Brevet FR2731085A1 — publié le 19960830

Modulateur optique à réponse rapide La présente invention a trait à un modulateur optique pour enregistrer une information sur un disque optique dans un capteur optique pour la reproduction d'un enregistrement, et plus particulièrement, à un modulateur optique à réponse rapide pour un enregistrement à densité élevée. D'une manière générale, une source lumineuse de courte longueur d'onde est essentielle pour l'enregistrement à densité élevée d'une information optique. En tant que source lumineuse générant une courte longueur d'onde, un laser à génération de second harmonique (SHG) est couramment utilisé dans l'enregistrement à densité élevée en utilisant une longueur d'onde de 532 nm ou moins. Cependant, à la différence d'un laser à semiconducteurs classique, puisque le laser SHG ne peut pas délivrer lui-même une lumière modulée, un modulateur extérieur pour moduler la lumière est nécessaire durant l'enregistrement. Par conséquent, pour moduler la lumière du laser SHG, un modulateur optique, tel qu'un modulateur électro-optique ou un modulateur acousto optique, est habituellement utilisé. Un domaine magnétique sur un disque optique peut être réglé facilement à des temps de montée et de descente rapides d'une lumière modulée. Ainsi, lorsqu'une modulation optique extérieure est utilisée, I'amélioration d'une réponse rapide est nécessaire. Le temps de montée du modulateur optique est lié au rendement de modulation optique. Comme représenté sur le graphique de la Figure 1, le temps de montée devient plus rapide et le rendement optique diminue, lorsque la dimension du spot d'un faisceau lumineux passant par le centre du modulateur optique diminue. Par conséquent, il est nécessaire d'optimaliser le rendement optique et le temps de montée en configurant un capteur optique utilisant un modulateur optique. Par exemple, lorsque la grandeur d'un spot optique est déterminée à l'intérieur de la zone hachurée sur le graphique de la Figure 1, on obtient un temps de montée de 8 ns et moins et un rendement optique de 80% et plus. Par ailleurs, du fait que des conditions, telles que l'angle d'étalement de lumière d'un laser ou le diamètre du faisceau, ne concordent pas exactement entre eux, même lorsqu'un laser de même spécification est adopté, il existe un désaccord entre le rendement optique et le temps de montée de chaque modulateur optique, qui doit être pris en considération. La Figure 2 représente un modulateur optique classique. Un faisceau lumineux émis par une source lumineuse 1 se déplace à travers une lentille collimatrice 2 et une lentille de concentration 3 dans l'ordre et passe par le centre du modulateur optique 4. Pour régler une dimension du spot optique traversant le centre du modulateur optique 4, il existe un procédé de modification de la distance (Ll+D) entre la source lumineuse I et la lentille de concentration 3, ou la longueur focale L2 de la lentille de concentration 3.De cette manière, en utilisant le procédé ci-dessus pour modifier la distance (Ll+D) ou la longueur L2 d'un système optique, la totalité du système optique d'un capteur optique doit être réglée à nouveau ou la lentille de concentration 3 doit être refabriquée, puisque la distance totale Lr (L1D+L2) entre la source lumineuse I et le modulateur optique 4 est modifiée. D'autre part, lorsque la lentille de concentration 3 est déconcentrée sans modifier la distance LT entre la source lumineuse 1 et le modulateur optique 4, la dimension du spot optique est agrandie plutôt que réduite en dimension, de sorte qu'un temps de montée plus rapide devient impossible. Ceci est dû au fait que la distance D entre la lentille collimatrice 2 et la lentille de concentration 3 est supérieure à la somme des distances focales des lentilles 2 et 3. Pour résoudre les problèmes précités, un des buts de la présente invention est de proposer un modulateur optique à réponse rapide permettant à la fois un temps de montée rapide et un rendement optique élevé. Par conséquent, pour atteindre le but précité, on prévoit un dispositif modulateur optique à réponse rapide comportant . une source lumineuse; un modulateur optique; une paire de lentilles disposées dans l'ordre entre la source lumineuse et le modulateur optique et pour concentrer la lumière générée par la source lumineuse sur le centre du modulateur optique, dans lequel les lentilles sont disposées de sorte que la distance entre les lentilles est plus courte que la somme des distances focales des lentilles. Les buts et avantages précités de la présente invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de celle-ci en référence aux dessins annexés sur lesquels: la Figure 1 représente un graphique illustrant la corrélation entre un temps de montée dans un modulateur optique et un rendement lumineux selon la dimension d'un spot optique; la Figure 2 est une vue représentant la configuration optique d'un modulateur optique classique; la Figure 3 est une vue représentant la configuration optique d'un modulateur optique selon le mode de réalisation de la présente invention; et la Figure 4 représente un schéma d'une partie de la configuration optique pour calculer une dimension de spot optique dans un modulateur optique selon la présente invention. Un modulateur optique à réponse rapide selon un mode de réalisation préféré de la présente invention est représenté sur la Figure 3. Sur la Figure 3, les mêmes chiffres de référence que sur la Figure 2 sont utilisés pour désigner les mêmes éléments. Notamment, le chiffre de référence 1 désigne une source lumineuse, tel que le laser SHG, le chiffre de référence 2 désigne une lentille collimatrice, le chiffre de référence 3 désigne une lentille de concentration, et le chiffre de référence 4 désigne un modulateur optique.Ici, la distance entre la source lumineuse 1 et la lentille collimatrice 2 étant désignée par L1,, la distance entre la lentille collimatrice 2 et la lentille de concentration 3 par D' et la distance entre la lentille de concentration 3 et le modulateur optique 4 par L'2, la distance LT entre les centres de position d'émission de lumière de la source lumineuse 1 et la position de modulation du modulateur 4 est constante et satisfait à la condition suivante. LT'=Ll'+D'+L2' > 2D' La Figure I représente un profil d'une partie du système, pour calculer une dimension de spot optique concentré sur le centre du modulateur optique 4. Lorsqu'un spot optique ayant un diamètre particulier existe, en provenance d'une lumière de diffraction, la relation du rayon W0 et l'angle d'étalement O du spot optique est la suivante. 2# # = #W0 X désigne la longueur d'onde. Lorsqu'un spot optique ayant un rayon constant W0 et un angle d'étalement constant O est concentré par la lentille 2 ayant une distance focale f, les relations suivantes sont vérifiées. f W2= z 4 + W02 (32 W M= W0 ZP= M2Z L2' = f+ZP Ici, W est le rayon du spot optique concentré par la lentille 2, Z est la distance correspondant à la différence entre la distance focale et la distance du point objet de la lentille 2, ZP est la distance correspondant à la différence entre la distance focale et la distance du point image de la lentille 2, M est le grossissement de la lentille 2, fest la distance focale de la lentille 2, et L2, désigne la distance du point image de la lentille 2. A partir de la relation ci-dessus, la dimension (rayon) du spot optique concentré sur le centre du modulateur optique 4 après traversée dans l'ordre des lentilles 2 et 3 peut être obtenue. Le tableau 1 suivant consigne des données théoriquement calculées de la dimension du spot optique formé sur le centre du modulateur optique 4 selon la position de chaque lentille lorsque la distance LT' entre la source lumineuse 1 et le modulateur optique 4 est constante. Le tableau 2 consigne les données mesurées dans les mêmes conditions que ci-dessus. Les conditions optiques appliquées au système optique de la Figure 3 sont: (a) I'angle d'étalement de lumière O provenant de la source lumineuse 1 est 12,5 mrad, (b) le rayon du spot lumineux sur la source lumineuse 1 est 27 Cun, la distance focale L1' de la lentille collimatrice 2 est 24,5 mm, et la distance L2, de la lentille de concentration 3 est 28,8 mm. Tableau 1 D' D' L2 LT' Dimension du spot optique 24,0mm 33,0mm 28,5mm 85,5mm 64,2 m 24,5mm 33,0mm 28,0mm 85,5mm 63,0 m 25,5mm 33,0mm 27,5mm 85,5mm 61,0 pn 33,5mm 33 dom 19,0mm 85,5mm 48,5 m Tableau 2 L1' D' L2' LT' Dimension du spot optique 23,0mm 28,5mm 85,Smm 64,0 pm 24,5mm 28,0mm 85,5mm 63,0 m 25.5mm 27,5mm 85,5mm 61,0 gin D'autre part, le tableau 3 consigne les données mesurées d'un temps de montée et d'un temps de descente durant une modulation, en tant que variation du temps de montée d'un modulateur optique selon la dimension du spot optique (rayon). Tableau 3 Dimension du spot Temps de montée Temps de descente optique 42 m 6,9 ns 7,3 ns 52 m 6,5 ns 7,4 ns 63 m 9,1 ns 9,0 ns 84 m 9,4 ns 11,1 ns Comme décrit ci-dessus, la présente invention permet de régler la dimension d'un spot optique par déconcentration d'une lentille à l'intérieur d'un capteur optique sans modifier la longueur totale LT d'un système optique. Par conséquent, la présente invention augmente le temps de montée et le rendement optique d'un capteur optique pour un enregistrement à haute densité en utilisant une source lumineuse à courte longueur d'onde et, de plus, a pour effet de simplifier l'enregistrement à haute densité. Egalement, la présente invention optimalise le temps de montée et le rendement optique d'un capteur optique sans modifier la longueur globale du trajet optique. L'optimalisation peut être obtenue en déconcentrant la lentille collimatrice et la lentille de concentration d'un modulateur optique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de modulation optique à réponse rapide comportant une source lumineuse (1), un modulateur optique (4), et une paire de lentilles (2, 3) disposées en série entre ladite source lumineuse et ledit modulateur optique, pour concentrer la lumière générée par ladite source lumineuse sur le centre dudit modulateur optique, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ladite paire de lentilles (2, 3) est disposée de telle sorte que la distance (D') entre lesdites lentilles (2, 3) est plus courte que la somme des distances focales (li', L2') desdites lentilles. 2. Dispositif de modulation optique à réponse rapide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (LT') entre ladite source lumineuse (1) et ledit modulateur optique (4) est fixe et lesdites lentilles (2, 3) peuvent être sélectivement déplacées.