Brevet FR2877100A1 — publié le 20060428

SUPPORT D'OPTIQUES RECTANGULAIRES DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un montage en barillet de composants optiques de hautes performances, utilisés en transmission mais également en réflexion. Dans la suite de la présente description, on appelle barillet la partie mécanique qui forme la monture d'un composant optique. Plus précisément, l'invention concerne un support de composants optiques de forme rectangulaire et dont la position par rapport à la direction de la gravité est variable en fonction de l'installation. ETAT DE L'ART Dans de nombreuses applications d'optique de précision, dans lesquelles les composants optiques sont utilisés en transmission mais également en réflexion, il est nécessaire d'avoir une orientation précise des composants. Un exemple non limitatif d'une telle application est donné par les composants de type cristaux de KDP (doubleur ou tripleur) et les réseaux des chaînes optiques du Laser MégaJoule (LMJ) connu. Lorsque lesdits cristaux travaillent en transmission, la bonne planéité et orientation des cristaux permet un bon rendement de conversion des fréquences des rayons laser incidents sur les cristaux. Lorsque les cristaux travaillent en réflexion, la bonne orientation des cristaux permet un bon diagnostic optique. Les cristaux de KDP utilisés dans les lignes d'intégration laser en vue de la construction du LMJ sont minces et par conséquent subissent une forte influence de la gravité. Les cristaux sont donc déformés en fonction de leur position par rapport à la direction de la gravité. De plus, ils présentent des caractéristiques mécaniques anisotropes du fait de leur biréfringence, ce qui rend cette déformation plus complexe à prévoir et à maîtriser. Les figures 1 et 2 montrent un montage connu d'un cristal mince 1 de KDP dans un cadre 3 de support. Le cristal 1 se présente sous la forme d'une plaque mince rectangulaire. L'épaisseur de la plaque mince est de l'ordre de 10 mm pour des longueur et largeur de l'ordre de 400 mm. Deux côtés 7 de la plaque 1 sont reliés à un cadre 3 rectangulaire rigide. L'épaisseur du cadre 3 est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de la plaque 1. Préférentiellement, deux côtés 6 de la plaque 1 ne sont pas reliés au cadre 3, afin de pouvoir permettre la sortie du flux optique créé par effet Raman. Le montage de la plaque 1 sur le cadre 3 est fait par enrobage de colle silicone 2 sur d'une part une zone 4 située sur au moins deux côtés 7 opposés de la plaque 1, et sur d'autre part une zone 8 située sur au moins deux côtés du cadre 3 faisant face aux côtés 7. A cet effet, les côtés du cadre 3 et de la plaque 1 devant être enrobés comportent des chanfreins 10 et 30 respectivement. La colle 2 possède donc une plus grande surface d'action sur le cadre 3 et la plaque 1. Le cadre 3 est ensuite monté dans la chaîne grâce à quatre points de fixation 5 situés au milieu de chaque côté du cadre 3. Le montage actuel des cristaux de KDP n'est pas satisfaisant du fait de l'absence de maîtrise de la déformation finale de la plaque. Les problèmes sont rencontrés à plusieurs niveaux. Tout d'abord, la plaque 1 est déformée lors de l'enrobage de la plaque. Les contraintes apportées sur la plaque 1 lors de cette opération 25 sont conservées après polymérisation de la colle. Ensuite, les zones 4 d'interaction entre la plaque 1 et la colle 2 ne sont pas d'une extension suffisante pour éviter la déformation de la plaque 1 sous l'action de la gravité. Enfin, le maintien en position de la plaque 1 dans le cadre 3 est 30 insuffisant, du fait du fluage de la colle 2 et de la souplesse de la jonction entre la plaque 1 et le cadre 3. En outre, les points de fixation 5 du cadre 3 dans la chaîne ne permettent pas une fixation isostatique du cadre 3. La déformation du cadre 3 du fait de l'hyperstaticité de sa fixation entraîne une déformation supplémentaire de la plaque 1. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier ces inconvénients. Un des buts de l'invention est de proposer un barillet de support de composants optiques minces rectangulaires permettant la maîtrise des déformations finales du composant. Un des buts de l'invention est ainsi de proposer un barillet de support de composants optiques minces rectangulaires ne présentant pas de déformation rémanente due à un collage du composant sur le barillet. Un des autres buts de l'invention est de proposer un barillet de support permettant un contrôle de la déformation d'un composant optique mince rectangulaire monté sur ledit barillet, la déformation étant due à l'action de la gravité. Un des autres buts de l'invention est de proposer un barillet de support d'un composant optique mince rectangulaire proposant une jonction rigide et stable entre le composant optique et le barillet. Un des autres buts de l'invention est de proposer un barillet permettant une fixation isostatique du barillet dans une chaîne optique. A cet effet, l'invention propose un barillet de support d'un composant optique mince rectangulaire comportant deux points de fixation axiale du composant sur le barillet et deux points de fixation latérale du composant sur le barillet, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un troisième point de fixation axiale du composant sur le barillet dédoublé par l'intermédiaire d'un bras monté sur une liaison pivot et un troisième point de fixation latérale du composant sur le barillet dédoublé par l'intermédiaire d'un bras monté sur une liaison pivot. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - le troisième point de fixation axiale et le troisième point de fixation 5 latérale sont confondus, le barillet ne comportant alors qu'un seul bras monté sur une liaison rotule; - le bras dédouble le troisième point de fixation axiale et le troisième point de fixation latérale dans deux coins du barillet; - le barillet comporte des moyens formant ressort de plaquage du 10 composant sur les points de fixation; - les moyens de plaquage axial comportent une lame élastique faisant face à des plots; - les moyens de plaquage latéral comportent une tige de sollicitation associée à un ressort hélicoïdal faisant face à des pavés ou des 15 excroissances; - le barillet comporte des moyens formant ressort de compensation aptes à appliquer une force calibrée sur le composant afin de compenser la déformation du composant optique due à la gravité; ces moyens étant situés en dehors des zones utiles du composant; - les moyens de compensation sont situés au milieu de chaque côté du barillet; - chaque point apte à venir en contact avec le composant possède un profil convexe et/ou présente un coefficient de frottement faible pour que le contact entre le barillet et le composant n'apporte pas de contrainte sur le composant. L'invention concerne également un ensemble de support de composants optiques minces rectangulaires comportant au moins deux barillets montés l'un sur l'autre. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 et 2, déjà commentées, montrent une vue de face et en coupe d'un dispositif de montage connu de l'art antérieur entre un composant optique mince rectangulaire et un cadre; - la figure 3 est une vue en perspective d'un barillet de support selon l'invention; - la figure 4 représente le barillet de la figure 3 avec un composant optique mince rectangulaire monté ; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 3; et - la figure 6 représente schématiquement un ensemble de support de composants optiques minces rectangulaires comportant deux barillets selon l'invention montés l'un sur l'autre. DESCRIPTION DETAILLE Un barillet de support d'un composant optique mince rectangulaire comporte, selon l'invention, principalement deux éléments indépendants. Le premier élément est un ensemble de points de fixation axiale du composant sur le barillet. Dans la suite de la présente description, on entend par fixation axiale une fixation qui retient le composant optique sur le barillet selon une direction perpendiculaire au plan d'extension principal du composant. Le deuxième élément principal est un ensemble de points de fixation latérale du composant sur le barillet. Par analogie avec ce qui précède, on entend par fixation latérale une fixation du composant selon les directions du plan d'extension principal du composant, à savoir des points qui fixent le composant optique en translation dans son plan. Selon l'invention, la fixation du composant optique mince rectangulaire dans le barillet est isostatique selon la direction axiale et selon les directions latérales. Un barillet de support selon l'invention comporte d'une part deux points de fixation axiale du composant sur le barillet, les deux points étant immobiles par rapport au barillet, et d'autre part un troisième point de fixation axiale dédoublé par l'intermédiaire d'un bras monté sur une liaison pivot reliée au barillet. Le montage du composant sur le barillet est isostatique, puisqu'il ne comporte que trois points de fixation axiale. Le fait que le troisième point de fixation soit dédoublé n'ajoute pas un degré d'hyperstaticité. Le bras de dédoublement du troisième point de fixation axiale est monté sur une liaison pivot reliée au barillet et ne compte par conséquent que pour un seul point de fixation. De même, le barillet comporte d'une part deux points de fixation latérale du composant sur le barillet, les deux points étant immobiles par rapport au barillet, et un troisième point de fixation latérale qui est dédoublé par l'intermédiaire d'un bras monté également sur une liaison pivot. De même que précédemment, le montage selon les directions latérales est isostatique, du fait que le troisième poids de fixation latérale est dédoublé par l'intermédiaire d'un bras monté sur une liaison pivot reliée au barillet. On évite selon l'invention les déformations du composant dans des montages selon l'art antérieur, dans lesquels le composant optique est monté de façon hyperstatique à l'intérieur de son cadre de support. La figure 3 représente en perspective un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Selon ce mode de réalisation préférentiel, le troisième point de fixation axiale et le troisième point de fixation latérale sont confondus. Le dispositif ne comporte alors qu'un seul bras commun de dédoublement pour le troisième point de fixation axiale et le troisième point de fixation latérale. Dans ce cas, les liaisons pivot sont confondues et la liaison entre le bras et le barillet est une liaison rotule. Plus précisément, un exemple de barillet selon l'invention peut comporter un cadre rectangulaire constitué de deux paires de côtés 12 et 11. Le barillet comporte également un rebord 13 venu de matière sur les côtés 11 et 12 du cadre. Le rebord 13 s'étend sur toute la périphérie du cadre, vers son centre géométrique de façon sensiblement perpendiculaire aux côtés 11 et 12 du cadre. Le rebord 13 permet l'appui de deux points immobiles de fixation axiale référencés par 16. Préférentiellement, chaque point 16 de fixation axiale est matérialisé par un plot cylindrique s'étendant à partir du rebord 13, et selon une direction sensiblement perpendiculaire audit rebord 13, parallèlement au cadre. De façon très préférentielle, les deux points de fixation 16 sont sensiblement situés à des points optimisés en position pour limiter la déformation sous gravité de la plaque et en dehors de la surface utile du composant pour ne pas masquer le faisceau optique. Ils sont par exemple situés dans des zones correspondant sensiblement à deux coins du barillet. Un troisième point de fixation axiale 160 est dédoublé en deux points 161 et 162 de fixation axiale. A cet effet, et comme le montre la figure 5, une liaison rotule 25 entre en appui sur le rebord 13 et supporte un bras 15 de dédoublement. Un écrou 14 permet de solidariser la liaison rotule 25 et le bras 15. Le troisième point de fixation 160 est situé sur le rebord 13 de sorte que les deux points 16 et le point 160 forment un triangle isocèle. Le bras 15 est principalement constitué d'une barre longitudinale s'étendant selon un côté du cadre et comportant deux extrémités, préférentiellement situées au niveau des coins du cadre. Sur la figure 3, le bras 15 s'étend parallèlement au côté 12. Chaque extrémité de la barre présente une extension 26 de matière s'étendant perpendiculairement à la barre, vers l'intérieur du cadre. Sur la figure 3, chaque extension 26 s'étend parallèlement à un côté 11, perpendiculairement au côté 12 selon lequel s'étend la barre du bras 15. Chaque extension 26 porte un plot 27 cylindrique sensiblement similaire au plot 16 et matérialisant un point 161 ou 162. La distance sur laquelle s'étend chaque extension 26 est telle que les points 161 et 162 sont à la même distance des côtés 11 et 12 du cadre que les deux autres points 16 de fixation axiale. Les points 161 et 162 sont optimisés en position pour minimiser la déformation sous gravité du composant et situés en dehors de sa zone utile. Les deux points de fixation 161 et 162 sont ainsi sensiblement situés dans deux coins du barillet, et les quatre points de fixation axiale 16, 161 et 162 forment ainsi un rectangle. Le composant optique rectangulaire est ainsi supporté de façon géométrique stable. Le montage du bras 15 sur la liaison rotule et la mobilité des points 161 et 162 par rapport au barillet fait que le montage axial du composant optique dans le cadre du barillet est isostatique. La liaison rotule est utilisée pour sa rotation selon l'axe 28 pour la fixation axiale. Le bras 15 est parfaitement équilibré afin de ne pas appliquer de couple parasite et donc de contraintes au composant optique. En regard de chaque plot 16 ou 27, le barillet comporte des moyens respectifs 18 et 19 formant ressort. Les moyens 18 et 19 sont aptes à plaquer le composant optique sur les plots 16 et 27. Préférentiellement, les moyens 18 et 19 de plaquage axial comportent une lame métallique élastique faisant face aux plots 16 et 27. Les moyens de plaquage 18 faisant face aux plots 16 de fixation sont fixés sur le cadre du barillet, sur la face opposée au rebord 13, grâce par exemple à des vis de fixation référencées par 20. Les moyens de plaquage 19 faisant face aux plots dédoublés 161 et 162 sont fixés sur des pavés 24 solidaires du bras de dédoublement 15. Les pavés 24 sont préférentiellement situés dans deux coins du barillet. Les moyens de plaquage 19 sont fixés sur les pavés 24, sur la face opposée à la barre 15, par exemple grâce à des vis de fixation 20. Le cadre du barillet permet en outre l'appui de deux points immobiles de fixation latérale référencés par 17. A cet effet, le cadre comporte sur un côté 11 deux excroissances 17 venues de matière sur le cadre, et s'étendant parallèlement au rebord 13. Un troisième point de fixation latérale 170 est dédoublé par l'intermédiaire du bras 15 déjà décrit. Le dédoublement du point 170 en les points 171 et 172 se fait grâce aux pavés 24 aux extrémités de la barre formant le bras 15. Les pavés 24 forment appui latéral du composant optique en plus d'être les supports des moyens de plaquage 19 axial. Les quatre points de fixation latérale 17, 171 et 172 sont disposés en forme de L sur la figure 3. Le composant optique rectangulaire est ainsi supporté de façon géométrique stable dans l'angle du L. Le montage du bras 15 sur la liaison rotule et la mobilité des points 171 et 172 par rapport au barillet fait que le montage latéral du composant optique dans le cadre du barillet est isostatique. La liaison rotule est utilisée pour sa rotation selon l'axe 29 pour la fixation latérale. Le bras 15 est parfaitement équilibré afin de ne pas appliquer de couple parasite et donc de contraintes au composant optique. Le barillet comporte des moyens 21 et 22 formant ressort de plaquage du composant sur les points de fixation 17, 171 et 172. Les moyens 21 sont situés sur le côté 12 faisant face au côté 12 à proximité du bras 15. Les moyens 21 font sensiblement face aux pavés 24. Les moyens 22 sont situés sur le côté 11 faisant face au côté 11 portant les excroissances 17. Les moyens 22 font sensiblement face aux excroissances 17. Les moyens 21 et 22 de plaquage latéral comportent par exemple une tige de sollicitation mobile par rapport au cadre associée à un ressort hélicoïdal. Très préférentiellement, le barillet comporte en outre des moyens 23 formant ressort de compensation aptes à appliquer une force calibrée sur des zones choisies du composant optique. On peut compenser ainsi une éventuelle influence de la gravité. De préférence, les moyens 23 de compensation sont situés au milieu de chaque côté 11 et 12 du cadre du barillet, les moyens 23 étant situés de préférence en dehors des zones utiles du composant. Comme le montre la figure 3, les moyens de compensation se présentent principalement sous la forme de plots en appui sur le rebord 13. Les plots des moyens 23 sont de forme sensiblement cylindrique. Les moyens 23 comportent une tête mobile par rapport au rebord 13. La tête mobile de chaque moyen 23 est apte à venir solliciter le composant optique et est sollicitée elle-même par un ressort hélicoïdal par exemple. La force de sollicitation des moyens 23 de compensation peut être réglée sur un banc optique pendant que l'ensemble possédant le composant optique (comme le représente la figure 4) est positionné par rapport à la gravité dans sa position d'utilisation on cherche alors le minimum de déformation du composant optique. La force de sollicitation des moyens 23 de compensation peut être tarée sur un banc de réglage en fonction de l'inclinaison du composant. De préférence, le cadre et le rebord 13 sont en matériau métallique, par exemple en aluminium. Les points du barillet aptes à venir en contact avec le composant optique à savoir les points appartenant aux moyens 16, 161, 162, 17, 171, 172 de fixation, les têtes mobiles des moyens de compensation 23, ainsi que les moyens de plaquage 19, 20, 21 et 22 - sont de préférence recouverts d'un matériau présentant un coefficient de frottement très faible, comme par exemple du polytétrafluoroéthylène, afin de ne pas apporter de contrainte sur le composant. Chaque point du barillet apte à venir en contact avec le composant possède de plus préférentiellement un profil convexe pour que le contact soit le plus ponctuel possible et n'apporte pas de contrainte sur le composant. Bien entendu, chaque point du barillet apte à venir en contact avec le composant optique peut présenter un profil convexe sans être recouvert d'un matériau présentant un coefficient de frottement très faible. Le cadre comporte des moyens 5 de fixation du cadre dans une chaîne optique. Du fait du renfort de rigidité du cadre apporté par le rebord 13 notamment, un montage en trois points isostatiques du cadre est possible. Les points de fixation 5 peuvent ainsi former un triangle isocèle. De plus, comme le montre la figure 6, on prévoit avantageusement des ensembles comportant deux barillets décrits précédemment montés l'un sur l'autre. On monte ainsi deux composants otiques sur un ensemble comportant deux barillets. Un tel ensemble comporte une rigidité accrue et peut donc être monté de façon isostatique en trois points dans une chaîne optique. Aucun élément de fixation du composant sur le barillet n'est situé dans la zone utile du composant. Le flux optique créé par l'effet RAMAN est absorbé par les surfaces latérales du barillet, en regard de la tranche de la plaque de KDP. REVENDICATIONS 1. Barillet (3) de support d'un composant (1) optique mince rectangulaire comportant deux points (16) immobiles de fixation axiale du composant sur le barillet et deux points (17) immobiles de fixation latérale du composant sur le barillet, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un troisième point (160) de fixation axiale du composant sur le barillet dédoublé par l'intermédiaire d'un bras (15) monté sur une liaison pivot reliée au barillet et un troisième point (170) de fixation latérale du composant sur le barillet dédoublé par l'intermédiaire d'un bras (15) monté sur une liaison pivot reliée au barillet. 2. Barillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième point (160) de fixation axiale et le troisième point (170) de fixation latérale sont confondus, le barillet ne comportant alors qu'un seul bras (15) monté sur une liaison rotule reliée au barillet. 3. Barillet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras (15) dédouble le troisième point de fixation axiale et le troisième point (170) de fixation latérale dans deux coins du barillet. 4. Barillet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (18, 19, 21, 22) formant ressort de plaquage du composant sur les points (16, 17, 161, 162, 171, 172) de fixation. 5. Barillet selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de plaquage axial (18, 19) comportent une lame élastique faisant face à des plots (16, 27). 6. Barillet selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce les moyens de plaquage latéral (21, 22) comportent une tige de sollicitation associée à un ressort hélicoïdal faisant face à des pavés ou des excroissances (17, 24). 7. Barillet selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (23) formant ressort de compensation aptes à appliquer une force calibrée sur le composant afin de compenser la déformation du composant optique due à la gravité. 8. Barillet selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (23) de compensation sont situés au milieu de chaque côté du barillet. 9. Barillet selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un point (16, 161, 162, 17, 171, 172, 23, 19, 20, 21, 22) apte à venir en contact avec le composant possède un profil convexe et/ou présente un coefficient de frottement faible pour que le contact entre le barillet et le composant n'apporte pas de contrainte sur le composant. 10.Ensemble de support de composants (1) optiques minces rectangulaires, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux barillets selon l'une des revendications 1 à 9 montés l'un sur l'autre.