Brevet FR2596877A1 — publié le 19871009

Procédé et dispositif de modulation acousto-oDtiaue multifréauences La présente invention concerne les procédés et 5 dispositifs de modulation par voie acousto-optique. Elle est applicable dans tous les domaines o il est nécessaire de moduler un faisceau lumineux monochromatique, fourni par exemple par un laser, et on peut notamment citer, parmi les applications possibles, la 10 restitution de caractères & l'aide d'une imprimante laser. Les modulateurs acousto-optiques, en abrégé MAO, sont largement utilisés et bien connus. Dans un tel modulateur, l'angle A de déviation d'un faisceau 15 lumineux monochromatique est proportionnel à la fréquence X de l'onde acoustique créée dans le modulateur, fréquence égale à celle du signal électrique appliqué. Si plusieurs signaux à des fréquences différentes fl, f2' f3'... sont simultanément appliqués, le faisceau 20 lumineux monochromatique incident donne naissance d'une part à un faisceau transmis en alignement, d'autre part à des faisceaux déviés dans des directions faisant respectivement des angles a1, a2, a3, avec le faisceau transmis. L'intensité de chaque faisceau dévié est une 25 fonction croissante de la puissance du signal électrique appliqué et on peut donc moduler en intensité le faisceau ou les faisceaux déviés par modulation en amplitude des composantes aux diverses fréquences du signal électrique composite appliqué. Un défaut grave des modulateursacousto-optiques est qu'ils n'ont une réponse linéaire que pour des rendements (rapport entre l'intensité du faisceau dévié et celle du faisceau incident) très faible. Pour disposer d'une puissance de sortie importante, il faut s'écarter 35 de la zone de linéarité ce qui a notamment pour conséquence: - dans tous les cas o le modulateur est utilisé avec un bon rendement, des phénomènes de distorsion et de saturation entrainant une perte de contraste, - dans le cas d'un signal électrique de modu5 lation comportant plusieurs composantes à des fréquences différentes, une inter-modulation. On a déjà proposé de réduire le phénomène d'inter-modulation dans les systèmes multifréquence en superposant, au signal d'entrée à plusieurs voies à dif10 férentes fréquences, un signal électrique de compensation unique à fréquence fixe supérieure ou inférieure à l'ensemble des fréquences fl, f2'... des composantes du signal de commande. Il en résulte que la compensation est en général trop marquée pour les voies optiques 15 modulées à des fréquences voisines de la fréquence de compensation et insuffisantes pour les voies aux fréquences les plus éloignées. Même lorsque l'on régule le signal de compensation de façon que la puissance totale appliquée au MAO 20 soit sensiblement constante (US-A-4 336 981; GB-A2 036 996) ce problème subsiste et limite les performances du système. La présente invention vise à fournir un procédé et un dispositif de modulation acousto-optique réduisant 25 la non linéarité et ses effets, notamment l'intermodulation lorsque le signal de commande comporte plusieurs fréquences. Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé de modulation acousto-optique suivant lequel on 30 applique à un modulateur acoustooptique un signal électrique composite comportant au moins une fréquence de modulation de façon à obtenir, à partir d'un faisceau lumineux monochromatique traversant le modulateur, au moins deux faisceaux déviés, caractérisé en ce que l'on 35 maintient à une valeur sensiblement constante la puissance acoustique totale appliquée au modulateur, par régulation de la puissance électrique d'au moins une composante de compensation en cas de fréquence de modulation unique, d'au moins deux composantes de compensation en cas de féquences de modulation multiples. Dans le cas o le signal composite comprend plusieurs composantes de modulation à des fréquences différentes, ce signal comporte avantageusement deux composantes de compensation ayant l'une une fréquence 10 inférieure à l'ensemble des fréquences de modulation, l'autre une fréquence supérieure à toutes les fréquences de modulation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'exécu15 tion de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique montrant une constitution possible d'un dispositif de modulation 20 à deux voies de compensation destinées à corriger l'inter-modulation. - la figure 2 est un schéma d'un dispositif simplifié. - la figure 3, similaire à la figure 1, montre 25 une variante. Le dispositif montré en figure 1 comporte un modulateur acousto-optique 10 qui peut être de type classique, muni d'un transducteur 12 de transformation du signal électrique qu'il reçoit en signal acoustique 30 de commande. Avant de décrire l'invention, on rappellera brièvement les propriétés d'un modulateur acoustooptique classique à large bande. Si on désigne par f l'amplitude du signal acoustique appliqué par le 35 transducteur 12, la relation entre le champ électrique E1 du faisceau diffracté, le champ électrique E0 du faisceau incident et % est de la forme: E1 = E0 sin A.S. o A est une constante. On voit que cette relation, valable dans l'approximation de BRAGG, est non linéaire en. De même, la relation qui relie l'intensité lumineuse Ii du faisceau dévié par le signal & fréquence 10 fi (ordre de diffraction 1) à l'intensité lumineuse i incidente IO0 et à la puissance de l'onde acoustique est de la forme: I1 = I0 sin2 B f15 o B est une constante. Pour corriger l'intermodulation qui fait que l'intensité Ii de chacun des faisceaux déviés (d'intensités respctives I1, I2, I3), est influencée non seu20 lement par l'amplitude de la composante à fréquence fi, mais aussi par les autres composantes, on applique au transducteur 12 un signal composite constitué par la sommation, dans un mélangeur à large bande 14: d'un signal de modulation contenant les compo25 santes à fréquences f1, f2' f3.... d'un signal de compensation comportant deux composantes à fréquences respectives F1 et F2, avec: F1 gain par tension. Une première solution consiste à répartir la puissance nécessaire à la compensation également entre les deux composantes & fréquences FCi et FC2. 1 suffit dans ce cas d'appliquer aux deux amplificateurs, le même signal de commande de gain dont l'amplitude varie comme la racine carrée de la différence W - E Pil Dans ces conditions, les intensités I1, I2, 13 des faisceaux déviés recueillis par les détecteurs 34 (fibres optiques par exemple) ne présentent qu'une intermodulation très réduite, en particulier lorsque les fréquences Fcl et Fc2 sont très proches des fréquences 10 extrêmes de commande et conduisent donc à des faisceaux déviés proches (schématisés en tirets sur la figure 1). Une autre solution consiste à répartir l'énergie acoustique entre les fréquences Fcl et Fc2 de façon telle que chaque voie de compensation compense les voies 15 utiles du MAO les plus proches, ce qui conduit à une constitution différente du circuit 18. Dans certains cas, il peut être avantageux d'utiliser des fréquences Fc1 et Fc2 à l'intérieur de la plage couverte des fréquences fi ou d'utiliser plus de 20 deux fréquences de compensation F. Dans une variante (fig.3), les circuits 22 et 24 élaborent les signaux de commande de compensation non pas à partir des signaux de modulation de fréquences fl, f2'... mais à partir de la seule information de leurs amplitudes V1, V2... Les signaux de modulation sont alors élaborés dans un circuit de modulation 19 dans lequel chaque signal d'amplitude Vi module une porteuse de fréquence fii Dans le cas d'un signal de commande à une seule 30 composante, & fréquence A, il est avantageux d'utiliser une seule fréquence F de compensation, proche de A, non plus pour supprimer l'intermodulation, mais pour rétablir la linéarité de la réponse. L'intensité du faisceau dévié sera alors: I = Io [ sin (B 4 S2 + Sc2)] S / jS2 + Sc2] o S et Sc sont les amplitudes des signaux de commande et de compensation. Pour rétablir la linéarité il suffit cette fois de réguler Sc de façon que l'ont ait en permanence: Sc= S2 _ S2 10 o S. est une constante. Le circuit dc régulation 18 peut alors avoir la constitution simple montrée en figure 2 o les organes correspondant a ceux de la figure 1 sont désignés par la 15 même référence. REVENDICATIONS 1. Procédé de modulation acousto-optique suivant lequel on applique à un modulateur acousto-optique un 5 signal électrique composite comportant au moins une fréquence de modulation de façon à obtenir, & partir d'un faisceau lumineux monochromatique traversant le modulateur, au moins deux faisceaux déviés, caractérisé en ce que l'on maintient & une valeur sensiblement 10 constante la puissance acoustique totale appliquée au modulateur, par régulation de la puissance électrique d'au moins une composante de compensation en cas de fréquence de modulation unique, d'au moins deux composantes de compensation en cas de féquences de 15 modulation multiples. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le signal composite comprenant plusieurs composantes de modulation, il comprend également deux composantes de compensation ayant l'une une fréquence 20 inférieure à l'ensemble des fréquences de modulation, l'autre une fréquence supérieure à toutes les fréquences de modulation. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la puissance de compensation est répartie 25 également entre les deux composantes du signal de compensation. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la puissance de compensation est répartie entre les deux composantes de compensation de façon 30 telle que chacune compense sensiblement la moitié des voies utiles. 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un mélangeur (14) attaquant le transducteur d'un modulateur acousto-optique dont une entrée reçoit un signal de modulation à plusieurs voies à fréquences différentes et dont l'autre entrée reçoit un signal de compensation à au moins deux composantes de puissance régulé pour que la puissance de sortie du mélangeur reste constante.