Brevet FR3129223A1 — publié le 20230519

Modulation de front d'onde La présente description concerne un système optique de modulation de front d'onde comprenant un premier dispositif (2) de modulation de front d'onde et un deuxième dispositif (3) de modulation de front d'onde. Le premier dispositif (2) est disposé en amont du deuxième dispositif (3). Les premier et deuxième dispositifs (2, 3) sont commandables. Un des premier et deuxième dispositifs (2, 3) est de type pixelisé et l'autre est de type continu. Les deux dispositifs (2, 3) fournissent une distribution de champ cible comprenant une première composante commandable par les deux dispositifs et une deuxième composante commandable uniquement par le dispositif de type continu, la deuxième composante participant à un signal utile de la distribution de champ cible. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Modulation de front d'onde La présente description concerne de façon générale les systèmes optiques, et, plus particulièrement, les systèmes optiques de modulation de front d'onde. De très nombreuses applications connues comprennent un système optique de modulation de front d'onde, configuré pour mettre en œuvre une mise en forme d'un faisceau lumineux. Ces systèmes optiques de modulation de front d'onde comprennent chacun au moins un dispositif optique de modulation spatiale de front d'onde ou modulateur spatial de lumière (SLM de l'anglais "Spatial Light Modulator"). Parmi les dispositifs optiques de modulation de front d'onde connus on s'intéresse ici plus particulièrement aux dispositifs optiques de modulation de front d'onde commandables, c’est-à-dire des dispositifs optiques configurés pour appliquer une modulation à un front d'onde qui soit commandable, et qui puisse donc être modifiée en commandant de manière appropriée ces dispositifs. Parmi les dispositifs optiques de modulation de front d'onde commandables connus, on distingue les dispositifs de type "pixélisé" et les dispositifs de type "continu". Un dispositif de modulation de front d'onde commandable de type pixelisé est tel qu'il fournit un front d'onde comprenant une partie, ou composante, modulée et commandable et une partie, ou composante, constante ou fixe quelle que soit la commande appliquée au dispositif. A l'inverse, un dispositif de modulation de front d'onde commandable de type continu est tel qu'il fournit un front d'onde ne comprenant qu'une composante modulée et commandable, c’est-à-dire un front d'onde modulé dépourvu de composante fixe et indépendante de la commande appliquée au dispositif. Les dispositifs optiques de modulation de front d'onde commandables de type pixelisé comprennent, par exemple, les matrices de micro-miroirs de type MEMS (de l'anglais Micro Electro Mechanical System – microsystème électromécanique) et les modulateurs spatiaux de lumière à cristaux liquides sur silicium (SLM LCOS de l'anglais "SLM Liquid Cristal On Silicon"). Les dispositifs optiques de modulation de front d'onde commandables de type continu comprennent, par exemple, les modulateurs spatiaux de lumière acousto-optiques, les miroirs déformables et les lentilles déformables. Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des systèmes de modulations de front d'onde connus. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes de modulations de front d'onde connus. Un mode de réalisation prévoit un système optique de modulation de front d'onde comprenant un premier dispositif de modulation de front d'onde et un deuxième dispositif de modulation de front d'onde, dans lequel : le premier dispositif est disposé en amont du deuxième dispositif ; les premier et deuxième dispositifs sont commandables ; l'un des premier et deuxième dispositifs est de type pixelisé, l'autre des premier et deuxième dispositifs étant de type continu ; les premier et deuxième dispositifs sont configurés pour fournir une distribution de champ cible comprenant une première composante commandable par les premier et deuxième dispositifs et une deuxième composante commandable uniquement par celui des premier et deuxième dispositifs qui est de type continu, la deuxième composante participant à un signal utile de la distribution de champ cible. Selon un mode de réalisation : le premier dispositif est configuré pour recevoir une distribution de champ A1in et fournir une distribution de champ A1out égale à Fmod1.A1in, avec Fmod1 une fonction de transfert du premier dispositif ; le deuxième dispositif est configuré pour recevoir une distribution de champ A2in et pour fournir une distribution de champ A2out égale à Fmod2.A2in, avec Fmod2 une fonction de transfert du deuxième dispositif ; et le système est configuré pour que la distribution A2in soit fonction de la distribution A1out, et, en outre : - le premier dispositif est de type pixelisé et Fmod1=Fmod1-var+Fmod1-0 avec Fmod1-var une composante commandable et Fmod1-0 une composante fixe ; ou - le deuxième dispositif est de type pixélisé et Fmod2=Fmod2-var+Fmod2-0 avec Fmod2-var une composante commandable et Fmod2-0 une composante fixe. Selon un mode de réalisation : le premier dispositif est configuré pour recevoir une distribution de champ A1in et fournir une distribution de champ A1out égale à Fmod1(A1in), avec Fmod1 une fonction de transfert du premier dispositif ; le deuxième dispositif est configuré pour recevoir une distribution de champ A2in et pour fournir une distribution de champ A2out égale à Fmod2(A2in), avec Fmod2 une fonction de transfert du deuxième dispositif ; et le système est configuré pour que la distribution A2in soit fonction de la distribution A1out, et, en outre : - le premier dispositif est de type pixelisé et Fmod1=Fmod1-var+Fmod1-0 avec Fmod1-var une composante commandable et Fmod1-0 une composante fixe ; ou - le deuxième dispositif est de type pixélisé et Fmod2=Fmod2-var+Fmod2-0 avec Fmod2-var une composante commandable et Fmod2-0 une composante fixe. Selon un mode de réalisation, le système optique de modulation de front d'onde comprend une optique relai configurée pour fournir la distribution A2in à partir de la distribution A1out. Selon un mode de réalisation, lorsque le premier dispositif est approximé par un premier plan et le deuxième dispositif est approximé par un deuxième plan, l'optique relai est configurée pour mettre en œuvre l'équation suivante : A2in(X,Y) = F[F[A1out(x,y).L1(x,y)](u,v).L2(u,v)](X,Y), avec x et y des coordonnées cartésiennes dans le premier plan, X et Y des coordonnées cartésiennes dans le deuxième plan, L1(x,y) une fonction de transfert appliquée à la distribution A1out(x,y), F l'opération transformée de Fourier, u et v des coordonnées dans un plan de Fourier de l'optique relai, et L2(u,v) une fonction de transfert appliquée à une distribution exprimée dans ledit plan de Fourier. Selon un mode de réalisation, l'optique relai est afocale ou quasi-afocale. Selon un mode de réalisation le système optique est configuré pour mettre en œuvre une propagation libre du premier dispositif vers le deuxième dispositif. Selon un mode de réalisation, A2in est égal à A1out, par exemple à un changement de repère cartésien près. Selon un mode de réalisation, le premier dispositif est de type pixélisé. Selon un mode de réalisation, le système optique de modulation de front d'onde comprend en outre un circuit de commande configuré pour fournir des signaux de commande aux premier et deuxième dispositifs. Selon un mode de réalisation, le circuit de commande est configuré pour modifier lesdits signaux de commande de sorte à modifier ladite distribution de champ cible. Selon un mode de réalisation, le premier dispositif met en œuvre au moins une modulation en phase et le deuxième dispositif met en œuvre au moins une modulation en phase. Selon un mode de réalisation, celui des premier et deuxième dispositifs qui est de type pixélisé est un dispositif à cristaux liquides sur silicium. Selon un mode de réalisation, celui des premier et deuxième dispositifs qui est de type continu est un miroir déformable. Selon un mode de réalisation, le système optique comprend en outre un objectif de focalisation configuré pour recevoir la distribution de champ cible A2out. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente, de manière schématique, un mode de réalisation d'un système optique de modulation de front d'onde ; et la représente, de manière schématique, un exemple de modélisation d'une optique relai du système optique de modulation de front d'onde de la . Système optique de modulation de front d'onde comprenant un premier dispositif (2) de modulation de front d'onde et un deuxième dispositif (3) de modulation de front d'onde, dans lequel : le premier dispositif (2) est disposé en amont du deuxième dispositif (3) ; les premier et deuxième dispositifs (2, 3) sont commandables ; l'un des premier et deuxième dispositifs (2, 3) est de type pixelisé, l'autre des premier et deuxième dispositifs (2, 3) étant de type continu ; les premier et deuxième dispositifs (2, 3) sont configurés pour fournir une distribution de champ cible comprenant une première composante commandable par les premier et deuxième dispositifs et une deuxième composante commandable uniquement par celui des premier et deuxième dispositifs qui est de type continu, la deuxième composante participant à un signal utile de la distribution de champ cible. Système optique selon la revendication 1, dans lequel : le premier dispositif (2) est configuré pour recevoir une distribution de champ A1in et fournir une distribution de champ A1out égale à Fmod1.A1in, avec Fmod1 une fonction de transfert du premier dispositif (2) ; le deuxième dispositif est configuré pour recevoir une distribution de champ A2in et pour fournir une distribution de champ A2out égale à Fmod2.A2in, avec Fmod2 une fonction de transfert du deuxième dispositif ; et le système est configuré pour que la distribution A2in soit fonction de la distribution A1out, et dans lequel : - le premier dispositif (2) est de type pixelisé et Fmod1=Fmod1-var+Fmod1-0 avec Fmod1-var une composante commandable et Fmod1-0 une composante fixe ; ou - le deuxième dispositif (3) est de type pixélisé et Fmod2=Fmod2-var+Fmod2-0 avec Fmod2-var une composante commandable et Fmod2-0 une composante fixe. Système optique selon la revendication 1, dans lequel : le premier dispositif (2) est configuré pour recevoir une distribution de champ A1in et fournir une distribution de champ A1out égale à Fmod1(A1in), avec Fmod1 une fonction de transfert du premier dispositif (2) ; le deuxième dispositif est configuré pour recevoir une distribution de champ A2in et pour fournir une distribution de champ A2out égale à Fmod2(A2in), avec Fmod2 une fonction de transfert du deuxième dispositif ; et le système est configuré pour que la distribution A2in soit fonction de la distribution A1out, et dans lequel : - le premier dispositif (2) est de type pixelisé et Fmod1=Fmod1-var+Fmod1-0 avec Fmod1-var une composante commandable et Fmod1-0 une composante fixe ; ou - le deuxième dispositif (3) est de type pixélisé et Fmod2=Fmod2-var+Fmod2-0 avec Fmod2-var une composante commandable et Fmod2-0 une composante fixe. Système optique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le système optique (1) de modulation de front d'onde comprend une optique relai (4) configurée pour fournir la distribution A2in à partir de la distribution A1out. Système optique selon la revendication 4 prise dans sa dépendance à la revendication 2, dans lequel, lorsque le premier dispositif est approximé par un premier plan et le deuxième dispositif est approximé par un deuxième plan, l'optique relai (4) est configurée pour mettre en œuvre l'équation suivante : A2in(X,Y) = F[F[A1out(x,y).L1(x,y)](u,v).L2(u,v)](X,Y), avec x et y des coordonnées cartésiennes dans le premier plan, X et Y des coordonnées cartésiennes dans le deuxième plan, L1(x,y) une fonction de transfert appliquée à la distribution A1out(x,y), F l'opération transformée de Fourier, u et v des coordonnées dans un plan de Fourier de l'optique relai, et L2(u,v) une fonction de transfert appliquée à une distribution exprimée dans ledit plan de Fourier. Système optique selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l'optique relai (4) est afocale ou quasi-afocale. Système optique selon la revendication 2, dans lequel ledit système optique (1) est configuré pour mettre en œuvre une propagation libre du premier dispositif (2) vers le deuxième dispositif (3). Système optique selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel A2in est égal à A1out, par exemple à un changement de repère cartésien près. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier dispositif (2) est de type pixélisé. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le système optique (1) de modulation de front d'onde comprend en outre un circuit de commande (CTRL) configuré pour fournir des signaux de commande aux premier et deuxième dispositifs (2, 3). Système optique selon la revendication 10, dans lequel le circuit de commande (CTRL) est configuré pour modifier lesdits signaux de commande de sorte à modifier ladite distribution de champ cible. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le premier dispositif (2) met en œuvre au moins une modulation en phase et le deuxième dispositif (3) met en œuvre au moins une modulation en phase. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel celui des premier et deuxième dispositifs (2, 3) qui est de type pixélisé est un dispositif à cristaux liquides sur silicium. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel celui des premier et deuxième dispositifs (2, 3) qui est de type continu est un miroir déformable. Système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comprenant en outre un objectif de focalisation (OBJ) configuré pour recevoir la distribution de champ cible A2out.