Brevet FR2603710A1 — publié le 19880311

Analyseur de faisceau notamment pour laser. L'invention concerne l'analyse de la répartition de l'énergie notamment dans le faisceau des lasers de puissance utilisés pour l'usinage des matériaux. Le problème posé est celui de l'analyse du faisceau pendant son utilisation, afin de pouvoir lier la répartition d'énergie et ses variations aux résultats obtenus lors de l'utilisation (soudage, traitements de surface, etc...). Le but final est d'utiliser les connaissances ainsi acquises pour corriger les défauts éventuels d'usinage. Un appareil connu permettant cela est le "Laser Beam Analizer" distribué par la société française OPTILAS. Le principe de fonctionnement de cet appareil connu est le suivant Un fil poli tourne autour d'un axe perpendiculaire à ses génératrices et réfléchit le rayonnement vers deux cellules de type pyroélectrique. Celles-ci sont disposées selon des angles dans l'espar tels que, lors de la rotation du fil poli, le point d'origine de la lumière que voient les cellules décrit pour l'une des cellules uniaxe horizontal, et pour l'autre, un axe vertical dans une section du faisceau. Cet appareil permet donc de visualiser simultanément la variation d'énergie sur deux axes perpendiculaires coupant le faisceau. La présente invention a pour but de réaliser simplement un tel analyseur de manière à permettre une connaissance beaucoup plus fine de la répartition de l'énergie dans la section d'un faisceau laser. Elle a pour objet un analyseur de faisceau notamment pour laser, cet analyseur comportant - une tige réflectrice ayant une section arrondie petite par rapport à la section du faisceau à analyser, la surface latérale de cette tige étant réflectrice pour le rayonnement de ce faisceau, - des moyens mécaniques de balayage pour disposer cette tige en travers de ce faisceau et lui faire balayer une section de celui-ci de manière à réfléchir du rayonnement provenant de différents points de cette section, - des cellules détectrices sensibles à ce rayonnement et disposées de manière à recevoir le rayonnement ainsi réfléchi et à fournir en réponse des signaux de mesure, - et des circuits électroniques de traitement de ces signaux de mesure, - cet analyseur étant caractérisé par le fait que lesdits moyens mécaniques de balayage conservent à ladite tige réflectrice une orientation sensiblement constante pendant le balayage d'une section complète du faisceau à analyser, - lesdites cellules détectrices formant une barrette dans laquelle elles se succèdent sensiblement selon ladite orientation sensiblement constante, - lesdits circuits de traitement comportant des moyens pour réaliser une succession de balayages électroniques de ladite barrette pendant chaque balayage mécanique de la section du faisceau par une tige réflectrice. A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue de face d'un analyseur selon l'invention. La figure 2 représente une vue de dessus de cet analyseur. La figure 3 représente un diagramme de connexion des éléments électroniques de cet analyseur. Dix fils polis 3 constituent chacun une dite tige réflectrice. Il sont répartis angulairement et fixés avec un angle quasi droit sur un disque porte-fils 2 qui constitue un support de tige et tourne autour d'un axe horizontal 1 sous l'action d'un moteur M. Cet axe fait un angle inférieur à LIS degrés par rapport à ladite tige réflectrice 3, la distance d'au moins une partie utile de cette tige à la tige voisine et, à plus forte raison, à cet axe étant plus grande que les dimensions transversales du faisceau à analyser 6, de manière à réaliser des moyens de balayage mécaniques simples tout en conservant à ladite tige réflectrice ladite orientation sensiblement constante. La pluralité des fils 3 permet de réaliser un grand nombre de balayages mécaniques du faisceau à analyser 6 malgré une vitesse de rotation modérée de ce support. Un faisceau à analyser 6 produit par un laser à gaz carbonique rencontre ces fils à côté de ce disque. Chaque passage du fil dans le faisceau laser 6 intercepte une petite partie du faisceau (moins de 1 pourcent en moyenne), la réflexion du fil, reprise par un miroir cylindrique concave LI est envoyée sur une barrette 5 de 64 cellules détectrices Cl, C2, C3... La longueur de cette barrette est beaucoup plus petite que la largeur du faisceau 6 qui est presque égale à la longueur des fils 3. Un circuit électronique de balayage des cellules 10 permet d'extraire le signal correspondant à 64 points d'une ligne constituée par le fil. Il envoie les signaux de mesure à un ordinateurafficheur 12 qui est synchronisé sur la rotation du moteur M. Pondant la rotation du disque 2 les cellules sont explorées 64 fois e qu fournit donc 64 lignes composées chacunes de 64 points. La vitesse de rotation du disque a été fixée pour obtenir 25 images complètes par seconde. Le signal fourni peut être directement affiché grâce à une électronique qui génère les balayages nécessaires. Il apparaît alors en fausse perspective sur un moniteur X-Y. Il peut aussi être digitalisé afin de réaliser une analyse de l'image par ordinateur. D'autre part, les cellules 5 étant de type pyroélectrique fournissent une tension proportionnelle à la densité de puissance qu'elles reçoivent. Une intégration dans le plan d'analyse fournit une bonne indication de la puissance lumineuse totale transportée par le faisceau. REVENDICATIONS 1/ Analyseur de faisceau notamment pour laser, cet analyseur comportant - une tige réflectrice ayant une section arrondie petite par rapport à la section du faisceau à analyser, la surface latérale de cette tige étant réflectrice pour le rayonnement de ce faisceau, - des moyens mécaniques de balayage pour disposer cette tige en travers de ce faisceau et lui faire balayer une section de celui-ci de manière à réfléchir du rayonnement provenant de différents points de cette section, - des cellules détectrices sensibles à ce rayonnement et disposées de manière à recevoir le rayonnement ainsi réfléchi et à fournir en réponse des signaux de mesure, - et des circuits électroniques de traitement de ces signaux de mesure, cet analyseur étant caractérisé par le fait que lesdits moyens mécaniques de balayage (2, M) conservent à ladite tige réflectrice (3) une orientation sensiblement constante pendant le balayage d'une section complète du faisceau à analyser (6), - - lesdites cellules détectrices (C1, C2, C3...) formant une barrette (5) dans laquelle elles se succèdent sensiblement selon ladite orientation sensiblement constante, - lesdits circuits de traitement (10, 12) comportant des moyens pour réaliser une succession de balayages électroniques de ladite barrette pendant chaque balayage mécanique de la section du faisceau par une tige réflectrice. 2/ Analyseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de balayage mécaniques comportent un support de tige (2) tournant autour d'un axe (1) faisant un angle inférieur à 45 degrés par rapport à ladite tige réflectrice (3), la distance d'au moins une partie utile de cette tige à cet axe étant plus grande que les dimensions transversales du faisceau à analyser (6), de manière à réaliser des moyens de balayage mécaniques simple tout en conservant à ladite tige réflectrice ladite orientation sensiblement constante. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit support de tige (2) porte une pluralité de dites tiges réflectrices (3) se succédant angulairement autour de l'axe de rotation (1) de ce support, de manière à réaliser un grand nombre de balayages mécaniques du faisceau à analyser (6) malgré une vitesse de rotation modérée de ce support. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rayonnement réfléchi par ladite tige réflectrice (3) est renvoyé vers ladite barrette (5) par un miroir concave (4) de manière à permettre d'analyser un faisceau (6) à l'aide d'une barrette de longueur plus petite que les dimensions transversales de ce faisceau.