Brevet FR2603995A1 — publié le 19880318

La présente invention concerrle un dispositif d'as sei;blage précis d'éléments optiques dans des positions pré- déterminées, applicable notamment à des interféromètres. De nombreux appareils d'optique utilisent des élé- ients optiques, tels que lanes ou prisses, qui doivent être maintenus dans des positions très précises les uns par rapport aux autres. Tel est par exemple le cas des interféromètres classiques de Hichelson et Fabry Perot. Les éléments optiques mis en oeuvre dans ces appareils peuvent être cons- titués par des lames parallèles ou inclinées, des prismes, des miroirs semi-réfléchissants etc. Jusqu'à présent on a utilisé, pour assurer une mise en position précise et un maintien ferme oe ces éléments optiques, des montures mécaniques maintenant serrées les éléments optiques, avec: interposition entre eux d'entretoises assurant l'écartement désiré. De telles montures présentent à l'évidence l'inconvénient de necessiter la réalisation o'ensembles particullerement lourds et complexes qui se révèlent particulièrement inadaptés à des applications dans lesquelles la question du poids de l'appareil est prl- moroiale comme dais le cas des appareils aibarqués à bord atun satellite.Par ailleurs l'emploi d'une monture mécani- que fait intervenir des matériaux de natures différentes et par conséquent ayant des coefficients de dilatation différents, ce qui, là encore, soulève un problème lorsque l'appareil est soumis à une température ambiante fortement va rible. La présente invention vise à remédier à ces inc:onvé- nients en procurant un dispositif d'assemblage particulière nient simple et présentant une parfaite stabilité à la fois du point de vue thermique et du point de vue mécanique. A cet effet ce dispositif d'assemblage précis d'éléments optiques dans des positions prédéterminées, ap- plicable notamment à des interféromètres, est oeraetérisé en ce que les éléments optiques, de forme prismatique ou autre, sont usinés de manière à présenter chacun deux faces latérales opposées, parallèles entre elles, parfaitement polies et situées à la mme distance l'une de l'autre, et ces éléments optiques sont pris en sandwlcii entre deux em- bases réalisées dans le mye matériau que les éléments optiques et qui présentent chacune une face plane en contact direct avec les faces latérales adjacentes des liements optiques et présentant un poli tel que les deux embases soient appliquées sous pression sur les faces latérales des éléments optiques par adhérence moléculaire si bien que les deux embases et les éléments optiques coincés en sandwich entre elles constituent un bloc monolithique. Suivant l'invention on utilise l'adhérence moléculaire pour lier entre eux les deux embases et les éléments optiques sous l'effet des forces de Van Der Waals. Les élé- ments optiques, tels que lames ou prisrïîes, se trouvent ainsi très fortement serrés entre les deux embases ce qui permet de maintenir un écartement prédéterminé entre les éléments optiques et de conserver le parallélisme des surfaces optiques de ces éléments. Par ailleurs conte le même matériau est utilisé pour constituer les éléments optiques et les deux embases les prenant en sandwich, on obtient un ensemble monobloc dont la stabilité thermique est celle du matériau les constituant et la variation thermique s'effectue d'une manière isotrope, en étant simplement liée au coefficient de dilatation du matériau. Grâce aux propriétés remarquables de stabilité méca- nique et de stabilité termique du dispositif d'assemblage suivant l'invention, on peut réaliser des filtres interférenciels à bande extrêmement étroite (inférieure à O,lA) et d'une très grande stabilité thermique et mecanique. Les interféromètres de Fabry Perot ainsi construits ne nécessitent pes l'emploi d'une monture adaptée comme cela est le cas des interféromètres construits jusqu'à ce jour.Le dispositif d'assemblage suivant l'invention permet également de réaliser des interéromètres pouvant être aisément embarqués a bord d'un satellite puisque leur principe de construction leur permet de s'affranchir des problèmes thermiques et mécaniques. Du fait que la fixation des divers élé- ments constitutifs utilise le principe de l'adhérence molé culaire, on évite d'avoir à eilployer des colles qui dégazent très souvent dans le vide et qui provoquent systématiquement des contraintes dans les verres.Par ailleurs l'absence de mécanique spécifique à l'interféromètre procure de nombreux avantages parmi lesquels o peut citer l'insensibilité aux vibrations, l'indéréylabilité de l'ensemble du dispositif, la diminution du prix de revient et la diminution considé- rable du poids. Le dispositif d'assemblage suivant l'invention peut etre utilisé dans tous les instruments d'interférométrie connus à savoir notamment les interféromètres Fabry Perot, lichelson ainsi que les autres interféromètres å lame et autres systèries optiques.Ils peuvent être employés en spectrométrie pour l'analyse oes raies (émission et absorption) avec urie très haute définition (interféromètre de rabry Perot), pour l'étude d'un spectre par transformée de Fourier ( interféromètre de tiicrlelson), pour l'étude d'une raie dans le cas d'un flux très faible (interféromètre lichelson à champ compensé) et pour la restjre (et asservissement) d'une raie laser par les franyes localisées b onde multiple (in terféro,ètre Fabry Perot à coin d'sir) On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme o'execution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel :: La figure 1 est une vue en perspective d'un dis;posi- tif d'assemblage de deux lames transparentes parallèles compostant un interfrromètre, après leur assemblage pour constituer un bloc monalithique. La figure 2 est une vue en perspective illustrant les quatre éléments constitutifs svant leur assemblage. La fiyure 3 est une vue en coupe axiale des lames assemblées par l'intermédiaires des deux embases. Le dispositif d'assemblage représenté sur le dessin est prévu pour maintenir avec précision deux lames parallè- les 1,2, en un matériau transparent, pour constituer un interféromètre. Ces deux lames 1,2 sont identiques l'une à l'autre et elles ont chacune la forme d'un prisme droit è section droite carrée. Les deux lames 1,2 sont maintenues de manière à présenter des surfaces interférentes respectives la, 2 a, parallèles l'une à l'autre et à faible distance l'une de l'autre. Suivant l'invention les deux luies transparentes 1,2 sont maintenues, par simple adhérence moléculaire, entre deux emba ses à savoir une entbase supérieure 3 et une erubase inférieure 4. A cet effet les deux lames 1,2 présentent des faces latérales opposées respectives, à savoir une face latérale supérieure lb et une face latérale inférieure lc de la lame 1 et une face latérale supérieure 2b et une face latérale inférieure 2c de la lame 2, qui sont usinées de manière à présenter un poli parfait.De leur côté les deux embases 3 et 4 qui ont également la forme de prismes droits à section droite carrée ou rectangulaire,présentent des faces planes respectives 3a, 4a parfaitement polies et qui sont main teri ues au contact des faces planes respectives lb, 2b, et lc, 2c des deux lames 1,2, par la seule adhérence moléculaire résultant des forces ue Va-n ber Halls. Cette adhérence est matérialisée par des flèches sur la fiyure 3 et on voit ainsi que l'on peut obtenir oes forces d'adhérence très élevées entre les embases 3,4 et les deux lames 1,2, forces qui sont suffisantes pour donner naissance à un bloc monolithique présentant une très grande stabilité à la fois thermique et récanique. La stabilité thermique de l'ensemble obtenu dépend de celle du matériau le constituant et plus particulièrement de son coefficient de dilatation. A titre d'exemple, si un filtre est réalisé en matière connue sous le nom de "Zérodur" dont le coefficient de dilatation est de 2.10-6/ C, une variation de température de dix deyrés o ne fait varier la longueur d'onde que de lmA pour un filtre o centré sur une lonyueur d'onde de 50UO A. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une application particulière à un interféromètre à lames transparentes parallèles, il va de soi qu'elle peut s'appliquer à n'importe quel autre appareil optique et ce quelle vue soit la forme des éléments optiques assemblés. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'assemblage précis d'éléments optiques dans des positions prédéterminées, applicable notamment à des interféromètres, earaetérisc en ce que les éléments optiques (1,2), de forme prisruatique ou autre, sont usines de manière à présenter chacun deux faces latérales opposées (lb,lc;;2b,2c) , parallèles entre elles, parfaitement polies et situées à la même distance l'une de l'autre, et ces éléments optiques (1,2) sont pris en sandwiel, entre deux e- bases (3,4) réalisées dans le merle matériau que les éléments optiques (1,2) et qui présentent chacune une face plane (3a,4a) en contact direct avec les faces latérales adjacentes (lb,lc;2b,2c) des éléments optiques et présentant ur poli tel que les deux embases (3,4) soient appliquées sous pression sur les faces latérales des éléments optiques (1,2) par adhérence moléculaire si bien que les deux embases (3,4) et les éléments optiques(l,2) coincés en sandwich entre elles constituent un bloc monolithique. 2.- dispositif suivant la revendication 1, consti- tuant un interféromètre, caractérisé en ce qu'il comprend deux lames parallèles (1,2,) en un matériau transparent, ayant chacune la forme d'un prisme droit à section droite carrée, présentant des surfaces interférentes respectives (la,2a) parallèles l'une à l'autre et å faible distance l'une de l'autre, ces deux lames transparentes (1,2) étant maintenues, par adhérence moléculaire, entre les deux en- bases (3,4) qui ont également la fore de prises droits à section droite carrée nu rectangulaire.