Brevet FR2630245A1 — publié le 19891020

La présente invention concerne un appareil d'enregistre- ment optique contenant un déflecteur acousto-optique susceptible de produire plusieurs faisceaux laser au moyen d'une onde ultrasonique afin de transférer une information avec une vitesse élevée de transfert d'information. Un faisceau de lumière, en particulier un faisceau laser, c'est-à-dire un faisceau de lumière cohérente, constitue un milieu optimal pour l'enregistrement d'une information avec une densité éLevée et on l'utilise en pratique dans des appareils d'enregistre- ment d'information numérique et des appareils d'enregistrement de signal vidéo, puisqu'un faisceau lumineux peut être focalisé en une très petite tache et peut être commandé avec une vitesse élevée. Ordinairement, un semblable appareil d'enregistrement uti- iisant un faisceau laser irradie un support d'enregistrement photo- sensible au moyen d'un unique faisceau laser émis par une source de faisceau laser tandis que le faisceau laser est commandé, suivant un mode de commande du type tout ou rien,en fonction de l'infor- mation à enregistrer. Sur la figure 4, qui représente un déflecteur acousto- optique permettant de commander un faisceau laser, il est repré- senté un support 1 formé d'oxyde de tellure (TeO2) ou d'oxyde de lithiumniobium (LiNiO), une électrode 2 formée sur une première extrémité du support 1, un élément 3 d'absorption de l'onde sonique, un faisceau laser incident 4 qui arrive sur le plan X-Y du support 1, le faisceau d'ordre zéro 5 du faisceau laser incident 4, et un faisceau du premier ordre 6 du faisceau laser incident 4. Lorsqu'un signal alternatif d'une fréquence comprise dans l'intervalle de 40 MHz à 100 MHz est appliqué à l'électrode 2, une onde ultrasonique modulée en densité 7 est produite dans le milieu 1, comme indiqué par les lignes en trait interrompu de la figure 4. L'onde ultrasonique modulée en densité 7 fait varier l'indice de réfraction du milieu 1 de manière à former un réseau de diffraction cubique. Par conséquent, lorsqu'un faisceau laser d'un diamètre suffisamment supérieur à la longueur d'onde de l'onde ultrasonique modulée en densité 7 arrive sur le support 1 suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde ultrasonique modulée en densité 7, l'onde ultrasonique modulée en densité est déviée par la diffraction (diffraction ani- sotrope de Bragg) de manière à produire Le faisceau du premier ordre 6. De façon générale, l'angle de la diffraction anisotrope de Bragg suivant lequel le faisceau du premier ordre est produit est approximativement inversement proportionnel à la longueur d'onde de l'onde ultrasonique modulée en densité 7 qui est produite dans le support 1 par le signal alternatif appliqué à l'électrode 2, et l'intensité du faisceau du premier ordre est proportionnelle à la puissance du signal alternatif appliqué à l'électrode 2 dans Les limites d'un intervalle fixe de la puissance. Par conséquent, lorsqu'un signal alternatif d'une puissance suffisamment élevée est appliqué à l'électrode 2, le déflecteur acousto- optique est en mesure de convertir le faisceau d'ordre zéro en le faisceau du premier ordre avec un rendement de conversion compris dans l'inter- valle de 80 % à 90 %. Ainsi, le faisceau du premier ordre sortant du déflecteur acousto-optique peut être commandé en fonction de l'information à enregistrer par la commande en tout ou rien du signal alternatif appliqué à l'électrode 2 en fonction de l'information. Toutefois, lors de l'écriture de l'information sur un support d'enregistrement optique par commande du faisceau lumineux à l'aide d'un semblable déflecteur acousto-optique, la vitesse de transfert est limitée par la vitesse d'enregistrement avec laquelle un bit d'information est enregistré et, par conséquent, l'appareil d'enregistrement sous densité élevée n'est pas nécessairement un appareil d'enregistrement susceptible de fonctionner avec une vitesse de transfert élevée. Pour permettre l'enregistrement avec une vitesse de transfert élevée, il a été proposé un appareil d'enregistrement optique d'un système à plusieurs faisceaux employant un laser semi- conducteur susceptible de produire simultanément plusieurs faisceaux laser et susceptible de commander les différents faisceaux laser afin d'irradier un unique support d'enregistrement optique simultanément au moyen des différentsfaisceaux laser envue d'enregistrer l'information dans le milieu d'enregistrement optique. Toutefois, L'appareil d'enregistrement optique ainsi proposé du type à système de plusieurs faisceaux est confronté à un problème en ce que les intervalles entre bits augmentent inévita- blement du fait que l'appareil d'enregistrement optique doit être doté d'un dispositif optique permettant de focaliser ou de comman- der les différents faisceaux laser suivant une relation prédéter- minée afin d'éviter la diaphonie. De plus, la structure de l'appa- reil d'enregistrement optique du type à système de plusieurs fais- ceaux est très complexe. Il est possible de diviser un unique faisceau laser en plusieurs faisceaux laser à l'aide d'un réseau de diffraction. Toutefois, la commande particulière des différents faisceaux laser est très difficile. C'est donc un but de l'invention de fournir un appareil d'enregistrement optique employant une source d'un unique faisceau laser et un déflecteur acousto-optique qui reçoit le faisceau laser de sortie de la part de la source du faisceau laser, et susceptible de diviser le faisceau laser appliqué au déflecteur acousto-optique en au moins deux faisceaux laser par application d'au moins deux porteuses de fréquences différentes à l'électrode d'excitation du déflecteur acousto-optique. Les porteuses appliquées à l'électrode d'excitation sont commandées suivant un mode de commande du type tout ou rien en fonction de l'information à enregistrer. Lorsque cela est nécessaire, les deux faisceaux laser, ou plus, sont amenés à effectuer un balayage dans une direction perpendiculaire à La direction de déviation lors de l'irradiation d'un support d'enre- gistrement photosensible. Pour réaliser son but, l'invention propose un appareil d'enregistrement optique comprenant une source de faisceau laser qui émet un faisceau laser; un déflecteur acousto-optique disposé sur le trajet du faisceau laser entre la source de faisceau laser et un support d'enregistrement mobile; et une source de signaux de déviation servant à appliquer plusieurs signaux de déviation de fréquences respectivement différentes au déflecteur acousto-optique afin de diviser le faisceau laser émis par la source de faisceau laser en plusieurs faisceaux laser de façon que les différents faisceaux Laser soient respectivement irradiés sur Le support d'enregistrement mobiLe par Le déflecteur acousto-optique en fonction des signaux de déviation correspondants. Le faisceau laser qui tombe sur le déflecteur acousto- optique est divisé en plusieurs faisceaux laser, ayant des angles de diffraction anisotrope de Bragg mutuellement différents, par les porteuses de fréquences mutuellement différentes, si bien que des signaux d'un série temporelle sont appliqués au support d'enregis- trement optique. Par conséquent, l'information à enregistrer est enregistrée sur plusieurs pistes et, par conséquent, une grande quantité d'information à enregistrer peut être transférée avec une vitesse élevée de transfert et l'information enregistrée dans le support d'enregistrement optique peut être reproduite avec une vitesse élevée de transfert. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en perspective simplifiée destinée à faciliter l'explication du principe et du montage des principaux éléments constituants d'un appareil d'enregistrement optique suivant un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en perspective simplifiée, ana- Logue à la figure 1, montrant la disposition d'éléments consti- tuants principaux d'un appareil d'enregistrement optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; les figures 3(a) et 3(b) sont respectivement une vue en perspective simplifiée et une vue en coupe simplifiée d'un tambour de balayage rotatif, montrant la disposition des éléments consti- tuants principaux; et la figure 4 est une vue en perspective d'un déflecteur acousto-optique présenté à titre d'exemple, servant à dévier un faisceau laser. Un appareil d'enregistrement optique suivant un premier mode de réalisation de l'invention va être décrit ci-après en relation avec la figure 1. Une source 10 de faisceau laser, par exemple un laser semiconducteur ou un laser à gaz, émet un faisceau laser 11. Un système optique 12 focalise le faisceau laser 11 de façon que ce dernier tombe sur un déflecteur acousto-optique 14 suivant une tache 13 d'une taille prédéterminée. Le système optique 12 comprend une lentille servant à focaliser le faisceau laser incident 11 suivant une tache elliptique 13 dont le grand axe s'étend suivant la direction de propagation d'une onde modulée en densité, à savoir la direction d'un axe Z, à l'intérieur du déflecteur acousto-optique 14, et un dispositif optique dont le plan de polarisation coïncide avec le grand axe de La tache elliptique 13. L'éLectrode 14A d'un éLément piézoélectrique, à savoir une source d'excitation ultrasonique, est disposée sur une face du déflecteur acousto-optique 14 qui est perpendiculaire à l'axe Z, et un élément 14B d'absorption d'onde ultrasonique servant à absorber l'onde modulée en densité qui est produite à l'intérieur du déflec- teur acousto-optique 14 est disposée sur l'autre face du déflecteur acousto-optique 14 perpendiculaire à l'axe Z. Trois sources de porteuse 15A, 15B et 15C produisent respectivement trois porteuses de fréquences respectives f1 f2 et f3'. Les trois porteuses produites par les sources de porteuse 15A, B et 15C sont respectivement appliquées à des circuits de commu- tation (circuits de modulation) 16A, 16B et 16C. Trois signaux de données S1, S2 et S3 représentant l'information à enregistrer sont respectivement appliqués aux circuits de commutation 16A, 16B et 16C. Les signaux de sortie des sources de porteuse 15A, 15B et C sont modulés en fonction des signaux de données S1, S2 et S3. Les signaux de données modulés sont multiplexés par un additionneur 17, puis un signal multiple est appliqué à l'électrode 14A du déflecteur acousto-optique 14 via un circuit d'excitation 18. Le faisceau laser est divisé en trois faisceaux laser 19A, 19B et 19C respectifs possédant des angles de Bragg respectivement différents correspondant avec les fréquences fl' f2 et f3 des porteuses. Les trois faisceaux laser de sortie 19A, 19B et 19C sont collimatés par un collimateur 20. Les faisceaux laser collimatés 19A, 19B et 19C sont réfléchis, lorsque cela est nécessaire, par un miroir tournant polygonal 21 en vue de l'exécution d'un balayage. Les faisceaux laser 19A, 19B et 19C qui sont réfléchis par le miroir tournant polygonal 21 sont respectivement focalisés en taches 24A, 24B et 24C sur la surface d'enregistrement 23 d'une bande d'enregistrement optique ou d'un disque optique défilant à une vitesse prédéterminée par une lentille de focalisation 22. Ainsi, le faisceau laser 11 émis par la source de faisceau laser 10 tombe sur le déflecteur acousto-optique 14 suivant une tache 13 d'une taille et d'une forme prédéterminées, et le faisceau laser 11 est dévié suivant des angles de Bragg prédéterminés par des ondes ultrasoniques modulées en densité formant un réseau de diffraction cubique, ou tridimensionnel, à l'intérieur du déflec- teur acousto-optique 14. Puisque les trois ondes modulées en densité de fréquences respectivement différentes fl' f2 et f3 sont produites dans le déflecteur acousto-optique 14, le faisceau laser 11 est respectivement divisé en les trois faisceaux laser 19A, 19B et 19C d'angles de Bragg différents par les trois ondes modulées en densité de fréquences fl' f2, et f3. Puisque les trois ondes moduLées en densité de fréquences f1, f2 et f3 sont respectivement interrompues par intermittence en fonction des trois signaux de données S1, S2 et S3, des données d'information de trois bits sont simultanément modulées et transférées. Par conséquent, les trois faisceaux laser transfèrent trois données différentes de trois bits au cours d'une unique période d'horloge, comme ci-après-indiqué, o des cercles blancs (o) indiquent l'application des ondes modulées en densité au déflecteur acousto-optique 14, et des croix (x) indiquent l'interruption des ondes modulées en densité. Ainsi, la vitesse de transfert de données de l'appareil d'enregistrement optique du premier mode de réalisation selon L'invention est trois fois plus élevée que celle de l'appareil d'enregistrement optique utilisant un seul faisceau laser. f1 o o o x x x x f2 o O x x o o x x f3 o x o x o x o x f3o Lorsque le déflecteur acousto-optique 14 est formé d'un milieu qui propage les ondes avec une vitesse de propagation rela- tivement basse, comme par exemple TeO2, les fréquences f1, f2 et f3 sont comprises dans l'intervalle de 40 MHz à 100 MHz. Ainsi, la fréquence d'interruption des ondes pour la modulation est au moins de l'ordre de 10 MHz, si bien que l'appareil d'enregistrement optique est susceptible de fonctionner de manière satisfaisante pour l'enregistrement d'une information représentée par des signaux de hautes fréquences. Alors que les trois faisceaux laser 19A, 19B et 19C divisés et interrompus par intermittence en fonction des signaux de données S1, S2 et S3 peuvent être irradiés directement sur la surface d'enregistrement 23 d'un support d'enregistrement optique via le collimateur 20 et la lentille de focalisation 22, il est également possible d'enregistrer l'information avec une densité élevée d'enregistrement sur un support d'enregistrement optique, tel qu'une bande d'enregistrement optique, en réfléchissant les faisceaux laser collimatés 19A, 19B et 19C sur le miroir tournant polygonal 21 tel que représenté sur La figure I afin de faire balayer la surface du support d'enregistrement optique par les trois faisceaux laser 19A, 19B et 19C suivant une direction perpen- diculaire à la direction de déviation du faisceau laser 11. Les faisceaux laser 19A, 19B et 19C peuvent être focalisés sur la surface d'enregistrement 23 d'un disque optique ou d'une bande d'enregistrement optique en des taches d'un diamètre compris dans l'intervalle de 0,5 à I pm par une lentille de focalisation 22 possédant une ouverture numérique de l'ordre de 0,5 de manière à permettre l'enregistrement, avec une densité élevée, d'un grand nombre de bits d'information. Il est souhaitable d'ajuster les intensités lumineuses respectives des trois faisceaux laser sensiblement à une valeur fixe quelles que soient les variations des signaux de données S1, S et S en faisant varier la puissance des trois porteuses appli- 2 3 quées à l'électrode 14A ou bien la puissance de sortie de la source 10 de faisceau laser selon le mode d'interruption intermittente des signaux de données S1, S2 et S3. Il est possible d'accroître les canaux d'enregistrement en utilisant un déflecteur acousto-optique non anisotrope pour le déflecteur acousto-optique 14 afin d'augmen- ter le nombre de points de résolution. Un appareil d'enregistrement optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention va être décrit ci-après en relation avec la figure 2, sur laquelle des parties identiques ou correspondant à des parties précédemment décrites en relation avec la figure 1 sont désignées par les mêmes numéros de référence. On se reporte à la figure 2. L'appareil d'enregistrement optique est doté d'un deuxième réflecteur acousto-optique 30 destiné à dévier en outre les trois faisceaux laser déviés par le déflecteur acousto-optique 14 suivant une direction perpendiculaire à la direction de déviation du déflecteur acousto-optique 14. Le deuxième déflecteur acousto-optique 30 est doté d'une électrode 30A à laquelle une porteuse est appliquée, et d'un élément 30B d'absorption d'onde sonique. La fréquence de la porteuse appliquée au deuxième déflecteur acousto-optique 30 pour former un réseau de diffraction de longueur d'onde ultrasonique dans le milieu du deuxième déflecteur acousto-optique 30 est soumise à une variation continue de la part d'un oscillateur de balayage 31 et d'un circuit d'excitation 32. Par conséquent, les trois faisceaux laser arrivant sur le deuxième déflecteur acousto-optique 30 sont amenés à effectuer un balayage suivant une direction perpendiculaire à la direction de déviation, puis les trois faisceaux laser sont foca- lisés sur des pistes d'enregistrement 25A, 25B, 25C, 25A,... formées sur la surface d'enregistrement 23 d'une bande d'enregis- trement optique en défilement, ou d'un moyen analogue, avec une certaine inclinaison par rapport à la direction longitudinale de la bande d'enregistrement optique. Dans le deuxième mode de réalisation, il est préférable de doter le système optique du collimateur 20 d'un dispositif de pola- risation de manière à faire tourner d'un angle prédéterminé le plan de polarisation des trois faisceaux arrivant sur le deuxième déflecteur acousto-optique 30. Dans le deuxième mode de réalisation, le déflecteur acousto-optique 14 peut être non anisotrope et le deuxième déflec- teur acousto-optique 30 peut être anisotrope. Un appareil d'enregistrement optique selon un troisième mode de réalisation de l'invention va être décrit ci-après en rela- tion avec la figure 3(a) o des parties identiques ou correspondant à des parties décrites précédemment en relation avec la figure 1 sont désignées par les mêmes numéros de référence. On se reporte à la figure 3(a). Un source 10 de faisceau laser, un collimateur 12, un déflecteur acousto-optique 14 et une lentille de focalisation 22 sont disposés à l'intérieur d'un tambour de balayage rotatif 40 qui est entraîné en rotation par un moteur, non représenté. Trois faisceaux laser séparés par le déflecteur acousto-optique 14 sont projetés à l'extérieur via la lentille de focalisation 22 et une ouverture 40 ménagée dans la paroi circonférentielle du tambour de balayage rotatif 40. Lorsqu'une bande d'enregistrement optique 27 guidée par des montants de guidage 26 de manière à s'enrouler autour de la circonférence du tambour de balayage rotatif 40 suivant un arc de contact prédéterminé de la même manière que pour la bande d'un magnétoscope du type à balayage hélicoidal est entraînée de manière à défiler suivant la circonférence du tambour de balayage rotatif , une information est enregistrée sur des pistes d'enregistrement inclinées par rapport à La direction de défilement de la bande d'enregistrement optique 27 par les trois faisceaux laser modulés par les signaux de données avec la même vitesse de transfert qu'un magnétoscope à balayage hélicoidal utilisant ce que l'on appelle une tête multiple. La figure 3(b) montre une variante de l'appareil d'enre- gistrement optique de la figure 3(a). Dans cet appareil d'enregis- trement optique, une source 10 de faisceau laser, un collimateur 12 et un déflecteur acousto-optique 14 sont disposés de manière fixe au-dessus d'un tambour de balayage rotatif 40. Dans la partie centrale du tambour de balayage rotatif 40, se trouve un miroir réfléchissant 41 conçu pour réfléchir trois faisceaux laser tombant dans la partie centrale du tambour de balayage rotatif 40 en direc- tion de la circonférence du tambour de balayage rotatif 40. Les faisceaux laser réfléchis par le miroir réfléchissant 41 sont coLlimatés par une première lentille 22, puis sont focalisés respectivement suivant des taches minimales par une deuxième lentille 22B disposée à proximité de l'ouverture 40A du tambour de balayage rotatif 40. Puisque la source 10 du faisceau laser, le collimateur 12 et le déflecteur acousto-optique 14 sont disposés à l'extérieur du tambour rotatif de balayage 40, on peut donner à ces éléments constituants une taille relativement importante, ce qui permet d'accroître la puissance laser d'enregistrement. Dans les modes de réalisation précédents, le faisceau laser est divisé en trois faisceaux laser par application de trois porteuses de fréquences respectivement différentes comme signaux d'excitation au déflecteur acousto-optique de manière à permettre à l'appareil d'enregistrement optique de fonctionner avec une vitesse de transfert trois plus élevée que celle d'un appareil d'enregistrement optique utilisant un unique faisceau laser. Toutefois, on peut choisir un nombre quelconque de faisceaux laser, dans la mesure o celui-ci n'est pas inférieur à 2 et n'est pas supérieur au nombre N de points de résolution (le nombre de points de déviation) du déflecteur acoustique. Comme cela résulte clairement de la description précé- dente, l'appareil d'enregistrement optique selon l'invention possède une structure simple et est en mesure d'enregistrer une information avec une vitesse de transfert élevée, puisque plusieurs porteuses de fréquence'respectivement différentes, interrompues de manière intermittente en fonction de signaux de données, sont appliquées à un déflecteur acousto-optique du type déflecteur ani- sotrope de Bragg afin de produire plusieurs faisceaux laser modulés en fonction des signaux de données, et l'information à enregistrer est enregistrée par irradiation d'un support d'enregistrement optique par les trois faisceaux laser. Bien entendu, l'homme de L'art est en mesure d'imaginer, à partir des appareils dont la description vient d'être donnée à titre simplement ilLustratif et nullement limitatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. AppareiL d'enregistrement optique, caractérisé en ce qu'il comprend: une source (10) de faisceau laser qui émet un faisceau laser (11); plusieurs sources (15A, 15B, 15C) de porteuse qui produisent respectivement des porteuses de fréquences respective- ment différentes (fl' f2' f3); plusieurs circuits de commutation (16A, 16B, 16C) respec- tivement connectés aux différentes sources de porteuse de manière à interrompre par intermittence les porteuses pour effectuer une modulation en fonction de signaux de données d'information qui leur sont respectivement appliques de manière à produire des signaux d'excitation; un moyen de déviation acousto-optique (14) disposé sur le trajet du faisceau laser entre la source de faisceau laser et un support d'enregistrement mobile (23) de manière à diviser le faisceau laser émis par la source de faisceau laser et tombant sur celui-ci en plusieurs faisceaux laser distincts (19A, 19B, 19C) qui sont respectivement interrompus par intermittence en fonction des signaux d'excitation qui leur sont appliqués; et un moyen de focalisation (22) servant à focaliser les différents faisceaux laser distincts en des taches sur le support d'enregistrement mobile afin d'enregistrer l'information repré- sentée par les signaux de données d'information. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de balayage (21; 30; 40) est disposé entre ledit moyen de déviation acoustooptique et le support d'enregistrement mobile de façon à faire simultanément balayer la surface d'enregistrement (23) du support d'enregistrement mobile par les différents faisceaux laser distincts. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de balayage est un miroir tournant polygonal (21). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de balayage est un tambour rotatif de balayage (40) possédant une ouverture (40A) dans sa circonférence, ladite source de faisceau laser, ledit moyen de déviation acousto-optique et ledit moyen de focaLisation sont disposés sur le tambour de balayage rotatif, et le support d'enregistrement mobile est enrouLé autour de la circonférence du tambour rotatif de balayage. 5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de balayage est un tambour rotatif de balayage (40) possédant une ouverture dans sa circonférence, et en ce que ladite source de faisceau laser et ledit moyen de déviation acousto-optique sont disposés à l'extérieur du tambour rotatif de balayage, ledit moyen de focalisation est disposé sur le tambour rotatif de balayage, et un moyen réfléchissant (41) servant à réfléchir les différents faisceaux laser distincts en direction dudit moyen de focalisation est disposé sur le tambour rotatif de balayage. 6. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de balayage comprend un deuxième moyen de déviation acousto-optique (30) disposé sur le trajet des différents faisceaux laser distincts entre ledit moyen de déviation acousto-optique et le support d'enregistrement mobile, un oscillateur de balayage (31) qui produit un signal de balayage, et un circuit d'excitation (32) qui applique un signal d'excitation produit par variation continue de la fréquence du signal de balayage produit par l'oscillateur de balayage au deuxième moyen de déviation acousto-optique afin de faire balayer simultanément la surface d'enregistrement du support d'enregistrement par les différents faisceaux Laser distincts.