INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans ce deuxième mode de réalisation, la source est modulée avec une périodicité de 2fp/3. La périodicité de base du schéma d’ensemble de modulation/démodulation est donc ici aussi de fp/3.
Le deuxième mode de réalisation présente l’avantage de supprimer totalement, par filtrage électronique, la réflexion parasite interférométrique. De plus, le deuxième mode de réalisation n’induit pas de dégradation du bruit de mesure par défaut d’échantillonnage. En outre, ce schéma de modulation/démodulation permet de conserver une isolation de la source dans certaines conditions, sans requérir un isolateur optique.
Cependant, ce deuxième mode de réalisation présente des inconvénients. Tout d’abord, il ne permet pas de supprimer l’effet des interféromètres locaux (type Michelson) qui peuvent être conséquents pour le FOG. De plus, il nécessite un moyen supplémentaire pour permettre une variation de la longueur d’onde du faisceau source entre les émissions aux différents instants.
Considérons le cas d’une source laser 8 de type laser DFB. On cite ici différents exemple permettant la mise en œuvre du deuxième mode de réalisation.
Selon un premier exemple, on module la puissance électrique via l’injection du courant électrique 70 qui alimente la diode laser DFB, pour faire varier la longueur d’onde du faisceau source émis. Une variation de courant de l’ordre de 1mA permet aisément de faire un décalage de longueur d’onde suffisant puisque cela correspond à une différence de fréquence optique de plusieurs centaines de MHz sur des DFB standards.
Dans un deuxième exemple, on module le rapport cyclique (autrement dit la durée des impulsions source émises successivement), de façon à modifier l’échauffement de la diode laser DFB et la longueur d’onde d’émission. Une variation de 5% de la durée de l’impulsion (pour des durées de palier autour de 1µs) entre les impulsions émises aux instants t, t – τ, t – 2τ permet dans la pratique d’obtenir un battement entre les longueurs d’onde bien supérieur à 100MHz.
Dans un troisième exemple, on décale les impulsions émises successivement. Dans chaque impulsion, l’effet d’augmentation de la température permet de faire varier la longueur d’onde du faisceau source émis. Les impulsions successives étant décalées les unes par rapport aux autres, on obtient ainsi des longueurs d’onde différentes aux instants considérés pour la mesure. Pour des raisons très similaires à celles utilisées dans l’exemple précédent, un décalage de 5% de la durée de l’impulsion (pour des durées de palier autour de 1µs) entre les impulsions émises aux instants t, t – τ, t – 2τ permet dans la pratique d’obtenir un battement entre les longueurs d’onde bien supérieur à 100MHz.
La illustre le fonctionnement d’un interféromètre basé sur une source monofréquence, et avec une modulation de phase à deux états, selon un exemple du premier mode de réalisation.
Dans ce premier mode de réalisation, au lieu d’émettre un faisceau source continu de puissance constante, on module l’intensité ou la puissance du faisceau source 10. D’une part, le générateur de lumière 1 est configuré de manière à ce que la source laser 8 monofréquence émette le faisceau source 10 de puissance P 0 non nulle à l’instant t – τ. D’autre part, le générateur de lumière 1 est configuré de manière à ce que le faisceau source 10 ait une puissance P 0 nulle aux instants t et t – 2τ. De façon avantageuse, on module le faisceau source 10 à une fréquence égale à 2fp/(2n+1), où n est un nombre entier naturel supérieur ou égal à 1. De préférence, le faisceau source 10 a une fréquence égale à 2fp/3 (autrement dit n=1). La durée du signal source à P0=1 est généralement autour de τ /2 sans toutefois devoir se limiter à cette valeur. Le schéma de puissance émise du faisceau source n’est pas nécessairement défini sur les autres temps et peut être quelconque.
Dans ce premier mode de réalisation, la modulation de phase à deux états reste à la fréquence propre fp. Le système de traitement du signal 6 numérise le faisceau interférométrique détecté et démodule le signal détecté à la fréquence fp/(2n+1), ici fp/3, en échantillonnant deux mesures de puissance sur trois périodes de modulation de phase.
Sur la , le faisceau source 10 est ici modulé en puissance à la fréquence 2fp/3. La puissance P 0 du faisceau source 10 est égale à 1 (en unités arbitraires) aux instants t – τ et t – 4τ. La durée de chaque niveau haut (à 1) de puissance P0 est ici par exemple de l’ordre de τ. La puissance P 0 du faisceau source 10 est nulle aux instants t, t – 2τ, t – 3τ et t – 5τ. De plus, le signal interférométrique est modulé en phase, suivant une modulation à deux états, à la fréquence fp. Le signal détecté est démodulé à la fréquence fp/3. Plus précisément, on détecte le signal interférométrique aux instants t et t – 3τ. Sur la , les lignes courbes illustrent le lien entre le signal laser émis à l’instant du t-τ, respectivement t-4τ, et le signal interférométrique principal détecté à l’instant t, respectivement t-3τ. Le signal interférométrique détecté à l’instant t correspond bien au faisceau source émis à l’instant t – τ, de puissance égale à 1 (u.a.). Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t et qui correspondent au faisceau source 10 émis à l’instant t ou t – 2τ sont nuls, puisque la puissance du faisceau source émis aux instant t et t – 2τ est nulle. De même, le signal interférométrique détecté à l’instant t – 3τ correspond au faisceau source émis à l’instant t – 4τ, de puissance égale à 1 (u.a.). Les signaux parasites susceptibles d’être détectés à l’instant t – 3τ et qui correspondent au faisceau source 10 émis à l’instant t – 3τ ou t – 5τ sont nuls, puisque la puissance du faisceau source émis aux instant t – 3τ et t – 5τ est nulle.
Le signal détecté à l’instant t correspond à l’état de modulation haut, par exemple + π/2. Le signal détecté à l’instant t – 3τ correspond à l’état de modulation bas, par exemple - π/2. Les deux états de déphasage sont bien mesurés avec ce schéma de modulation/démodulation.
Dans cet exemple du premier mode de réalisation, le faisceau source 10 est modulé sur deux niveaux différents en puissance (0 et 1 en u.a.). A cet effet, la source laser 8 peut être modulée directement via un signal 62, ou encore via une modulation 63 de la source de courant 7 qui alimente la diode laser 8 pour que la diode laser émette par impulsion. En variante, la diode laser 8 émet en continu et un modulateur optique 9 externe, de type Mach-Zehnder, est disposé en aval de la diode laser 8 pour moduler la puissance du faisceau source 10.
Selon un aspect particulier du premier mode de réalisation, on module la puissance du faisceau source 10 en créneau avec un créneau à P0=1 de durée proche ou égale à τ de manière à ce que la valeur de puissance au point de mesure soit égale à deux fois la valeur moyenne de la puissance sur une plage de durée 2τ autour de ce point de mesure. Cette configuration particulière permet en outre d’atténuer ou même de supprimer les effets Kerr néfastes susceptibles d’apparaître dans la fibre optique avec une source laser monofréquence.
Selon un autre aspect particulier du premier mode de réalisation, on ajoute, au niveau du modulateur optique de phase 31 ou sur les fibres d’entrée de la bobine, un dispositif électro-optique permettant d’équilibrer la puissance des deux faisceaux secondaires 11, 12. Cet équilibrage des faisceaux secondaires permet aussi d’atténuer ou même de supprimer les effets Kerr néfastes susceptibles d’apparaître dans la bobine de fibre optique avec une source laser monofréquence.
Dans l’exemple illustré sur la du premier mode de réalisation, la modulation de la phase est à fp, tandis que la modulation de puissance source est à 2fp/3. La démodulation du signal détecté est à fp/3. L’ensemble du schéma de modulation/démodulation est donc à fp/3.
Le premier mode de réalisation présente plusieurs avantages. Premièrement, ce schéma de modulation de la puissance de la source permet la suppression totale de la réflexion parasite interférométrique. Il permet la suppression des interféromètres locaux mesurés par le FOG (type Michelson) et sources de problèmes. Enfin, il permet de supprimer des perturbations potentielles de la source par un retour parasite, ce qui autorise à se passer d’isolateur optique (ou de circulateur optique) entre la source laser 8 et le séparateur de source 2.
Comparée à la configuration classique de modulation et démodulation à la fréquence fp, on observe qu’il n’y a plus de croisement entre émission et réception dans ce premier mode de réalisation. Toutefois, il ne reste que 2 points de mesure à la fréquence fp/3, alors qu’il y a 6 points de mesure dans la configuration classique. Ce premier mode de réalisation présente donc l’inconvénient d’augmenter le bruit de mesure d’un facteur √3.
Ce premier mode de réalisation est donc avantageux lorsque la réduction du bruit générée par les réflexions parasites est supérieure à l’augmentation du bruit provenant du changement d’échantillonnage, ou lorsque l’un des autres avantages indiqués ci-dessus est suffisamment conséquent.
Ce premier mode de réalisation peut être généralisé à une modulation de phase à 4 états, 6 états, 8 états ou 12 états ou 20 états, sans sortir du cadre de la présente divulgation. Plus généralement, l’invention s’applique à toute modulation de phase à M états, où M est un nombre entier pair inférieur ou égal à 20.
La illustre le fonctionnement d’un interféromètre basé sur une source monofréquence, et avec une modulation de phase à deux états, selon un exemple du deuxième mode de réalisation.
Dans ce deuxième mode de réalisation, au lieu d’émettre un faisceau source monofréquence de longueur d’onde constante, on module la longueur d’onde du faisceau source 10 avec une fréquence de modulation. Toutefois, à chaque instant de la période de modulation de phase, le faisceau source reste monofréquence. Autrement dit, la source n’émet qu’une seule longueur d’onde à la fois. Dans ce deuxième mode de réalisation, on module le faisceau source 10 en longueur d’onde (ou en fréquence optique) à une fréquence égale à 2fp/(2n+1), où n est un nombre entier naturel supérieur ou égal à 1. De préférence, le faisceau source 10 est modulé en longueur d’onde à une fréquence égale à 2fp/3 (autrement dit n=1). Ainsi par exemple, le générateur de lumière 1 est configuré de manière à ce que la source laser 8 émette le faisceau source 10 à une première longueur d’onde λ 1 à l’instant t - τ (modulo 3τ), à une deuxième longueur d’onde λ 2 à l’instant t - 2τ (modulo 3τ) et à une troisième longueur d’onde λ 3 à l’instant t (modulo 3τ). La différence minimale entre chaque paire de fréquences optiques correspondant aux longueurs d’onde λ 1 , λ 2 et λ 3 est de 100MHz, pour être au-dessus de la bande passante de mesure de la puissance, avec une durée d’émission de chaque longueur d’onde (λ 1 , λ 2 et λ 3 ) autour de t/2. La longueur d’onde du faisceau source n’est pas nécessairement définie sur les autres temps et peut être quelconque. La source peut émettre en continu. En variante, la source émet de façon impulsionnelle aux différentes longueurs d’onde.
Dans ce deuxième mode de réalisation, la modulation de phase, par exemple à deux états, reste à la fréquence propre fp. Le système de traitement du signal 6 numérise le faisceau interférométrique détecté et démodule le signal détecté à la fréquence fp/3 en échantillonnant six mesures de puissance sur trois périodes de modulation de phase donc avec un échantillonnage correspondant à l’approche classique.
Comparée à la longueur de la bobine, la distance entre la source laser 8 et chaque point de réflexion 21, 22, 41, 42 est très faible. Par simplification dans la suite de la description, on considère ici que la source laser 8 et les zones de réflexions parasites sont quasiment toutes au même point.
De ce fait, le photodétecteur 5 reçoit simultanément à un instant t les trois contributions suivantes : le signal principal issu du faisceau interférentiel 15 décrit ci-dessus, correspondant au faisceau source émis à un instant t-τ, ayant traversé (après séparation optique) toute la bobine de fibre optique avant d’être recombiné et transmis au photodétecteur 5 ; une réflexion directe correspondant au faisceau source émis à l’instant t et qui est réfléchi sur le ou les points de réflexion 21, 22, 41, 42, sans passer par la bobine de fibre optique, pour revenir directement sur le photodétecteur 5 ; et une réflexion depuis la bobine correspondant au faisceau source émis à l’instant t-2τ, ayant traversé une première fois la bobine de fibre optique, puis étant réfléchi sur une interface (sur le ou les points de réflexion 21, 22, 41, 42) pour former un signal réfléchi parasite se propageant une seconde fois dans la bobine de fibre optique, avant d’être transmis au photodétecteur 5.
Une constatation faisant partie de la présente divulgation est que, dans un système interférométrique conventionnel à source monofréquence émettant en continu, le signal principal et les signaux de réflexions parasites sont reçus simultanément par le photodétecteur tout en étant émis à des instants différents les uns des autres.
On suppose, pour la clarté de l’exposé, que la modulation appliquée au modulateur optique de phase 31 est une modulation à deux états, illustrée sur la . Cette modulation de phase est périodique et à la fréquence propre fp. Toutefois, une modulation à 4 états, 6 états, 8 états ou plus, est envisageable sans sortir du cadre de la présente divulgation.
On va décrire brièvement le fonctionnement classique d’un système interférométrique à fibre optique basé sur une source laser monofréquence, avec une modulation de phase à deux états.
Pour la modulation deux états, une tension électrique modulée V m (t) est appliquée entre les électrodes du modulateur optique de phase 31 pour moduler la différence de phase ΔΦ m (t) du signal interférométrique mesuré. Cette modulation permet une mise au biais qui augmente la sensibilité du système interférométrique, notamment pour des mesures de rotation de faible amplitude. Plus précisément, le modulateur optique de phase 31 génère un déphasage Φ m (t) sur chaque faisceau secondaire 11 et 12. On obtient ainsi une modulation de la différence de phase ΔΦ m (t) selon l’équation suivante.
Cette modulation du déphasage Φ m (t) est obtenue en appliquant une tension électrique 61 modulée V m (t) sur les électrodes du modulateur optique de phase 31.
On observe que la modulation du déphasage à la fréquence de répétition fp ou de période 2t, implique que les différences de phase sont exactement opposées (ou présentent une symétrie d’alternance) à t de différence, comme dans l’équation suivante.
Cette symétrie d’alternance de la modulation apparaît sur la , qui montre une différence de phase symétrique en fonction du temps. Cette symétrie d’alternance est vérifiée quelle que soit la configuration des électrodes : deux électrodes en push-pull ou une seule électrode sur un bras du modulateur optique de phase 31.
En particulier, il est connu d’appliquer une modulation dite 2-états, en modulant la tension de modulation V m en carré entre deux valeurs de paliers, de manière à produire une modulation de la différence de phase, dite différence de phase de mise au biais, sur deux niveaux, Δφ 1 et Δφ 2 symétriques. Par exemple, avec une source laser, on applique une modulation de ΔΦ b (t) = ± 3π/4. La modulation 2-états est appliquée à la fréquence propre f p de la bobine de fibre optique. La fréquence propre f p est définie de telle manière que T/2 = 1/(2.f p ) = τ où T représente la période de la modulation carrée. Ainsi, la demi-période de modulation T/2 correspond à la différence de temps de propagation τ entre le chemin optique long passant par la bobine et le chemin optique court qui relie le modulateur optique de phase 31 au coupleur-séparateur optique 3.
Sur la , on a représenté en haut la puissance P S du signal interférométrique détecté en fonction du déphasage Δφ entre les deux faisceaux secondaires se propageant en sens mutuellement opposés dans la bobine. On a aussi représenté la modulation de la différence de phase à deux états en fonction du temps. On applique une tension de modulation aux bornes des électrodes du modulateur optique de phase 31, de manière à moduler la différence de phase entre les deux faisceaux secondaires entre deux niveaux Δφ 1 et Δφ 2 symétriques.
Sur la , on a représenté en haut, un exemple de modulation de la différence de phase à deux états en fonction du temps, et, en bas, la puissance P0 de la source laser, ainsi que les instants de détection t et t-τ. La puissance P0 de la source laser est supposée constante. Les lignes courbes illustrent le lien entre le signal laser émis à l’instant du t-τ et le signal interférométrique principal détecté à l’instant t lorsqu’on ne considère que le signal principal.
Comme illustré sur la , le système de détection 5 acquiert la puissance Ps du faisceau interférométrique en sortie de l’interféromètre aux instants t et t-τ suivant les deux états de modulation, ici à ± π/2. Le système de traitement du signal 6 numérise le faisceau interférométrique détecté et démodule à f p le signal détecté en échantillonnant deux mesures de puissance sur chaque période de modulation et en affectant un signe négatif à un premier niveau et un signe positif au niveau suivant. Ce schéma de modulation-démodulation basé sur une tension de modulation carrée générant 2 états à la fréquence f p permet d’obtenir une meilleure sensibilité du système interférométrique et une meilleure stabilité des mesures autour de zéro, indépendamment des variations de la puissance de sortie Ps.
Dans un interféromètre de l’art antérieur, avec une modulation de phase à deux états, la puissance de la source P 0 est généralement constante en fonction du temps. Sur la , la puissance de la source P 0 est normalisée à 1. Le signal interférométrique est acquis aux instants t et t – τ, à chaque période de modulation.
Toutefois, comme indiqué ci-dessus, la source monofréquence émettant en continu, le signal principal et les signaux de réflexions parasites sont reçus simultanément par le photodétecteur tout en étant émis à des instants différents les uns des autres.
Nous allons maintenant décrire deux modes de réalisation permettant de supprimer la contribution des réflexions parasites dans le signal détecté.
On entend par verre correcteur définitif 12 le verre correcteur qui sera installé sur une monture 28 de lunettes 30 pour être utilisé par un sujet et/ou pour corriger la vue dudit sujet. Le verre correcteur définitif 12 est par exemple obtenu à l’aide d’un verre correcteur brut 32. Le verre correcteur définitif 12 est par exemple obtenu par usinage du verre correcteur brut 32.
Comme illustré en , un contour 34 externe du verre correcteur 12 est défini par une surface du verre correcteur définitif 12. En particulier, le contour externe 34 est formé dans la en ménageant un biseau pour définir la tranche du verre correcteur définitif 12. En variante ou en complément, le contour 34 est formé en ménageant une rainure (non illustrée) s’étendant sur la tranche du verre correcteur définitif 12. En variante encore, un ou des orifices (non illustré) sont ménagés au travers du verre correcteur 12.
Le verre correcteur brut 32 comprend par exemple un centre optique 36. Dans l’illustration de la , le centre optique 36 correspond à un foyer optique du verre correcteur brut 32. Dans une variante non illustrée, le centre optique désigne l’ensemble des foyers optiques du verre correcteur brut 32. Suite à l’obtention du verre correcteur définitif 12, le centre optique 36 du verre correcteur brut 32 correspond au centre optique 36 du verre correcteur définitif 12.
Le verre correcteur brut 32 est par exemple une lentille ophtalmologique visible sur la présentant un contour extérieur circulaire. Le verre correcteur brut 32 est de dimensions supérieure au verre correcteur définitif 12 pour lequel il sert de base d’usinage.
La monture 28 est destinée à accueillir le verre correcteur définitif 12.
La monture 28 comprend un contour interne 38 défini par une surface de la monture destinée à maintenir le verre correcteur définitif 12 sur la monture 28.
En particulier, le contour interne 38 est formé dans la par un drageoir s’étendant dans la tranche de la monture 28. En variante ou en complément, le contour 38 est formé par un cordon (non illustré). La monture comporte également le cas échéant une ou plusieurs vis insérée(s) définissant la surface de la monture destinée à maintenir le verre correcteur définitif 12 sur la monture 28.
Dans la suite de la description, on nomme contour interne 38 la surface de la monture destinée à maintenir le verre correcteur définitif 12 sur la monture 28, que cette surface soit formée par un drageoir, un cordon ou une vis.
La surface du verre correcteur définitif 12 définissant le contour externe 34 est appelée surface complémentaire, et est complémentaire à la surface interne 38. Ainsi, on nomme, dans la suite de la description, contour externe 34, la surface du verre correcteur définitif 12 destinée à être maintenu sur la monture 28, que cette surface soit formée par un biseau, une rainure ou un orifice.
Le module 14 d’acquisition de monture est configuré pour acquérir des données tridimensionnelles de la monture 28. Le module 14 d’acquisition de monture est par exemple configuré pour acquérir un nuage de points représentatif de la monture 28.
Les données tridimensionnelles de la monture 28 comprennent les données tridimensionnelles du contour interne 38 de la monture. Les données tridimensionnelles du contour 38 définissent non seulement la forme du contour 38 de la monture 28 dans l’espace mais définissent en outre le profil dudit contour 38. Les données tridimensionnelles du contour définissent par exemple un modèle d’un drageoir s’étendant dans la tranche de la monture 28 et/ou d’un cordon de la monture 28 et/ou par d’une ou de vis de la monture 28.
Les données tridimensionnelles de la monture 28 comprennent en outre par exemple les données tridimensionnelles d’une face arrière de la monture, destinée à faire face à une face d’un sujet, et d’une face avant de la monture, opposée à la face arrière. Les données tridimensionnelles de la monture 28 comprennent alors des données relatives à la position du contour interne 38 de la monture par rapport aux faces avant et/ou arrière de la monture 28. Les données tridimensionnelles de la monture 28 comprennent alors notamment des données relatives à l’épaisseur de la monture 28.
Les données tridimensionnelles de la monture 28 comprennent également de préférence les données tridimensionnelles d’au moins un patin 39 de la monture, un tel patin de monture 39 étant par exemple représenté en . Comme visible sur la , le patin de montre 39 est par exemple un patin en forme de plaquette.
Les données tridimensionnelles de la monture 28 comprennent, dans un mode de réalisation préféré, les données tridimensionnelles de l’ensemble de la monture 28, lesdites données tridimensionnelles comprenant alors par exemple des données tridimensionnelles de branches de la monture 28.
Comme illustré dans la , le module 14 d’acquisition de monture est par exemple configuré pour être connecté à une unité de mesure de monture 40. Lorsqu’il est connecté à l’unité de mesure de monture 40, le module 14 d’acquisition de monture acquiert les données tridimensionnelles de la monture 28 depuis l’unité de mesure de monture 40.
L’unité de mesure de monture 40 est configurée pour mesurer les données tridimensionnelles de monture 28 sur une monture physique destinée à accueillir le verre correcteur définitif 12. L’unité de mesure de monture 40 est en d’autres termes configurée pour générer les données tridimensionnelles de monture 28 à partir d’une mesure physique sur une monture physique et de transmettre les données tridimensionnelles de monture mesurées au module 14 d’acquisition de monture.
D’après la théorie des valeurs extrêmes [3], l’indicateur de défaut maximal suit une loi de Gumbel où est le paramètre de position et est le paramètre d’échelle. D’après la théorie des valeurs extrêmes [3], le paramètre d’échelle est égal à 1.