Brevet FR2730351A1 — publié le 19960809

PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT D'EVITER L'EXTINCTION D'UN LASER SOUMIS A DES RADIATIONS IONISANTES INTENSES. La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'éviter l'extinction d'un laser soumis à des radiations ionisantes intenses telles que celles produites lors d'un flash nucléaire. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, aux gyromètres à laser utilisés notamment pour le guidage d'aéronefs. On sait que les gyromètres laser de ce genre comprennent une cavité formant à l'intérieur d'un bloc, par exemple en quartz ou en zerodur, une boucle fermée renfermant un gaz sous faible pression. Des électrodes (au moins une cathode et deux anodes) sont prévues pour provoquer une excitation des électrons des atomes du gaz de manière à obtenir deux rayonnements laser se propageant en sens inverse dans la boucle. Le spectre d'interférence produit par ces deux rayonnements permet alors de détecter les mouvements du gyromètre et donc de l'aéronef qui le supporte.Les décharges qui engendrent les deux rayonnements laser sont régulées au moyen d'un circuit de régulation qui agit de manière à maintenir sensiblement constant le courant circulant entre la cathode et les deux anodes. Lorsque le gyromètre se trouve soumis à un rayonnement intense tel que celui produit lors d'une explosion nucléaire, cette radiation provoque un accroissement de l'ionisation du gaz et, en conséquence, une diminution de la chute de tension entre anode et cathode. Il se produit donc une augmentation importante du courant de décharge et, en conséquence, une réaction du circuit de régulation qui tend à ramener ce courant à sa valeur nominale. Parallèlement, sous l'effet du rayonnement, le semiconducteur utilisé pour réguler le courant de décharge est soumis à l'effet de photocourants, et tend à se saturer pendant quelques micro-secondes. Pour cette raison supplémentaire, la régulation est donc également amenée à prendre toutes les dispositions nécessaires pour pouvoir s'opposer à cette saturation, et ramener le courant de décharge à un courant plus faible. Lorsqu'ensuite l'effet du rayonnement disparaît, la régulation continue à limiter le courant de décharge pendant une brève période égale à son temps de réponse. Pendant cette période, la tension anode/cathode s'accroît par suite d'un effet de charge d'espace et le point de fonctionnement du laser se déplace jusqu'à ce qu'il atteigne la zone d'extinction. Pour un flash d'une durée de quelques micro-secondes, la perturbation engendrée par ce flash provoque l'extinction du gyromètre. Le temps de réamorçage du gyromètre (quelques millisecondes) est trop important pour pouvoir être toléré. Pour tenter de supprimer cet inconvénient, on a déjà proposé de doter la régulation de moyens permettant d'agir sur la consigne pendant le flash en vue d'éviter l'extinction. Toutefois, cette solution s'avère compliquée et peu fiable notamment en raison des photocourants engendrés sur les composants semi conducteurs pendant le flash et d'un prix élevé du fait de l'utilisation de composants durcis. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer cet inconvénient. A cet effet, elle propose un procédé consistant à neutraliser la régulation pendant le flash et à la réactiver après le flash dans les conditions sensiblement identiques à celles qui existaient avant le flash. Une telle neutralisation peut être obtenue à l'aide de différents moyens, à savoir, notamment - une diode Zener placée en parallèle sur le semi conducteur assurant la régulation, qui permet de maintenir, pendant le flash, un courant minimal de décharge du laser, supérieur au seuil d'extinction, - un circuit permettant d'effectuer, pendant le flash, un forçage du composant électronique commandé par la régulation pour maintenir constant le courant de décharge du laser, ce forçage ayant pour effet de maintenir pendant le flash un courant de décharge indépendant de l'action de la régulation, - un circuit de commutation permettant de déconnecter la régulation pendant le flash et d'appliquer sur l'électrode de commande du semi-conducteur un signal de commande mémorisé dans l'instant précédant le flash. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'un circuit d'alimentation anode/cathode d'un gyromètre à laser équipé d'un dispositif de neutralisation du circuit de régulation de cette alimentation La figure 2 est un schéma de principe d'une variante d'exécution du dispositif de neutralisation La figure 3 est un schéma de principe d'une autre variante d'exécution du dispositif de neutralisation. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le gyromètre laser a été représenté simplement par un tube à décharge 1 comprenant une anode A et une cathode K et représentant un bras de décharge du laser. Ce tube 1 est alimenté par un circuit d'alimentation comprenant - une source d'alimentation en courant à haute tension HT reliée à la cathode K du tube 1, - un circuit reliant l'anode A à la masse et comprenant, successivement, une première résistance R1, la liaison drain/source DS d'un transistor à effet de champ T1, et une deuxième résistance R2 reliée à la masse. La gâchette G du transistor T1 est commandée par un amplificateur opérationnel OP qui reçoit sur l'une de ses entrées, une tension de référence Vref et dont l'autre entrée est connectée au point de jonction entre le transistor T1 et la résistance R2. De ce fait, cette deuxième entrée reçoit une tension représentative du courant qui circule dans la résistance R2 et donc du courant de décharge du tube 1. L'amplificateur OP joue donc le rôle d'un régulateur qui agit de manière à réduire à zéro l'écart entre la tension VR2 et la tension Vref. Ainsi, dans le cas d'un accroissement du courant de décharge engendrant une élévation de la tension VR2, l'amplificateur OP agit de manière à augmenter l'impédance (ou la résistance équivalente) du transistor T1 de manière à réduire le courant id. A l'inverse, dans le cas où le courant de décharge id diminue d'intensité et où, en conséquence, la tension VR2 s'abaisse, l'amplificateur opérationnel OP agira de manière à réduire l'impédance du transistor de manière à augmenter l'intensité du courant id. Dans cet exemple, le dispositif servant à neutraliser la boucle d'asservissement formée par l'amplificateur OP consiste en une diode Zener Z montée en parallèle sur le transistor T1 de manière à limiter la tension drain/source VDS à une valeur prédéterminée et donc à limiter le courant minimal de décharge idmin à une valeur supérieure à la valeur d'extinction du tube à décharge 1. En effet, lorsque le courant de décharge id s'élève suite au phénomène d'ionisation du gaz provoqué par le rayonnement du flash, l'amplificateur opérationnel OP réagit de manière à accroître l'impédance du transistor T1. De ce fait, la tension VDS s'accroît pour se stabiliser à la valeur de la tension Zener de la diode Z qui rentre alors en conduction. A la fin du flash, le courant dans la diode Zener va se maintenir jusqu'à ce que l'impédance du transistor soit revenue à un niveau permettant une circulation du courant de décharge à un niveau supérieur au seuil d'extinction du tube 1. Grâce à une telle disposition, pendant le flash, l'alimentation de l'amplificateur opérationnel qui se trouve neutralisé par la diode Zener, pourra être coupée. De même, la diode Zener Z pourrait être éventuellement montée en parallèle sur le circuit comprenant le transistor T1 et la résistance RC de manière à ce que l'asservissement ne prenne en compte que le courant qui circule dans le transistor T1 et non celui qui circule dans la diode Zener Z1. Dans la variante d'exécution représentée sur la figure 2, la neutralisation de la régulation pendant le flash est assurée au moyen d'un circuit permettant de porter, pendant la durée du flash, la source S du transistor à effet de champ T1 à un potentiel suffisant pour le maintenir conducteur quel que soit le potentiel de la gâchette G. Ce circuit fait donc intervenir une source de tension SV reliée à la source S du transistor T1 par l'intermédiaire d'un transistor T2 dont la base est polarisée par un pont de résistances R3, R4 dont une extrémité est reliée à la source SV, tandis que l'autre extrémité est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un transistor T3. La base de ce transistor T3 est pilotée par un détecteur de présence du flash DF de manière à ce que - En l'absence de flash, le transistor T3, à l'état bloqué, impose le blocage du transistor T2, de sorte que la boucle d'asservissement (amplificateur OP) fonctionne normalement. - Lorsqu'il se produit le flash, le détecteur DF provoque l'entrée en conduction des transistors T3 et T2. La source S du transistor T1 est donc portée au potentiel de la source de tension SV. Ce potentiel est déterminé de manière à maintenir le transistor T1 conducteur quelle que soit la tension appliquée à la gâchette G. Après la disparition du flash, le blocage du transistor T3, dont la base n'est plus sollicitée par le détecteur DF, entraîne le blocage du transistor T2 et donc un retour de la régulation à un fonctionnement normal. Les problèmes liés aux phénomènes transitoires suivant la disparition du flash peuvent être supprimés en prévoyant un condensateur C1 en parallèle sur le transistor T3. Grâce à ce condensateur C1, le blocage du transistor T2 sera retardé par rapport au blocage du transistor T3, ce retard étant déterminé par la constante de temps (R3 + R4) Cl. De même que la précédente, cette solution permet de couper l'alimentation de l'amplificateur opérationnel OP. Facile à mettre en oeuvre, elle permet de s'affranchir des variations de tension gâchette/source GS du transistor T1 et permet de maîtriser la constante de temps du retour au fonctionnement normal après un flash. La solution illustrée sur la figure 3 fait, quant à elle, intervenir un dispositif de commutation permettant de déconnecter l'amplificateur opérationnel OP de la boucle de régulation pendant le flash et d'appliquer sur la gâchette G du transistor T1 une tension égale à la tension de sortie de l'amplificateur OP juste avant que se produise le flash. Ce dispositif de commutation fait plus particulièrement intervenir deux interrupteurs I1, 12 commandés par un détecteur de présence du flash DF1 de manière à passer en position ouverte pendant la durée du flash, à savoir - un premier interrupteur I1 placé dans la liaison entre la sortie de l'amplificateur OP et la gâchette G du transistor T1, - un deuxième interrupteur I2 placé dans la liaison entre la source S du transistor T1 et l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel OP. Un troisième interrupteur I3, également commandé par le détecteur DF1, assure la mise à la masse de l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel OP pendant la durée du flash. Grâce à une telle disposition, en l'absence de flash, la tension aux bornes d'un condensateur C2 connecté à la gâchette G du transistor T1 suit fidèlement la tension de sortie de l'amplificateur OP. Lorsque se produit le flash, par suite de l'ouverture des interrupteurs Il, 12, la tension aux bornes du condensateur C2 et donc la tension appliquée à la gâchette G du transistor T2 se maintient à la dernière valeur de la tension de sortie de l'amplificateur OP. La disparition du flash entraîne la fermeture des interrupteurs I1 et 12 et l'ouverture de l'interrupteur 13. De ce fait, la tension de sortie de l'amplificateur OP, qui est fonction du courant de décharge, s'établit à une valeur voisine de celle que le condensateur C2 imposait avant la fermeture, de sorte que la remise en service de la régulation peut s'effectuer sans à-coups. Bien entendu, cette solution pourrait se conjuguer avec la solution décrite en regard de la figure 1. I1 suffit de monter une diode Zener en parallèle sur le transistor Tl. Grâce à cette disposition, la sécurité du dispositif se trouve considérablement accrue. Revendications 1. Procédé permettant d'éviter l'extinction d'un tube à décharge exposé momentanément à des radiations ionisantes intenses, ce tube (1) étant alimenté par un circuit d'alimentation comprenant une régulation (T1, OP, R2) qui agit de manière à maintenir sensiblement constant le courant de décharge du tube (1), caractérisé en ce qu'il consiste à neutraliser au moins partiellement la régulation (T1, OP, R2) pendant la période d'exposition du tube à ces rayonnements et à la réactiver ensuite, dans des conditions sensiblement identiques à celles qui existaient avant ladite exposition. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation (T1, OP, R2) agit sur l'impédance d'un dispositif à impédance variable (T) monté en série dans le circuit d'alimentation du tube, et en ce que, dans ce cas, la neutralisation de la régulation est obtenue grâce à une diode Zener placée en parallèle sur ledit dispositif à impédance variable. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite neutralisation est obtenue par un forçage du dispositif à impédance variable (T1) commandé par la régulation (OP, R2), ce forçage ayant pour effet de maintenir lors de l'émission du rayonnement, un courant de décharge indépendant de l'action de la régulation (OP, R2). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation (OP, R2) agit sur un courant semi-conducteur (T1) monté en série dans le circuit d'alimentation du tube (1), et en ce que la susdite neutralisation est obtenue par la déconnexion de la régulation (OP, R2) lors de l'émission du rayonnement et par une application, sur l'électrode de commande du composant électronique, d'un signal de commande mémorisé dans l'instant précédant l'apparition du rayonnement. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, ce dispositif s'appliquant à un tube à décharge (1) alimenté par un circuit d'alimentation comprenant - une source d'alimentation (HT) en courant à haute tension reliée à la cathode (K) du tube (1), - un circuit anodique comportant en série au moins un dispositif à impédance variable (T1), - des moyens de détection de l'intensité du courant de décharge du tube (1), et - une boucle de régulation comprenant un comparateur/amplificateur (OP) qui compare l'intensité du courant détecté par les moyens de détection (R2) à une valeur de référence (Vref) et qui effectue la commande du dispositif à impédance variable (T1) en fonction du résultat de cette comparaison, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens permettant de neutraliser au moins partiellement la susdite boucle de régulation pendant l'émission du susdit rayonnement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation consistent en une diode Zener (Z) montée en parallèle sur le dispositif à impédance variable (T1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la diode Zener (Z) est montée en parallèle à la fois sur le dispositif à impédance variable (T1) et sur les susdits moyens de détection (R2) de l'intensité du courant de décharge du tube (1). 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif à impédance variable consiste en un transistor à effet de champ (T1), et en ce que, dans ce cas, les susdits moyens de neutralisation comprennent un circuit apte à appliquer sur la source (S) de ce transistor (T1) une tension de forçage (SV) permettant de le rendre conducteur quel que soit le signal de commande appliqué sur sa gâchette (G), des moyens de détection (DF) étant en outre prévus pour effectuer l'application de la tension de forçage (SV) pendant l'émission des susdites radiations. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comprennent au moins un interrupteur (I1) placé dans la liaison entre le comparateur/amplificateur (OP) et l'électrode de commande (G) du dispositif à impédance variable (T1), un condensateur (C2) relié à ladite électrode de commande (G) et des moyens de détection (DF1) pour ouvrir l'interrupteur (I1) lors de l'émission du susdit rayonnement. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un deuxième interrupteur (I3) commandant la mise à la masse de l'entrée du susdit comparateur/amplificateur (OP) qui est connectée aux susdits moyens de détection d'intensité (R2), lors de l'émission du susdit rayonnement, un troisième interrupteur (I2) étant en outre prévu pour interrompre la liaison entre ledit comparateur (OP) et ledit détecteur (R2), lors de ladite émission.