Brevet FR2683329A1 — publié le 19930507

La présente invention concerne un support pour des cristaux photoréfringents. Les cristaux photoréfringents formés de matériaux tels que le titanate de baryum (Ba Ti O 3) ou le niobate de strontium-baryum (Srî_x Bax Nb 206) sont largement utilisés dans différents dispositifs et instruments comme par exemple des réseaux de données optiques et des réseaux neu- raux, en tant que miroirs conjugués de phase L'un des pro- blèmes que l'on rencontre lors de l'utilisation de tels cristaux, est la difficulté de les positionner de façon ap- propriée par rapport à un faisceau de lumière incident. Dans les porte-cristaux habituellement utilisés il se pose le problème selon lequel une rotation de tels supports mo- difie le point d'incidence du faisceau sur le cristal Les paramètres de l'ensemble du système sont de ce fait modi- fiés Ceci peut être résolu moyennant l'utilisation d'un dispositif complexe tel que des "tables X-Y", qui permet de déplacer des cristaux sur deux axes perpendiculaires Ce- pendant, ils sont très onéreux. On a maintenant trouvé que l'on peut réaliser un porte-cristal qui élimine sensiblement ou complètement tous les problèmesede la technique et permet une utilisation ai- sée et précise de cristaux photoréfringents C'est pourquoi il est prévu, conformément à la présente invention, un porte-cristal apte à être utilisé dans des applications im- pliquant l'utilisation de cristaux photoréfringents, carac- térisé en ce qu'il comporte un élément plat rotatif hori- zontal, sur lequel sont montés des moyens de support d'un cristal, qui retiennent un cristal sur ledit élément, de sorte que l'axe de rotation de l'élément plat est situé sur une face du cristal que rencontre un faisceau de lumière. Le cristal est maintenu sur un élément plat rota- tif de sorte que l'axe de rotation de cet élément plat est situé sur une face de l'échantillon de cristal. L'expression "élément plat rotatif" désigne un élément qui comporte une surface plane horizontale que l'on peut faire tourner autour d'un axe vertical La rotation peut être continue, comme cela peut être obtenu par le montage pivo- tant d'une partie de ce dispositif, partie dont la rotation peut s'effectuer sur n'importe quel angle approprié jusqu'à un tour complet En variante la rotation peut s'effectuer jusqu'à une position discrète préréglée, obtenue par exemple grâce au fait que l'élément plat comporte des pattes qui font saillie vers le bas et qui s'ajustent dans des ouvertures d'adaptation ménagées dans un élément de support, de sorte que l'élément plat est maintenu rigide- ment dans l'élément de support, et qu'on prévoit dans l'élément de support, d'autres ensembles d'ouvertures dis- posées angulairement les unes par rapport aux autres de ma- nière que l'élément plat puisse être sorti par soulèvement et positionné dans une nouvelle orientation, dans un nouvel ensemble d'ouvertures. Le positionnement de l'axe de rotation a pour ef- fet que la rotation de l'élément plat n'a aucun effet sur le point d'incidence de la lumière Ceci est très différent de porte-cristaux connus, dans lesquels un cristal est serré d'une manière centrale sur un élément plat, ce qui a pour effet que le point d'incidence se déplace lorsque l'élément plat tourne On notera, à cet égard, que le dia- mètre d'un faisceau de lumière laser, bien que faible, n'est pas totalement négligeable (de façon typique il est compris entre quelques dixièmes de millimètre et quelques millimètres), et bien que le point d'incidence de l'axe central du faisceau ne varie pas, les points d'incidence des parties extérieures du faisceau varient et il existe inévitablement une certaine distorsion Ceci n'est pas cri- tique pour la mise en oeuvre de la présente invention et peut être négligé dans des buts pratiques. Les moyens qui permettent de maintenir le cristal en place peuvent être n'importe quel moyen connu de la technique De façon typique, ceci est obtenu par un dispo- sitif de serrage, de préférence un dispositif dans lequel une partie fixe de l'élément plat agit en tant que mâchoire d'un dispositif de serrage ("la mâchoire fixe"), et une ac- tion de serrage est exercée par un seul élément rigide ("la mâchoire mobile"), qui est adaptée pour être déplacée de façon réversible en direction de la mâchoire fixe Par exemple la mâchoire fixe peut être la surface plane sur la- quelle le cristal est en appui, une pression de serrage étant appliquée dans un plan vertical par une mâchoire mo- bile, à la partie supérieure du cristal Ce déplacement et ce serrage sont exécutés par des moyens permettant de main- tenir fermement le cristal, toutefois sans aucune pression excessive La pression est appliquée suivant l'axe a du cristal de sorte que des domaines ferromagnétiques ne sont pas induits mécaniquement dans le cristal Des moyens ap- propriés sont par exemple des vis chargées par des res- sorts Dans une forme de réalisation, la mâchoire mobile est transparente de sorte que le cristal peut être plus fa- cilement observé et par conséquent plus facilement posi- tionné d'une manière correcte Ceci est valable notamment lorsque le serrage est appliqué dans un plan vertical, la mâchoire mobile étant située au-dessus du cristal Dans une autre forme de réalisation, la mâchoire mobile est réalisée en un matériau thermoconducteur de sorte que, dans des ap- plications mettant en oeuvre une énergie élevée, elle peut agir en tant que puits thermique. En variante le cristal peut être serré par des moyens qui appliquent une pression de serrage dans un plan sensiblement horizontal, plutôt que dans un plan sensible- ment vertical Dans un agencement typique, la mâchoire fixe est une surface verticale délimitant la surface plane sur laquelle le cristal est en appui, et contre laquelle le cristal est serré au moyen, par exemple, d'une mâchoire ac- tionnée par une vis. Les faces opposées de cristaux, qui doivent être soumises à une pression de serrage, ne sont fréquemment pas parallèles Dans de tels cas, on peut prévoir des disposi- tions dans le dispositif de serrage pour recevoir de tels cristaux Les dispositions dépendent de la nature du dispo- sitif de serrage, et entrent dans le cadre de la connais- sance technique Elles comprennent des mâchoires qui peu- vent être légèrement "disposées en oblique". La surface de l'élément plat rotatif, sur la- quelle le cristal est en appui, est plane et est de préf é- rence polie Il est préférable que l'élément plat soit réa- lisé en un métal tel qu'il puisse agir à la manière d'un puits thermique L'élément plat rotatif, sur lequel le cristal est en appui, peut être formé d'une seule unité ou bien peut être une unité séparée et/ou amovible pouvant être fixée rigidement dans une unité rotative Par exemple, l'élément plat rotatif peut être une unité métallique ther- moconductrice fixée à une unité rotative qui est formée d'une céramique ou d'une matière plastique. Dans une forme de réalisation souhaitable, l'élément plat rotatif, sur lequel le cristal est en appui, est un composant séparé de l'élément plat rotatif et est adapté pour être monté sur une unité rotative d'un disposi- tif connu, par n'importe quel moyen approprié Ceci permet aux utilisateurs d'un appareillage classique de profiter des avantages de l'invention Dans une forme de réalisa- tion, l'élément plat peut être équipé de manière que le cristal puisse être rapproché et/ou écarté de l'axe de ro- tation de telle sorte qu'on puisse le positionner de façon précise par rapport à cet axe Naturellement il est essen- tiel qu'un tel élément puisse être bloqué dans n'importe quelle position désirée de manière qu'aucun autre déplace- ment ne soit possible, une fois que la position désirée est atteinte. Dans une forme de réalisation préférée, le porte- cristal comporte en outre des moyens de déplacement du cristal, dont le but est de permettre de déplacer le cris- tal de manière que l'axe de rotation soit situé sur la face du cristal au-dessus d'au moins une partie importante de ce dernier Ce déplacement est entièrement séparé de tout dé- placement précis de positionnement du type décrit précédem- ment et est une caractéristique extrêmement utile En bref, les moyens de déplacement du cristal déplacent la face du cristal de manière que l'axe de rotation de l'élément plat soit toujours situé sur la face Ceci peut être obtenu par n'importe quel moyen approprié, comme par exemple un simple dispositif à coulisse, qui possède la rigidité latérale né- cessaire de manière que l'axe de rotation soit toujours si- tué dans le plan de la face Ce déplacement peut être ob- tenu par n'importe quel moyen approprié, par exemple une vis à pas fin telle que celle que l'on trouve sur un micro- mètre Le déplacement peut être obtenu par n'importe quel moyen approprié, par exemple un mécanisme manuel ou élec- tromécanique Dans certaines applications sophistiquées, il est approprié d'utiliser une unité d'entraînement à moteur électrique ou des moyens électromagnétiques, qui peuvent être commandés par ordinateur. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le porte-cristal peut être équipé d'un capot qui comprend une ou plusieurs ouvertures que peuvent tra- verser un ou plusieurs faisceaux de lumière Ceci est par- ticulièrement utile dans le cas de l'utilisation d'un cris- tal en tant que miroir conjugué de phase pour une lumière laser Le capot protège mécaniquement le cristal et empêche que des lumières dues à des réflexions et réfractions exté- rieures ne quittent le dispositif seuls le ou les fais- ceaux désirés entrent et sortent par la ou les ouvertures. Le capot peut par conséquent posséder une partie supérieure transparente constituée par exemple par un matériau polymé- rique transparent tel que du polycarbonate ou du polymé- thylméthacrylate, de sorte qu'on peut voir le porte-cris- tal En variante, la partie supérieure peut être opaque Un capot formé d'une seule pièce d'aluminium extrudé est par- ticulièrement utile pour la protection, l'absence de corro- sion et la possibilité d'une anodisation noire (qui est utile pour des applications pratiques). Une caractéristique importante de l'invention est que les cristaux peuvent être livrés à l'état monté et prêts pour leur utilisation dans des unités qui comportent des capots ajourés comme cela a été décrit précédemment et qui peuvent être montés immédiatement sur des instruments aisément disponibles. On va décrire ci-après l'invention en se référant aux dessins, qui représentent des formes de réalisation préférées qui, lorsqu'elles sont équipées de cristaux pho- toréfringents appropriés, peuvent agir en tant que miroirs conjugués de phase. La figure 1 représente une vue en élévation d'un porte-cristal conforme à l'invention. La figure 2 représente une vue en plan de la forme de réalisation de la figure 1. La figure 3 représente une vue en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention. La figure 4 représente une vue en perspective d'une variation de la forme de réalisation représentée sur la figure 3. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, un plateau rotatif 2, que l'on peut faire tourner autour d'un axe vertical pour l'amener dans la po- sition désirée, est incorporé dans une plaque de montage 1 apte à être montée sur un pied de support standard Un disque 3 est fixé rigidement et coaxialement à ce plateau rotatif Une tige métallique rectiligne possédant une sec- tion transversale rectangulaire 4, désignée ci-après sous l'expression "la piste", est montée sur ce disque et s'étend en travers de ce dernier La piste est fixée de telle sorte que le côté le plus proche de l'axe de rotation du plateau rotatif recoupe l'axe ou s'en rapproche forte- ment A une extrémité de la piste, un bloc rectangulaire 5, qui est solidaire de la piste et est adapté pour porter une vis micrométrique 6, s'élève à partir de la piste, perpen- diculairement au plan du plateau rotatif Sur la piste est monté coulissant un bloc 7 de montage d'un cristal, qui possède une forme rectangulaire et est plus large que la piste et dans lequel est ménagée une rainure rectangulaire qui s'adapte étroitement à la section transversale de la piste 4, de sorte que le bloc de montage 7 peut être monté sur la piste et peut glisser le long de cette dernière, mais avec un faible degré admissible de déplacement trans- versalement par rapport à la direction de glissement La face transversale du bloc de montage 7, qui est la plus proche de la vis micrométrique, est attachée à cette der- nière de sorte qu'une rotation de la vis micrométrique pro- voque un déplacement du bloc de montage 7 le long de la piste 4. La surface supérieure du bloc de montage 7 est de forme générale plane, le plan étant parallèle à ceux du plateau rotatif 2 ou du disque 3 Une paroi rectangulaire 8 s'élève au niveau de ce bord du bloc qui est le plus proche de l'axe de rotation, cette paroi étant disposée de telle sorte que la face d'un cristal 9 placé contre cette paroi est située sur une ligne recoupant l'axe de rotation Le cristal 9 est fixé en position par l'intermédiaire d'un dispositif de serrage, qui comprend une mâchoire rectangu- laire formée par une matière plastique rigide 10 fixée au bloc de montage au moyen de vis 11, qui coopèrent avec des filets de vis prévus sur le bloc de montage 7 Le vissage de ces vis en direction du bloc de montage fixe en position un cristal placé entre la mâchoire rectangulaire 10 et le bloc de montage 7. Un capot 12 est monté au-dessus de la piste et du bloc, le capot étant essentiellement un cylindre creux en aluminium, anodisé noir intérieurement, ouvert à une extré- mité et apte à être monté étroitement sur le disque 3 et présentant les découpes et jeux nécessaires pour toute par- tie montée sur le disque, qui fait saillie au-delà de la circonférence de ce disque Ce capot est pourvu d'une ou de plusieurs ouvertures 13, qui permettent l'entrée et la sor- tie de faisceaux de lumière. En cours d'utilisation, en tant que miroir conju- gué de phase, l'ensemble du dispositif est monté sur un pied de support standard, et le plateau rotatif est en- traîné en rotation de manière que le faisceau pénètre par l'ouverture 13 du capot 12 et rencontre le cristal On fait tourner le plateau rotatif jusqu'à ce que l'angle d'incidence désiré soit obtenu et on déplace le cristal au moyen de la vis micrométrique jusqu'à ce qu'un point d'incidence approprié soit obtenu sur la face du cristal. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, une gorge 14 possédant une section transversale en queue d'aronde est ménagée dans le plateau rotatif 2. Dans cette gorge peut se déplacer un porte-cristal 15, dont la partie inférieure est adaptée à la forme de la gorge 14 et peut se déplacer par glissement dans cette dernière, le déplacement étant obtenu grâce à une tige filetée 16 ac- tionnée au moyen d'une roue 17. La partie supérieure du porte-cristal 15 comprend une surface plane rectangulaire 18, sur laquelle le cristal 9 est en appui Cette surface 18 est limitée par deux pa- rois verticales 19, 20, qui sont positionnées sur des bords adjacents de la surface, la face intérieure de la paroi 19 étant située dans le plan de l'axe de rotation et la paroi étant positionnée au niveau du bord distant de la roue 17 Ces parois 19, 20 définissent conjointement une surface de retenue du cristal Le dispositif est agencé de telle sorte qu'une rotation de la roue 17 provoque un déplacement de la face intérieure de la paroi 19 (et par conséquent de la face d'un cristal maintenu contre cette paroi) le long de l'axe de rotation. Le cristal est serré en position sur le porte- cristal 15 par des moyens de serrage qui comprennent une mâchoire mobile 21, qui est déplaçable avec glissement dans une rainure rectangulaire 22 ménagée dans le portecristal , au moyen d'une tige filetée 23 actionnée par un bouton 24 La rotation du bouton amène la mâchoire mobile 21 à re- pousser le cristal 5 contre la paroi 19 et à le maintenir par conséquent en place. Une échelle 25 montée sur le plateau rotatif per- met de mesurer le mouvement de translation du porte-cris- tal. Sur la figure 4, on a représenté un porte-cristal qui peut être utilisé dans un plateau rotatif du type re- présenté sur la figure 3 et qui est utile pour des cristaux qui peuvent ne pas avoir des côtés parallèles. Le porte-cristal possède la même configuration de base que celle représentée sur la figure 3 Un serrage est obtenu dans ce cas au moyen d'une mâchoire mobile 26, qui est équipée de nervures transversales possédant une section transversale rectangulaire (l'une seulement 27 est repré- sentée), qui sont insérées de manière à pouvoir glisser dans des rainures (non représentées) d'un profil correspon- dant ménagé dans les surfaces intérieures de parois 20, 28. On déplace la mâchoire mobile 26 de manière qu'elle serre un cristal 9, à l'aide de deux vis 29, 30 Les dimensions et la disposition des nervures 27 et des rainures sont telles que la mâchoire mobile 26 peut être disposée légère- ment obliquement Ceci permet de saisir fermement un cris- tal dont les faces latérales ne seraient pas exactement pa- rallèles. Le spécialiste notera aisément qu'il existe de nombreuses modifications que l'on peut apporter à ce dispo- sitif, et qui restent dans le cadre de l'invention Par exemple, on peut commander à distance le réglage de la po- sition du bloc de montage 7, à l'aide d'un moteur élec- trique Comme cela a été mentionné précédemment, il n'est pas nécessaire d'utiliser un plateau rotatif apte à exécu- ter une rotation continue sur 3600, mais on peut prévoir plusieurs séries de trous de montage, qui permettent de commuter, entre des positions discrètes, un bloc de montage équipé, de façon appropriée, d'éléments saillants adaptés qui s'étendent vers le bas Un grand nombre d'autres va- riantes de la piste, du bloc de montage et du dispositif de serrage sont possibles, toutes entrant dans le cadre de la présente invention. il REVENDICATIONS 1 Porte-cristal ( 15) apte à être utilisé dans des applications impliquant l'utilisation de cristaux pho- toréfringents, caractérisé en ce qu'il comporte un élément plat rotatif horizontal ( 2), sur lequel sont montés des moyens ( 7) de support d'un cristal ( 9), qui retiennent un cristal sur ledit élément, de sorte que l'axe de rotation de l'élément plat est situé sur une face du cristal que rencontre un faisceau de lumière. 2 Porte-cristal selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend des moyens ( 6; 17; 29,30) de dé- placement d'un cristal, qui permettent de déplacer le cris- tal ( 9) de telle sorte que l'axe de rotation est situé sur la face du cristal dans au moins une partie substantielle de cette dernière. 3 Porte-cristal selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément plat ( 2) peut tourner continûment autour de l'axe de rotation. 4 Porte-cristal selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément plat ( 2) peut tourner entre des positions discrètes préréglées. Porte-cristal selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément plat rotatif ( 2) est séparé d'une unité rotative et peut y être raccordé rigidement. 6 Porte-cristal selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cristal ( 9) est maintenu en place par l'intermédiaire d'un dispositif de serrage ( 10; 19-21) qui applique une pression le long d'un axe a du cristal. 7 Porte-cristal selon la revendication 6, carac- térisé en ce que le dispositif de serrage comprend une mâ- choire fixe ( 18) et une mâchoire mobile ( 21; 26). 8 Porte-cristal selon la revendication 7, carac- térisé en ce que la mâchoire fixe ( 18) est une surface plane, sur laquelle le cristal ( 9) est placé, et la mâ- choire ( 21; 26) mobile est un élément rigide qui peut être déplacé de façon réversible en direction de la mâchoire fixe dans un plan vertical. 9 Porte-cristal selon la revendication 7, carac- térisé en ce que la pression de serrage est appliquée dans un plan sensiblement horizontal. Porte-cristal selon l'une quelconque des re- vendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de serrage ( 10; 19-21) sont agencés de manière à permettre le serrage de cristaux dont les faces latérales, qui sont sou- mises à la pression de serrage, ne sont pas parallèles. 11 Miroir conjugué de phase, caractérisé en ce qu'il comprend un cristal photoréfringent ( 9) monté dans un porte-cristal ( 15) comprenant un élément plat rotatif hori- zontal ( 2), sur lequel sont montés des moyens ( 7) de sup- port du cristal, qui retiennent le cristal sur ledit élé- ment, de sorte que l'axe de rotation de l'élément plat est situé sur une face du cristal que rencontre un faisceau de lumière.