Brevet FR2628537A1 — publié le 19890915

Dispositif de modulation pour une plaque réfléchissante déformable. L'invention concerne un dispositif de modulation pour la surface optique d'une plaque réfléchissante pouvant se déformer de façon au moins quasicontinue, comportant des organes de réglage de modulation agissant derrière sa surface. On connait d'après le brevet GB-2 162 713, et d'après US-4 679 915 un tel dispositif pour un miroir localement déformabie servant à compenser des perturbations de propagation laser, comportant un mélange électrique ou mécanique des informations pour la déformation d'une zone de déformation déterminée et pour l'identification de la fréquence de cette zone de déformation sur la surface du miroir. Alors que l'efficacité de tels dispositifs est prouvée, ils présentent toutefois l'inconvénient que la dynamique de déformation du miroir de compensation est limitée par la superposition électrique ou mécanique de la modulation d'identification à haute fréquence. Pour des spécifications plus poussées, il faut préférer la superposition optique de la déformation de modulation et de la déformation de compensation dans la zone de section transversale respective des rayons, donc le montage d'un miroir de compensation et d'un miroir de modulation séparés l'un derrière l'autre. Un tel groupement permettrait également une plus grande largeur de bande des fréquences de modulation, donc une subdivision plus fine des zones de dcéformation de la surface du miroir de compensation, donc une différenciation plus nette des fréquences des zones de déformation individuelles si d'étroites limites n'étaient pas imposées à cette largeur de bande de modulation par des phénomènes de' résonance inévitables dans le système de vibrations mécaniques constitué par la plaque réfléchissante, les organes de réglage de la modulation et le cadre de montage du miroir de modulation. Au vu de cet état. de choses, le but de l'invention est de développer un dispositif de modulation du type précité de façon à permettre une identification de zones 'de rayonnement plus finement échelonnée'ou plus large grâce à une bande de fréquence plus large pour l'excitation des vibrations de modulation de la plaque réfléchissante, Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que chaque organe de réglage est disposé entre la plaque réfléchissante et une masse opposée et qu'il est tenu dans le plan de section transversale de son centre de gravité massique résultant du montage. D'après cette solution, on obtient un découplage vibratoire entre les organes de réglage de modulation individuels et le cadre de montage du miroir modulateur, d'o il résulte que d'éventuels phénomènes de résonance mécanique sont décalés vers des fréquences notablement plus élevées que celles apparaissant jusqu'alors, et qu'en conséquence on peut utiliser une bande de fréquences plus large pour l'identification de la modulation des zones de rayonnement. On peut encore améliorer notablement le comportement des vibrations pauvres en résonance du miroir modulateur si, selon un autre développement préféré de la solution de l'invention, on monte mécaniquement en série avec chaque zone de déformation deux organes de réglage réglés électriquement et mécaniquement l'un sur l'autre et commandés pour des vibrations en sens inverse l'un par rapport à l'autre, de sorte que le centre de gravité massique de ce' système de réglage reste au repos et qu'on exclut en très grande partie des couplages dans le cadre de montage du miroir modulateur qui provoquent des résonnances. Etant donné que de ce fait il n'y a pas de plaque de base face à la plaque réfléchissante qui soit reliée au cadre de montage du miroir modulateur, mais qu'au contraire il y a une contre-plaque vibrant au rythme de la plaque réfléchissante, ceci présente l'autre avantage essentiel, en ce qui concerne l'appareillage, de ne pas être obligé, pour détecter la position momentanée des zones individuelles, d'intervenir dans la zone du rayon à moduler sur le côté de la surface réfléchissante; on peut au contraire prélever des signaux de position électriques provenant des organes postérieurs de modulation d'équilibrage, ou effectuer une exploration optronique de la surface derrière la contre-plaque arrière. Selon un autre développement de l'invention la masse opposée est une contre-plaque vibrante. Selon un autre développement de l'invention, on dispose entre un organe de réglage et son organe de réglage de compensation, un corps de couplage. Selon d'autres développements de l'invention, le corps de couplage est en un matériau ayant un coefficient d'élasticité élevé. Le corps de couplage est un corps en saphir. Le corps de couplage est un corps en céramique. L'organe de réglage de compensation est adapté par réglage mécanique au comportement cinétique de l'organe de réglage de modulation associé. L'organe de réglage de compensation est adapté au comportement cinétique de l'organe de réglage de modulation associé par réglage électrique de sa commande. Les organes de réglage sont montés avec un minimum de frottement longitudinal dans des disques de maintien s'étendant parallèlement à la plaque réfléchissante. Des informations de position sont lues sur les organes de réglage de compensation. Enfin, on prévoit derrière la contre-plaque un appareil d'exploration pour obtenir -des informations de positions zonales de la surface réfléchissante déformée. L'invention sera bien comprise & la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur la figure unique montrant en perspective et en vue arrachée un miroir modulateur et le schéma de principe de son fonctionnement. Le dispositif de modulation 11 pour la surface optiquement active 12 d'une plaque réfléchissante 13 pouvant se déformer au moins de façon quasi-continue, représenté schématiquement sur le dessin, comportant des organes de réglage de modulation 14 agissant derrière sa surface 12, sert à exciter en vibration la surface réfléchissante 12 avec des signaux de modulation 15 pouvant être différenciés l'un de l'autre au cours de la discrimination de fréquence. De ce fait, chaque zone 16 de, la surface réfléchissante 12, associée à un organe de réglage 14, et en conséquence également le rayon partiel 17 d'un faisceau de rayons 18 qui s'y réfléchit sont individualisés par la composante de fréquence correspondante du signal de modulation 15 associé. Ceci permet de faire fonctionner par l'intermédiaire d'un dispositif récepteur 19, un appareil de commande 20 pour des zones géométriquement associées d'un miroir de compensation 21 pouvant être commandé électromécaniquement et disposé sur le chemin de rayons d'une source laser à haute énergie 23, par exemple, dont le faisceau de rayons 18 est également réfléchi par le miroir modulateur 22, de telle sorte qu'on peut compenser pratiquement des distorsions se produisant sur le parcours de propagation, dues à des décalages de phase locales entre les rayons partiels individuels 17 (comme décrit plus en détail dans les publications antérieures citées au début). Pour pouvoir individualiser tes fréquences du plus grand nombre possible de zones de déformation 16, il faut que le générateur de fréquence de modulation 24 fournisse le plus grand nombre possible de fréquences individuelles, donc des fréquences élevées en tant que signaux de modulation 15, aux organes de réglage de modulation individuels 14. Mais, pour des raisons mécaniques et dynamiques, la largeur de bande de fonctionnement d'un tel miroir modulateur 22 est limitée en raison, par exemple, de phénomènes de résonance dans le couplage de l'élément de réglage piézo concerné 14 entre, d'une part, la plaque réfléchissante 13, et d'autre part, une contre-plaque 25 servant de butée. On peut réduire de tels phénomènes de résonance limitant la bande de fonctionnement en disposant les organes de réglages linéaires individuels 14, par exemple dans des disques de maintien 26, suspendus dans le plan de section transversale de leur centre de gravité massique. Chaque organe de réglage 14 s'allonge alors symétriquement par rapport au centre de gravité restant au repos. On peut réaliser un découplage nettement meilleur et un fonctionnement à bande plus large d'un tel miroir modulateur 22 si on dispose, comme représenté sur le dessin, derrière chaque zone de déformation 16, deux organes de réglage 14, 14' dont les données électriques de commande et le comportement en vibration coïncident, montés mécaniquement en série entre, d'une part la plaque réfléchissante 13, et d'autre part une masse opposée servant de butée sous la forme de la contre-plaque 25, et qui sont commandés à partir du générateur de fréquences de modulation 24 respectivement avec la même fréquence de modulation que leurs signaux de modulation, donc pour des vibrations mécaniquement en sens inverse. On peut ainsi éviter de façon encore plus fiable les couplages de vibrations qui se produisent par l'intermédiaire du cadre de montage 27 servant à maintenir la plaque réfléchissante 13 et la contre-plaque 25, et ceci en raison des possibilités de réglages plus fins; on peut donc réduire encore les phénomènes de résonance génants. De préférence, on place au milieu du montage en série des deux organes de réglage 14, 14', un corps de couplage 28 de masse relativement grande, qui sert de masse de base pour chacun des organes de réglage 14, 14'. Si on utilise pour le corps de couplage 28 un matériau ayant une vitesse acoustique élevée, donc un matériau ayant un module d'élasticité élévé, on peut assurer un transfert de forces de réaction uniquement dans le sens axial de la disposition linéaire de la paire concernée des organes de réglage 14, 14'; on évite donc, lors d'efforts mécaniques du corps de couplage 28, toute contraction transversale qui, autrement, pourrait conduire également à des phénomènes de résonances gênants par l'intermédiaire des disques de maintien 26 des organes de réglage et du cadre de montage 27. Pour cette raison, on utilise de préférence comme matériau pour le corps de couplage 28 le saphir; mais on peut également utiliser avec succès des corps de couplage 28 en matériaux céramiques tels que l'alumine. Dans tous les cas, le montage de tels organes de réglage 14, 14' travaillant en sens opposé de chaque côté d'un tel corps de couplage 28 produit une augmentation de la largeur de bande de fonctionnement par rapport à un miroir modulateur 22 comparable dépourvu de ces dispositions de calibrage; au prix d'un faible supplément de structure d'environ un facteur dix. D'éventuelles erreurs résiduelles de calibrage dans la disposition des paires respectives d'organes de réglage 14, 14' associées l'une à l'autre, telles qu'elles peuvent se produire en raison de dispersions typiques dues aux techniques de production (telles que défauts d'homogénéité du matériau et autres défauts de masse), peuvent. être facilement compensée aussi bien par des moyens mécaniques qu'électriques, par exemple en appliquant des masses oscillantes supplémentaires ou des manchettes d'amortissement (par exemple une gaine thermorétractable) et/ou en réglant de façon appropriée la fréquence et/ou l'amplitude de l'impulsion des vibrations de modulation, de 'façon que le centre de gravité, qui en résulte, de l'agencement des organes de- réglage 14, 14' entre lesquels est monté le corps de couplage 28, se trouve au centre dépourvu de vibration de cet agencement.' Sur le dessin, on n'a pas représenté plus en détail le fait que, lorsque le noeud de la vibration se trouve dans un corps de couplage 28 entre deux organes de réglage 14, 14' travaillant en sens opposé, ces derniers sont de préférence maintenus dans des paliers lisses ou dans des paliers à roulements à billes montés dans leurs disques de maintien 26, de sorte que ces disques 26 n'exercent que la fonction de maintien radiale pratiquement dépourvue de vibrations, alors qu'ils ne sont pas censés exercer dans le sens de fonctionnement axial de forces amortissant les vibrations de modulation. Ainsi, l'agencement des organes de réglage 14., 14' fonctionnant en sens opposé,' réglé, peut vibrer sans subir d'influence, ce qui assure un découplage pratiquement idéal entre la plaque réfléchissante 13 et le cadre de montage 27. La double structure du système' vibrant (en sens opposé) constitué par la plaque réfléchissante 13 et la contre-plaque 25 est avantageuse pour autant qu'on- puisse déplacer de ce fait la lecture des positions momentanées des zones réfléchissantes 16 du domaine utile des rayons devant la surface réfléchissante-12 dans la zone derrière le miroir modulateur 22, dans laquelle il n'y a pas de restrictions de montage en ce qui concerne le parcours des rayons du faisceau de rayons utiles 18. Etant donné que, par suite de la commande des organes de réglage associés 14, 14', les zones correspondantes 16 sur la surface réfléchissante 12 et derrière la contreplaque 25 subissent des déviations proportionnelles géométriquement et en ce qui concerne les fréquences, et étant donné que de telles déviations peuvent être déterminées très vite et très précisément au moyen d'un dispositif de mesure de distance par laser 29, on peut facilement obtenir des informations de positions régionales 30 pour commander le miroir de compensation 21 par l'intermédiaire d'un appareil d'exploration rapide 31 qui saisit le côté postérieur libre de la contre-plaque 25 du miroir. Des informations correspondantes 30 peuvent être prélevées de la commande réelle des organes de réglage de compensation 14', de préférence derrière un montage de découplage 32 pour obtenir.une commande non perturbée des organes de réglage de modulation 14. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de modulation (11) pour la surface optique (12) d'une plaque réfléchissante (13) pouvant être déformée de façon au moins quasicontinue, comportant des organes de réglage de modulation (14) agissant derrière sa surface (12), caractérisé en ce que chaque organe de réglage (14) est disposé entre la plaque réfléchissante (13) et une masse opposée et est tenu dans le plan de section transversale de son centre de gravité résultant du montage. 2. -. Dispositif de modulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux organes de réglage (14, 14'), dont le comportement en vibration est réglé l'un sur l'autre, sont disposés mécaniquement en série derrière chaque zone de déformation (16) de la surface réfléchissante (12) et en ce qu'ils peuvent être commandés pour effectuer des courses de réglage en sens opposé par rapport à la déformation de la zone de surface (16). 3. - Dispositif de modulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse opposée est une contre-plaque vibrante (25). 4. - Dispositif de modulation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un corps de couplage (28) est disposé entre un organe de réglage (14) et son organe de réglage de compensation 5. - Dispositif de modulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de couplage (28) est en un matériau ayant un coefficient d'élasticité élevé. 6. - Dispositif de modulation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le corps de couplage (28) est un corps en saphir. 7. - Dispositif de modulation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le corps de couplage est un corps en céramique. 8. - Dispositif de modulation selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'organe de réglage de compensation (14')> est adapté par réglage mécanique au comportement cinétique de l'organe de réglage de modulation (14> associé. 9. - Dispositif de modulation selon l'une quelconque des revendication 3 à 8, caractérisé en ce que l'organe de réglage de compensation (14') est adapté par réglage électrique de sa commande au comportement cinétique de l'organe de. réglage de modulation (14) associé. 10. - Dispositif de modulation selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé enr ce que les organes de réglage (14, 14') sont montés avec un minimum de frottement longitudinal dans des disques de maintien (26) s'étendant parallèlement à la plaque réfléchissante (13). 11. - Dispogitif de modulation selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce qu'on lit des informations de -position (30) sur les organes de réglage de compensation (14'). 12. - Dispositif de modulation selon l'une quelconque des revendications 2 & 11, caractérisé en ce qu'on prévoit derrière la contre-plaque (25) un instrument d'exploration (31) pour obtenir des informations zonales. de position (30) de la surface réfléchissante (12)-déformée.