Brevet FR2690529A1 — publié le 19931029

1. La présente invention concerne un dispositif de détection de polarisation dans le but, par exemple, de détecter une lumière laser. Beaucoup de sources de lumière, tant de lumière laser que non-laser, présentent certaines propriétés caractéristiques de polarisation et la présente invention a pour objet un moyen de détection de polarisation destiné à détecter de telles sources de lumière. Selon la présente invention, on prévoit un dis- positif de détection de polarisation comportant un moyen pour recevoir un rayonnement optique d'entrée, un moyen pour moduler de manière cyclique l'état de polarisation du rayonnement entrant et un moyen destiné à analyser le signal résultant modulé de polarisation et à permettre une15 différenciation entre un signal polarisé présentant de l'intérêt et un rayonnement de fond polarisé de manière aléatoire. 2. Un dispositif de détection de polarisation selon la présente invention utilise les propriétés carac- téristiques de polarisation d'un signal présentant de l'intérêt par modulation de la polarisation qui facilite la différenciation d'un signal présentant de l'intérêt et un signal de fond moins polarisé. De préférence, le moyen de modulation peut être mis en oeuvre pour faire tourner le plan de polarisation, ou chaque plan de polarisation, du rayonnement entrant. Dans un mode de réalisation particulier qu'on décrira, le moyen de modulation comprend une plaque demi- onde mobile et un moyen pour faire tourner la plaque demi- onde sous forme d'un moteur d'entraînement approprié. En variante, le moyen de modulation peut compren- dre une cellule de Faraday soumise à un champ magnétique variable dirigé selon l'axe de propagation de la cellule. Par suite de l'effet magnéto-optique, la cellule de Faraday fait tourner le plan de polarisation du rayonne- ment entrant suivant un angle dépendant de la valeur du champ magnétique appliqué. Le moyen d'analyse d'un dispositif de détection de la polarisation selon la présente invention comprend de Préférence un moyen pour fractionner le rayonnement modu- lé de polarisation en deux composantes polarisées de f Lagon différente, un détecteur photo-électrique pour détecter chacune des composantes et un moyen pour donner un signal de différence à partir des sorties des détecteurs photo- électriques. De préférence, le moyen d'analyse comprend un fractionneur polarisant de faisceau pouvant être mis en oeuvre pour fractionner le rayonnement modulé de polarisa- tion en deux composantes polarisées dans le plan ayant des plans de polarisation perpendiculaires l'un à l'autre. Selon cette particularité, les caractéristiques de pola-35 risation d'un signal présentant de l'intérêt sont 3. transformées en modulation d'intensité. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une représentation-schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de dé- tection de polarisation selon la présente invention; La figure 2 représente un second mode de réalisa- tion de la présente invention; La figure 3 illustre un signal sinusoïdal de dif- férence pouvant être obtenu dans l'utilisation des modes de réalisation des figures 1 et 2. En liaison avec la figure 1, un dispositif de détection de la polarisation, représenté dans ses grandes lignes par la référence 10, comprend: un système optique de collimation représenté par la référence 12; un filtre spectral 13; une plaque demi-onde rotative 14 connectée à un moteur d'entraînement 16; un fractionneur polarisant de faisceau 18; deux lentilles 20 et 22, chacune pour focali- ser le rayonnement sur un détecteur respectif parmi deux détecteurs photo-électriques 24 et 26; un amplificateur différentiel 28 connecté à la sortie des détecteurs photo-électriques 24 et 26; un détecteur 30,sensible à une phase, connecté à l'amplificateur différentiel 28. Le détecteur 30 comprend un amplificateur de blocage destiné à se bloquer sur des signaux ayant une fréquence prédéterminée Le détecteur 30 est par consé- quent connecté au moteur d'entraînement 16 de manière à obtenir un signal de référence de fréquence, représenta- tif de la vitesse de rotation de la plaque demi-onde De fait, la fréquence de modulation sera le double de la 4. fréquence de rotation de la plaque demi-onde car le plan de polarisation du signal entrant est animé d'un mouve- ment de rotation de 29 comme on l'explique ci-dessous. Le rayonnement entrant, indiqué en 31, passe par le filtre spectral 13 qui améliore le gain signal/ fond lorsque le signal présentant de l'intérêt a un spec- tre plus étroit que le fond et passe par la plaque demi- onde 14 soumise à une rotation continue Cela a pour ef- fet que le plan de polarisation d'un signal présentant de l'intérêt, polarisé dans le plan, est continuellement animé d'un mouvement de rotation de 29, o 9 est l'angle entre l'axe optique de la plaque demionde 14 et le plan de polarisation du signal De cette façon, il y a pro- duction d'un signal ayant un plan de polarisation variant continuellement. Les caractéristiques de polarisation du signal sont transformées en modulation d'intensité en le fai- sant passer par le fractionneur 18 Seule la lumière ayant une composante polarisée parallèlement au plan d'incidence est transmise et détectée par le détecteur 24, alors que la composante polarisée perpendiculairement au plan d'incidence est réfléchie et détectée par le détec- teur 26 La lumière polarisée à des orientations intermé- diaires est à la fois réfléchie et transmise en fonction du rapport du flux-suivant les axes des composantes. L'amplificateur différentiel 28 sert électroni- quement à soustraire le signal sortant du détecteur 26 du signal sortant du détecteur 24, d'o un signal sinu- soïdal de différence, représenté en figure 3, qui est modulé en fonction de la rotation de la plaque demi-on- de 14. Un rayonnement de fond polarisé de manière aléatoire est simplement fractionné dans le rapport :50 par le fractionneur de faisceau 18 de sorte que pour un rayonnement de fond non polarisé, les signaux 5. provenant des détecteurs 24 et 26 s'annulent. L'inconvénient de la plaque demi-onde du mode de réalisation de la figure 1 est sa dépendance vis-à-vis de la longueur d'onde Seule une longueur d'onde a son plan de polarisation tourné de 2 e; d'autres - longueurs d'onde sont transformées en lumière polarisée elliptiquement, ce qui réduit la modulation dans le plan de détection Par conséquent, la plaque demi-onde peut être remplacée par une cellule de Faraday comme cela est représenté en figure 2. En figure 2, la cellule de Faraday est représentée en 32 et comprend une bobine 34 connectée à un circuit d'at- taque 36 à courant variable Le détecteur 30 sensible à une phase est connecté, via un ensemble à seuil 35 qui améliore la suppression du bruit électronique de l'ampli- ficateur 28, au circuit d'attaque 36 pour obtenir une fréquence de référence correspondant à la vitesse de rota- tion du plan de polarisation des signaux entrants. Sur la base de l'effet magnéto-optique, la cel- lule de Faraday fait tourner le plan de polarisation du signal de 0; proportionnellement au champ magnétique appli- qué B, 0 étant donné par la relation 0 = B V d. o V est la constante de Verdet et d est l'épaisseur géomé- trique du matériau Comme la constante de Verdet dépend de la longueur d'onde, des longueurs d'onde différentes tournent suivant des angles différents Par conséquent, le signal reste polarisé dans le plan pour toutes les lon- gueurs d'onde En utilisant une alimentation appropriée à courant alternatif, le champ magnétique induit peut être modifié continuellement, fournissant une rotation continue du plan de polarisation. L'action de la cellule de Faraday dépend de la longueur d'onde d'un signal polarisé dans le plan dans la mesure o l'angle de rotation du plan de polarisation est à peu près inversement proportionnel à la longueur d'onde portée au carré, provoquant une dépendance similai- re pour la fréquence du signal de différence Il est envisa- gé qu'un détecteur sensible à une phase soit utilisé sélec- tivement pour détecter la fréquence de modulation présen- tant de l'intérêt, d'o la détection deila-présence du rayonnement polarisé d'une longueur d'onde particulière. Un dispositif selon la présente invention peut être utilisé pour détecter la présence d'une lumière polarisée elliptiquement dans un rayonnement de fond polari- sé de manière aléatoire, mais l'effet de la modulation de l'état de polarisation sera beaucoup moins évident et par conséquent plus difficile à détecter. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 7. REVEND ICAT IONS 1 Dispositif de détection de polarisation, comprenant un moyen ( 12) pour recevoir un rayonnement optique entrant, un moyen ( 14) pour moduler de façon cyclique l'état de polarisation du rayonnement d'entrée et un moyen destiné à analyser le signal modulé de polari- sation résultant et à permettre une différenciation entre un signal polarisé présentant de l'intérêt et un rayonne- ment de fond polarisé de façon aléatoire. 2 Dispositif selon la revendication l,carac- térisé en ce que le moyen de modulation peut être mis en oeuvre pour faire tourner le plan de polarisation, ou chaque plan de polarisation, du rayonnement entrant. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le moyen de modulation com- prend une plaque demi-onde mobile ( 14). 4 Dispositif de détection de polarisation se- lon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen ( 16) pour faire tourner la plaque demi-onde. 5 Dispositif de détection de polarisation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caracté- risé en ce que le moyen de modulation comprend une cellu- le de Faraday ( 32) soumise à un champ magnétique variable dirigé selon l'axe de propagation de la cellule. 6 Dispositif de détection de polarisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'analyse comprend un moyen ( 18) pour fractionner le rayonnement modulé de pola- risation en deux composantes polarisées différemment, un détecteur photo-électrique ( 22; 24) pour détecter chacu- ne de ces composantes et un moyen ( 28) pour donner un si- gnal de différence à partir des sorties des détecteurs photo-électriques. 7 Dispositif de détection de polarisation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend 8. un fractionneur de faisceau polarisant pouvant être mis en oeuvre pour fractionner le rayonnement modulé de pola- risation en deux composantes polarisées dans le plan ayant des plans de polarisation perpendiculaires l'un à l'autre. 8 Dispositif de détection de polarisation selon la revendication 6 ou la revendication 7, caracté- risé en ce qu'il comprend un amplificateur différentiel ( 28) pour fournir le signal de différence. 9 Dispositif de détection de polarisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caracté- risé en ce qu'il comprend un détecteur sensible aux pha- ses ( 30) connecté de manière à recevoir le signal de dif- férence. 10 Dispositif de détection de polarisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que le détec- teur sensible aux phases est destiné à détecter sélecti- vement une fréquence prédéterminée du signal de différen- ce. 11 Dispositif de détection de polarisation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dé- tecteur sensible aux phases est connecté au moyen de modu- lation cyclique. 12 Dispositif de détection de polarisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractéri- sé en ce qu'il comprend un filtre spectral ( 13) interposé dans le trajet du rayonnement.