Brevet FR2605729A1 — publié le 19880429

- 1- INTERFEROMETRE A LAME DE CISAILLEMENT ROTATIVE. CHAMP DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à un interféromètre à lame de cisaillement destiné à la mesure des aberrations d'un rayon laser, et plus particulièrement à un interféromètre à lame de cisail- lement rotative qui simplifie la mesure des aberrations de rayon la- ser qui varient dans plus d'une direction. Le Gouvernement des Etats- Unis possède des droits sur cette invention résultant du contrat n W-7405-ENG-48 entre le United State Department of Energy et l'Uni- versité de Californie destiné à être éxécuté dans le cadre du Laurence Livermore National Laboratory. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION L'interféromètre à lame de cisaillement rotative procure un moyen simple et rapide pour mesurer la défocalisation, l'astigma- tisme et la coma dans un rayon laser. Un interféromètre à lame de ci- saillement courant, disponible commercialement comprend typiquement une lame de cisaillement en verre qui comporte un léger prisme verti- cal et qui est montée sur un support en forme de L, de façon à être maintenue en position verticale. Quand un rayon laser est émis, avec une incidence oblique sur une lame de cisaillement, une dérivée finie de son front d'onde est captée dans la direction de cisaillement et les rayons réfléchis de ses surfaces avant et arrière interfèrent d'une façon bien connue pour produire des franges horizontales. La distance entre les franges adjacentes dépend de l'angle de prisme. Un interférogramme de cisaillement horizontal ainsi obtenu mesure les aberrations de rayons laser qui varient dans le plan horizontal mais n'enregistre pas les composantes d'aberration qui varient seulement dans le sens vertical. Ainsi, il est possible d'équilibrer l'astigma- tisme par rapport à la défocalisation dans le plan horizontal, mais on peut laisser passer une erreur de front d'onde cylindrique variant verticalement. Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est de fournir un in- terféromètre à lame de cisaillement grâce auquel on peut mesurer la - 2défocalisation, l'astigmatisme et la coma dans un rayon laser, dans n'importe quelle direction. Un autre objet de la présente invention est de fournir un interféromètre à lame de cisaillement comportant une lame de ci- saillement montée de façon rotative. Des objets complémentaires, des avantages et des carac- téristiques nouvelles de l'invention seront exposés en partie dans la description qui suit, et deviendront évidentes pour les personnes ver- sées dans la profession, en partie à l'examen de ce qui suit, ou pour- ront être apprises grâce à la mise en pratique de l'invention. Les ob- jets et avantages de l'invention peuvent être réalisés et atteints au moyen des instruments et des combinaisons qui ressortent particuliè- rement des revendications jointes. Pour atteindre ce qui précède et d'autres objets, et en concordance avec le but de la présente invention, telle que matéria- lisée et largement décrite ici, l'interféromètre à lame de cisaille- ment rotative selon l'invention peut comporter un organe tubulaire soutenu par un support semblable à une console de façon à pouvoir tourner sur un axe horizontal et un verre en forme de prisme destiné à produire un dessin d'interférence, monté obliquement dans cet orga- ne tubulaire, avec un angle de 45 par rapport à l'axe de rotation. Brève description du dessin Le dessin d'accompagnement qui est incorporé dans la des- cription et constitue une partie de cette dernière est une vue éclatée d'un interféromètre à lame de cisaillement rotative qui matérialise la présente invention et qui, avec la description détaillée qui suit, sert à expliquer les principes de l'invention. Description détaillée de l'invention En référence à la figure qui est une vue explosée d'un interféromètre 10 à lame de cisaillement rotative matérialisant la présente invention, la lame 12 de cisaillement transparente qui com- porte un léger prisme est maintenue par une bague de fixation 14, avec un angle de 45 par rapport à l'axe central 16 d'un organe de support tubulaire 18. Un fil de référence 20 est fixé à l'organe de support tubulaire 18 de façon à se trouver parallèle à la surface de la lame - 3- de cisaillement 12 et à passer par l'axe central 16. L'organe de sup- port tubulaire 18 est monté en position horizontale de façon à pou- voir tourner, sur un support 22 ayant une forme générale de L compor- tant une base horizontale et une paroi verticale munie d'une ouvertu- re circulaire qui la traverse. Un palier 24 est placé dans cette ou- verture de façon telle qu'un arbre creux 26 fixé à l'une des extrémi- tés de l'organe de support tubulaire 18 et à l'autre extrémité à un bouton creux 28 de commande, peut pivoter librement à travers l'ou- verture sur un axe horizontal 16 en tournant le bouton 28. Une ron- delle 30 est en outre placée entre l'organe de support tubulaire 18 et la paroi verticale de support 22. Un écran translucide 32 est sou- tenu par un cadre 34 qui est fixé de façon rotative à l'organe de support 18 au moyen d'une vis 36, d'une pièce de retenue 38 et d'un ressort 40. L'interféromètre 10 ainsi constitué est placé par rap- port à un rayon laser collimaté concerné de façon telle que le rayon soit incident sur la plaque de verre 12 en forme de prisme en suivant l'axe de rotation 16 de l'organe de support tubulaire 18. L'aligne- ment souhaité est obtenu en examinant si une partie du rayon peut passer à travers l'arbre creux 26 et le bouton 28 concentriquement à l'axe 16 pour former une tache circulaire. Si on trouve l'organe de support tubulaire 18 sur l'axe 16, le rayon étant ainsi aligné, l'an- gle d'incidence sur la lame de cisaillement 12 reste de 45 , indépen- damment de l'orientation angulaire de la lame de cisaillement 12. Ceci fournit une méthode facile pour changer la direction de cisaille- ment, de telle sorte que la défocalisation dans différentes directions peut être commodément mesurée. Le fil de référence 20, monté comme expliqué ci-dessus est dans la direction de cisaillement et on tourne la lame 12 en forme de prisme sur sa normale jusqu'à ce que les fran- ges soient parallèles au fil 20. L'écran d'observation est fixé à l'organe de support tubulaire 18 de telle façon qu'on peut le déplacer pour intercepter le rayon réfléchi à partir de la lame de cisaille- ment 12. Ceci rend plus facile l'observation des franges. La description qui précède d'une forme de réalisation préférée de l'invention, a été présentée dans un but d'illustration -4- et de description. Elle ne prétend pas être exhaustive ou limiter l'invention à la forme exacte décrite, et évidemment de nombreuses modifications et variantes sont possibles à la lumière des enseigne- ments qui précèdent. Par exemple une lame de cisaillement en verre standard de 5 cm d'une épaisseur de 1 cm peut être utilisée de telle sorte qu'une inclinaison d'une seule frange résulte d'un rayon de front d'onde de 300 m dans la direction de cisaillement mais ceci n'est pas dit dans l'intention de limiter le champ de la présente in- vention. La forme de réalisation a été choisie et décrite pour expliquer au mieux les principes de l'invention et son application pratique afin de permettre aux personnes expérimentées dans la pro- fession d'utiliser au mieux l'invention dans ses diverses formes de réalisation et avec des modifications variées convenant à l'usage particulier envisagé. Le champ de l'invention est défini par les re- vendications annexées. REVENDICATIONS 1. Interféromètre à lame de cisaillement rotative, caractérisé en ce qu'il comprend un organe tubulaire (18) qui définit un axe central (16) et qui est soutenu par un moyen de support de façon à pouvoir effectuer une rotation sur ledit axe central (16) et une lame de cisaillement transparente (12) montée obliquement dans ledit organe tubulaire (18) avec un angle fixe par rapport audit axe. 2. Interféromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle fixe est de o. 3. Interféromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit axe central (16) est maintenu dans une position horizontale. 4. Interféromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite lame de cisaillement (12) est fabriquée en verre. 5. Interféromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un fil (20) fixé audit organe tubulaire (18) et parallèle à ladite lame de cisaillement (12). 6. Interféromètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran d'observation (32) fixé de façon rotative audit organe tubulaire (18).