Brevet FR2689696A1 — publié le 19931008

i PROCEDE ET MOYEN DE COMMANDE DE LA FREQUENCE ET DE LA PUISSANCE DE SORTIE D'UNE DIODE LASER ACCORDABLE La présente invention concerne une diode laser accordable Elle concerne spécialement un procédé et un moyen de commande de la fréquence et de la puissance de sortie d'un tel laser. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION La longueur d'onde d'une diode laser accordable, par exemple un laser à un sel de plomb, est accordée en faisant varier la température de la diode qui a son tour fait varier l'indice de réfraction du matériau de la diode et donc la longueur d'onde de l'oscillation Ordinairement, lorsqu'on effectue de telles opérations à des fréquences situées au- dessus de quelques hertz, la variation de température est réalisée en faisant varier le courant d'attaque de la diode Cependant, en faisant varier le courant d'attaque on fait varier le gain et par conséquent la puissance de sortie de la diode Ceci est gênant dans plusieurs applications Par exemple, si une telle diode est utilisée en spectroscopie d'absorption pour mesurer l'absorption de la lumière par un gaz de trace ou de trajet de particules, une telle variation de la puissance de sortie entraîne le fait que la modulation du faisceau comporte des signaux d'harmoniques de premier et deuxième ordres qui ne sont pas corrélés avec l'absorption de la lumière par le gaz de trace mais en sont une image. Un moyen de résoudre le problème ci-dessus consiste à commander à la fois la longueur d'onde et la puissance de sortie du laser comme cela est fait sur certains oscillateurs de balayage aux ondes ultra-courtes Ainsi, on sait à partir de la publication "Oscillateur à balayage optique à commande de niveau de puissance utilisant un laser semi-conducteur à Ga As" lPower Level Controlled Optical Sweep Oscillator Using A Ga As Semiconductor Laserl, par S Yamaguchi et M Suzuki, IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement, Vol IM-36, pp 789-796 ( 1977), accorder un laser en faisant varier le courant laser tout en réalisant la commande de la puissance par la variation de température de l'ensemble de la diode laser et de sa structure de montage Cependant, une telle approche est limitée à l'accord sub-hertzien étant donné la lenteur de la commande thermique. On sait aussi de la publication "Modulation de la Longueur d'Onde Photothermique d'une Diode Laser" lPhotothermal Wavelength Modulation Of A Diode Laser", par C Klimcak et J Camparo, Journal Optical Society Am B, Vol 5, pp 211-214 ( 1988)l utiliser un laser extérieur comme moyen pour faire varier la température de la diode laser en vue d'accorder la diode laser Cette publication mentionne le fait que ceci entraîne une variation beaucoup plus petite de la puissance de sortie que celle qui se produirait d'ordinaire si la diode laser était accordée en faisant varier son courant Cependant, cet article ne comporte aucun renseignement sur quelque forme de commande active de la puissance de la diode laser. RESUME DE L'INVENTION Par conséquent, un objet de la présente invention est un système en vue de l'accord périodique de la longueur d'onde d'une diode laser qui réduit au minimum les variations de la puissance de sortie du laser. Un autre objet de l'invention est un système de diode laser commandé qui permet d'obtenir une commande indépendante de la fréquence et de la puissance de sortie du laser. Encore un autre objet de l'invention est un tel système dont la diode laser peut être accordée sur une bande d'accord relativement large. Encore un autre objet de l'invention est un système de ce type qui commande la puissance de sortie du laser de telle sorte que la puissance détectée après l'émission du faisceau laser à travers un milieu absorbant comporte un minimum d'harmoniques d'ordres sélectionnés de la fréquence de modulation même lorsque la caractéristique d'absorption du milieu absorbant dépend de la longueur d'onde. Encore un autre objet de l'invention est un procédé de commande de la fréquence et de la puissance de sortie d'une diode laser qui présente un ou plusieurs des avantages mentionnés ci-dessus. D'autres objets s'avéreront en partie évidents et apparaîtront en partie de la description qui va suivre. De la sorte, l'invention comporte la séquence des étapes et des caractéristiques de construction, la combinaison des éléments et l'agencement des parties qui seront présentées à titre d'exemple dans la description détaillée qui va suivre et l'objet de l'invention qui sera indiqué dans les revendications. Brièvement, notre système de diode laser commandée comporte une diode laser accordable qui émet un faisceau de lumière cohérente La lumière se propage suivant un trajet jusqu'à un détecteur qui détecte la lumière transmise le long du trajet La diode laser est accordée sur une longueur d'onde sélectionnée et est modulée en fréquence par le chauffage optique de la jonction diode en utilisant une lumière de longueur d'onde plus courte provenant d'un laser de chauffage (à l'infrarouge) simple et peu coûteux. A mesure qu'augmente la quantité de lumière incidente sur la jonction de la diode, la fréquence de la lumière émise par la diode laser augmente aussi Ainsi, en faisant varier périodiquement le courant d'attaque du laser de chauffage, la diode laser peut être soumise à un balayage en fréquence. Un tel chauffage optique de la diode laser a aussi un effet sur la puissance de sortie provenant de ce laser. Cependant, l'effet est opposé à celui produit par la variation du courant d'attaque de la diode laser En d'autres termes, une augmentation de la lumière incidente sur la diode laser entraîne une diminution de la puissance de sortie du laser (à courant constant) Notre système introduit une correction ou une compensation pour tenir compte de la variation d'amplitude de la lumière émise qui atteint le détecteur, en commandant la puissance de sortie de la diode laser de telle sorte que la puissance détectée par le détecteur comprend un minimum d'harmoniques à des multiples sélectionnés de la fréquence de modulation Ceci est désigné ci-après comme étant une stabilisation en puissance. Cette commande de la puissance de sortie de la diode laser est réalisée en réglant le courant d'attaque de ce laser En première approximation, l'effet ne comporte pas de rémanence, c'est-à-dire que la puissance de sortie ne dépend que de la température instantanée de la diode laser. Cependant, il se produit un déphasage entre la température de la diode et l'intensité lumineuse provenant du laser de chauffage qui chauffe la diode laser, du fait de la capacité thermique non nulle et de la résistance thermique de la diode laser et de sa structure de montage Pour tenir compte de ce déphasage, chaque composante de fréquence de la correction du courant d'attaque renvoyé en contre- réaction à la diode laser est corrigée en phase par rapport au signal de commande du laser de chauffage. En général, la forme d'onde du courant de la diode laser peut comporter des composantes de tous ordres de la fréquence de modulation ou de balayage de la diode laser. Cependant, en pratique, il peut être suffisant de ne stabiliser la puissance que pour des composantes sélectionnées de la puissance de sortie de la diode laser. Le système décrit ci-après sélectionne les premier et deuxième harmoniques du signal de commande (c'est-à-dire f et 2 f), mais non les harmoniques d'ordre supérieur en vue de stabiliser la puissance Ceci permet, pour le système, de maintenir une puissance de sortie de la diode laser sensiblement constante même si le faisceau provenant de la diode laser vers le détecteur passe à travers un milieu absorbant dont la caractéristique d'absorption dépend de la longueur d'onde. Ainsi, en combinant la modulation de fréquence par l'emploi d'un chauffage optique avec réglage d'amplitude, et en employant une commande du courant pour réaliser la stabilisation de puissance sur des harmoniques sélectionnés de la puissance de sortie de la diode laser, on peut obtenir une commande indépendante de la fréquence et de la puissance de sortie de la diode laser De plus, nous avons démontré que notre système peut réaliser ceci pour une fréquence de balayage pouvant atteindre 400 Hz, qui, pour des applications de mesure de gaz de trace est suffisante pour permettre l'emploi d'harmoniques de deuxième ordre ou de techniques de traitement de signaux dérivés. De plus, avantageusement, alors que l'on utilise le réglage du courant de la diode laser pour neutraliser la variation de la puissance de sortie due à l'accord, ce courant coopère avec l'accord pour élargir la gamme de fréquences sur laquelle est accordée la diode laser Ceci permet d'utiliser le système par exemple dans une spectroscopie d'absorption afin de mesurer l'absorption de la lumière par un gaz de trace en atmosphère libre, étalant des lignes d'absorption élargies par pression. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS En vue d'une compréhension complète de la nature et des objets de l'invention, il y a lieu de se référer à la description détaillée qui va suivre faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est un diagramme-bloc d'un système de diode laser commandée auquel est incorporée notre invention; la Figure 2 est une vue schématique représentant plus en détail une partie du système de la Figure 1 qui commande le courant de la diode laser; la Figure 3 est une vue analogue de la section de commande d'accord du système; la Figure 4 est un diagramme-bloc représentant un contrôleur de courant par ordinateur pour le système de la Figure 1, et les Figures 5 A à 5 C sont des courbes représentatives du fonctionnement du système de la Figure 1. DESCRIPTION DU MODE PREFERE DE REALISATION La Figure 1 des dessins représente notre système qui comporte une diode laser 20 chauffée par la lumière provenant d'un laser de chauffage 22 Lorsque le système doit être utilisé en spectroscopie d'absorption, la diode laser est de préférence un laser à un sel de plomb qui émet une lumière dans la région médiane du spectre infrarouge, par exemple de 3 à 30 micromètres, o plusieurs gaz de trace atmosphériques ont des caractéristiques d'absorption. Le laser de chauffage 22 émet de préférence de la lumière dans la région du spectre visible ou au voisinage de celle-ci, par exemple à 830 nm Une section de commande d'accord 24 fait varier périodiquement la puissance de sortie du laser de chauffage 22 de telle sorte que la lumière émise par le laser de chauffage 22 qui est absorbée par la diode laser 20 accorde en fréquence le laser 20 sur une bande de fréquence sélectionnée. La lumière provenant de la diode laser 20 est émise le long d'un trajet jusqu'à un détecteur 26 Ce trajet peut comporter un milieu absorbant représenté en traits pointillés par la cellule 28 de la Figure 1. Le signal provenant du détecteur 26 est démodulé en synchronisme par une chaîne de paires d'amplificateurs verrouillés 32 a, 32 a'; 32 b, 32 b'; 32 c, 32 c'; 32 n, 32 n' (désignés dans l'ensemble par 32) Par exemple, dans le système représenté chaque amplificateur peut être constitué par un amplificateur biphasé verrouillé du type SR 530 de la Stanford Research Chacun de ces amplificateurs 32 reçoit le signal provenant du détecteur 26 sur une entrée S ainsi qu'un signal de référence sur une entrée R ce qui produit en sortie un signal détecté, amplifié et filtré en passe bas sur une sortie O Afin de réduire au minimum les harmoniques de la sortie de la diode laser, par exemple f, 2 f, 3 f nf, une paire de signaux de référence en phase (cos) et en quadrature (sin) sont appliqués à une paire d'amplificateurs 32. En vue de ce qui va suivre, nous allons décrire de façon spécifique un système qui ne réduit à des valeurs minimum que les première et deuxième composantes de la sortie de la diode laser Par conséquent, les signaux de référence cos(f) et sin(f) sont appliqués aux entrées R des amplificateurs 32 a et 32 a' respectivement alors que les signaux de référence cos( 2 f) et sin( 2 f) sont envoyés aux entrées R des amplificateurs 32 b et 32 b' respectivement. Les signaux de sortie provenant des paires des amplificateurs verrouillés 32 sont appliqués aux paires correspondantes de modulateurs 34 a, 34 a'; 34 b, 34 b'; 34 n, 34 n' (désignés dans leur ensemble par la référence 34) qui peuvent aussi recevoir les paires de signaux de référence cos et sin (en phase et en quadrature) Il en résulte que dans les modulateurs 34, les signaux de sortie de l'amplificateur, modulent en amplitude les signaux de référence et ces signaux modulés sont combinés dans une jonction de sommation 36 à un courant continu Io Ce signal combiné est envoyé à un contrôleur de courant 38 qui attaque la diode laser 20. Les gains des amplificateurs verrouillés 32 sont préréglés de façon appropriée en fonction du courant de seuil et de la caractéristique de puissance de sortie de la diode laser 20 Dans cette application, la réponse en fréquence de chaque amplificateur 32 comporte à la fois des termes proportionnels et des termes entiers. La Figure 2 représente plus en détail les modulateurs 34 et les circuits générateurs de signaux de référence en phase et en quadrature qui sont appliqués -aux modulateurs et aux amplificateurs 32 Comme on le voit sur la Figure, un oscillateur à fréquence variable 82 est réalisé à partir d'un inverseur logique ou élément NON d'une bascule de Schmidt dont la fréquence est réglable au moyen d'un potentiomètre 82 a sur un intervalle d'environ 0,43 à 1,37 m Hz Après passage dans un circuit- tampon inverseur 84, la sortie de celui-ci est appliquée à un compteur synchrone 86 à 11 bits qui divise le signal d'entrée Le comptage à 11 bits provenant du compteur 86 est utilisé comme adressage d'une mémoire morte programmable et effaçable 88 désignée ci- après par EPROM La mémoire EPROM peut être par exemple du type 27 C 16 Il y a lieu de noter que dans l'exemple examiné ici, tous les éléments logiques O 5 sont des CMOS (des semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaires) et donc leurs tensions de sortie sont avec précision soit O soit égales à la tension d'alimentation. Par conséquent, ils peuvent être utilisés comme entrée des parties analogiques du système Si on utilise d'autres types de circuits logiques, il pourrait être nécessaire de faire passer les signaux par un circuit logique tampon afin d'obtenir un signal analogique précis (à deux états). La mémoire 88 mémorise huit représentations binaires modulées en largeurs d'impulsion des signaux sinusoïdaux. Les emplacements de mémoire sont adressés de façon séquentielle par le compteur 86 de telle sorte que la mémoire produit une série de sorties à 8 bits à raison de un bit pour chaque signal Les bits de sortie sont appareillés à raison d'un bit pour chaque paire faisant partie d'une série de 211 ( 2 048 bits) représentant un signal sinusoïdal, le deuxième bit de chaque paire étant un complément du premier bit Le deuxième bit est donc une partie d'une série de bits représentant l'inverse du même signal sinusoïdal Les paires de bits de sortie sont appliquées aux paires de modulateurs 34 a, 34 a' et 34 b, 34 b' qui, dans cet exemple, sont constitués simplement par des potentiomètres 92 On effectue la sommation des sorties des potentiomètres et ces sorties sont lissées par un amplificateur 102 dont l'entrée inverseuse constitue la jonction de sommation 36. Les signaux sinusoïdaux produits par le compteur 86 et la mémoire 88 sont cos( 2 îtft), sin( 2 wft), cos( 4 iuft) et sin ( 4 uft) ainsi que leur inverse Ils constituent les premier et deuxième harmoniques avec deux composantes en quadrature de 2-1 ' fois la fréquence produite par l'oscillateur 82. Par raison de convenance, on les désigne de façon abrégée par cos(fl, sin(f), cos( 2 f) et sin( 2 f% En réglant le potentiomètre 82 a dans l'oscillateur 82, f peut être réglé suivant une gamme de fréquences raisonnablement large, à savoir 210-670 Hz On peut faire varier les amplitudes et les phases des composantes des signaux en réglant les potentiomètres 92. Le signal de sortie provenant de l'amplificateur 102 contient donc des composantes à la fréquence f et 2 f en amplitude et en phase réglables arbitrairement Ce signal est appliqué au contrôleur de courant 38 pour moduler le courant d'attaque de la diode laser 20. La Figure 3 représente en détail la section de commande 24 de l'accord Cette section produit un signal de commande périodique pour le laser de chauffage 22 qui a une amplitude et une polarité réglables Pour cela, un des signaux binaires provenant de la mémoire 88 (Figure 2) par exemple le signal cos(f) est appliqué à une paire d'inverseurs logiques en cascade 104 et 106 Ce signal est extrait par un potentiomètre 108 connecté aux bornes de l'inverseur 106, l'amplitude et la polarité de ce signal étant commandés par le réglage du potentiomètre 108. Le signal cos(f) provenant du potentiomètre 108 est appliqué à travers un circuit intégrateur 112 à la barrière d'un transistor à effet de champ 116 ayant son électrode de source mise à la masse et son drain ou anode connecté à la borne de commande (CONT) du régulateur 114 Il y a lieu de reconnaître que le régulateur de tension, en association avec la résistance 118, fonctionne comme un limiteur de courant Le laser 22 est connecté entre la masse et le drain du transistor à effet de champ Le courant maximum du laser de chauffage 22 est donc fixé par le régulateur de tension 112, alors que le courant effectif d'attaque du laser est déterminé par la quantité de courant shunté à la masse par le transistor Par exemple, si le courant maximum nominal du laser 22 est de 92 ma, le régulateur de tension peut fournir un courant fixe de l'ordre de 85 ma Une partie de ce courant est shunté à la masse par le transistor 116 qui est connecté en parallèle avec le laser 22 Etant donné que dans cet exemple le laser est polarisé en sens direct, il fixe la tension de drain du transistor à environ 2 volts. Une photodiode de pilotage 120 pilote la puissance de sortie du laser 22 et produit un signal correspondant qui est envoyé en retour à travers un asservisseur de courant 122 à l'entrée de l'intégrateur 112 o il est soustrait du signal cos( 2 mft) pour fournir un signal d'erreur qui est intégré par le circuit d'intégration 112 Il en résulte que la puissance de sortie (P) du laser de chauffage 22 varie de façon sinusoïdale suivant l'expression P = Po ( 1 + A cos( 2 rft)), expression dans laquelle Po est la puissance moyenne et A une variation en va-et-vient sur une gamme sélectionnée Bv. En se référant toujours à la Figure 3, afin de permettre l'affichage du signal détecté par le détecteur 26 (Figure 1) comme une fonction de la température de la diode laser 20 dans des buts d'évaluation, la section de commande d'accord 24 représentée fournit aussi un signal à une fréquence f d'amplitude et de phase réglables Cet affichage sera examiné par la suite en se référant aux Figures 5 A à 5 C Pour cela, la sortie binaire sin(f) provenant de la mémoire 88 est appliquée à un inverseur 126 suivi par un deuxième inverseur 128 La sortie de la porte 126 est donc -sin(f), et la sortie de la porte 128 est +sin(f) De la sorte, un potentiomètre 130 connecté entre les bornes de l'inverseur 108 fournit un signal compris entre +sin(f) et -sin(f) De façon analogue, un deuxième potentiomètre 132 connecté entre les bornes de l'inverseur 106 fournit un signal compris entre +cos(f) et -cos(f) On effectue la sommation de ces deux signaux et ils sont filtrés en passe bas par un amplificateur de filtrage 134, la sortie de cet amplificateur étant appliquée à l'entrée de balayage horizontal d'un oscilloscope approprié 136. Ainsi, on peut obtenir par le réglage des potentiomètres et 132 une gamme complète de phases pour les balayages l horizontaux du tube à rayons cathodiques (CRT). Dans un essai effectué afin de déterminer la fréquence optimum f pour la modulation de la puissance de sortie du laser de chauffage 22, et donc de l'accord de la diode laser 20, on a fait fonctionner la diode laser 20 dans une gamme nettement éloignée des lignes d'absorption atmosphériques sous un courant situé juste au-dessus de son seuil On a fait varier la fréquence de modulation du laser de chauffage 22 dans le système particulier soumis à l'essai en réglant le potentiomètre 82 a de l'oscillateur 82 et on a enregistré la valeur et la phase du signal résultant provenant du détecteur 26 La valeur est tombée à 0,707 de sa valeur initiale sous une fréquence f = 260 Hz; en ce point, le déphasage a été de 80 Sous une fréquence f 470 Hz, la valeur était égale à la moitié de sa valeur initiale et le déphasage a été de 105 Par conséquent, on a établi une limite supérieure raisonnable de la fréquence de modulation f égale à 400 Hz au-delà de laquelle la modulation décroît rapidement Le laser de chauffage 22 particulier soumis à l'essai avait une puissance de sortie maximum de 18 m W, mais une puissance de sortie de crête de seulement 5,5 m W permettait d'obtenir pour la diode laser l'intervalle d'accord nécessaire égal à à v. Dans l'exemple considéré, les paires d'amplificateurs verrouillés 32 a, 32 a' et 32 b, 32 b' ont été réalisées en utilisant les amplificateurs biphasés verrouillés du type SR 530 avec une seule entrée de référence Le déphasage des axes de verrouillage a été fixé de telle sorte qu'un modulateur, par exemple à savoir 34 a sur la Figure 2, fait varier principalement la sortie de l'amplificateur 32 a, alors que l'autre modulateur 34 _' pour cet harmonique, fait varier la sortie de l'amplificateur 32 a' Ensuite, ces mêmes modulateurs (potentiomètres 92) sont réglés manuellement de telle sorte que les sorties des amplificateurs 32 a et 32 a' sont égales à zéro. Ensuite, les déphasages de la deuxième paire d'amplificateurs 32 b, 32 b' qui reçoivent l'harmonique 2 f sont réglés de façon analogue de telle sorte que le modulateur 34 b fait varier principalement la sortie de l'amplificateur 32 b alors que le modulateur 34 b' fait varier la sortie de l'amplificateur 32 b', après quoi ces modulateurs (potentiomètres 92) sont réglés manuellement jusqu'à ce que les sorties des amplificateurs 32 b et 32 b' soient égales à zéro Cette procédure est répétée jusqu'à ce que les sorties de tous les amplificateurs 32 soient essentiellement égales à zéro Ordinairement, après une deuxième itération, les signaux en f et 2 f seront l'un et l'autre inférieurs à 1 % de leur valeur initiales. Enfin, la phase de référence de chaque amplificateur 32, c'est-à-dire à sa sortie R, est réajustée de manière à ce que la réponse du système émette des sorties principalement depuis les amplificateurs 32 a et 32 b c'est- à-dire des sorties constituées par des composantes en phase (cos). Ainsi, l'agencement du circuit représenté sur la Figure 2, avec les amplificateurs verrouillés 32, comporte un servo-système manuel qui démodule en synchronisme le signal du détecteur 26, l'opérateur notant les sorties provenant des amplificateurs 32 et réglant manuellement de façon appropriée les modulateurs (potentiomètres 92) afin de réduire à zéro les composantes en f et 2 f de la modulation du faisceau de la diode laser Il en résulte que la puissance de sortie de la diode laser 20 varie de façon minime à cause des propriétés intrinsèques de ce laser lorsque celui-ci est accordé en fréquence De plus, la puissance de sortie demeure constante même si le faisceau provenant du laser 20 passe à travers un milieu absorbant dont la caractéristique d'absorption dépend de la longueur d'onde. En se référant à la Figure 4, si on le désire, le servo-système à commande manuelle ainsi décrit peut être remplacé par une version commandée par ordinateur comprenant un processeur 162 qui peut fixer le gain et la constante de temps de chaque amplificateur 32, choisir * l'harmonique désiré, par exemple f ou 2 f, et acquérir les lectures en phase et en quadrature sur les sorties de l'amplificateur 32 Dans cette version commandée par ordinateur, chacun des modulateurs 34 peut être remplacé par un modulateur 164 à convertisseur digital analogique (désigné ci-après par DAC) pour la commande du signal de courant d'attaque de la diode laser 20. Un de ces modulateurs 164 correspondant au modulateur 34 a de la Figure 1 est représenté en détail sur la Figure 4 Il comporte un DAC 166 dont les bornes de sortie sont connectées à travers une paire de portes 168 à un amplificateur de sommation 162 Un bit provenant de la mémoire 88 (Figure 2) c'est-à-dire cos(f), est appliqué à la borne de commande d'une porte et par un inverseur 172 à la borne de commande de l'autre porte, afin d'actionner les deux portes 168 qui sont déphasées de 180 ' Les portes 168 connectent la sortie de courant du DAC 166 soit à l'amplificateur 102 soit à la masse à travers les diodes 174 en fonction de la valeur de ce bit de cos(f). La valeur moyenne du bit est a = 0,5 + A, o -0,5 > A > 0, 5, alors que la valeur moyenne du complément de ce bit est ( 1 a) = 0, 5 A Cette valeur moyenne représente la fraction du temps pendant lequel le bit est à un niveau haut en un point donné de l'approximation modulée en largeur d'impulsion des formes d'ondes sinusoïdales provenant de la mémoire 88 Pour chaque sortie de courant du DAC 166, Il = IREF ( 0,5 + D), alors que I 2 = IREF ( 0,5 D), o -0,5 > D > 0,5 est l'entrée digitale du DAC De la sorte, le courant moyen I qui alimente l'amplificateur 102 depuis ce modulateur 164 peut être donné par les expressions: I = IREF l( 0,5 +A) ( 0,5 +D) + ( 0,5-A) ( 0,5-D)l I = IREF ( 0,5-2 AD) Ainsi, l'entrée D de données dans le modulateur 164 a le même effet que le réglage par l'opérateur du potentiomètre 92 comportant le modulateur 34 a. Des modulateurs 164 analogues peuvent être prévus à la place des trois modulateurs du type à potentiomètre 34 a', 34 b et 34 b' pour fournir les entrées dans l'amplificateur 102 sin(f), cos( 2 f) et sin( 2 f). Les Figures 5 A à 5 C représentent l'effet avantageux produit sur le signal par le détecteur 26 lorsque la diode laser 20 est accordée par un chauffage optique et que son faisceau est stabilisé en puissance par le système suivant l'invention Pour produire les formes d'ondes qui sont représentées, une cellule 28 (Figure 1) est placée sur le trajet du faisceau provenant de la diode laser 20 et ce laser a été accordé à la partie centrale d'une ligne à forte intensité d'absorption d'eau au voisinage de 5,3 micromètres La modulation ou fréquence de balayage f établie par l'oscillateur 82 a été fixée à 400 Hz Les Figures 5 A à 5 C représentent la sortie du détecteur 26 affichée par le dispositif d'affichage 38 (Figure 3) sous trois conditions de fonctionnement typiques Dans chaque cas, la cellule 28 contenait soit de l'air sec (trace supérieure) soit de la vapeur d'eau à une pression d'environ 15 Torr (trace inférieure). Pour produire les formes d'ondes représentées sur la Figure 5 A, la diode laser 20 a été accordée en ne faisant varier que son courant d'attaque et en utilisant un signal de courant modulé en dents de scie En d'autrestermes, la diode laser 22 a été mise hors service Il y a lieu de noter que la puissance de sortie du laser 20, c'est-à- dire le signal du détecteur 26 a augmenté rapidement avec le courant et que même avec de l'air sec contenu dans la cellule d'essai (trace supérieure) il existait une ligne d'absorption large due à la vapeur d'eau dans l'atmosphère le long des parties du trajet du faisceau laser situé hors de la cellule 28. Sur les Figures 5 B et 5 C, l'axe horizontal représente le signal du détecteur 26 comme une fonction de la fréquence de la diode laser 20 avec une amplitude réglable et un déphasage fixe provenant de l'amplificateur 134 de la Figuire 2 Pour tenir compte du déphasage arrière ou du retard entre l'entrée de la lumière dans la diode laser 20 et la variation de température de ce laser, le déphasage du signal du détecteur a été réglé par les potentiomètres 130 et 132 jusqu'à ce que les traces inférieures des Figures 5 B et 5 C coïncident avec l'une et l'autre de la trace et de la trace en retour de chaque balayage Cette forme d'affichage suppose que la variation de température de la diode laser est sinusoïdale à la fréquence f Cependant, étant donné qu'au moins une partie du courant à la fréquence 2 f est appliquée au laser, cette supposition n'est qu'approximativement valable, son degré de validité déterminant l'étendue suivant laquelle chaque trace n'a qu'une valeur unique. Pour produire les formes d'ondes de la Figure 5 B, la section 24 de commande d'accord de la Figure 3 a été utilisée pour accorder la diode laser 20 en utilisant seulement un chauffage à l'infrarouge; c'est- à-dire que l'on n'a pas utilisé la stabilisation de puissance produite par le circuit représenté sur la Figure 2 Il y a lieu de noter que dans ce cas, l'une et l'autre des traces supérieure et inférieure montrent que la puissance de sortie de la diode laser 20 diminue avec l'accroissement de la fréquence Etant donné que la fréquence varie directement avec la température, cette Figure montre aussi que la puissance diminue avec l'accroissement de la température contrairement à ce qui apparaît de l'exemple de la Figure 5 A, dans laquelle le laser 20 a été accordé en ne faisant varier que son courant. Sur la Figure 5 C, on a utilisé le circuit de la Figure 2 pour commander le courant d'attaque du laser 20 afin de réduire à zéro ses composantes f et 2 f Il y a lieu de noter que cela résulte d'une diminution significative des écarts du signal de crête à crête de l'une et l'autre des traces, comparées à celles produites dans le cas o l'accord est obtenu uniquement à partir du courant (Figure 5 A) ou uniquement à partir d'un chauffage à l'infrarouge (Figure 5 B) Cela signifie que l'intervalle dynamique des composantes de traitement du signal que comporte le système peut être réduit au minimum De même, les comparaisons de la Figure 5 C avec les Figures 5 A et 5 B montrent que si l'on utilise un réglage du courant de la diode laser 20 pour réaliser la stabilisation en puissance ceci élimine complètement la variation de la puissance de sortie de la diode laser 20 due à l'accord, c'est-à-dire que les formes d'ondes de la Figure 5 C sont plus ou moins symétriques par rapport à un axe vertical De plus, la plus faible largeur de la ligne d'eau de pression inférieure (trace inférieure) de la Figure 5 C montre qu'un tel réglage du courant est effectif dans le cas o l'on utilise un accord optique de la diode laser 20 afin de rendre maximum l'intervalle Av balayé par ce laser Bien entendu, avec une stabilisation en puissance, cet intervalle est suffisamment étalé pour comporter les largeurs des lignes d'absorption élargies en pression atmosphérique de la plupart des gaz de trace atmosphérique, c'est-à-dire de 0,1 à 0,2 cmr 1 Par conséquent, le système considéré peut être utilisé en spectroscopie à absorption réalisée en atmosphère libre qui fait apparaître des lignes d'absorption élargies par pression afin de réduire au minimum la composante d'harmonique d'ordre deux de la sortie de la diode laser qui simule l'absorption de la lumière laser par le gaz de trace objet de l'examen mais qui n'y est pas corrélé. Ainsi, notre système peut améliorer la sensibilité de détection pour des petites variations dans la concentration de substances absorbantes contenues dans l'échantillon en cours d'essai. On voit donc que les objets mentionnés ci-dessus parmi d'autres qui apparaissent avec évidence de la description qui précède peuvent être réalisés efficacement De même, certaines modifications peuvent être apportées à la construction qui précède sans s'écarter de l'objet de l'invention Par exemple, au lieu de faire varier la puissance du laser de chauffage 22 afin d'accorder la diode laser 20, l'intensité du faisceau rayonnant provenant du laser de chauffage peut être modulée directement en utilisant par exemple un dispositif à polarisation variable De même, la chaleur peut être obtenue par une source qui ne serait pas de caractère laser, telle qu'une diode émettrice de lumière ou même une petite lampe Par conséquent, il va de soi que l'objet relatif à la description qui précède ou représenté dans les dessins annexés peut être interprété uniquement à titre représentatif et non limitatif. Il va de soi aussi que les revendications qui suivent s'entendent pour couvrir toutes les caractéristiques génériques et spécifiques de l'invention décrites ci-dessus. REVENDICATIONS 1 Système de diode laser accordable avec commande de la fréquence et de la puissance, ledit système comportant une diode laser accordable pour fournir un faisceaux do lumière cohérente ayant une fréquence laser; un moyen de commande pour fournir un courant d'attaque à la diode laser; un moyen détecteur éloigné de la diode laser pour détecter la lumière transmise le long du trajet du faisceau situé entre la diode laser et le moyen détecteur et pour produire un signal de sortie correspondant, en réponse à la lumière transmise; un moyen pour fournir un rayonnement à ladite diode laser pour chauffer et de la sorte faire varier la fréquence de la diode laser; un moyen pour produire un signal d'accord ayant une fréquence d'accord sélectionnée; un moyen d'accord sensible au signal d'accord pour faire varier de façon périodique, à la fréquence d'accord sélectionnée, l'amplitude du rayonnement incident sur la diode laser afin de moduler en fréquence le faisceau laser de la diode sur une gamme d'accord sélectionnée, et un moyen sensible au moyen détecteur du signal de sortie pour commander le moyen d'attaque afin de régler le courant d'attaque de ladite diode laser et réduire au minimum les composantes de fréquence sélectionnées du faisceau de lumière modulée provenant de la diode laser, grâce à quoi la puissance de sortie de la diode laser varie de façon minimum lorsque la diode laser est accordée sur une gamme d'accord sélectionnée. 2 Système selon la revendication 1, dans lequel ladite gamme d'accord sélectionnée comporte une fréquence centrale correspondant à ladite fréquence laser. 3 Système selon la revendication 2, dans lequel lesdites composantes de fréquence sélectionnées comportent les premier et deuxième harmoniques de ladite fréquence d'accord. 4 Système selon la revendication 1, dans lequel ladite diode laser émet un faisceau de lumière dans la région du spectre infrarouge. 5 Système selon la revendication 4, dans lequel ladite diode laser est un laser au sel de plomb dont la lumière émise a une longueur d'onde de 3 à 30 micromètres. 6 Système selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen d'émission de rayonnement comporte un laser de chauffage qui émet un faisceau de lumière cohérente vers la diode laser et qui a une longueur d'onde sensiblement plus courte que celle de la lumière provenant de la diode laser. 7 Système selon la revendication 6, dans lequel ledit laser de chauffage est constitué par des éléments des groupes III et V de la Table périodique et dont la lumière émise a une longueur d'onde de 780 à 830 manomètres. 8 Système selon la revendication 1, comportant en outre une cellule d'essai placée sur le trajet du faisceau de la diode laser pour contenir un échantillon de gaz. 9 Système selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'accord comporte: un moyen pour régler l'amplitude et la polarité du signal d'accord pour produire un signal d'accord ajusté un moyen pour piloter la puissance de sortie du laser de chauffage et pour produire un signal indicateur de puissance correspondant; un moyen sensible au signal d'accord ajusté et au signal indicateur de puissance pour produire un signal d'erreur; et un moyen de réglage du courant sensible audit signal d'erreur pour produire un signal de commande du laser de chauffage ayant une composante fixe et une composante sinusoïdale de telle sorte que la puissance de sortie (P) du laser de chauffage varie suivant l'expression P = Po ( 1 + A cos ( 2 nft)), expression dans laquelle Po est la puissance moyenne de sortie du laser de chauffage, A est un nombre inférieur à 1 et f est la fréquence d'accord. Système selon la revendication 9, comportant en outre un moyen pour convertir en numérique le signal d'accord appliqué audit moyen d'ajustage. 11 Système selon la revendication 1, dans lequel le moyen de commande de l'excitateur comporte un moyen pour moduler en synchronisme le signal de sortie du détecteur. 12 Système selon la revendication 1, dans lequel le moyen de commande de l'excitateur comporte un moyen sensible audit signal d'accord pour produire des harmoniques en phase et en quadrature correspondant auxdites composantes de fréquence sélectionnées, et un moyen pour appliquer lesdits harmoniques comme signal de commande au moyen d'excitateur, ledit moyen comprenant un moyen pour régler les amplitudes et les phases desdits harmoniques de telle sorte que les composantes de fréquence sélectionnées soient réduites au minimum dans la lumière détectée par le moyen de détecteur. 13 Système selon la revendication 12, dans lequel lesdits moyens de production d'harmoniques comportent un moyen pour convertir en numérique le signal d'accord au cours de la production desdits harmoniques. 14 Système selon la revendication 13, dans lequel ledit moyen de production d'harmoniques comporte un moyen de mémoire pour stocker des représentations binaires modulées en largeur d'impulsion des signaux sinusoïdaux correspondants auxdits harmoniques; un moyen sensible au signal d'accord pour adresser le moyen de mémoire de telle sorte que les sorties du moyen de mémoire vers ledit moyen d'application soient des représentations digitales desdits harmoniques. Système selon la revendication 14, dans lequel ledit moyen de mémoire comporte une mémoire morte (ROM). 16 Système selon la revendication 14, dans lequel ledit moyen de production d'harmoniques produit, alors que ledit moyen de mémoire stocke, des représentations digitales des premier et deuxième harmoniques avec leurs quadratures et leurs inverses de ladite fréquence d'accord sélectionnée. 17 Système selon la revendication 12, dans lequel ledit moyen d'application comporte une paire d'amplificateurs verrouillés correspondant à chacune des composantes de fréquence sélectionnées; un moyen pour appliquer le signal de sortie du détecteur à chacun desdits amplificateurs; un moyen pour appliquer les harmoniques en phase et en quadrature respectivement desdites composantes de fréquence sélectionnées aux paires d'amplificateurs correspondants; un régulateur qui reçoit chacun desdits harmoniques et qui produit un signal de sortie asservi; un moyen de sommation des signaux de sortie provenant de tous lesdits régulateurs, et un moyen pour coupler la sortie du moyen de sommation représentant ledit signal de commande du moyen d'attaque. 18 Système selon la revendication 17, dans lequel lesdits régulateurs comportent un jeu de potentiomètres. 19 Système selon la revendication 17, dans lequel lesdits régulateurs comportent un jeu de convertisseurs digital-analogique (DA Cs), et un moyen de processeur pour commander les convertisseurs. Procédé de commande d'une diode laser accordable, qui fournit un faisceau de lumière cohérente ayant une fréquence laser sélectionnée, ledit procédé comportant les étapes qui consistent: à fournir un courant d'attaque à la diode laser à détecter la lumière émise le long du trajet d'un faisceau et à produire un signal de sortie en réponse à la lumière émise; à fournir un rayonnement à la diode laser pour chauffer et de la sorte faire varier la fréquence de la diode laser; à produire un signal d'accord ayant une fréquence d'accord sélectionnée; à faire varier de façon périodique à la fréquence d'accord sélectionnée l'amplitude du rayonnement incident sur la diode laser pour moduler en fréquence le faisceau de la diode laser sur une gamme d'accord sélectionnée, et à commander le courant d'attaque de la diode laser afin de réduire au minimum les composantes de fréquence sélectionnées du faisceau de lumière modulée provenant de la diode laser de telle sorte que la puissance de sortie de la diode laser varie de façon minimum lorsque la diode laser est accordée sur ladite gamme d'accord sélectionnée. 21 Procédé selon la revendication 20, dans lequel le rayonnement est fourni à la diode laser en éclairant la diode laser au moyen d'un faisceau de lumière cohérente provenant d'un laser de chauffage ayant une longueur d'onde sensiblement plus courte que celle de la lumière émise par la diode laser. 22 Procédé selon la revendication 21, dans lequel on fait varier périodiquement l'amplitude du rayonnement incident sur la diode laser en ajustant l'amplitude et la polarité du signal d'accord pour produire un signal d'accord ajusté; en pilotant la puissance de sortie du laser de chauffage fournie à la diode laser pour produire un signal indicateur de puissance correspondant; en produisant à partir du signal d'accord ajusté et du signal indicateur de puissance, un signal d'erreur, et en produisant à partir dudit signal d'erreur un signal d'attaque du laser de chauffage ayant une composante fixe et une composante sinusoïdale, de telle sorte que la puissance de sortie P du laser de chauffage varie suivant l'expression P = Po ( 1 + A cos( 2 nftfl, expression dans laquelle Po est la puissance moyenne de sortie du laser de chauffage, A est un nombre inférieur à 1 et f est la fréquence d'accord. 23 Procédé selon la revendication 21, dans lequel le courant d'attaque du laser de chauffage est commandé, en produisant des harmoniques en phase et en quadrature correspondants auxdites composantes de la fréquence sélectionnées, en appliquant lesdits harmoniques pour commander le courant d'attaque de la diode laser, et en réglant l'amplitude et le déphasage desdits harmoniques de telle sorte que les composantes de fréquence sélectionnées soient réduites au minimum dans la lumière détectée émise par la diode laser.