Brevet FR3002934A1 — publié le 20140912

La présente invention concerne des procédés de préparation de structures optiques segmentées et plus particulièrement de lentilles de Fresnel. Une lentille de Fresnel est constituée d'une partie centrale lenticulaire généralement entourée de structures formant des anneaux concentriques (lentille sphérique ou asphérique) ou de formes linéaires (lentille cylindrique). Une lentille de Fresnel peut présenter par rapport à une lentille convergente classique une épaisseur plus faible et donc avantageusement un coefficient optique de transmission supérieur à surface d'interception égale. Elle possède également un poids inférieur par rapport à une lentille convergente classique. La qualité optique d'une lentille de Fresnel dépend, entre autres, de la forme des zones de Fresnel, de l'état de surface, du matériau et des flancs verticaux séparant deux zones consécutives. Les lentilles de Fresnel sont aujourd'hui très valorisées dans le domaine photovoltaïque. Toutefois, les modules photovoltaïques à haute concentration et qui mettent à profit ces lentilles de Fresnel ne possèdent qu'un rendement de l'ordre de 26 % avec des cellules dont l'efficacité est proche de 35 °A. Les pertes sont principalement imputées aux imperfections de focalisation des lentilles de Fresnel utilisées dans la plupart des systèmes. Une approche envisageable pour accroître le rendement de ces modules photovoltaïques serait donc de minimiser significativement voire s'affranchir de ces imperfections. Qui plus est, il est clair qu'en augmentant la concentration de la lumière du soleil, sur une surface plus réduite de cellules photovoltaïques requises pour l'élaboration d'un panneau solaire, le coût final du module, s'en trouvera avantageusement réduit. Le plus souvent, les lentilles de Fresnel conventionnelles sont formées à partir d'un film polymère (par exemple silicone ou de polyméthylmethacrylate PMMA). Les structures de Fresnel sont obtenues par impression à chaud de ce film puis sont disposées sur la face intérieure des plaques de verre trempé fermant le module. Les défaillances les plus courantes constatées avec ces lentilles sont pour l'essentiel un jaunissement, une déformation (générant une défocalisation), un craquellement et un délaminage de ce film polymère. Afin d'améliorer l'efficacité de ces lentilles, il a été déjà considéré d'optimiser le matériau polymère pour le rendre plus performant. Toutefois une autre approche, consisterait à fabriquer des structures optiques uniquement en verre. Le verre s'avère en effet un matériau particulièrement intéressant au regard de ses propriétés intrinsèques à savoir notamment des propriétés optiques améliorées comparativement à un film de polymère tel que décrit ci-dessus, de même qu'une stabilité, fiabilité, durée de vie supérieures pour en outre un coût de maintenance moindre. Malheureusement, la fabrication des structures optiques intégralement en verre soulève des problèmes de réalisation directement liés à la nature physique du matériau. Le verre étant amorphe, dur et non-ductile, il ne peut pas être usiné à l'aide des moyens conventionnels d'usinage utilisés notamment pour les métaux. Certes, il est connu, par exemple de Hansen et al. (CIRP Annals - Manufacturing Technology 60 (2011) 695-714), qu'une réplication des géométries micro-et nanométriques en surface du verre, présentant une rugosité de surface propice aux applications optiques, peut être réalisée par moulage sous presse à haute température, le forgeage, ou bien moulage par micro-injection. Toutefois, ces procédés ont le désavantage d'amener obligatoirement le substrat au-delà de sa température de transition vitreuse, souvent entre 300 et 800 °C. Or, ces températures sont préjudiciables aux propriétés mécaniques intrinsèques du verre trempé. Par ailleurs, la contraction subite par le substrat lors de son refroidissement à la température ambiante est une source importante des imperfections au niveau de la structure obtenue. De surcroit, le verre présente, même à l'état liquide au-delà de sa température de transition, une forte viscosité peu compatible avec le moulage des motifs micrométriques comportant des angles obtus et aigus comme dans les lentilles de Fresnel. Des études récentes proposent l'ablation laser pour obtenir de tels motifs. Tseng et al. (Optics and Lasers in Enginering 45 (2007) 975-992) par exemple ont fabriqué sur un substrat de verre des motifs micrométriques tels que des micro-trous et des sillons de géométrie variée à l'aide d'un laser excimer. Les avantages de cette méthode consistent en l'interaction laser-matière peu thermique et en une action d'ablation très localisée, sans endommagement des zones non-traitées. Toutefois, les surfaces obtenues par ablation laser présentent une rugosité trop importante pour être compatible avec une application optique. Enfin, des procédés de fabrication des lentilles de Fresnel moins conventionnels ont été proposés, par exemple en utilisant la lithographie (Lin et al., Electronic Letters 30 (1994) 5 448-449) ou bien la photopolymérisation à deux photons (Guo et al., Optics Express 14 (2006) 2 810-816). Pour des raisons évidentes, ces procédés ne sont pas adaptés à la fabrication d'une lentille de grande taille ou à un développement à une échelle industrielle. Il existe donc un besoin de disposer d'un procédé de mise en oeuvre relativement simple pour fabriquer des structures optiques segmentées en verre, notamment trempé, avec une efficacité optique accrue. Il existe également un besoin de disposer d'un tel procédé pour fabriquer des structures optiques segmentées en verre, notamment trempé, de grande taille, compatible avec une mise en oeuvre à l'échelle industrielle. Il existe également un besoin de disposer d'un procédé pour fabriquer des structures optiques segmentées en verre ne nécessitant pas des températures supérieures à la température de transition vitreuse du substrat. La présente invention vise à répondre à ce besoin en proposant un procédé de fabrication permettant de réduire considérablement la rugosité de la surface d'une lentille de Fresnel obtenue par structuration d'un substrat en verre par ablation laser. Ainsi, selon un premier de ses aspects, la présente invention concerne un 25 procédé de fabrication d'une structure optique segmentée monolithique en verre comportant au moins les étapes consistant à - (1) disposer d'un substrat de verre, - (2) structurer en 3 dimensions par ablation laser, notamment par ablation laser femtoseconde, tout ou partie de la surface externe d'au moins une des faces dudit substrat de verre, - (3) planariser la surface externe des microprismes formant le relief généré en (2) et débarrassée des résidus d'ablation, avec une composition précurseur d'un matériau sol-gel, ladite composition étant déposée avec une épaisseur de couche ajustée pour réduire l'écart crête-à-creux de ladite surface externe, - (4) imposer au moins à ladite surface revêtue de ladite couche un traitement thermique propice à la formation et densification d'une couche d'un matériau sol- gel. Au sens de l'invention, on qualifie par « écart crête-à-creux », également dénommé comme l'écart «peak-to-valley » en anglo-saxon, l'écart mesuré entre le creux le plus profond et le pic le plus haut au niveau du relief en 3 dimensions, créé lors de l'ablation laser, nécessaire à la réalisation des microprismes. Ainsi selon l'invention, l'écart crête-à-creux est mesuré en surface des microprismes. L'écart crête-à-creux peut être mesuré par AFM ou profilomètre tactile. Contre toute attente, les inventeurs ont constaté que le verre s'avère un matériau efficace pour élaborer des structures optiques segmentées monolithiques à l'image de lentilles de Fresnel à rentabilité significativement améliorée sous réserve qu'il soit transformé selon le procédé précité. Ainsi, par opposition à une lentille à film polymérique, les structures optiques obtenues selon l'invention sont avantageusement monolithiques. De ce fait, elles ne sont aucunement sujettes au phénomène de décollement susceptible d'intervenir au niveau d'une lentille formée par apposition d'un film de polymère sur un substrat de verre. Qui plus est, le verre s'avère peu sensible aux UV contrairement aux films de polymère. Il s'en suit donc une stabilité prolongée dans le temps à cet égard. De même les structures optiques de verre monolithique obtenues selon l'invention ne sont également pas affectées par des variations de température. Selon un autre de ses aspects, la présente invention concerne également une structure optique segmentée monolithique en verre présentant une rentabilité ou encore efficacité supérieure à 40 %, notamment supérieure à 50 %, en particulier supérieure à 60 %, voire au moins égale à 70 %, et plus particulièrement possédant au moins une surface obtenue selon le procédé tel que défini ci-dessus. PROCEDE DE PREPARATION SELON L'INVENTION. Comme énoncé ci-dessus, le procédé requiert à titre de matériau de départ, un substrat en verre dont la transformation selon l'invention va conduire à la structure optique attendue. Ce substrat est un substrat en verre monolithique. D'une manière générale, ce verre peut être choisi parmi les verres silico-sodo-calciques, les verres céramiques, les verres borosilicates ou encore les verres au plomb. Dans le cadre de la présente invention, il est privilégié l'usage d'un verre borosilicate, particulièrement intéressant au regard de son faible coefficient de dilatation. Plus particulièrement, il s'agit d'un verre trempé, particulièrement intéressant au regard de propriétés mécaniques renforcées en termes de résistance aux agressions 20 extérieures. Comme exemple d'un verre trempé, on peut nommer le verre trempé commercialisé sou le nom « Low IRON FLOAT GLASS USED FOR SILICONE-ON-GLASS LENS PARQUETS» de la société Reflexite. Le gradient d'indices réfractifs du verre à température et pression ambiantes 25 peut varier de 1,4 à 1,9 et est de préférence d'environ 1,5. Le substrat peut être de toute forme, notamment circulaire ou polygonale par exemple carrée ou rectangulaire. La taille du substrat, notamment son diamètre, peut être compris entre quelques mm et plusieurs dizaines de cm, par exemple entre 1 mm et 100 cm. Par « taille du substrat », il faut comprendre la plus grande dimension du substrat. La taille du substrat dépend généralement de l'application à laquelle est destinée la structure optique segmentée selon l'invention. Comme suggéré précédemment, le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux dans la mesure où il se prête à la réalisation de lentille de Fresnel de grande surface. L'épaisseur du substrat peut, par exemple, être comprise entre quelques dizaines de microns et plusieurs dizaines de mm. La face du substrat dédiée à être façonnée selon l'invention pour porter les microprismes est avantageusement plane. Alternativement, la face du substrat peut être non-plane, par exemple courbée convexe. Comme précisé précédemment, le façonnage des microprismes, est réalisé par Laser. Le laser utilisé pour structurer le substrat est avantageusement un laser aux impulsions ultra-courtes, dont la durée peut être de l'ordre du femtoseconde, nanoseconde ou encore picoseconde, et de préférence est de l'ordre du femtoseconde. Les sources usuels de laser pour obtenir des impulsions ultra-courtes sont notamment un laser Nd :Yag à une longueur d'onde d'environ 266, 355, 532 ou 1060 nm ou encore un laser Ti :saphir à une longueur d'onde d'environ 400 ou 800 nm. Les impulsions peuvent être émises, à une puissance de quelques mW à plusieurs dizaines de W, par exemple de 5 mW à 50 W, et de préférence inférieure à 2,5 W, à une fréquence de quelques Hz à plusieurs dizaines de kHz, voire de l'ordre du MHz, par exemple de 5 Hz à 50 kHz, et de préférence d'environ 5 kHz. Le faisceau du laser peut être de type Gaussien, par exemple de profil constant (« top-hat ») ou variant linéairement, de forme circulaire, polygonale ou elliptique, et présente de préférence un diamètre du faisceau de 0,5 à 40 iam, notamment d'environ 20 i.tm. Avantageusement, la profondeur gravée par ablation en fonction des paramètres laser appliqués tels que la puissance, vitesse et mode de balayage, mise en forme du faisceau, nombre de passage, est validée généralement au préalable par un étalonnage. Pour des raisons évidentes, la réalisation de cet étalonnage préliminaire relève clairement des compétences de l'homme du métier. La structuration de la surface externe d'au moins une face du substrat de verre par ablation laser a pour objectif d'y graver une structure optique segmentée. Le profil de cette structure peut se rapprocher du profil théorique d'une structure lenticulaire telle que la lentille de Fresnel. Cet ajustement au profil théorique d'une structure lenticulaire relève également clairement de l'expertise de l'homme du métier. Les microprismes ont de préférence une hauteur comprise entre 10 micromètres et 300 micromètres, de préférence encore comprise entre 100 et 250 micromètres. Pour réaliser la structuration en 3 dimensions afin d'obtenir une structure optique segmentée monolithique en verre, le faisceau laser peut être mobile ou immobile. Quand le faisceau laser est mobile, le substrat peut être mobile ou immobile, et est de préférence immobile. Selon une variante, le laser et le substrat sont tous les deux mobiles. Quand le faisceau laser est immobile, le substrat est avantageusement mobile. Selon une variante, la structuration est réalisée à l'aide d'un faisceau laser mobile, de préférence suivant des trajectoires rectilignes, ou se déplaçant suivant des cercles concentriques pendant que ledit substrat de verre est immobile. Selon cette variante, le faisceau laser peut être déplacé linéairement en croisant les passages à certains angles (par exemple 0, 36, 72, 108 et 144°) pendant que le substrat est immobile, afin d'obtenir une surface usinée la plus régulière et uniforme possible Selon une autre variante, la structuration peut être également réalisée à l'aide d'un faisceau laser immobile, le substrat de verre étant mobile et de préférence étant en état de rotation autour de son point central. Lorsque le faisceau laser est immobile, le substrat de verre peut également être déplacé suivant des trajectoires rectilignes en croisant les passages à certains angles (par exemple 0, 36, 72, 108 et 144°). Le faisceau d'un laser immobile peut être focalisé par un objectif x20. La structuration de la surface peut être réalisée par un ou plusieurs laser(s) par substrat. Avantageusement, un laser est utilisé par structure optique segmentée à graver. Lorsqu'une seule structure est considérée, la structuration peut être réalisée par un seul laser, par exemple avec un laser mobile et un substrat en rotation. Lorsque plusieurs structures optiques sont considérées simultanément sur un substrat, la structuration peut être réalisée par au moins un laser mobile par structure à graver sur un substrat immobile. L'espace entre les lignes balayées par le faisceau laser peut aller de 0,1 à 30 iam et est de préférence d'environ 15 iam. La vitesse de balayage du faisceau laser ou de déplacement du substrat peut être constante ou variée, et est de préférence constante. Cette vitesse peut aller de quelques mm/s à plusieurs m/s, par exemple de 5 mm/s à 5 m/s, et est de préférence d'environ 75 mm/s. A l'issu de cette étape, la surface externe traitée est donc dotée d'une gravure en trois dimensions. Toutefois, il peut y demeurer des résidus d'ablation dans et sur le pourtour de la zone d'ablation dont il est souhaitable de se débarrasser avant tout traitement consécutif de la surface structurée en 3 dimensions ou encore gravée. Le procédé selon la présente invention comprend donc avantageusement une opération pour débarrasser la surface de ces résidus d'ablation, si présents. Selon cette opération, la surface peut être avantageusement débarrassée des résidus d'ablation sans altérer les propriétés protectrices de la surface du verre, notamment de la partie du verre qui n'avait pas été structurée lors de l'étape (2). Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, la surface gravée obtenue à l'issue de l'étape (2) est, préalablement à l'étape (3), débarrassée des résidus d'ablation par un traitement acide. De préférence, ce traitement acide comprend au moins la mise en contact d'au moins ladite surface obtenue à l'issue de l'étape (2) avec une solution d'acide 15 fluorhydrique. En particulier, la solution d'acide fluorhydrique peut avoir une concentration entre 10 et 60 %, de préférence entre 15 et 50 %, et peut être mise en contact avec ladite surface obtenue à l'issue de l'étape (2) pendant 1 à 60 min, de préférence pendant 3 à 40 min, à une température entre 20 et 50 °C, notamment d'environ 30 °C. 20 D'une manière générale, la surface, traitée en (2), voire débarrassée des résidus d'ablation, possède un « écart crête-à-creux » de l'ordre de 0,1 à 4 iam, de préférence de 1 i.tm, et notamment de 2 iam, figurée par des inégalités de surfaces présentes sur la surface externe des microprismes créés. Comme précisé ci-dessus, l'obtention d'une structure optique selon l'invention 25 requiert postérieurement à l'étape de gravure (2) et, le cas échéant, postérieurement à l'étape décrite précédemment visant à nettoyer si nécessaire la surface traitée de tous résidus d'ablation, une étape de planarisation. Dawson et al. (US 4,417,790) ont suggéré pour les lentilles ophtalmiques simples, issues d'une manufacture habituelle et présentant des aspérités en surface non-propices aux applications optiques, de traiter la surface trop rugueuse avec une finition de vernis afin d'affranchir le polissage usuel pour éliminer les aspérités. Ce procédé utilise une épaisseur de couche de l'ordre 10*Ra, où Ra est la rugosité arithmétique, et impose donc de couvrir complètement la surface à des fins de la lisser. Selon l'invention, la planarisation est à distinguer d'une telle étape de nivellement. Elle vise à atténuer significativement les inégalités, susceptibles d'être générées lors de l'opération de gravure par laser en surface du relief ou encore des microprismes créé(s) lors de l'étape (2). Pour des raisons évidentes, cette étape (3) ne doit pas altérer le relief en 3-dimensions qui a précisément été généré lors de la structuration 3D et qui doit être préservé pour garantir une efficacité optique à la structure segmentée monolithique attendue. Cette planarisation de la surface structurée en l'étape (2) est réalisée selon l'invention en formant un film d'un matériau sol-gel en surface des aspérités présentes au niveau des microprismes constituant la gravure ou encore le motif 3D de la face gravée du substrat de verre monolithique. Ce film est réalisé comme détaillé ci-après, à partir d'une composition précurseur d'un matériau sol-gel. La réalisation d'un matériau sol-gel à partir d'une telle composition relève clairement des compétences de l'homme de l'art. Il sait que le principe du procédé sol-gel, permettant l'obtention des matériaux sol-gel tels que des matériaux vitreux, céramiques et hybrides organo-minéraux, repose sur l'utilisation d'une succession de réactions d'hydrolyse-condensation à température modérée pour préparer des réseaux oxydes. La réaction est initiée par hydrolyse des espèces métalliques permettant la formation de groupes M-OH. Donc, selon un mode de réalisation, la composition précurseur d'un matériau sol-gel est une solution d'oxyde métallique préhydrolysée. Cette solution d'oxyde métallique préhydrolysée peut être au préalable de l'étape (3) préparée à partir de sels métalliques en solution aqueuse ou à partir d'alcoxydes métalliques en solution organique. Selon un aspect, la solution d'oxyde métallique préhydrolysée peut contenir de la silice préhydrolysée. L'homme du métier sait ajuster les conditions de la préhydrolyse pour préparer la composition précurseur d'un matériau sol-gel afin d'arriver à une viscosité souhaitée. Selon une variante préférée, la surface traitée en l'étape (2) et débarrassée des résidus d'ablation subit, préalablement à sa mise en contact avec la composition précurseur d'un matériau sol-gel, une activation de surface propice à la génération de fonctions hydroxyles. Cette activation a pour objectif de renforcer la pénétration et l'accroche du précurseur sol-gel dans la porosité de la surface structurée. Cette amélioration peut notamment être obtenue via la génération de fonctions hydroxyles de surface. Cette activation peut être réalisée par exposition de ladite surface traitée en (2) et débarrassée des résidus d'ablation à une irradiation UV, une torche à plasma, une solution acide et oxydative, et de préférence une solution de soude. Ces prétraitements permettent également d'éliminer les éventuelles matières organiques physisorbées à la surface. Comme précisé ci-dessus, la formation d'un film d'un matériau sol-gel est réalisée à partir d'une composition précurseur d'un matériau sol-gel qui est appliquée sous forme d'une couche dont l'épaisseur est précisément ajustée pour obtenir le niveau de planarisation recherché selon l'invention en surface externe des microprismes constituant le relief. Pour ce faire, ladite composition précurseur d'un matériau sol-gel peut avantageusement être déposée lors de l'étape (3) avec une épaisseur de couche ajustée pour réduire l'écart crête-à-creux de la surface externe des microprismes formant le relief par un facteur d'au moins 4, de préférence d'au moins 10, et notamment d'au moins 20. Le dépôt de la composition précurseur d'un matériau sol-gel peut être réalisé par des méthodes connues, telles que le tirage ou le « spray-coating ». Dans un mode de réalisation, la couche de composition précurseur d'un matériau sol-gel peut être formée par tirage, lors de l'étape (3), en surface du substrat de verre. Dans ce mode de réalisation, ledit substrat de verre peut être immergé, de préférence verticalement, dans une cuve contenant une composition précurseur d'un matériau sol-gel et peut en être extrait par tirage, la vitesse du tirage et la viscosité de ladite composition étant ajustée(s) pour déposer une épaisseur de la composition précurseur d'un matériau sol-gel, ajustée pour réduire l'écart crête-à-creux de la surface traitée en (2) et débarrassée des résidus d'ablation. Par exemple, la vitesse du tirage peut être de l'ordre de 5 cm / min lorsque la viscosité de la composition précurseur d'un matériau sol-gel est inférieur à 50 centipoises. Notamment, le tirage peut être effectué verticalement, formant un angle de 80 à 1000 relatif à la surface de la composition précurseur d'un matériau sol-gel, et est de préférence effectué en direction normal par rapport à la surface. La formation de la couche de matériau sol-gel requiert l'application d'un traitement thermique pour densifier la couche de la composition précurseur déposée en l'étape (3) et évaporer les résidus de solvants et les précurseurs résiduels. Selon un mode de réalisation particulier, le traitement thermique de l'étape (4) est conduit à une température d'au moins 100 °C et en particulier à environ 200 °C, pendant au moins lh et notamment pendant environ 2 heures. Ce traitement thermique peut être réalisé par des moyens connus, par exemple par un recuit thermique dans un four ou étuve. La couche du matériau sol-gel ainsi densifiée présente avantageusement une épaisseur suffisante pour lisser en partie les aspérités de surface des microprismes du relief créé en étape (2), typiquement de l'ordre de 1 à 2 micromètres. De préférence l'indice de réfraction de ladite couche de matériau sol-gel densifiée est inférieur à celui du verre sur lequel elle est déposée. L'épaisseur de la couche du matériau sol-gel densifiée issue de l'étape (4) est avantageusement inférieure à l'écart crête-à-creux caractérisant les reliefs générés en étape (2). D'une manière avantageuse, cette épaisseur permet d'obtenir un écart crête-à-creux après l'étape (4) inférieur à 300 nm, notamment à 200 nm et mieux encore à 100 nm. L'épaisseur de la couche du matériau sol-gel déposée et densifiée peut être mesurée par des méthodes connues à l'homme du métier, par exemple l'afm ou profilomètre tactile. Conditions opératoires Les étapes de structuration laser et de traitement acide éventuel peuvent avoir lieu dans une enceinte dont la température est généralement ajustée à une valeur variant de 3 °C à 50 °C. Les étapes de structuration laser, de traitement acide éventuel, d'activation de surface éventuelle, de planarisation et de traitement thermique peuvent, par exemple, avoir lieu dans une enceinte dans laquelle règne une pression comprise entre la pression atmosphérique et plusieurs dizaines de bars. Les étapes de structuration laser, de traitement acide éventuel et d'activation de surface éventuelle peuvent avoir lieu dans une enceinte dans laquelle règne une hygrométrie relative comprise entre 10 % et 70 %, de préférence entre 20 et 55 %. L'étape de planarisation peut avoir lieu dans une enceinte dans laquelle règne une hygrométrie relative comprise entre 10 % et 40 %. Par « hygrométrie relative », il faut comprendre le rapport de la pression partielle de vapeur d'eau présente dans l'enceinte, ladite enceinte ayant une température et une pression donnée, sur la pression de vapeur saturante de l'eau auxdites température et pression de l'enceinte. Avantageusement, à chacun des étapes du procédé selon l'invention, la température en surface du substrat ne dépasse pas la température de transition vitreuse du substrat, de sorte que le procédé n'endommage pas les propriétés mécaniques en surface lorsque le substrat est en verre trempé. STRUCTURE OPTIQUE SEG1VIENTEE OBTENUE SELON L'INVENTION La géométrie d'une variante de la structure optique segmentée susceptible d'être obtenue selon l'invention est représentée schématiquement dans la Figure 1. La structure optique segmentée monolithique en verre obtenue selon l'invention peut présenter une taille d'au moins 10 mm et notamment de plusieurs dizaines de centimètres, par exemple d'environ 26 ou 34 cm. Par « taille de la structure optique segmentée » on entend la dimension de la structure la plus grande, par exemple le diamètre pour une structure circulaire. Elle peut présenter un ou plusieurs point(s) focal(s), et présente de préférence un point focal. La ou les focale(s) peu(ven)t aller de quelques centimètres à plusieurs dizaines voire centaines de centimètres, par exemple de 5 cm à 500 cm, et est/sont de préférence d'environ 240 mm pour une lentille de 160 mm de diamètre. La ou les focale(s) peu(ven)t notamment être d'environ 1,5 fois la taille de la structure optique segmentée correspondante. La structure optique segmentée monolithique en verre fabriquée par la méthode de la présente invention peut être constituée d'une partie centrale lenticulaire entourée par des segments annulaires concentriques. En particulier, la structure optique segmentée monolithique en verre peut être une structure lenticulaire, et est de préférence une lentille de Fresnel. Lorsque la structure correspond à la structure d'une lentille de Fresnel, ces segments annulaires concentriques sont appelés « zones de Fresnel ». La structure optique segmentée monolithique en verre obtenue selon l'invention présente avantageusement une rentabilité supérieure à 40 % notamment supérieure à 50 % en particulier supérieure à 60 % voire au moins égale à 70 %. Description des figures L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente schématiquement une variante de la structure optique segmentée vue du côté, - les figures 2A, 2B et 2C ainsi que 3A, 3B et 3C représentent des photographies des lentilles de Fresnel obtenues dans les exemples 1 et 2, respectivement. Les photographies en 2A et 3A montrent la lentille telle qu'obtenue à l'issue de l'étape b) (traitement acide), devant un motif non-reconnaissable à travers de la lentille translucide ; les photographies 2B et 3B montrent la même installation avec la lentille telle qu'obtenue à l'issue de l'étape f), le motif étant bien visible ; et les photographies 2C et 3C montrent la focalisation sur écran d'un faisceau en lumière blanche de la lentille telle qu'obtenue à l'issue de l'étape f). - les figures 4A à 4D représentent schématiquement l'état de surface des microprismes créés par la structuration laser, comprenant un grossissement de la surface, aux différentes étapes du procédé selon l'invention : - la figure 4A rend compte de l'état de surface des microprismes tels qu'obtenus à l'issue de l'étape (1), la surface dépolie présentant un écart crête-à-creux 1 et comportant des résidus d'ablation 2; - la figure 4B rend compte de l'état de surface des microprismes tels qu'obtenus à l'issue de l'étape (2), dont la surface a été débarrassée des résidus d'ablation, avant l'activation éventuelle de surface ; - la figure 4C rend compte de l'état de surface des microprismes tels qu'obtenus à l'issue de l'étape (2), dont la surface 3 a été activée ; - la figure 4D rend compte de l'état de surface des microprismes tels qu'obtenus à l'issue de l'étape (3), planarisée avec un matériau sol-gel 4, l'écart crête-àcreux 1 étant réduit. Préparation d'une lentille de Fresnel Exemple 1 : Substrat en verre de type BK7 a) Structuration du substrat par ablation laser On dispose d'un substrat se présentant sous la forme d'une plaque de verre de type BK7 commercialisé par la société acm de dimensions 5x5 cm2 et d'épaisseur 1,2 mm. L'ablation laser est réalisée avec un laser femtoseconde de type Ti :Sa (Bright Raymax Lasers, à une longueur d'onde de 800 nm, une puissance maximale de 2,5 W et à une fréquence des impulsions de 5 kHz) avec un faisceau Gaussien (diamètre du faisceau de 20 um) pour un motif de Fresnel présentant un diamètre de 10 mm, une hauteur constante de 100 um, et un focale de 17 mm (correspondant à un nombre de zones de Fresnel de 10). Pendant l'ablation, ce laser est déplacé suivant des cercles concentriques avec un scanner dont la zone de travail est 34x34mm, et le substrat est maintenu fixe. L'espace entre les lignes balayées par le scanner est de 15 um. L'écart crête-à-creux présent en surface externe des microprismes du relief généré est évalué à environ 2,2 um mesuré par profilomètre tactile. b) Traitement acide pour débarrasser les résidus d'ablation Le substrat obtenu à l'issue de l'étape a) est immergé dans un bain d'acide fluorhydrique de 40 % (v/v) à 30 °C pendant 3 minutes sous agitation par ultrasons. c) Activation de surface Le substrat obtenu à l'issue de l'étape b) est immergé dans une solution d'hydroxide de sodium (0,7g de soude diluée dans 100 ml d'éthanol et 75 ml d'eau) afin de créer des liaisons OH à la surface du verre et pour augmenter la mouillabilité du substrat et l'homogénéité du dépôt de la solution Sol-Gel sur la surface. d) Synthèse de la composition précurseur du matériau Sol-Gel Une solution précurseur du matériau Sol-Gel est préparée par (i) pré-hydrolyse pendant 1 heure à température ambiante sous agitation d'une solution contenant : - 4 mL de Tetramethylorthosilicate, - 16 mL de Trimethoxymethylsilane, - 1,32 mL d'acide chlorhydrique (0,6 M), (ii) ajout de 1,23 mL de H20 à la solution issue de (i), et (iii) vieillissement à température ambiante sous agitation pendant 72 heures. La viscosité de la composition précurseur du matériau Sol-Gel est inférieure à 50 centipoises. e) Planarisation de la lentille La lentille à surface activé obtenue à l'issue de l'étape c) est immergée dans une cuve contenant la solution préparée en l'étape d) et la composition précurseur du Sol-Gel est déposée par tirage vertical du substrat de la cuve à une vitesse de 5 cm / min. f) Traitement thermique Un recuit thermique de 200 °C pendant 2 heures a été appliqué à la lentille structurée et planarisée issue de l'étape e) afin de densifier la couche déposée et évaporer les solvants et précurseurs restant présents dans le matériau. L'écart crête-à-creux en surface externe des microprismes figurant le relief est évalué à 0,29 iam, mesuré par profilomètre tactile. Elle a donc été réduite par un facteur de 2,2 / 0,29 = 7,5. Exemple 2 : Substrat en verre trempé La procédure décrite ci-dessus pour l'exemple 1 a été répétée en remplaçant le substrat en verre de type BK7 par un substrat se présentant sous la forme d'une plaque de verre trempé commercialisé sous le nom « Low IRON FLOAT GLASS USED FOR SILICONEON-GLASS LENS PARQUETS» de la société Reflexite de dimensions 5x5 cm2 et d'épaisseur 6 mm. L'écart crête-à-creux mesuré par profilomètre tactile est évalué à 2,2 iam après l'étape a) de structuration laser et avant l'étape b), et à 0,29 iam après l'étape f) de traitement thermique. Elle a donc été réduite par un facteur de 2,2 / 0,29 = 7,5. Exemple 3 : Caractérisation des propriétés optiques Les lentilles de Fresnel obtenues dans les exemples 1 et 2 ont été d'abord caractérisées visuellement. Des photographies de ces deux lentilles sont présentées dans les figures 2A à 2C (exemple 1) et 3A à 3C (exemple 2). La surface de la lentille non-planarisée est diffusante et dissimule un motif se trouvant à l'arrière de la lentille (photographies 2A et 3A). Un ombre projetée de la lentille apparait sur l'écran placé derrière la lentille. En revanche, le même motif est bien visible quand il se trouve derrière la lentille planarisée (photographies 2B et 3B). Un point focal de la lentille est présent sur l'écran (photographies 2C et 3C). Les lentilles de Fresnel planarisées des exemples 1 et 2 ont ensuite été caractérisées à l'aide d'un laser HeNe émettant à 633nm. Le faisceau colimaté passe au préalable dans une expanseur de faisceau afin d'éclairer en totalité la surface de la lentille (diamètre lOmm). Un détecteur est placé au point focal des lentilles (17mm). A partir de ces résultats, l'efficacité de ces lentilles a été déterminée comme l'intégralité du flux arrivant sur le détecteur par rapport au flux initial en assumant que le détecteur intègre la partie spéculaire et diffuse du faisceau traversant la lentille, et présent une valeur de 72% pour l'exemple 1 et 78% pour l'exemple 2. Sauf mention contraire, l'expression « comportant/comprenant un(e) » doit être comprise comme « comportant/comprenant au moins un(e) ». Sauf mention contraire, l'expression « compris(e) entre . et ... » doit s'entendre comme bornes inclues. Sauf mention contraire, l'expression « environ » ou « de l'ordre de » indique un degré de tolérance de ± 30 %, mieux de ± 20 %, et encore mieux de ± 10 % d'une valeur donnée. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une structure optique segmentée monolithique en verre comportant au moins les étapes consistant à (1) disposer d'un substrat de verre, (2) structurer en 3 dimensions par ablation laser, notamment par ablation laser femtoseconde, tout ou partie de la surface externe d'au moins une des faces dudit substrat de verre, (3) planariser la surface externe des microprismes formant le relief généré en (2) et débarrassée des résidus d'ablation, avec une composition précurseur d'un matériau sol-gel, ladite composition étant déposée avec une épaisseur de couche ajustée pour réduire l'écart crête-à-creux de ladite surface externe, - (4) imposer au moins à ladite surface revêtue de ladite couche un traitement thermique propice à la formation et densification d'une couche d'un matériau sol-gel. 2. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la structuration est réalisée à l'aide d'un faisceau laser mobile, de préférence suivant des trajectoires rectilignes, ou se déplaçant suivant des cercles concentriques pendant que ledit substrat de verre est immobile. 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la structuration est réalisée à 20 l'aide d'un faisceau laser immobile, le substrat de verre étant mobile et de préférence étant en état de rotation autour de son point central. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, préalablement à la planarisation de l'étape (3), la surface obtenue à l'issue de l'étape (2) est débarrassée des résidus d'ablation par un traitement acide. 25 5. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le traitement acide comprend au moins la mise en contact d'au moins ladite surface obtenue à l'issue de l'étape (2) avec une solution d'acide fluorhydrique. 6. Procédé selon la revendication précédente dans lequel ladite solution d'acide fluorhydrique a une concentration entre 10 et 60 %, de préférence entre 15 et 50 %, et est mise en contact avec ladite surface obtenue à l'issue de l'étape (2) pendant 1 à 60 min, de préférence pendant 3 à 40 min, à une température entre 20 et 50 °C, notamment d'environ 30 °C. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface traitée en (2) et débarrassée des résidus d'ablation subit, préalablement à sa mise en contact avec la composition précurseur d'un matériau sol-gel, une activation de surface propice à la génération de fonctions hydroxyles. 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel ladite activation est réalisée par exposition de ladite surface traitée en (2) et débarrassée des résidus d'ablation à une irradiation UV, une torche à plasma, une solution acide et oxydative, ou une solution de soude, et de préférence une solution de soude. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 15 la composition précurseur d'un matériau sol-gel est une solution d'oxyde métallique préhydrolysée. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la couche de composition précurseur d'un matériau sol-gel est formée par tirage, lors de l'étape (3), en surface du substrat de verre. 20 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le traitement thermique de l'étape (4) est conduit à une température d'au moins 100 °C et en particulier à environ 200 °C, pendant au moins 1h et notamment pendant environ 2 heures. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel 25 la structure optique segmentée monolithique en verre est une structure lenticulaire. 13« Procédé selon la revendication précédente dans lequel la structure optique segmentée monolithique en verre est une lentille de Fresnel.14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la structure optique segmentée monolithique en verre présente une taille d'au moins 10 mm et notamment d'environ 26 ou 34 cm. 15. Structure optique segmentée monolithique en verre possédant au moins 5 une surface obtenue selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 14.