Brevet FR2682476A1 — publié le 19930416

La présente invention porte sur un procédé et son dispositif de mise en oeuvre pour la detection et la mesure de l'énergie recueillie en aval d'une chaîne optique transportant l'énergie émise par une source laser. L'usage du laser dans de nombreux domaines d'activité a contribué à developper des dispositifs de détection et de contrôle utilisant des moyens divers : fibres optiques, miroirs, photodétecteurs, etc... Par exemple, dans le document WO 88 01373, on decrit un dispositif pour mesurer le rayonnement à une distance déterminee sur la fibre optique de transport. Mais cette mesure est limitée à la zone des infrarouges et ne permet pas d'évaluer exactement la validite de la ligne optique. De plus, cette mesure est unique et le dispositif ne permet pas d'evaluer un rendement par comparaison avec une autre mesure. Dans le document FR 2 493 559 on decrit un dispositif où le récepteur de rayon laser est situé en sortie de fibre optique et détecte instantanément les incidents. I7 s'agit d'un dispositif de sécurité ne permettant pas d'évaluer la puissance d'un faisceau en sortie de fibre optique ni le rendement de la ligne de transport. On connaît par ailleurs un procédé et un dispositif de mesure de la puissance d'un rayon laser décrit dans le document EP 308 763. Il utilise un résonateur à laser et la lumière diffusée est envoyée dans un circuit d'évaluation, mais le but est d'évaluer la lumière pénétrant à l'intérieur d'un composant dans un processus de marquage, et non d'évaluer réellement la puissance d'un faisceau en sortie de fibre optique. A ce jour, on ne connaît aucun dispositif permettant d'apprécier le rendement et le bon état général d'une ligne optique. C'est pourquoi la demanderesse s'est imposée de résoudre un problème nouveau - effectuer la mesure de puissance ou d'énergie émise par un laser dont le faisceau est transporté par fibre optique afin que cette mesure soit réalisée le plus en aval possible sur la chai ne optique de transport, dans le but d'apprécier le rendement de la ligne optique, et dans le but d'apprécier également son bon état général. - remplir une fonction de sécurité du personnel susceptible de travailler au voisinage de l'installation laser et ce, en cas de rupture accidentelle de la fibre optique ou d'autre incident dans la ligne de transport. - ne pas altérer le faisceau reçu par la pièce ni d'en diminuer la puissance. Une originalité du procédé selon l'invention consiste à détecter et à mesurer les pertes d'énergie lumineuse au niveau d'un composant optique placé en aval de la fibre optique de transport, et en amont de la pièce traitee. Une autre originalité du procédé consiste à convertir le signal ainsi recueilli en un signal électrique, image de l'énergie de sortie de fibre optique, puis de le comparer à un signal d'entrée en vue de calculer le rendement et/ou de détecter des anomalies pouvant nécessiter un arrêt de la source laser. Selon le mode de reprise du faisceau lumineux de sortie de fibre optique l'installation de mise en oeuvre utilise i se soit les réflexions parasites du faisceau sur les faces d'un composant optique, soit l'énergie residuelle non renvoyée par un miroir et traversant celui-ci. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes - figure 1 : schéma d'ensemble de l'installation laser de mise en oeuvre du procédé selon l'invention - figure 2 : schéma de détail d'une première variante du moyen de reprise du signal pour le détecteur de sortie de l'installation de la figure 1 - figure 3 : schéma de détail d'une deuxième variante du moyen de reprise du signal pour le détecteur de sortie de l'installation de la figure 1. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'installation de la figure 1 comporte au moins les moyens suivants - un résonateur laser (1). - une ligne (2) de transport et/ou de traitement du signal optique qui comporte, au moins une fibre optique (3) transportant le signal optique pour le traitement d'une pièce réceptrice (4). - un détecteur d'entrée (5) captant une image (6) du signal optique de sortie du résonateur laser (1) et le transformant en un signal électronique d'entrée (7). - un détecteur de sortie (8) captant une image (9) du signal optique de sorite de la fibre optique (3) pour le transformer en un signal electronique de sortie (10). - un calculateur électronique (11) ou un circuit de traitement électronique pour comparer les signaux d'entrée (7) et de sortie (10), analyser et vérifier les informations en fonction de critères prédétermines imposés par le cahier des charges. - éventuellement un moyen (12) de signalisation optique et/ou sonore pour informer du ou des défauts détectés par le calculateur (11) - de préférence mais non limitativement une boucle (13) de retour au résonnateur laser (1) pour provoquer son arrêt selon le type de défaut détecté.De plus,chaque détecteur peut être précédé d'un dispositif (non représenté en figure 1 mais représenté sur les figures 2 et 3) - filtrant le spectre lumineux pour ne transmettre qu'une bande de longueur d'onde la plus étroite possible, centrée sur la longueur d'onde du laser, - diffusant ou intégrant le signal optique pour ne pas effecteur la mesure sur une partie trop étroite du faisceau. Une difficulté, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, réside dans la qualité de la détection du signal optique en sortie de fibre optique. Cette détection ne doit pas altérer le signal reçu par la pièce ni produire une perte d'énergie. De plus le temps de réponse doit être court. Selon le système de reprise de faisceau, la demanderesse propose deux solutions, non limitatives, pour résoudre cette difficulté. Une première solution consiste à exploiter les reflexions parasites du faisceau de sortie sur les faces des composants optiques du systeme, cette première solution est mise en oeuvre selon la variante de la figure 2. Le faisceau (14) de sortie de fibre optique (3) est envoyé dans une lentille ou une optique de collimation (15), puis dans une optique de focalisation (16) qui forme la tache focale (17) sur la pièce réceptrice. La solution consiste à utiliser les réflexions parasites du signal (14) sur l'opique de collimation (15) et à les réfléchir au moyen d'un miroir (18) qui les dirige vers le détecteur de sortie (8). Ainsi la présence du détecteur n'ajoute pas de perte d'énergie dans la chai ne de transport. Si nécessaire, on interpose entre le miroir (18) et le détecteur de sortie (8) divers composants optiques (22) tels que filtres, diffuseurs, etc... Une deuxième solution consiste à utiliser l'énergie résiduelle non renvoyée par un miroir, et traversant donc celui-ci, quand l'installation comporte un miroir en sortie, par exemple quand la pièce réceptrice ntest pas dans l'axe du faisceau. Sur la figure 3, le faisceau de sortie (14) traverse une optique de collimation (15) puis est réfléchi sur un miroir de sortie (19) puis focalisé par une optique de focalisation (16) qui forme la tache focale (17) sur la piece. Le miroir de sortie, sur la figure 3 est incliné à 45" et centré sur l'axe optique du faisceau de sortie (14) et sur l'axe de focalisation sur la pièce. Les dispositions et orientations sont bien entendu variables selon les installations. Le miroir de sortie (19) ne réfléchi pas l'énergie à 100 % et une faible partie, environ 0,5 %, le traverse. Le faisceau résiduel (20), après réfraction dans le matériau du miroir, est sensiblement parallèle au faisceau incident (21), et il suffit de le recueillir par le détecteur de sortie (8). Comme dans la premiere variante, on peut si necessaire interposer des filtres et/ou des diffuseurs (22) entre miroir de sortie et détecteur de sortie. Dans les deux cas le détecteur de sortie convertit rapidement le signal en un signal électronique (10) proportionnel au signal optique reçu par la pièce. Ensuite le signal électronique de sortie (10), image du signal reçu par la pièce est envoyé sur une entrée du calculateur (11), lequel reçoit sur une autre de ses entrées, le signal électronique d'entree (7) image du signal émis par le résonateur. Le calculateur (11) compare les signaux (10) et (7) et vérifie, entre autre et au minimum, l'un des points suivants - que l'énergie mesurée en sortie de fibre n'est pas inférieure à une valeur prédéterminée par rapport à celle mesurée en sortie du résonateur, - que la valeur de l'énergie mesurée en sortie de fibre n'est pas supérieure à celle relevée en sortie de résonateur, ce qui indiquerait une détérioration d'un traitement ou d'un composant optique placé en sortie de fibre optique. En cas de non coherence de la mesure en sortie de fibre optique par rapport à la mesure en sortie de résonateur, le système électronique émet un signal de défaut par tout moyen approprié (12) pouvant provoquer l'arrêt immédiat de l'émission laser selon la nature du défaut détecté. L'avantage d'un tel système électronique est qu'il est capable d'émettre un signal de défaut avec un temps de réponse extrêmement court pendant l'impulsion laser elle-même, ou entre deux impulsions laser, donc d'assurer une bonne sécurité des personnes. Un autre avantage du système est de fonctionner avec tout type de laser, laser continu ou laser pulse. Un autre avantage est de pouvoir en même temps calculer le rendement de l'installation. Bien entendu, l'invention peut présenter des variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détection et la mesure de l'énergie recueillie en aval d'une chaîne optique de transport et/ou traitement de l'énergie émise par une source laser et focalisée sur une piece réceptrice, caractérisé en ce que - on détecte et on mesure les pertes d'énergie au niveau d'un composant optique placé en aval de la chai ne de transport. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on détecte et on mesure les pertes d'énergie sur le composant optique le plus proche possible de la pièce réceptrice. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que Iton utilise les réflexions parasites d'une optique de collimation. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise l'énergie non réfléchie par un miroir. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal optique recueilli pour la détection est ensuite transformé en un signal électronique image du signal optique reçu par la pièce, puis comparé à un signal électronique d'entrée lui-même image du signal optique délivre par la source laser. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on calcule le rendement de l'installation. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on émet un signal d'alarme quand l'énergie mesurée en sortie est inférieure à une valeur prédéterminée par rapport à la valeur mesurée en sortie de résonateur. 8. Procedé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on émet un signal d'alarme quand l'énergie mesurée en sortie est supérieure à celle relevée en sortie de résonateur. 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, installation du type comportant un résonateur laser (1) dont le faisceau de sortie est transporté par une chai ne de transport (2) et/ou traitement comportant au moins une fibre optique (3), un composant optique de collimation, un composant optique de focalisation, caractérisée en ce qu elle comporte un moyen de détection optique des pertes d'énergie lumineuse sur un composant optique placé en sortie de fibre optique. 10. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le moyen de détection optique est un miroir de renvoi des réflexions parasites du composant optique de collimation combiné à un détecteur de sortie délivrant un signal électronique de sortie (10). 11. Installation selon la revendication (9), caractérisée en ce que le moyen de détection optique est le détecteur de sortie placé dans le faisceau d'énergie lumineuse résiduelle traversant un miroir de changement de direction du faisceau principal, miroir faisant partie de la chai ne de transport et/ou de traitement. 12. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un détecteur d'entrée (5) en sortie de résonateur (1), un circuit un calculateur électronique (11) pour comparer les signaux de sortie des détecteurs d'entrées et de sortie (8) et vérifier les informations en fonction des critères prédéterminés. 13. Installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif d'alarme pouvant déclencher l'arrêt du résonateur laser (1). 14. Installation selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, immédiatement en amont du détecteur de sortie un ensemble de composant optique tels que filtres ou diffuseurs.