Brevet FR2695488A1 — publié le 19940311

COUPLEUR OPTIOUE La présente invention concerne un coupleur optique destiné à recevoir au moins deux faisceaux lumineux coplanaires incidents, à polarisations linéaires, et à combiner les faisceaux. Un coupleur optique peut servir à fondre, en un seul faisceau, deux faisceaux ayant des caractéristiques différentes, par exemple leurs longueurs d'onde. Un coupleur peut aussi être utilisé pour additionner des énergies optiques, de façon à disposer d'un faisceau plus puissant que celui fourni par une seule source optique. Ce dernier cas est particulièrement intéressant, car une source de puissance, par exemple laser, ne peut être utilisée, sans risque de destruction, au-delà de sa puissance prévue. Dans de nombreuses applications, on est limité par la puissance optique disponible en sortie d'une source. C'est le cas par exemple pour les transmissions de données par fibre optique ou bien lorsque, pour effectuer un traitement de surface de matériaux, on utilise des lasers de puissance pulsés. Pour combiner des faisceaux, il est connu d'utiliser un cube de verre coupé à 45 degrés selon un plan passant par deux arêtes opposées puis recollé avec interposition d'une couche d'indice optique différent de celui du verre. Par la couche ci-dessus, le cube fait office de miroir semi-transparent. Si deux faisceaux optiques perpendiculaires entre eux, provenant respectivement d'un côté et de l'autre de la couche, l'atteignent sous une incidence de 45 degrés, chacun donne naissance à un rayon transmis, non défléchi, et à un rayon réfléchi à 90 degrés. Le cube permet ainsi d'additionner une fraction des énergies de chacun des faisceaux incidents mais il ne permet pas de disposer d'un faisceau émergent présentant une énergie supérieure à celle d'un seul des deux faisceaux incidents. En effet, toute modification du taux de réflexion du miroir semi-transparent a un effet inverse sur son taux de transmission. Comme un faisceau émergent est la somme d'un faisceau réfléchi et d'un faisceau transmis, si on augmente l'un, on diminue l'autre sans notablement altérer la somme. On peut aussi utiliser une lame optique dont une face porte un revêtement optique multicouche. Un premier faisceau, externe, de polarisation linéaire appropriée, atteignant la face revêtue sous une incidence de 45 degrés, y est réfléchi orthogonalement au faisceau incident. Un second faisceau, interne, orthogonal au premier, de polarisation linéaire perpendiculaire à celle du premier et atteignant sous une indicence de 45 degrés cette face au même endroit mais après traversée de la lame, sort de cette dernière sans subir de déflexion, donc en étant confondu avec le premier faisceau émergent. On dispose ainsi d'un faisceau combiné émergent qui est la somme des faisceaux incidents. Mais les deux faisceaux qui le composent sont polarisés orthogonalement l'un à l'autre et cela est gênant pour certaines applications. La présente invention vise à proposer un coupleur plus satisfaisant. A cet effet, l'invention a pour objet un coupleur optique du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comporte un déflecteur acousto-optique destiné à servir de milieu d'interaction entre deux ondes ultra-sonores dans le plan des deux faisceaux incidents et ces faisceaux incidents pour émettre au moins un faisceau diffracté d'addition des faisceaux incidents. Un déflecteur acousto-optique comporte un cristal transparent associé à un transducteur piezo-électrique destiné à être commandé par un générateur de signaux électriques à fréquence radio pour engendrer une onde ultra-sonore dans le cristal et faire varier son indice de réfraction. Un faisceau lumineux traversant le cristal est alors diffracté et subit une déviation dépendant de la fréquence de l'onde acoustique. De préférence, les deux faisceaux incidents sont polarisés linéairement dans leur plan ou perpendiculairement à ce plan. Grâce à cela, on évite les pertes. Avantageusement, l'une au moins desdites ondes ultrasonores a une fréquence variable. Ainsi, les deux sources pointant initialement leurs faisceaux vers le cristal selon des angles d'incidence dont un devrait être ajusté pour aligner les deux faisceaux émergents, on parvient à un tel alignement par simple réglage de fréquence. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du coupleur optique de l'invention, en référence à la figure unique en annexe le représentant. Le coupleur optique de l'invention comporte un cristal 2, dont deux faces opposées 4 et 6 sont respectivement associées à deux transducteurs piezo-électriques 14 et 16, chacun relié à un générateur électrique 24, 26 pour générer dans le cristal deux ondes ultra-sonores à deux fréquences réglables F1 et F2. Deux générateurs laser 30 et 32 émettent respectivement, dans un plan 40, deux faisceaux laser 31 et 33 atteignant le cristal 2, ici sur une même face 8, adjacente aux faces 4 et 6, selon deux angles d'incidence différents 311 et 331, correspondant respectivement aux deux fréquences F1 et F2, étant entendu qu'ils sont choisis dans deux plages de correspondance qui ne peuvent pas être interverties. Les deux faisceaux 31 et 33 sont déviés, dans le cristal 2, d'angles 312 et 332 qui dépendent de F1 et F2 et se combinent, en sortie du cristal 2, en un faisceau émergent 51, 53, dans le plan d'incidence 40. L'unique faisceau émergent 52 sort du cristal par la face 10 opposée à la face 8, en 50, selon un angle d'émergence 523. Les faisceaux laser incidents 31 et 33 sont, ici, polarisés linéairement dans le plan 40 les contenant et le faisceau émergent 52 est alors à polarisation linéaire unique et perpendiculaire au plan 40. On notera que les faisceaux incidents 31 et 33 pourraient être polarisés linéairement perpendiculairement au plan 40, le faisceau émergent 52 étant alors polarisé linéairement dans le plan 40. Un récepteur optique 62 est disposé sur le trajet du faisceau émergent 52. En fin de compte, le déflecteur acousto-optique 2, 14, 16, 24, 26 permet, à partir des deux générateurs laser 30, 32, de créer, pour le récepteur 62, un générateur virtuel de puissance bien supérieure à chacune de celles des générateurs 30, 32. On a décrit un coupleur associé à deux transducteurs reliés, respectivement, à deux générateurs pour générer deux ondes ultra-sonores à deux fréquences différentes. On pourrait également, sans sortir du cadre de l'invention, ne prévoir qu'un seul transducteur mais commandé par deux générateurs pour toujours générer deux ondes ultra-sonores de fréquences différentes. Bien entendu on a décrit la combinaison, par un déflecteur acousto-optique, de deux faisceaux incidents. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce nombre ; il pourrait y avoir plus de deux faisceaux à combiner. REVENDICATIONS 1. Coupleur optique (2,14,16,24,26) destiné à recevoir au moins deux faisceaux lumineux coplanaires incidents (31,33), à polarisations linéaires, et à combiner les faisceaux, caractérisé par le fait qu'il comporte un déflecteur acousto-optique (2) destiné à servir de milieu d'interaction entre deux ondes ultra-sonores (14,16) dans le plan des deux faisceaux incidents (31,33) et ces faisceaux incidents pour émettre au moins un faisceau diffracté d'addition (52) des faisceaux incidents (31,33). 2. Coupleur selon la revendication 1, dans lequel l'une (2) au moins des ondes ultra-sonores a une fréquence réglable. 3. Coupleur optique selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le déflecteur (2,14,16,24,26) est agencé pour recevoir plus de deux ondes ultra sonores.