceau produit est couplée par la première plaque d'onde, le séparateur de faisceau et la seconde plaque d'onde, et dans lequel la première plaque d'onde et la seconde plaques d'onde chan- gent la polarisation de la première partie du faisceau produit couplé par la première plaque d'onde, le séparateur de faisceau et la seconde plaque d'onde en une polarisation pratiquement circulaire. L'appareil est agencé de manière qu'un faisceau en retour de polarisation circulaire soit couplé par la seconde plaque d'onde, le séparateur de fais- ceau et la première plaque d'onde et soit incident sur l'a- nalyseur de polarisation, la première et la seconde plaques d'onde modifiant la polarisation du faisceau en retour cou- plé par elles en une polarisation S. L'analyseur de polari- sation oriente vers un détecteur pratiquement tout le fais- ceau en retour de polarisation S qu'il reçoit. En outre, une seconde partie du faisceau produit de polarisation P est coupé par la première plaque d'onde, est réfléchi par le sé- parateur de faisceau et couplé à nouveau par la première plaque d'onde et il est incident sur l'analyseur de pola- risation, la première plaque d'onde changeant la polarisa- tion de la seconde partie du faisceau incidente sur l'analy- seur de polarisation en des composantes de polarisation P et S. L'analyseur de polarisation oriente vers le détecteur pratiquement toute la composante de polarisation S de la seconde partie du faisceau incidente sur l'analyseur de pola- risation. L'invention concerne également un procédé de trans- mission d'un faisceau d'énergie de polarisation circulaire vers une cible. Un faisceau d'énergie de polarisation P est produit et oriente le long d'un trajet prédéterminé. La pola- risation de ce faisceau est changée d'une première valeur pré- déterminée pour produire un faisceau intermédiaire de pola- risation elliptique contenant des composantes de polarisa- tion S et P. La polarisation du faisceau intermédiaire est changée d'une seconde valeur prédéterminée pour produire un faisceau de polarisation circulaire qui est alors émis vers la cible. En outre, la polarisation du faisceau intermédiaire est changée d'une première valeur prédéterminée pour pro- duire un faisceau de référence contenant des composantes de polarisation S et P. Pratiquement seule la composante de polarisation S du faisceau de référence est orientée vers un détecteur. Le faisceau de référence est donc at- ténjé. En outre, la polarisation du faisceau de pola2-sa- tion circulaire réfléchi par la cible est changé de la première et la seconde valeurs prédéterminées pour pro- duire un faisceau entièrement de polarisation S. Seule la composante de polarisation S de ce faisceau de polarisa- tion S est orientée vers le détecteur. Ainsi, le faisceau réfléchi par la cible n'est pratiquement pas atténué. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Sur le dessin annexe, la Figure unique est une représentation schématique d'un interféromètre perfectionné selon l'invention. La Figure représente donc un interféromètre de Fizeau 10 selon l'invention, utilisé dans un indicateur de vitesse à laser, à effet Doppler. L'interféromètre 10 com- porte une partie de laser 12, une plaque de Brewster 14, une première et une seconde plaques 16, 18 en quart d'onde, et un séparateur de faisceau 20. Un indicateur de vitesse de ce genre est réalisé en utilisant un interféromètre 10, en y ajoutant un détecteur optique 22 et un dispositif d'u- tilisation 24. Il faut noter que certains accessoires con- ventionnels à cet indicateur de vitesse, par exemple des sources d'alimentation et des dispositifs télescopiques pour définir ou dévier le faisceau ont été supprimés pour plus de clarté. Dans le cas présent, le laser est un dispo- sitif conventionnel comprenant une cellule de laser 26 et un excitateur 28. La cellule de laser 26 est un laser à CO2 dans le cas présent, fonctionnant dans le mode d'onde entretenu. Un miroir 30 entièrement réflecteur et un miroir 32 à transmission partielle définissent le résonateur op= tique du laser 12. De même, la plaque de Brewster 14 est un dispositif conventionnel, utilisé comme un analyseur de polarisation, de la manière qui sera décrite. Ainsi, un polariseur à pellicule mince ou un polariseur à grille de fils pourrait le remplacer. Un séparateur de faisceau de type courant comporte une face avant 21 ayant un faible pouvoir prédéterminé de réflexion R, 0,001 dans le cas présent, pour une raison qui sera décrite par la suite. Il suffit de dire pour le moment que le séparateur de fais- ceau 20 réfléchit une petite partie du faisceau incident provenant du laser 12 pour produire un faisceau d'oscilla- teur local, ce faisceau étant mélangé dans un détecteur optique 22 avec un faisceau en retour provenant d'une cible, comme la cible T. Le détecteur optique 22 est un:dispositif photovoltaïque ou photoconducteur courant qui produit des signaux électriques de sortie en réponse à des signaux op- tiques qu'il reçoit. Selon l'invention, ces signaux élec- triques sont appliqués à un dispositif d'utilisation 24 dans lequel ils sont amplifiés, filtrés et traités de la manière conventionnelle. En fonctionnement, l'excitateur 28 réagit à une commande conventionnelle en excitant électriquement le mi- lieu gazeux de la cellule de laser 26. La transition laser se produit, ce qui active le résonateur optique formé par les miroirs 30, 32 et un faisceau d'énergie cohérente est émis par le laser 12 le long du trajet optique 34. La Fi- gure montre ce faisceau comme une combinaison de traits mixtes et pointillés. Dans le présent mode de réalisation, la cellule de laser 26 comporte des fenêtres de Brewster 25, 27 appliquant au faisceau d'énergie émis par le laser 12 une forte polarisation P. Le faisceau laser émis est reçu sur une première surface.13 d'une plaque de Brewster 14, sous l'angle de Brewster. Comme cela a été indiqué, la plaque de Brewster 14 fonctionne comme un analyseur de po- larisation, couplant dans le cas présent seule les compo- santes de polarisation P du faisceau laser incident. Les composantes de polarisation S de ce faisceau sont réflé- chies par la plaque de Brewster 14. Ainsi, une polarisa- tion S parasite présente dans le faisceau laser émis par le laser 12 est réfléchie par la plaque de Brewster 14 suivant le trajet optique 36 faisant un angle avec le trajet optique 34. Etant donné que, comme cela a déjà été indiqué, les fenêtres de Brewster 25, 27 appliquent une forte polarisation P au faisceau laser émis par le laser 12, pratiquement tout ce faisceau est couplé par la plaque de Brewster 14 sur le trajet optique 38. Il ressort de la Figure que le trajet optique 38 est parallèle au trajet optique 34 mais décalé par rapport à lui d'une petite dis- tance, résultant du passage du faisceau laser émis par la plaque de Brewster 14. Le faisceau laser émis, couplé sur le faisceau optique 38 traverse la première plaque 16 en quart d'onde, le séparateur de faisceau 20 et la seconde plaque 18 en quart d'onde de la manière et dans un but qui seront décrits. Mais en résumé, après avoir traversé la première et la seconde plaques en quart d'onde 16, 18 et le séparateur de faisceau 20, ce faisceau est transmis vers une cible T pour être réfléchi vers l'interféromètre suivant le trajet optique 38. La Figure montre les faisceaux émis et réfléchis par la cible séparément pour plus de clarté mais il est bien entendu que ces faisceaux se propagent coaxialement sur le trajet optique 38. Le faisceau en retour réfléchi par la cible, représenté en traits mixtes sur la Figure, est couplé par la seconde pla- que en quart d'onde 18, le séparateur de faisceau 20 et la première plaque en quart d'onde 16 pour rencontrer la se- conde surface 15 de la plaque de Brewster 14 sous l'angle de Brewster. Comme cela sera décrit en détail par la suite, une partie prédéterminée du faisceau en retour réfléchi, à savoir la partie de polarisation S, est réfléchie par la plaque de Brewster 14 sur le trajet optique 40 sous un angle avec le trajet optique 38 pour aboutir au détecteur optique 22. Le faisceau en retour réfléchi incident sur le détecteur optique 22 contient des informations de fré- quence concernant la vitesse Doppler de la cible T, ces informations pouvant être facilement retrouvées par mé- lange de ce faisceau avec-un faisceau d'oscillateur local extrait d'une partie du faisceau laser émis par le laser 12. Comme cela a été expliqué, le faisceau d'oscillateur local est produit dans le cas présent par le séparateur de faisceau 20. Le faisceau émis par le laser 12, couplé par la première plaque en quart d'onde 16 est incident sur la face frontale 21 du séparateur de faisceau 20. Une petite partie prédéterminée de ce faisceau incident est réfléchie par la face frontale 21 le long du trajet optique 38 par la première plaque en quart d'onde 16 vers la plaque de Blewster 14. Le faisceau réfléchi par le séparateur de faisceau est représenté en pointillé sur la Figure. Pour plus de clarté, la Figure représente séparément le faisceau réfléchi par le séparateur de faisceau, le faisceau émis par le laser 12 et le faisceau en retour réfléchi par la cible; mais il est bien entendu que les trois faisceaux se propagent coaxialement le long du trajet optique 38. Comme cela sera décrit en détail par la suite, une partie prédé- terminée du faisceau réfléchi par le séparateur de faisceau 20 est de polarisation S en raison du double passage du faisceau par la première plaque en quart d'onde 16. Cette partie de polarisation S est réfléchie de la manière décrite par la plaque de Brewster 14 sur le trajet optique 40 vers le détecteur optique 22, coaxialement avec la partie de pola- risation S du faisceau en retour réfléchi par la cible, bien que la Figure représente séparément les deux faisceaux pour plus de commodité. La partie de polarisation S du faisceau réfléchi par le séparateur est utilisée comme faisceau d'os- cillateur local dans l'interféromètre. Les axes optiques cristallins (c'est-à-dire l'axe "rapide" et l'axe "lent") d'une plaque en quart d'onde sont perpendiculaires entre eux. Les systèmes de la tech- nique antérieure utilisent une seule plaque en quart d'onde disposée entre un analyseur de polarisation (plaque de Brewster) et un séparateur de faisceau, la plaque en quart d'onde étant alignée pour placer ses axes cristallins sur des angles de 45 par rapport à la polarisation P du fais- ceau émis par le laser à travers la plaque de Brewster. Le faisceau d'énergie de polarisation P incident sur la plaque en quart d'onde est couplé par cette dernière, pratique- ment sans perte et il subit une polarisation entièrement circulaire. Ce faisceau est incident sur le séparateur de faisceau et, après réflexion, il reste en polarisation en- tièrement circulaire. Le faisceau traverse alors la plaque en quart d'onde, pratiquement sans perte et sa polarisation circulaire est convertie en polarisation S par cette plaque en quart d'onde. Ainsi, ce faisceau est réfléchi entière- ment par la plaque de Brewster vers le détecteur optique et il devient le faisceau d'oscillateur local du système. Il apparaît facilement que la puissance de ce faisceau d'os- cillateur local est essentiellement le produit du faisceau émis par le laser par le pouvoir réflecteur du séparateur de faisceau. Il apparaît également que ce niveau de puis- sance n'est pratiquement pas réglable, sauf par une varia- tion de puissance du laser ou du pouvoir réflecteur du séparateur de faisceau. En outre, pour des lasers de puis- sance utile et des séparateurs de faisceau ayant des pou- voirs de réflexion facilement reproductibles, la puissance du faisceau d'oscillateur local ainsi produit est normale- ment d'un ordre de grandeur au-dessus de la puissance opti- male (c'est-à-dire de polarisation optique) du détecteur optique. Ainsi, le détecteur fonctionne de façon peu effi- cace, ce dont il résulte un mauvais rapport signal-bruit de l'indicateur de vitesse. En outre, le niveau optimal de po- rarisation optique varie d'un détecteur à l'autre. Ainsi, le remplacement d'un détecteur sous l'effet d'une rupture, etc., peut entraîner un fonctionnement meilleur ou dégradé de l'indicateur de vitesse, en fonction du niveau de pola- risation optique optimal du détecteur de remplacement, par rapport à celui du détecteur précédent. L'interféromètre selon l'invention résoud ces problèmes en produisant un faisceau d'oscillateur local ou de référence ayant une puissance qui n'est pas simplement le produit de la puissance du faisceau laser émis par le pouvoir réflecteur du séparateur de faisceau, mais qui est atténué d'un facteur prédéterminé choisi de manière à se situer dans la plage optimale de fonctionnement du détec- teur optique 22. Le niveau de puissance de ce faisceau d'oscillateur local est également réglable, ce qui permet que des détecteurs de remplacement soient polarisés opti- quement dans leurs plages optimales individuelles. L'atté- nuation de puissance du faisceau d'oscillateur local et son réglage sont obtenus selon l'invention en alignant sélecti- vement les axes optiques cristallins (c'est-à-dire l'axe "rapide" et l'axe "lent") de la première plaque en quart d'onde 16 par rapport à la polarisation P du faisceau inci- dent provenant du laser 12 par l'intermédiaire de la plaque de Blewster 14. Comme cela a été expliqué, l'alignement des axes optiques cristallins sous des angles de 45 avec la polarisation P du faisceau incident produit un faisceau qui est entièrement de polarisation S après le passage par la premier plaque en quart d'onde 16, la réflexion par le sépa- rateur de faisceau 20 et le nouveau passage par la première plaque en quart d'onde 16. Ainsi, tout le faisceau réfléchi incident sur la plaque de Brewster 14 est réfléchi par cette plaque sur le trajet optique 40 et rencontre le détecteur optique 22, donnant une puissance maximale d'oscillateur local. Par contre, en tournant la première en quart d'onde 16 pour aligner l'un ou l'autre de ces axes optiques cris- tallins avec la polarisation P du faisceau émis par le laser 12, il apparaît que la polarisation du faisceau est inchan- gée après le passage par la première plaque en quart d'onde 16. Ainsi, la partie du faisceau qui passe à nouveau par la première plaque en quart d'onde 16 après avoir été ré- fléchie par le séparateur de faisceau 20 reste entièrement de polarisation P. Pratiquement aucune partie de ce fais- ceau n'est donc réfléchie par la plaque de Brewster 14 sur le trajet 40 vers le détecteur optique 22; au contraire, la totalité de ce faisceau est couplée par la plaque de Brews- ter 14 avec le laser 12 par le trajet optique 34. Le détec- teur optique 22 reçoit donc un faisceau d'oscillateur local de puissance pratiquement nulle. Il apparaît ainsi qu'en faisant tourner la première plaque en quart d'onde 16 pour placer l'un de ses axes optiques cristallins perpendiculai- res sous un angle prédéterminé, entre 0 et 45 , par rapport à la polarisation P du faisceau émis par le laser 12, le faisceau réfléchi par le séparateur de faisceau 20 con- tient à la fois une composante de polarisation S et une com- posante de polarisation P après avoir traversé à nouveau la première plaque en quart d'onde 16. Comme cela a été in- diqué, seule la composante de polarisation S est réfléchie par la plaque de Brewster 14 sur le trajet optique 40 pour devenir le faisceau d'oscillateur local du détecteur op- riquz 22. Ainsi, la première plaque.en quart d'onde 16 est tournée pour régler le degré de polarisation S de ce fais- ceau et par conséquent, pour atténuer sélectivement et ré- gler la puissance du faisceau d'oscillateur local reçu par le détecteur optique 22 pour qu'elle se situe dans la plage optimale de puissance de fonctionnement du détecteur. Il est souhaitable que le faisceau de polarisa- tion P émis par le laser 12 soit converti en un faisceau de polarisation entièrement circulaire avant l'émission pour la réflexion par une cible, comme la cible T, car le faisceau en retour réfléchi par la cible incident sur la plaque de Brewster 14 est entièrement de polarisation S et 1-2 est ensuite orienté entièrement vers le détecteur optique 22, pratiquement sans aucune partie de ce faisceau cou- plée avec le laser 12 et sans perte vers le détecteur 22. Mais, comme conséquence inhérente d'alignement des axes optiques cristallins de la première plaque en quart d'onde 16 sous un angle autre que 45 avec la polarisation P du faisceau incident émis par le laser 12, le faisceau couplé par la première plaque en quart d'onde 16 et le sépara- teur 20 pour être émis vers la cible T subit une polarisa- tionelliptique plutôt qu'une polarisation entièrement circulaire. Un faisceau de polarisation elliptiqueréfléchi par la cible T n'est pas entièrement de polarisation S au retour par les plaques en quart d'onde 16 et 18. Ainsi, une partie de ce faisceau en retour est couplée avec le laser 12 plutôt qu'avec le détecteur 22 par la plaque de Brewster 14. La puissance du faisceau en retour réfléchi par la cible, disponible pour le détecteur 22 est donc réduite, ce dont il résulte une diminution correspondante de la dis- tance maximale à laquelle l'interféromètre peut détecter la cible T. Selon l'invention, les axes optiques cristal- lins de la seconde plaque en quart d'onde 18 sont donc alignés pour régler la polarisation du faisceau incident provenant du séparateur de faisceau 20 de manière à obte- nir une polarisation circulaire après le passage par la seconde plaque en quart d'onde 18. Ce faisceau de polari- sation entièrement circulaire, après réflexion par la cible, comme la cible T, est converti en un faisceau de polarisa- tion S par les plaques en quart d'onde 16, 18. Ainsi, pra- tiquement tout le faisceau en retour réfléchi par la cible est orienté vers le détecteur 22 par la plaque de Brewster 14, aucune partie de ce faisceau n'étant perdue par un cou- plage avec le laser 12 par la plaque de Brewster 14. L'angle précis dont la première plaque en quart d'onde 16 doit être tournée peut être calculé en utilisant le vecteur Jones normalisé pour représenter le faisceau de polarisation P émis par le laser 12 et en représentant les éléments optiques de l'interféromètre 10 par des ma- trices de Jones. L'utilisation du vecteur et des matrices de Jones pour déterminer l'effet des éléments optiques sur une onde polarisée est décrit dans Introduction to Modern Optics, de Grant R. Fowles, publié par Holt, Rein- hart et Winston, Inc., 1975, chapitre 2.5, pages 33 à 38. Le faisceau de polarisation P émis par le laser 12, cou- plé par la plaque de Brewster 14 peut être représenté par le vecteur Jones normalisé ci-après, mentionné ci-après comme vecteur d'entrée: EîE O] Les matrices de Jones pour les composants opti- ques considérés, à savoir la premièreplaque en quart d'onde 16, le séparateur de faisceau 20 et la seconde plaque en quart d'onde 18, sont les suivantes: Première plaque (A) = 1 [l+icos2a -isin2a en quart d'onde 16 /VL -isin2a 1-icos2a Séparateur de (B) =] R[l faisceau 20 L 0 -1l Seconde plaque (C) = 1 l+icos2b -isin2b en quart d'onde 18 sTL-isin2b 1ocos2b o R est le pouvoir de réflexion de la face frontale 21 du séparateur de faisceau 20 (0,001 dans le cas présent), i: {-1, l'angle "a" est l'angle entre le vecteur d'entrée de polarisation P du vecteur d'entrée Ei, et l'un déterminé des axes optiques cristallins de la première plaque en quart d'onde 16 (c'est-à-dire l'angle de rotation de la première plaque en quart d'onde 16), et l'angle "b" est l'angle entre le vecteur d'entrée de polarisation P Ei et l'un déterminé des axes optiques cristallins de la seconde plaque en quart d'onde 18 (c'est-à- dire l'angle de rotation de la seconde plaque en quart d'onde 18). Pour ces calculs, les angles "a" et "b" sont mesurés chacun par rapport aux axes "lents" de la première et la seconde plaques en quart d'onde 16, 18 respectivement. Bien entendu, ces calculs pourraient aussi être faits par rapport aux axes "rapides" de la première et seconde plaques en quart d'onde 16, 18. En outre, la cible T peut être considérée comme ayant un pouvoir réflecteur unitaire, ce qui donne la matrice de Jones ci-après: Cible T (D) = - 0 0 -1 En utilisant le vecteur et les matrices de Jones, il apparaît que le faisceau émis par le laser 12 après un premier transit par la première plaque en quart d'onde 16, une réflexion par la face frontale 21 duséparateur de faisceau 20 et un second transit par la première plaque en quart d'onde 16, est converti en un faisceau ayant la re- présentation de vecteur Jones ci-après: EBR = (A) (B) (A) Ei EB =1 icos2a -isin2a Iïl -1 1 1+icos2a isin2a E: 1 0R L-isin2a 1-icos2a L /2- -isin2a 1-icos2a L *En utilisant les calculs de matrice de base, l'expression cidessus de EBR est réduite à: E =if'R -co2 BR i-R E -os2a (1) L o -cos2a représente la partie de EBR de polarisation P et sin2a désigne la composante de polarisation S de EBR. Comme cela est connu, la puissance transportée par une onde peut être exprimée comme la représentation vectorielle de l'onde multipliée par la conjuguée complexe de cette représentation vectorielle. Ainsi, la puissance de l'onde EBR est: = PBR = EBR E R - i/-R Eo cos2a (-i) o E-os2al F sin2sin22a P ER tcos22a BR o 0 in2aJ Etant donné que le carré de l'amplitude de l'onde E 2 est o proportionnel à la puissance du faisceau d'énergie émis par le laser 12 et couplé par la plaque de Brewster 14, l'équation ci-dessus peut s'exprimer sous la forme: BRY oR cosC 2a (2, L sin 2a o P est la puissance de sortie du laser 12. Il faut noter que le faisceau PBR contient une composante de puissance de polarisation P, PBRP,' et une composante de puissance de po- larisation S PBRS, de la manière suivante: PBRP S P Rcos 2a (3) PBRS ' PoRsin22a (4) Comme cela a déjà été expliqué, le faisceau repré- senté par PBR est incident sur la seconde surface 15 de la plaque de Brewster 14, sous l'angle de Brewster. Ainsi, pra- tiquement toute la composante de polarisation P, PBRP du faisceau PBR est transmise par la plaque de Brewster 14 sur le trajet optique 14, et couplée avec le laser 12. Cette composante du faisceau est représentée séparément du faisceau émis par le laser 12. Mais il est bien entendu que les deux faisceaux se propagent coaxialement sur le trajet optique 34. La composante de polarisation S, PBRS du faisceau PBR réfléchie par la plaque de Brewster 14 sur le trajet optique vers le détecteur optique 22 et devient le faisceau d'os- cillateur local de l'interféromètre. Ainsi, l'équation (4) peut s'écrire sous la forme: P tiPoRsin22a -o BRS o n 2at (4a) Il faur noter que la plaque de Brewster 14 n'est pas l'élé- * ment idéal. Ainsi, une petite partie, par exemple 1%, de la composante de polarisation P, PBRP' est réfléchie par la plaque de Brewster 14 par le détecteur optique 22, aug- mentant ainsi la puissance du faisceau d'oscillateur local. Il apparaît que cela entraîne une légère dégradation du rapport signalbruit de l'ensemble. Mais, sur la base de ces calculs, cette réflexion indésirable de polarisation peut être négligée. Il apparaît facilement en tenant compte de l'équation 4a que la puissance du faisceau d'oscillateur local PLO' est déterminée essentiellement par la puissance du laser 72, le pouvoir réflecteur de la face frontale 21 du séparateur de faisceau 20 est le sinus de l'angle entre un axe optique cristallin (ici l'axe lent) de la première plaque en quart d'onde 16 et de la polarisation P du vec- teur d'entrée E . La puissance d'oscillateur local peut être réglée sélectivement en modifiant cet angle, sans avoir à changer la puissance de sortie du laser ou le pou- voir deréflexion du séparateur de faisceau. Comme cela a déjà été expliqué, lorsque l'angle "a" de la première plaque en quart d'onde 16 est changé de , le faisceau couplé par le séparateur de faisceau 20 pour l'émission vers la cible T est polarisé elliptiquement plutôt que circulairement. Ainsi, la seconde plaque en quart d'onde 18 est disposée dans le trajet optique 38 pour com- penser cette polarisation elliptique et assurer qu'un fais- ceau de polarisation entièrement circulaire soit émis pour être réfléchi par la cible T. Il est évident que l'angle de rotation "b" entre l'un sélectionné des axes optiques cristallins de la seconde plaque en quart d'onde 18 (ici l'axe lent) et la polarisation P du vecteur d'entrée E. est choisi en tenant compte de l'angle de rotation "a" de la première plaque en quart d'onde 16. La Figure montre que le faisceau émis par le laser 12 à travers la plaque de Brewster 14 est couplé par la première plaque en quart d'onde 16, le séparateur de faisceau 20 et la seconde plaque en quart d'onde 18 avant de rencontrer la cible T. La partie de ce faisceau réfléchie par la cible T tra- verse la seconde plaque en quart d'onde 18, le séparateur de faisceau et la première plaque en quart d'onde 16 avant de rencontrer sous l'angle de Brewster la seconde surface de la plaque de Brewster 14. Si l'on suppose que le sé- parateur de faisceau 20 n'a aucun effet de polarisation et si l'on néglige la perte due au faible pouvoir réflecteur (de l'ordre de 0,001) du séparateur de faisceau, le fais- ceau en retour réfléchi par la cible à ce point est repré- senté par: ETR = (A) (C) (D) (C) (A) Ei TR = c l+ics2ajL-isina1 -1 ETR = 1 [l+icos2a -isin2al l+icos2bisin2l o /2vPr -isin2a 1-icos2a])/2isin2b-licos2b| |O 1 1r l+icos2b -isin2b1 1 l+icxs;2a -isin2alE 0 il /2L -isin2b 1-icos2b /W -isin2a 1-iQs 2a OJ ETR =-E {2cos(2a-2b) - icos2b+icos(4a-2b) 2TR 20- isin2b - isin(4a-2b) (5) La puissance du faisceau en retour réfléchi par la cible en ce point est: PTR = TR ETR E 2 2 22 21 PTR = t 4cos (2a-2b)+cos2(4a-2b)-2cos2bcos(4a-2b)+cos22bi TR Lo sin22b2sin2bsin(4a-2b)+sin2(4a-2b) j PTR % 4cos2(2a-2b)+cos2 (4a-2b)2cos2bcos(4a-2b)+cos2 2b t(6) VR4 L sin22b-2sin2bsin(4a-2b)+sin2(4a-2b) Il faut noter que le faisceau PTR comporte une composante de puissance de polarisation P. PTRP' et une composante de puis- sance de polarisation S, PTRS' de la manière suivante: 22 2 PTRP PO (4cos2 (2a-2b)+cos2 (4a-2b)-2cos2bcos(4a-2b)+cos22b)(7) PTRS ','o (sin22b-2sin2bsin(4a-2b)+sin2 (4a-2b)) (8 Comme cela a été indiqué cidessus, le faisceau en retour réfléchi par la cible représenté par PTR est incident sur la plaque de Brewster 14,sous l'angle de Brewster. Ainsi, pratiquement toute la composante de pola- risation P, PTRP de ce faisceau est couplée par la plaque de Brewster 14 avec le laser 12 le long du trajet optique 34. La plaque de Brewster 14 réfléchit la composante de polarisation S, PTRS par le trajet optique 40 vers le dé- tecteur optique 22 dans lequel cette composante de polari- sation S est mélangée avec le faisceau d'oscillateur local PLo pour produire un signal électrique d'effet Doppler de cible. Le signal d'effet Doppler de cible est appliqué au dispositif d'utilisation 24 pour son amplification, son filtrage et son traitement. Etant donné que les signaux en retour réfléchis provenant de cibles comme la cible T sont relativement fai- bles, il est évident que, pour un fonctionnement efficace de l'interféromètre, ces signaux doivent être couplés avec le détecteur optique 22 avec aussi peu de perte que possible dans l'interféromètre. Il en résulte donc que l'angle de rotation "b" de la seconde plaque en quart d'onde 18 est réglé pour augmenter au maximum la composante de puissance de polarisation S, PTRS du faisceau en retour réfléchi par la cible PTR car la plaque de Brewster 14 ne réfléchit pra- tiquement que les composantes de polarisation S vers le détecteur optique 22. Il ressort de l'équation 5 que la com- posante de polarisation S de ETR est: TR ETRS= -E (isin2b-isin(4a-2b)) (9) ETRS --o En prenant la première dérivée de l'équation 9 par rapport à "b" et en amenant cette dérivée à zéro, les valeurs minimales et maximales de la composante de polari- sation S, ETRS sont trouvées, égales a tg 2b = -(-:+cos4a) Sin4a Par conséquent, en introduisant dans l'équation 10 l'an- gle de rotation "a" obtenu à partir de l'équation 4a pour une puissance optimale d'oscillateur local, l'angle de rotation "b" peut être calculé et la seconde plaque en quart d'onde 18 peut être tournée pour augmenter au maxi- mum la puissance du faisceau en retour réfléchi par la cible et reçu par le détecteur optique 22. Une sensibilité et une efficacité optimales de l'interféromètre sont ainsi obtenues. Dans l'interféromètre du présent mode de réalisa- tion, le laser 12 émet un faisceau d'une puissance Po de watts (W). Les fenêtres de Brewster 25, 27 sont choisies pour appliquer à ce faisceau une pureté de polarisation P supérieure à 1000:1. La plaque de Brewster 14 établit un rapport de discrimination S/P d'environ 100:1, couplant ainsi les 5W de puissance du faisceau sur le trajet optique 38. Comme cela a été indiqué, la face frontale 21 du sépa- rateur de faisceau 20 a un pouvoir réflecteur R=0,001. Dans le cas présent, le détecteur optique 22 a une puissance op- timale d'oscillateur local (polarisation optique) de 0,5mW. Comme cela a été indiqué, la puissance de polarisation op- tique optimale diffère essentiellement d'un détecteur à l'autre. En pratique, la première phase consiste à régler la puissance du faisceau d'oscillateur local au niveau optimal pour le détecteur optique utilisé. L'équation 2 montre que la puissance PBR du faisceau réfléchi par le séparateur de faisceau 20 et incident sur la seconde surface 15 de la pla- que de Brewster 14 est: PR "5mW [cOà 2a. BR Lsin22aj L'équation 4 montre que, théoriquement, la puissance PLO du faisceau d'oscillateur local est (5mW)sin22a; mais, étant donné que la plaque de Brewster 14 a un rapport de discri- mination S/P finidans le cas présent 100:1, il apparaît que 1% de la composante de polarisation P(cos22a) de PBR est réfléchi par la plaque de Brewster 14 suivant le tra- jet optique 40. Ainsi, la puissance réelle d'oscillateur local délivrée au détecteur optique 22 est: PLO' = PBRS + (0,01) PBRP PLO' = (5mW)sin22a + (1,01)(5mW)cos22a (11) ou 0,5mW = (5mW)sin22a + (0, 05mW)cos22a Il apparaît ainsi que l'angle de rotation ("a" de la pre- mière plaque en quart d'onde 16 doit être réglé à environ 9 pour obtenir une puissance totale d'oscillateur local de 0,5 mW. Pendant le fonctionnement du système, la pre- mière plaque en quart d'onde 16 est-tournée d'un angle de 9 et la puissance du faisceau d'oscillateur local est observée au détecteur optique 22. La rotation de la pre- mière plaque en quart d'onde 16 est légèrement réglée si cela est nécessaire pour obtenir exactement une puissance du faisceau d'oscillateur local de 0,5mW. Malheureusement, l'équation 11 montre que le faisceau d'oscillateur local contient une composante de puissance de polarisation P de 0,045mW, introduisant un parasite de 0,4dB au détecteur op- tique 22. Mais, la présence de ce léger parasite est plus que compensée par l'augmentation du rendement du détecteur résultant de la diminution de la puissance d'oscillateur local de 5mW (PoxR) jusqu'à 0,5mW, c'est-à-dire la puis- sance optimale de fonctionnement de ce détecteur. Après le réglage de la première plaque en quart d'onde 16 pour obtenir la puissance optimale du faisceau d'oscillateur local au détecteur optique 22, la seconde plaque en quart d'onde 18 est tournée jusqu'à son angle de rotation correct. Autrement dit, la seconde plaque en quart d'onde 18 est tournée pour transmettre vers la cible T un faisceau de polarisation circulaire. En fonctionnement, cela se fait simplement en réglant la position de la se- conde plaque en quart d'onde 18 pour augmenter au maximum 69837 la puissance du faisceau en retour réfléchi par la cible que reçoit le détecteur optique 22. Autrement dit, la se- conde plaque en quart d'onde 18 est tournée pour obtenir une composante maximale de polarisation S du faisceau en retour réfléchi par la cible incident sur la plaque de Brewster 14, ce qui implique que la polarisation circu- laire du faisceau émis vers la cible T est circulaire au maximum. L'angle de rotation "b" peut être calculé simple- ment en utilisant l'équation 10 avec l'angle de rotation "a" obtenu par l'équation 11. Dans le présent mode de réa- lisation, avec a=9 , l'angle de rotation "b" doit être environ 143 . En introduisant les valeurs calculées de "a" et "b" dans l'équation 6, le faisceau en retour réfléchi par la cible incident sur la plaque de Brewster 14 est: 15.PTR t[P 00,386 P 1 0971 (12) 4L 3614 1,903 Ainsi, ce faisceau n'est pas entièrement en polarisation S; une légère composante de polarisation P relative (0,097) est présente. Cela implique que la polarisation du faisceau émis vers la cible T n'est pas complètement circulaire, mais légèrement elliptique. Cette composante de polarisation P est couplée par la plaque de Brewster 14 sur le trajet op- tique 34 vers le laser 12, ce dont il résulte une légère perte de puissance (0,45dB) comparativement avec un système qui émet un faisceau de polarisation complètement circulaire vers la cible. Cette perte de puissance du faisceau en re- tour, avec le bruit parasite de polarisation P du faisceau d'oscillateur local de 0,4dB, conduit à une perte total in- férieure à ldB, résultant de la rotation de la première et la seconde plaques en quart d'onde 16, 18. Un mode préféré de réalisation de l'invention a été décrit ci-dessus mais il est évident que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. Par exemple, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation des plaques en quart d'onde pour changer l'état de polarisation d'un faisceau d'énergie; d'autres éléments qui modifient l'état de polarisation d'un faisceau d'énergie incident peuvent les remplacer. Egalement, la cellule de laser 25 n'est pas nécessairement un laser à CO2 et peut également être un laser pulsé plu- tôt qu'un laser à onde entretenue. Par ailleurs, la puis- sance du laser n'est pas limitée à 5W, et le pouvoir réflecteur du séparateur de faisceau n'est pas limité à 0,001. En outre, il n'est pas nécessaire que les concepts décrits s'appliquent à un interféromètre hétérodyne; l'in- vention peut être appliqué à tout interféromètre du type de Fizeau dans lequel il est souhaitable de faire varier la puissance du faisceau de référence (appelé ci-dessus faisceau d'oscillateur local) par rapport à la puissance du faisceau de la cible pour changer le degré d'interfé- rence entre les deux faisceaux. REVENDICATIONS 1. Appareil de production d'un faisceau d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (12) qui produit un faisceau d'énergie le long d'un trajet prédé- terminé, un dispositif (14) disposé dans le trajet prédé- terminé pour émettre une première partie du faisceau produit vers une cible(T)et pour réfléchir une seconde par- tie du faisceau produit, et un dispositif (16, 18, 20) destiné à orienter une partie réfléchie par la cible de la première partie émise du faisceau et la seconde partie ré- fléchie du faisceau vers un détecteur (22) le long d'un trajet commun, la seconde partie réfléchie du faisceau é- tant atténuée le long du trajet commun et la partie réflé- chie par la cible de la première partie émise du faisceau n'étant pratiquement pas atténuée le long du trajet commun. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'orientation comporte un dispositif (16, 18) pour polariser la seconde partie réfléchie du fais- ceau sous forme de deux composantes de polarisation le long du trajet commun et pour polariser la partie réfléchie par la cible de la première partie émise du faisceau sous forme de la seconde seulement des deux composantes de polarisa- tion le long du trajet commun, et un dispositif (20) de couplage sélectif avec, le détecteur de la seconde seule- ment des deux composantes de polarisation de la seconde partie réfléchie du faisceau et de la partie réfléchie par la cible de la première partie émise du faisceau, polarisée comme la seconde composante de polarisation. 3. Appareil d'émission d'une première partie d'un faisceau d'énergie le long d'un premier trajet vers une cible et de réflexion d'une seconde partie du faisceau vers un détecteur (22) le long d'un trajet commun, la partie ré- fléchie par une cible de la première partie émise du fais- ceau étant retournée vers l'appareil, appareil caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (16, 18, 20) d'atténua- tion de la seconde partie réfléchie du faisceau le long du trajet commun tout en couplant pratiquement toute la par- tie en retour réfléchie par la cible du faisceau le long du trajet commun. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'atténuation comporte un disposi- tif (16, 18) dispos& le long du trajet commun pour pola- riser la seconde partie réfléchie du faisceau sous forme de deux composantes de polarisation, et pour polariser la partie du faisceau en retour réfléchie par la cible comme la seconde seulement des deux composantes de polarisation et un dispositif (20) de couplage sélectif de la seconde seulement des deux composantes de polarisation de la se- conde partie réfléchie du faisceau et de la seconde des deux composantes de polarisation de la partie du faisceau en retour réfléchie par la cible avec le détecteur. 5. Appareil de production d'un faisceau d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (12) qui produit un faisceau d'énergie le long d'un trajet prédé- terminé, une première et une seconde plaques d'onde (16, 18) disposées en série avec le dispositif produisant le fais- ceau dans le trajet prédéterminé, un séparateur de fais- ceau (20) disposé dans le trajet prédéterminé entre la première et la seconde plaques d'onde et un analyseur de polarisation (14) disposé dans le trajet prédéterminé entre le dispositif produisant un faisceau et la première plaque d'onde. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le faisceau produit est polarisé et qu'une première partie du faisceau produit est couplée par la première pla- que d'onde (16), le séparateur de faisceau (20) et la se- conde plaque d'onde (18), et en ce que la première plaque d'onde (16) change la polarisation du faisceau couplé avec elle d'une première valeur prédéterminée, et que la seconde plaque d'onde (18) change la polarisation du faisceau cou- plé avec elle d'une seconde valeur prédéterminée. 2Z569837 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le faisceau produit est de polarisation (P), la première plaque d'onde (16) et la seconde plaque d'onde (18) changeant la polarisation de la première partie du faisceau produit, couplé par la première plaque d'onde le séparateur de faisceau et la seconde plaque d'onde en-une polarisation pratiquement circulaire. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un faisceau en retour de polarisation circulaire est couplé par la seconde plaque d'onde, le séparateur de faisceau et la première plaque d'onde et est incident sur l'analyseur de polarisation (14), et en ce que la seconde plaque d'onde et la première plaque d'onde changent la polarisation du faisceau en retour couplé par la seconde plaque d'onde, le séparateur de faisceau et la première plaque d'onde en une polarisation (S). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'analyseur de polarisation (14) dirige vers un dé- tecteur (22) pratiquement tout le faisceau en retour de polarisation (S) incident sur lui. 10. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le faisceau produit est de polarisation (P) et une seconde partie du faisceau produit est couplée par la pre- mière plaque d'onde, réfléchie par le séparateur de fais- ceau, couplée à nouveau par la première plaque d'onde et est incidente sur l'analyseur de polarisation, la première plaque d'onde changeant la polarisation de la seconde par- tie du faisceau incident sur l'analyseur de polarisation en des composantes de polarisation (P) et (S). 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'analyseur de polarisation (14) dirige vers un détecteur (22), seule la composante de polarisation (S) de la seconde partie du faisceau incidente sur l'analyseur de polarisation. 12. Procédé d'émission d'un faisceau d'énergie de po- larisation circulaire vers une cible, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à produire (12, 16, 18, 20) un faisceau d'énergie de polarisation (P) et à diriger ce faisceau le long d'un trajet prédéterminé, à changer la polarisation du faisceau d'une première valeur prédéter- minée pour produire un faisceau intermédiaire de polarisa- tion elliptique contenant des composantes de polarisation (S) et (P), à changer la polarisation du faisceau inter- médiaire d'une seconde valeur prédéterminée pour produire un faisceau de polarisation circulaire et à émettre le faisceau de polarisation circulaire vers la cible. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste également à changer la polarisation du faisceau intermédiaire de la première valeur prédéterminée pour produire un faisceau de référence contenant des compo- santes de polarisation (S) et (P), et à orienter seulement la composante de polarisation (S) du faisceau de référence vers un détecteur (22). 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il consiste également à changer la polarisation du faisceau de polarisation circulaire réfléchie par la cible de la première et la seconde valeurs prédéterminées pour produire un faisceau de polarisation entièrement (S), et à orienter seulement la composante de polarisation (S) de ce faisceau de polarisation (S) vers le détecteur. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il consiste également à modifier la puissance du faisceau de référence dirigé sur le détecteur en changeant la première valeur prédéterminée de variation de polarisa- tion et à modifier la seconde valeur prédéterminée de chan- gement de polarisation en réponse à la variation de la première valeur prédéterminée de changement de polarisation pour produire un faisceau de polarisation circulaire émis vers la cible.