Brevet FR3030063A1 — publié le 20160617

Dispositif optique multifonctions compact 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui des appareils optiques, et en particulier des lasers et des amplificateurs à fibre. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif optique assurant plusieurs fonctions, ou dispositif optique multifonctions. L'invention trouve notamment une application pour le pointage, le marquage, la désignation et/ou l'illumination d'une cible. Elle s'applique également à la télémétrie et à la vélocimétrie. 2. Etat de la technique Les systèmes optiques multifonctions à base de la technologie laser sont utilisés dans des domaines d'application variés, tels que l'armement, la construction, les relevés topologiques ou cadastraux, la chirurgie, ou la détection de polluants par exemple. Dans le domaine militaire, on connait ainsi par exemple des fusils à visée laser également équipés d'un pointeur laser, d'un désignateur laser et d'un illuminateur laser. Un inconvénient de ces systèmes connus qui combinent plusieurs appareils assurant chacun une fonctionnalité, est qu'ils sont généralement lourds et encombrants. Ces systèmes connus présentent également l'inconvénient d'être complexes et ils sont par ailleurs le plus souvent très couteux. 3. Objectifs de l'invention L'invention a donc notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'état de la technique cités ci-dessus. Plus précisément l'invention a pour objectif de fournir un dispositif optique multifonctions qui soit compact. Un objectif de l'invention, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, est notamment de fournir un dispositif optique multifonctions composé d'un nombre réduit d'éléments. 3030063 2 Un objectif de l'invention est également de fournir un dispositif optique multifonctions qui garantisse que les différents faisceaux lumineux en sortie dudit dispositif soient coaxiaux. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif optique 5 multifonctions qui soit simple à mettre en oeuvre. Encore un objectif de l'invention est de fournir un dispositif optique multifonctions qui soit d'un coût de revient réduit. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite sont 10 atteints à l'aide d'un dispositif optique multifonctions comprenant un première source de lumière laser destinée à générer un premier faisceau lumineux, au moins une deuxième source de lumière laser destinée à générer un deuxième faisceaux lumineux de longueur d'onde distincte de celle dudit premier faisceaux lumineux et une fibre optique apte à transmettre simultanément 15 lesdits premier et deuxième faisceaux lumineux. Dans le cadre de l'invention, on entend par dispositif optique multifonctions, un dispositif offrant plusieurs fonctionnalités choisies par exemple parmi la visée optique, le pointage, le marquage et/ou la désignation d'une cible, la télémétrie, la vélocimétrie, l'éclairage d'une scène ou d'une 20 zone à traiter par ablation laser, la détection de composés chimiques, la transmission de données et/ou le brouillage d'un système de guidage laser. Ce dispositif optique multifonctions peut comprendre 2, 3 ,4 ,5, ou plus, sources de lumière laser différentes. Selon l'invention, ladite fibre est couplée à un dispositif optique de 25 collimation monté en sortie dudit dispositif optique multifonctions, de sorte que les rayons desdits premier et deuxième faisceaux lumineux soient parallèles en sortie dudit dispositif optique multifonctions. Ainsi, de façon inédite et particulièrement astucieuse, l'invention propose un dispositif optique multifonctions mettant en oeuvre une fibre 30 optique unique pour transmettre plusieurs faisceaux lumineux, conférant de la 3030063 3 compacité et de la simplicité au dispositif, et un collimateur pour garantir la co-axialité des axes de propagation des différents faisceaux lumineux. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, ladite source de lumière laser comprend une diode laser. 5 De préférence, ladite fibre forme une fibre d'un amplificateur à fibre optiq ue. De façon avantageuse, lesdits faisceaux présentent une longueur d'onde comprise entre 0,4 et 2,1 micromètres. Selon un aspect particulier de l'invention, ladite fibre appartient au 10 groupe comprenant au moins : - fibre dopée ; - fibre double gaine ; - fibre multi-coeurs. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif 15 optique multifonctions tel que décrit ci-dessus comprend au moins un multiplexeur de longueur d'ondes couplé à ladite fibre optique. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif optique multifonctions tel que décrit ci-dessus comprend un coupleur de fibre optique à deux entrées connecté à ladite fibre optique de sorte à permettre 20 l'injection d'un desdits faisceaux lumineux dans ladite fibre. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif optique multifonctions tel que décrit ci-dessus comprend des moyens de détection optique reliés à un circulateur optique conntecté à ladite libre optiq ue. 25 Selon un aspect particulier de l'invention, ladite deuxième source de lumière appartient au groupe comprenant au moins : - illuminateur ; - pointeur. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif 30 optique multifonctions tel que décrit ci-dessus forme un appareil appartenant au groupe comprenant au moins : 3030063 4 - désignateur laser ; - brouilleur d'armes à guide laser ; - lidar ; - marqueur pour ablation laser. 5 Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un dispositif optique multifonctions tel que décrit ci-dessus comprend un troisième source de lumière laser destinée à générer un troisième faisceau lumineux de longueur d'onde distincte de celle dudit premier et dudit deuxième faisceaux lumineux et en ce que ladite fibre optique est apte à transmettre 10 simultanément lesdits premier, deuxième et troisième faisceaux lumineux. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, 15 et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de mode de réalisation d'un lidar multifonctions selon l'invention combinant les fonctions d'un télémètre, d'un pointeur et d'un illuminateur ; 20 la figure 2 représente de façon schématique un autre exemple de mode de réalisation d'un lidar multifonctions selon l'invention. 6. Description détaillée de l'invention 6.1. Exemple de mode de réalisation de l'invention On a représenté de façon schématique sur la figure 1 un exemple de 25 lidar (acronyme de "light detection and ranging" en anglais) multifonctions 10 selon l'invention combinant les fonctions de télémètre, de pointeur et d'illuminateur. Ce lidar 10 comprend une source laser 11, formée d'une diode laser "A émettant un faisceau lumineux de longueur d'onde d'environ 1550nm 30 amplifiée dans deux amplificateurs à fibre "B et 11c montés en série à la sortie de la diode laser "A. 3030063 5 En sortie de la source laser 11, le faisceau lumineux de la source laser est multiplexé dans le multiplexeur de longueur d'ondes 12 avec un deuxième faisceau lumineux de longueur d'onde sensiblement égale à 1060 nm, émis par un pointeur 13 constitué d'une diode laser 13A et d'un amplificateur à 5 fibre 13B. En sortie du multiplexeur 12, ces deux faisceaux lumineux sont multiplexés dans le multiplexeur de longueur d'ondes 14 avec un troisième faisceau lumineux de longueur d'onde sensiblement égale à 2100 nm, émis par un illuminateur 15 formé d'une diode laser 15A et d'un amplificateur à fibre 15B. 10 Ces trois faisceaux lumineux sont ensuite injectés dans le port 161 d'un circulateur 16 et circulent jusqu'au port 162 du circulateur 16 par lequel ils pénètrent dans la fibre optique multicoeurs 17. Les trois faisceaux lumineux se propagent dans la fibre 17 jusqu'à une lentille de collimation 18 selon l'axe optique entre la sortie de la fibre 17 et le 15 collimateur 18. On s'assure ainsi qu'il n'existe aucun écart angulaire entre l'axe optique du faisceau de la source laser du lidar et ceux du pointeur et de l'illuminateur en sortie du dispositif 10. Le dispositif 10 comprend également un photodétecteur 19, formée d'une photodiode, pour la mesure télémétrique, et un détecteur de polluant 20 110, destiné à capteur la lumière de l'illuminateur 15 réfléchie par les polluants, couplés au port 163 du circulateur 16. 6.2. Autre exemple de mode de réalisation de l'invention La figure 2 illustre, de façon schématique une variante du mode de réalisation de l'invention du lidar multifonctions détaillé ci-dessus. 25 Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, les faisceaux lumineux émis par la diode laser "A de la source laser 21, par la diode laser 13A du pointeur 23 et par la diode laser 15A de l'illuminateur 25 sont amplifiés par un amplificateur à fibre 22 dont l'entrée est couplée au multiplexeur 12 et la sortie au circulateur 16, ce qui permet de réduire le 30 nombre d'éléments du lidar multifonctions 20. REVENDICATIONS1. Dispositif optique multifonctions comprenant un première source de lumière laser destinée à générer un premier faisceau lumineux, au moins une deuxième source de lumière laser destinée à générer un deuxième faisceaux lumineux de longueur d'onde distincte de celle dudit premier faisceaux lumineux et une fibre optique apte à transmettre simultanément lesdits premier et deuxième faisceaux lumineux, caractérisé en ce que ladite fibre est couplée à un dispositif optique de collimation monté en sortie dudit dispositif optique multifonctions, de sorte que les rayons desdits premier et deuxième faisceaux lumineux soient parallèles en sortie dudit dispositif optique multifonctions. 2. Dispositif optique multifonctions selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source de lumière laser comprend une diode laser. 3. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite fibre forme une fibre d'un amplificateur à fibre optique. 4. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits faisceaux lumineux présentent une longueur d'onde comprise entre 0,4 et 2,1 micromètres. 5. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite fibre appartient au groupe comprenant au moins : - fibre dopée ; - fibre double gaine ; - fibre multi-coeurs. 6. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un multiplexeur de longueur d'ondes couplé à ladite fibre optique. 7. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un coupleur de fibre 3030063 7 optique à deux entrées connecté à ladite fibre optique de sorte à permettre l'injection desdits faisceaux lumineux dans ladite fibre. 8. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de 5 détection optique reliés à un circulateur optique connecté à ladite libre optiq ue. 9. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite deuxième source de lumière appartient au groupe comprenant au moins : 10 - illuminateur ; - pointeur. 10. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il forme un appareil appartenant au groupe comprenant au moins : 15 - désignateur laser ; - brouilleur d'armes à guide laser ; - lidar ; - marqueur pour l'ablation laser. 11. Dispositif optique multifonctions selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième source de lumière laser destinée à générer un troisième faisceau lumineux de longueur d'onde distincte de celle dudit premier et dudit deuxième faisceaux lumineux et en ce que ladite fibre optique est apte à transmettre simultanément lesdits premier, deuxième et troisième faisceaux lumineux 25