INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
SYSTÈME DE COMPENSATION DE LA DILATATION THERMIQUE D’UN CÂBLE À L’AIDE DE BILAMES Domaine technique de l’invention L’invention concerne un système de compensation de la dilatation thermique d’un câble et en particulier d’un câble d’une caténaire dans des infrastructures ferroviaires. L’invention s’étend également à un câble d’une caténaire ferroviaire comprenant un tel système de compensation.
Arrière-plan technologique Les caténaires sont principalement constituées de quatre composants dont les structures, les armements, les fils de contact, et les câbles porteurs. Les structures comprennent les supports, les poteaux et les portiques qui servent à porter l’ensemble de la caténaire. La caténaire comprend notamment un armement, généralement un câble porteur, un câble auxiliaire, un câble conducteur appelé fil de contact permettant le contact avec le pantographe pour le guidage mécanique et l’acheminement du courant, un ensemble de câbles verticaux tendus entre le câble porteur, le câble auxiliaire et le fil de contact de manière à assurer la linéarité de ce dernier. L'armement de la caténaire comprend généralement, une console supportant la caténaire, un hauban de console servant plus particulièrement à régler la hauteur, un anti balançant lié au câble porteur auxiliaire et visant à empêcher toute inclinaison de la caténaire, cet anti balançant étant terminé par un bras de rappel lié au fil de contact.
Pour des raisons de mise en œuvre et de maintien de la géométrie, la caténaire est divisée en « canton de pose » correspondant à une section sur laquelle les conducteurs sont ininterrompus. Afin de maîtriser la géométrie, en particulier la hauteur du plan de contact et la qualité du captage, on peut compenser les effets de la dilatation thermique des conducteurs par un système de régularisation.
Une solution connue pour pallier ce problème de dilatation thermique consiste à installer des dispositifs aux extrémités des cantons venant tirer sur les conducteurs, et permettent ainsi d’assurer, une constance de la tension mécanique et donc de la géométrie. Ces dispositifs peuvent être des treuils ou moufles auxquels est attaché un contrepoids, pour assurer une tension constante, tel que par exemple le dispositif Tensorex ® de Pfisterer.
L’un des inconvénients de cette solution réside dans l’installation de ces systèmes aux extrémités des cantons qui imposent une rotation autour du système. La longueur du câble à enrouler équivaut à la distance au point fixe multipliée par le coefficient de dilatation thermique du câble et multipliée par le delta de température.
En général, sur les caténaires 1500V classiques, les fils de contact sont régularisés, c’est-à-dire que la dilatation thermique est compensée, et les câbles porteurs non régularisés. De ce fait, la géométrie varie de manière significative en fonction de la température.
Une autre solution connue pour pallier ce problème consiste à reprendre manuellement la tension du câble porteur du dispositif. Il s’agit d’un dispositif qui se place dans une portée d’une caténaire et qui permet à l’aide d’une vis d’augmenter la tension mécanique en exerçant une flexion trois points sur le câble porteur.
L’inconvénient réside dans le fait que l’ajustement de la tension mécanique est manuel, ponctuel et qu’il n’est pas fonction de la température.
Un autre inconvénient des solutions précédentes réside aussi dans les contraintes nécessaires pour assurer cet ajustement de la tension. En d’autres termes, ces solutions impliquent un déplacement longitudinal du câble porteur sur toute la longueur du canton. Par exemple, pour un demi-canton de 750 mètres, il faut prévoir un déplacement dû à la dilatation du câble en fonction de la température d’environ 90 centimètres. Aussi, les chaînes de suspension du câble porteur ne permettent pas un tel déplacement. De ce fait, une régularisation des câbles notamment porteurs nécessiterait d’importantes modifications des installations existantes.
Les inventeurs ont cherché à proposer une solution alternative pour assurer le maintien d’une tension mécanique constante ou non dans un câble et qui puisse équiper un câble de type caténaire dans les infrastructures ferroviaires ou de type câble électrique utilisé dans les infrastructures énergétiques (lignes hautes tensions par exemple), sans difficultés, et sans nécessiter le remplacement de ces câbles.
Objectifs de l’invention L’invention vise ainsi à fournir un système de compensation de la dilatation thermique qui pallie au moins certains des inconvénients des dispositifs connus.
L’invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de compensation qui puisse être monté sur un câble conducteur ou non.
L’invention vise également à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de compensation qui puisse être monté sur un câble de caténaire sans nécessiter le remplacement de la structure de la caténaire existante.
Avantageusement, un recouvrement des bandes passantes des N amplificateurs permet d’obtenir une amplification sur au moins une partie des longueurs d’onde composant le signal d’entrée SE2. Cela permet d’éviter qu’une plage de longueurs d’onde ne soit pas amplifiée, comme cela est illustré en , pour la plage de longueurs d’onde 1560 nm à 1575 nm.
En modifiant la température T1, T2, T3 des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3, la position dans le domaine des longueurs d’onde de la bande passante BP1, BP2, BP3 de chacun des N amplificateurs est modifiée. La modification de la position dans le domaine des longueurs d’onde de la bande passante d’un amplificateur est obtenue en modifiant la longueur d’onde centrale de la bande passante d’un amplificateur, en agissant sur la température de l’amplificateur. De cette manière, en modifiant la position dans le domaine des longueurs d’onde des bandes passantes des N amplificateurs, la plage de longueurs d’onde sur laquelle un signal peut être amplifié est élargie, en contrôlant la température de N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de contrôle de la température 26 est configuré pour que la différence de température T1, T2, T3 entre chacun des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3 soit supérieure ou égale à 10K et inférieure ou égale à 50K. Une telle différence de température permet d’éviter un recouvrement trop important entre deux bandes passantes BP1, BP2, BP3 de deux des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3. Avantageusement, en réduisant le recouvrement des bandes passantes des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3, un nombre d’amplificateurs moins important est nécessaire pour amplifier un signal d’entrée sur au moins une partie de sa plage de longueurs d’onde.
Ainsi, préférentiellement, le recouvrement de la bande passante entre deux des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3 est typiquement compris entre 1% et 20% de la bande passante, par exemple il peut être de l’ordre de 5 nm dans le cas d’un amplificateur optique ayant une bande passante de 50nm.
La illustre la position en longueur d’onde de la bande passante d’un amplificateur, tel qu’un amplificateur optique à semi-conducteurs, selon différentes températures. Les expériences conduisant à cette invention ont montré que pour un amplificateur, le pic de gain se décale en fonction de la température, vers les longueurs d’onde plus faibles.
La permet également de constater que plus la température de l’amplificateur est importante, plus la bande passante en longueurs d’onde est large. Il est visible que pour un amplificateur soumis à une température d’environ 70 K, la bande passante autour du pic de gain, près de 1510 nm est très réduite, de l’ordre de 5 à 10 nm. Tandis que dans des conditions de température proche de 240K, le pic de gain est proche de 1550 nm, et la largeur de la bande passante autour du pic de gain est plus importante, et peut être de l’ordre de 30 à 40 nm.
Toutefois, si la température d’un amplificateur est trop importante, le bruit généré lors de l’amplification est très important. Il est ainsi préférable de maintenir les amplificateurs à des températures inférieures ou égales à 350K pour que le bruit généré par l’amplification lors de l’amplification soit acceptable et ne pollue pas le signal de sortie.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de contrôle de la température 26 est configuré pour que la température T1, T2, T3 de chacun des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3 soit supérieure ou égale à 40K et inférieure ou égale à 350K, préférentiellement supérieure ou égale à 120K et inférieure ou égale à 220K, plus préférentiellement supérieure ou égale à 160K et inférieure ou égale à 220K.
Avantageusement, lorsque la température d’un amplificateur optique à semi-conducteur est comprise entre 40K et 220K, la bande passante des amplificateurs sur laquelle un signal intermédiaire peut être amplifié est comprise entre 5 nm et 60 nm, et typiquement comprise entre 20 nm et 40 nm pour un amplificateur optique à semi-conducteurs entre 120K et 220K.
Un dispositif de refroidissement est utilisé pour maintenir les N amplificateurs à des températures inférieures ou égales à 350K. Le dispositif de refroidissement est contrôlé par un dispositif de régulation 28 de la température (voir figures 4 à 7.)
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de refroidissement est un dispositif de refroidissement passif, détaillé par la suite lors de la description de la .
Dans un autre mode de réalisation particulier, le dispositif de refroidissement est un dispositif de refroidissement cryogénique. Un mode de réalisation de l’invention comprenant un tel dispositif de refroidissement est illustré en figures 6 et 7 et décrit par la suite.
La régulation en température de l’un des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3 permet de de réguler sa bande passante. En modifiant la température de l’amplificateur dont la température est régulée, la bande passant sur laquelle l’amplificateur peut amplifier un signal est également modifiée.
Ainsi, selon un mode de réalisation, le dispositif d’amplification selon l’invention permet de contrôler et/ou modifier la température d'au moins un des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3, en vue de contrôler et/ou modifier sa bande passante.
Par exemple, un dispositif d’amplification selon l’invention peut comprendre un amplificateur AMPamb dont la température n’est pas régulable et au moins deux amplificateurs AMP1, AMP2 dont la température est régulable à l’aide du dispositif de régulation 28 de la température. L’amplificateur AMPamb a une température équivalente est à la température ambiante Tamb de l’emplacement où est disposé le dispositif d’amplification. Le premier amplificateur AMP1 ayant une température régulable est refroidi à une température T1. Le second amplificateur AMP2 ayant une température régulable est refroidi à une température T2.
Selon cet exemple, dans un premier mode de régulation, le dispositif de contrôle de la température 26 peut contrôler uniquement si la température T1 du premier amplificateur AMP1 est différente des températures T2 et Tamb, afin de de fournir à l’amplificateur AMP1 une bande passante différente du second amplificateur AMP2 et de l’amplificateur AMPamb.
Chaque neurone de la couche cachée L2 est activé en appliquant une « fonction d’activation » bornée qui permet de mieux modéliser des comportements non linéaires pour obtenir une deuxième fonction de pondération. La fonction d’activation transforme une entrée linéaire en une sortie non linéaire. La fonction d’activation correspond par exemple à une sigmoïde du type : ou à une fonction « signe doux » du type .
Par exemple, pour le premier neurone, en activant le premier neurone, on obtient une deuxième fonction de pondération suivante :
La couche de sortie L3 effectue alors une combinaison linéaire des fonctions de pondération en multipliant les deuxièmes fonctions de pondération aux coefficients synaptiques des synapses connectant les neurones de la couche cachée L2 aux neurones de la couche de sortie L3 et en ajoutant un biais. On obtient donc la fonction suivante :
La dernière opération consiste à « dé-normaliser », par référence à la normalisation, c’est-à-dire à rendre homogène la sortie de la couche de sortie L3 à la grandeur à estimer, via une transformation : - la fonction est bornée inférieurement à zéro : , - la fonction est ensuite normalisée par rapport aux valeurs maximales et minimales de la vitesse observée pendant l’apprentissage : .
Sur la figure 9, on a représenté une courbe R1 en trait épais correspondant à la vitesse réelle de l’aéronef AC et une courbe R2 en trait fin correspondant à la vitesse estimée de l’aéronef AC lorsque la vitesse est estimée à partir d’un réseau de neurone. En comparant les courbes de la figure 9 avec les courbes des figures précédentes, il apparaît clairement une amélioration de l’estimation de la vitesse apportée par cette deuxième variante du quatrième mode de réalisation, en particulier à basse vitesse.
L’invention concerne également un procédé d’estimation automatique de la vitesse d’un aéronef AC lors d’un vol de l’aéronef AC.
Le procédé comporte au moins les étapes suivantes : - une étape E1 de détermination, mise en œuvre par le module de détermination 2, consistant à déterminer au moins une grandeur représentative d’un effort exercé sur au moins une gouverne 7 de l’aéronef AC ; - une étape E3 de calcul, mise en œuvre par le module de calcul 4, consistant à calculer au moins une vitesse de l’aéronef AC au moins à partir de la ou des grandeurs déterminées par le module de détermination 2 ; - une étape E4 de transmission, mise en œuvre par le module transmission 5, consistant à transmettre à un dispositif utilisateur la ou les vitesses de l’aéronef calculées dans l’étape E3 de calcul.
L’étape E1 de détermination peut comprendre une sous-étape E11 de collecte, mise en œuvre par le sous-module de collecte 21, consistant à collecter une différence de pression individuelle , , de l’actionneur 6 ou de chaque actionneur 6, la différence de pression individuelle , , étant mesurée par un capteur de mesure de différence de pression C1, C2, C3 de chaque actionneur 6
L’étape E1 de détermination peut comprendre une sous-étape E12 de filtrage, mise en œuvre par le sous-module de filtrage 22, consistant à filtrer la ou les différences de pression individuelles , , collectées.
L’étape E1 de détermination peut comprendre en outre une sous-étape E13 de détermination, mise en œuvre par le sous-module de détermination 23, consistant à déterminer une différence de pression globale en calculant une moyenne, ou bien une médiane, ou bien une moyenne pondérée des différences de pression individuelles , , .
Le procédé comprend en outre une étape E2 de collecte, mise en œuvre par le module de collecte 3, consistant à collecter une pluralité de paramètres de vol de l’aéronef AC.
Microscope optique et procédé de microscopie optique haute résolution à champ de vue augmenté La présente invention concerne le domaine technique de la microscopie optique et de l’acquisition d’images de haute résolution en microscopie optique.
Dans le domaine ci-dessus, il est connu d’intégrer une caméra sur un port de sortie d’un microscope optique pour acquérir des images via le microscope. Il est aussi connu de changer une partie du système optique du microscope, en commutant l’objectif de microscope et/ou des éléments optiques internes au microscope, pour augmenter le grossissement du système optique entre l’échantillon et la caméra. Un tel changement de grossissement permet d’augmenter la résolution spatiale de l’image de microscopie formée sur la caméra.
Toutefois, l’augmentation de la résolution spatiale s’accompagne généralement d’une réduction du champ de l’image sur la caméra. Pour obtenir une image de différentes régions d’intérêt d’un échantillon, on utilise généralement une platine de déplacement du porte-échantillon, pour ramener la région d’intérêt au centre de l’image de haute résolution.
Cependant, les mouvements mécaniques liés au déplacement du porte-échantillon ou à une commutation d’une partie du système optique peuvent induire des vibrations néfastes pour certains échantillons fragiles et mobiles comme des échantillons biologiques en solution, par exemple des suspensions colloïdales, des organoïdes. De plus, ces mouvements mécaniques entraînement généralement un désalignement entre les différentes images. Enfin, ces systèmes sont relativement lents.
est une représentation schématique d’un dispositif d’amplification comprenant un dispositif de régulation de la température des amplificateurs selon un second mode de réalisation de l’invention,
est une représentation schématique d’un dispositif d’amplification comprenant un dispositif de contrôle de la température des amplificateurs selon un premier mode de réalisation de l’invention,
est une représentation schématique d’un dispositif d’amplification comprenant un dispositif de régulation de la température des amplificateurs selon un second mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION La illustre les bandes passantes en longueurs d’onde de deux amplificateurs utilisant la technologie de la fibre dopée Erbium. Il est possible en agissant sur le dopant de décaler la bande passante des amplificateurs comme représenté sur la . Le premier amplificateur permet une amplification de signaux présentant des longueurs d’onde comprises entre 1535 et 1560 nm. Le second amplificateur AMP2, permet une amplification de signaux présentant des longueurs d’onde comprises entre 1575 et 1600 nm.
Le dispositif d’amplification qui utilise ce type d’amplificateur ne permet pas d’amplifier un signal d’entrée sur la plage de longueurs d’onde 1560 à 1575 nm.
L’invention porte sur un dispositif d’amplification configuré pour amplifier un signal d’entrée. Pour obtenir une amplification d’une partie ou de l’intégralité de la plage de longueurs d’onde ou de fréquences du signal d’entrée, il convient que l’intégralité des composantes de cette partie ou l’intégralité de la plage de longueurs d’onde ou de fréquences du signal d’entrée soient amplifiées.
L’invention vise à pouvoir élargir la plage de longueurs d’onde ou de fréquences sur laquelle un signal d’entrée peut être amplifiée.
Comme représenté sur la , un dispositif 20 selon l’invention comprenant : un démultiplexeur 22, un ensemble de N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3, un multiplexeur 24, et un dispositif de contrôle de la température 26 de l’ensemble des N amplificateurs.
Le démultiplexeur 22 est un démultiplexeur en longueurs d’onde ou en fréquences configuré pour démultiplexer un signal d’entrée SE2 en N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 avec N supérieur ou égal à 2. Dans le cas particulier de la , le démultiplexeur divise le signal d’entrée SE2 en trois signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23. Les trois signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 ayant chacun une plage de longueurs d’onde ou de fréquences différentes. La combinaison des plages de longueurs d’onde ou de fréquences des différents signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 reproduit au moins une partie de la plage de longueurs d’onde ou de fréquences du signal d’entrée SE2.
La bande passante d’un amplificateur est généralement limitée à quelques dizaines de nanomètres pour un amplificateur optique, ou comprise entre 100 kHz et plusieurs dizaines de GHz pour un amplificateur électronique, tel qu’un amplificateur électronique de télécommunication.
Concernant un amplificateur électronique, tel qu’un amplificateur électronique de télécommunication, seule la fréquence du signal est habituellement considérée.
Concernant la suite de la description, il sera plus particulièrement fait référence à un amplificateur optique. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à un tel type d’amplificateur. Pour faciliter la compréhension, la description fera uniquement référence aux plages de valeurs en longueur d’onde des amplificateur AMP1, AMP2, AMP3. Le raisonnement est identique, si on prend en considération les pages de fréquence sur lesquelles les amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3 fournissent une amplification. La fréquence du signal à amplifier est inversement proportionnelle à la longueur d’onde de ce dernier, comme précisé ci-dessus.
Le signal d’entrée SE2, dont la plage de longueurs d’onde est supérieure à quelques dizaines de nanomètres peut être divisé en N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 à l’aide du démultiplexeur 22.
Avantageusement chacun des N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 comprend une plage de longueurs d’onde. La plage de longueur d’onde des N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 est de l’ordre de quelques dizaines de nanomètres. La plage de longueurs d’onde de chacun des N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 est définie de manière à se superposer en tout ou en partie avec la bande passante de l’amplificateur AMP1, AMP2, AMP3 auquel le signal intermédiaire SI21, SI22, SI23 est transmis. De cette manière, chacun des N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 transmis à un des N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3 peut être amplifié sur l’intégralité de sa plage de longueurs d’onde.
Dans un mode de réalisation particulier, la plage de longueurs d’onde d’un des signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 peut recouvrir en partie la plage de longueurs d’onde d’au moins un autre des signaux intermédiaires.
Le dispositif d’amplification comprend un ensemble de N amplificateurs AMP1, AMP2, AMP3. Chaque amplificateur reçoit un des N signaux intermédiaires SI21, SI22, SI23 et génère un signal amplifié SI21amp, SI22amp, SI23amp.
- d’au moins une sous-couche de la première couche, adjacente à la couche intermédiaire, et
- d’au moins une sous-couche de la deuxième couche, adjacente à la couche intermédiaire.
La couche intermédiaire présente en outre un coefficient d’atténuation inférieur à 100.
Selon des caractéristiques avantageuses de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison réalisable :
le coefficient d’atténuation de la couche intermédiaire est inférieur à 10, voire inférieur à 1, voire encore préférentiellement au plus proche de 0 ; le matériau de la couche intermédiaire est amorphe ; le matériau de la première couche est un monocristal de haute qualité cristalline pour former un germe pour épitaxie ; la première couche forme tout ou partie d’une diode laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL) ; la deuxième couche est un substrat support présentant une transparence optique supérieure à 30% ; le matériau semi-conducteur de la première couche est l’arséniure de gallium, le matériau semi-conducteur de la deuxième couche est l’arséniure de gallium, et le matériau de la couche intermédiaire est le silicium ; la première couche est une région active d’une diode laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL), et la deuxième couche est un miroir de Bragg en multicouches de ladite diode laser ; le matériau semi-conducteur de la première couche est le phosphure d’indium, le matériau semi-conducteur d’au moins une sous-couche de la deuxième couche adjacente à la couche intermédiaire est l’arséniure de gallium, et le matériau de la couche intermédiaire est le phosphure de zinc germanium ou le carbure de bore ou l’arséniure de zinc silicium.
Les figures 1a et 1b présentent des structures semi-conductrices pour la fabrication d’un VCSEL, selon l’état de la technique ;
La présente une structure semi-conductrice conforme à l’invention ;
La présente une structure semi-conductrice selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
Les figures 4a à 4g présentent des étapes d’un procédé de fabrication d’une structure semi-conductrice selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
Les figures 5a et 5f présentent des étapes d’un procédé de fabrication d’une structure semi-conductrice, selon une variante du premier mode de réalisation de l’invention ;
Les figures 6a à 6c présentent des structures semi-conductrices selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Les figures sont des représentations schématiques qui, dans un objectif de lisibilité, ne sont pas à l’échelle. En particulier, les épaisseurs des couches selon l’axe z ne sont pas à l’échelle par rapport aux dimensions latérales selon les axes x et y.
Les mêmes références sur les figures pourront être utilisées pour des éléments de même nature.