INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le dispositif optique dispersif 50, 51 est ainsi avantageusement inséré sur le trajet d’un faisceau d’impulsions laser 10 pour modifier la dispersion de vitesse de groupe des impulsions, sans modifier la direction ni la position du faisceau laser 200 en sortie. Le dispositif optique dispersif 50, 51 détermine par construction la direction du faisceau de sortie 200 par rapport au faisceau 10 incident.
Selon une variante du premier mode de réalisation illustrée sur la , l’emplacement de la première lame quart d’onde 12 fixée au premier réseau de Bragg 13 volumique à pas variable est permuté avec celui de la deuxième lame-quart d’onde 14 fixée au composant optique réflecteur 15. Cette permutation ne modifie nullement le fonctionnement du dispositif optique dispersif 50, 51. En effet, dans ce cas, le faisceau lumineux est transmis deux fois à travers la deuxième lame quart-d’onde 14 et réfléchi sur le composant optique réflecteur 15 avant de traverser le cube séparateur de polarisation 11 pour être réfléchi par le premier réseau de Bragg 13 volumique à pas variable et transmis deux fois à travers la première lame quart d’onde 12. Dans cette variante, le faisceau 10 incident sur la face d’entrée 17 polarisé S est réfléchi sur l’interface 18, puis transmis via la face latérale 19 à travers la deuxième lame quart d’onde 14 pour former un faisceau 140 de polarisation circulaire qui est réfléchi sur le composant optique réflecteur 15 pour former un faisceau 150 de polarisation circulaire. Le faisceau 150 traverse la deuxième lame quart d’onde 14 pour former un faisceau 155 de polarisation linéaire P. Le faisceau 155 de polarisation linéaire P est transmis à travers le cube séparateur de polarisation 11 en direction de l’autre face latérale 20. Le faisceau 155 de polarisation linéaire P est transmis à travers la première lame quart d’onde 12 et forme un faisceau 120 de polarisation circulaire. Le faisceau 120 polarisé circulairement est réfléchi sur les franges du premier réseau de Bragg 13 pour former un faisceau réfléchi 130 de polarisation circulaire. Le faisceau réfléchi 130 est transmis à travers la première lame quart d’onde 12 et forme un faisceau 150 de polarisation linéaire S en direction du cube séparateur de polarisation 11. L’interface 18 réfléchit le faisceau 150 de polarisation linéaire S et forme le faisceau 200 de sortie. Comme décrit en lien avec la , le faisceau 200 de sortie présente une dispersion totale égale à la somme de la dispersion induite par le réseau de Bragg 13 volumique à pas variable et de la dispersion initiale du faisceau laser 10 incident, compte tenu du signe de chacune de ces dispersions.
En particulier, comme illustré en , lorsque le faisceau 10 incident est perpendiculaire à la face d’entrée 17, le faisceau réfléchi par l’interface 18 est parfaitement perpendiculaire à la surface réfléchissante du composant optique réflecteur 15. Le faisceau 155 réfléchi par le composant optique réflecteur 15 et transmis deux fois à travers la deuxième lame quart d’onde est perpendiculaire aux franges du premier réseau de Bragg 13 volumique à pas variable incident. Le faisceau 150 réfléchi par le premier réseau de Bragg 13 et transmis deux fois à travers la première lame quart d’onde est incliné exactement de 45 degrés sur l’interface 18 et le faisceau de sortie 200 est parfaitement parallèle au faisceau incident 10. Dans le cas où le faisceau laser lumineux 10 incident est perpendiculaire à la face d’entrée 17 du cube séparateur de polarisation 11, le faisceau lumineux 200 de sortie a la même direction, la même polarisation et la même position que le faisceau lumineux 10 d’entrée. Autrement dit, lorsque le faisceau 10 est incident sur la face d’entrée 17 du cube séparateur de polarisation 11 sous incidence normale, on obtient également un faisceau de sortie 200 parfaitement aligné et se propageant suivant la même direction que le faisceau incident 10.
De nombreuses variantes du dispositif optique dispersif 50, 51 sont ici considérées.
La illustre en outre une variante selon laquelle le composant optique réflecteur 15 est constitué d’un traitement réfléchissant appliqué sur la face externe de la deuxième lame quart-d’onde 14, à la longueur d’onde du faisceau laser 10 incident. Dans cette configuration les deux faces de la deuxième lame quart-d’onde 14 sont polies parallèlement avec un angle entre les deux faces n’excédant pas 0.05 degré.
Selon une variante illustrée sur la , le dispositif optique dispersif 50, 51 comporte en outre un isolateur optique disposé sur le faisceau lumineux 200 de sortie. L’isolateur optique comprend par exemple un cube polariseur 26 et une troisième lame quart d’onde 27. Avantageusement, le cube polariseur 26 et la troisième lame quart d’onde 27 ont des faces d’entrée et de sortie parfaitement parallèles entre elles et sont assemblés par exemple par collage sur ces faces, afin de maintenir l’orientation des composants. Plus précisément, le cube polariseur 26 est fixé à la face de sortie 21 du cube séparateur de polarisation 11 et la troisième lame quart d’onde 27 est fixée à la face opposée du cube polariseur 26. Le cube polariseur 26 est orienté à 90 degrés du cube séparateur de polarisation 11. Lorsque le cube séparateur de polarisation 11 réfléchit la polarisation S dans un plan horizontal, le cube polariseur 26 réfléchit la polarisation S dans un plan vertical et vice versa. La troisième lame quart d’onde 27 à la longueur d’onde du faisceau laser 200 est orientée de façon à ce que ses axes soient à 45 degrés des axes du cube polariseur 26. Le dispositif optique dispersif 50, 51 muni de cet isolateur optique reste monobloc. L’isolateur optique ainsi formé n’introduit aucune déviation ni aucun déplacement du faisceau laser 250 de sortie.
Le faisceau laser 200 en sortie du cube séparateur de polarisation 11 est polarisé S. Le cube polariseur 26 transmet le faisceau laser 200 de sortie polarisé S. En traversant la troisième lame quart d’onde 27, cette polarisation devient circulaire et forme le faisceau de sortie 250. Si une surface réfléchissante réfléchit tout ou partie de la puissance laser vers la troisième lame quart d’onde 27, le faisceau polarisé circulairement traverse à nouveau la troisième lame quart d’onde et sa polarisation est transformée en une polarisation rectiligne P. Cette polarisation P est réfléchie par le cube polariseur 26 perpendiculairement à l’axe du faisceau laser 250 de sortie et ne se propage pas dans le dispositif optique dispersif 50, 51 vers la source laser. On obtient ainsi un effet d’isolation optique.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la , le dispositif optique dispersif 50, 51 comporte en outre un prisme 28 à angle droit disposé entre la face latérale 19 du cube séparateur de polarisation 11 et la première lame quart d’onde 12. Plus précisément, le prisme 28 à angle droit a une première face et une deuxième face formant un angle de 90 degrés. La première face du prisme 28 à angle droit est fixée à la face latérale 19 du cube séparateur de polarisation 11. La deuxième face du prisme 28 à angle droit est fixée à une face de la première lame quart d’onde 12. Le prisme 28 à angle droit permet de dévier de 90 degrés le faisceau entrant et sortant du premier réseau de Bragg 13. Cette configuration permet de réduire l’encombrement du dispositif optique dispersif 50, 51 lié à la longueur du premier réseau de Bragg 13 en particulier lorsque le réseau 13 a une longueur plus grande que les dimensions de sa face d’entrée. C’est en général le cas pour des impulsions étirées de grande durée.
De façon optionnelle, le dispositif optique dispersif 50, 51 selon le deuxième mode de réalisation comporte un isolateur optique, comme décrit ci-dessus et illustré sur la , sans augmenter l’encombrement du dispositif optique dispersif 50, 51. L’isolateur optique peut être fixé non seulement au cube séparateur de polarisation 11 mais aussi premier réseau de Bragg 13, ce qui permet de renforcer encore la robustesse du dispositif optique dispersif 50, 51. Cette configuration est particulièrement adaptée pour les réseaux de grande longueur.
Selon un troisième mode de réalisation, illustré sur la , le composant optique réflecteur 15 est remplacé par un deuxième réseau de Bragg 25 volumique à pas variable. L’utilisation conjointe dans le même dispositif optique dispersif 50, 51 de deux réseaux de Bragg volumiques à pas variable 13 et 25 permet d’augmenter la dispersion de vitesses de groupe introduite par le dispositif optique dispersif 50, 51. Cette configuration permet d’obtenir une dispersion très importante tout en utilisant des RBVPV de dimensions réduites et relativement faciles à fabriquer. De façon optionnelle, le dispositif optique dispersif 50, 51 selon le troisième mode de réalisation comporte un isolateur optique, comme décrit en lien avec la .
En effet, dans le troisième mode de réalisation, illustré en , le faisceau laser incident 10 est réfléchi sur l’interface 18 en direction de la première lame quart d’onde 12. Le faisceau laser est transmis une première fois à travers la première lame quart d’onde 12, réfléchi par le premier réseau de Bragg 13, puis transmis une seconde fois à travers la première lame quart d’onde 12 pour former le faisceau 130 dispersé une fois. Le faisceau 130 se propage à travers le cube séparateur de polarisation 11 en direction de la deuxième lame quart d’onde 14. Le faisceau 130 est transmis une première fois à travers la deuxième lame quart d’onde 14, réfléchi par le deuxième réseau de Bragg 25 volumique à pas variable, puis transmis une seconde fois à travers la deuxième lame quart d’onde 14 pour former un faisceau 150 dispersé deux fois : une première dispersion par le premier réseau de Bragg 13 volumique à pas variable et une deuxième dispersion par le deuxième réseau de Bragg 25 volumique à pas variable. Le faisceau 150 est réfléchi sur l’interface 18 du cube séparateur 11 et forme le faisceau de sortie 200. Ici aussi, lorsque le faisceau 10 est incident sur la face d’entrée 17 du cube séparateur de polarisation 11 sous incidence normale, on obtient également un faisceau de sortie 200 parfaitement aligné et se propageant suivant la même direction que le faisceau incident 10. Le faisceau 200 présente ici une dispersion totale égale à la somme de la dispersion induite par le premier réseau de Bragg 13 volumique à pas variable, de la dispersion induite par le deuxième réseau de Bragg 25 volumique à pas variable et de la dispersion initiale du faisceau laser 10 incident, compte tenu du signe de chacune de ces dispersions.
Selon une variante du troisième mode de réalisation, on dispose un prisme à angle droit entre le cube séparateur de polarisation 11 et chacun des deux réseau de Bragg volumiques à pas variable. Cette configuration permet de réduire l’encombrement du dispositif optique dispersif 50, 51 utilisant deux réseaux de Bragg volumiques à pas variable.
Comme illustré en lien avec la , le dispositif optique dispersif 50, 51 de la présente divulgation permet d’ajuster aisément la dispersion introduite par le dispositif. Considérons un dispositif optique dispersif 50, 51 selon l’un quelconque des premier, deuxième ou troisième mode de réalisation décrit ci-dessus. Sur la , on a représenté un exemple de dispositif optique dispersif 50, 51 selon le premier mode de réalisation. Considérons une rotation du dispositif optique dispersif 50, 51 d’un angle alpha (noté α) autour d’un axe Y perpendiculaire au plan de la . A cet effet, le dispositif optique dispersif 50, 51 est placé sur une monture opto-mécanique ajustable en angle. Si l’angle alpha est nul, le faisceau émergeant est parallèle et confondu avec le faisceau incident. Toutefois, la rotation d’un angle alpha non nul n’affecte pas la direction du faisceau 200 émergeant qui reste parfaitement parallèle au faisceau laser 10 incident. La rotation d’un angle alpha autour d’un axe perpendiculaire au plan de la , c’est à dire perpendiculaire au plan contenant le premier réseau de Bragg 13 et le composant optique réflecteur 15 introduit uniquement une translation du faisceau de sortie 200 dans le plan XZ d’une quantité d qui est proportionnelle à l’angle alpha et à la distance L entre le miroir 15 et le milieu de la zone du premier réseau de Bragg 13 dans laquelle sont inscrites les franges dudit réseau. La translation d du faisceau est donnée approximativement par la formule :
Pour un angle alpha inférieur à 5 degrés, une distance L de l’ordre de 10 mm, la distance d est de l’ordre de 1,7 mm faible devant le diamètre du faisceau laser incident 10. Ce faible déplacement latéral sans déviation angulaire, permet un positionnement facile du dispositif optique dispersif 50, 51 sur le faisceau laser 10 incident. Le positionnement du dispositif optique dispersif 50, 51 ne nécessite pas de réglage angulaire fin, mais seulement à quelques degrés près. Il convient néanmoins de s’assurer que le plan XZ est parallèle au faisceau incident pour éviter d’introduire une déviation angulaire dans la direction perpendiculaire à ce plan.
Cette propriété d’invariance par rotation dans le plan XZ permet d’utiliser le dispositif optique dispersif 50, 51 comme un étireur ou compresseur ajustable. En effet, la dispersion introduite sur l’impulsion par le réseau 13 dépend de l’angle d’incidence du faisceau sur le réseau de Bragg volumique à pas variable 13. Or, la variation de l’angle d’incidence du faisceau sur le réseau de Bragg 13 volumique à pas variable permet de modifier la dispersion introduite par le réseau de Bragg 13 volumique à pas variable. Il est ainsi possible d’ajuster finement la dispersion spectrale introduite par le dispositif optique dispersif 50, 51 afin de compenser exactement celle de l’impulsion incidente ou simplement afin de faire varier la dispersion résiduelle de l’impulsion émergente du dispositif optique dispersif 50, 51.
Selon le quatrième mode de réalisation, illustré en figures 9 et 10, le dispositif optique dispersif 50, 51 ne comporte pas de deuxième lame quart d’onde 14, ni de composant optique réflecteur 15, les autres composants étant identiques à ceux décrits en lien avec la par exemple. Le dispositif optique dispersif 50, 51 selon le quatrième mode de réalisation permet de générer un faisceau de sortie 135 dévié d’exactement 90 degrés par rapport au faisceau incident tout modifiant la dérive de fréquence des impulsions qui le traversent. Le dispositif optique dispersif 50 selon le quatrième mode de réalisation de la permet de comprimer une impulsion laser tout en faisant tourner le faisceau laser de 90 degrés par rapport à la direction incidente. Le dispositif optique dispersif 50 de la peut être utilisé pour fabriquer un compresseur monobloc ou un étireur monobloc.
Le régulateur de charge 6 comprend un premier interrupteur S1, une première diode D1, une inductance L, un deuxième interrupteur S2, une deuxième diode D2, les condensateurs de sortie C1…CN et une troisième diode D3.
Le premier interrupteur S1, l’inductance L, la deuxième diode D2 et la troisième diode D3 sont montés en série.
La première diode D1, le deuxième interrupteur S2 et les condensateurs de sortie C1…CN sont montés parallèlement les uns avec les autres.
Le premier interrupteur S1 a une borne connectée à la première entrée 25 via le premier module d’entrée 27. L’anode de la première diode D1 est connectée à la deuxième entrée 26 via le premier module d’entrée 27.
Les bornes des condensateurs de sortie C1…CN sont connectées à la troisième entrée 29 et à la quatrième entrée 30 via le deuxième module d’entrée 35. La cathode de la troisième diode D3 et les bornes négatives des condensateurs de sortie sont respectivement connectées à la première sortie 36 et à la deuxième sortie 37 via le module de sortie 38.
On s’intéresse maintenant à la mise en œuvre de l’invention.
On a intégré dans le dispositif d’alimentation les batteries au lithium (ici LiFePO4), c’est-à-dire les batteries principales 5, à la place des batteries plomb. On est donc confronté aux deux problèmes qui ont été décrits plus tôt : courant d’appel élevé demandé par le régulateur de charge 6 à la mise en service, et déconnexion par le BMS 10 d’une batterie déchargée 5.
Pour pallier ces problèmes, on intègre dans le dispositif d’alimentation 20, et donc dans l’armoire 2, un circuit électrique 40.
On décrit tout d’abord un premier mode de réalisation du circuit électrique. Ce premier mode de réalisation est visible sur les figures 3 et 4.
Le circuit électrique 40 est ici intégré dans le boîtier 41 d’un petit équipement que l’on vient positionner et connecter dans l’armoire 2. Cet équipement comporte des connecteurs permettant de connecter le circuit électrique 40 aux panneaux photovoltaïques 3 (en tout cas, à au moins un panneau photovoltaïque 3), aux batteries 5 et au régulateur de charge 6.
Le circuit électrique 40 comporte une première entrée 42 (entrée positive), une deuxième entrée 43 (entrée négative), une première sortie 44 (sortie positive) et une deuxième sortie 45 (sortie négative).
Lorsque le circuit électrique 40 est intégré dans le dispositif d’alimentation 20, la première entrée 42 est connectée à la première entrée 21 de l’armoire 2, et la deuxième entrée 43 est connectée à la deuxième entrée 22 de l’armoire 2. La première entrée 42 et la deuxième entrée 43 du circuit électrique 40 sont donc connectées aux panneaux photovoltaïques 3.
On note sur la que les premiers composants de protection 7 comprennent des fusibles 47.
La première sortie 44 du circuit électrique 40 est connectée à la borne positive 32 des batteries 5, et donc, via les deuxièmes composants de protection 8 (comprenant un disjoncteur 48 pour protéger les batteries 5), à la troisième entrée 29 du régulateur de charge 6. La deuxième sortie 45 du circuit électrique 40 est connectée à la borne négative 33 des batteries 5, et donc, via les deuxièmes composants de protection 8, à la quatrième entrée 30 du régulateur de charge 6. On note que la deuxième sortie 45 du circuit électrique peut être connectée à une masse électrique du dispositif d’alimentation 20, qui est elle-même connectée aux bornes négatives 33 des batteries 5.
On note sur la que les troisièmes composants de protection 9 comprennent un disjoncteur 49 pour protéger la tour de télécommunication 4.
Le circuit électrique 40 comporte un premier composant d’alimentation 50 et un module de commutation 51.
On décrit, en référence à la , les différentes étapes du procédé correspondant au séquencement automatique des actions réalisées par le circuit électrique 40.
On utilise pour décrire ce séquencement les variables suivantes : PV_string_voltage, qui est la valeur de la tension d’entrée Ve ; n, qui représente le temps, c’est-à-dire l’instant courant ; D(n), qui indique l'état de la bobine 65 au temps n. D = 1 indique que la bobine 65 du relais 53 est initialisée et peut entrer dans un nouveau cycle de comptage ; K1, qui indique l’état de l’interrupteur 67.
Le procédé commence par une étape de démarrage E0.
Au temps n, si la tension d’entrée (PV_string_voltage) est égale à zéro (étape E1), la bobine 65 du relais temporisé 53 est désexcitée et revient à son état initial : étape E2.
La valeur 1 est conférée à la variable D(n).
Le procédé repasse à l’étape E1.
A l’étape E1, si la tension d’entrée n’est pas nulle, une deuxième condition doit être vérifiée pour activer le relais temporisé 53 : la tension d’entrée Ve doit être supérieure (ici supérieure ou égale) à la tension de seuil minimum (V_start_threshold) du premier composant d’alimentation 50 : étape E3. Tant que ce n’est pas le cas, le procédé reboucle sur l’étape E1 (puis à nouveau E3).
A l’étape E3, lorsque la tension d’entrée Ve est supérieure ou égale à la tension de seuil minimum, le relais 53 peut être activé à condition que la variable D(n) soit égale à 1 : étape E4.
Si ce n’est pas le cas, l’interrupteur 67 reste en position ouverte (état OFF - bloqué) : étape E5. Le procédé repasse à l’étape E1.
Si la variable D(n) est égale à 1, l’interrupteur 67 est fermé (état ON – passant) : étape E6.
L’ensemble de panneaux photovoltaïques 3 commence à charger les condensateurs de sortie C1…CN du régulateur de charge 6 et les batteries 5 (via le premier composant d’alimentation 50). Le dispositif d’alimentation 20 peut alors démarrer correctement. Le régulateur de charge 6 alimente la tour de communication 4.
Le composant de temporisation 66 commence à compter le Time_delay Td, c’est-à-dire la durée prédéfinie (égale à 30 secondes par exemple). La variable n est incrémentée : étape E7.
Le procédé passe à l’étape E8.
Tant que le temps n est inférieur strictement à la durée prédéfinie, le procédé reboucle sur l’étape E6 ; l’interrupteur 67 reste fermé.
Lorsque le temps n devient supérieur ou égal à la durée prédéfinie, et donc lorsque le composant de temporisation 66 a compté la durée prédéfinie, la valeur de la variable D(n) passe à 0 : étape E9.
L’interrupteur 67 du relais temporisé 53 s’ouvre (état OFF - bloqué) : étape E5.
On retrouve les instants t1, t2, t3 tel que décrits précédemment.
De l’instant t3 à un instant t41, le deuxième interrupteur 23 est à l’état fermé, le signal de commande S40 du deuxième interrupteur 23 reste à l’état logique haut et le signal de commande S39 du premier interrupteur 22 reste à l’état logique bas.
A l’instant t41, le dispositif de commande 3 délivre le deuxième signal S42b égal à un état logique bas de manière à ouvrir le deuxième interrupteur 23 pour ne plus laisser passer un courant. Le premier signal S41b est toujours égal à l’état logique bas.
Le deuxième interrupteur 23 défaillant reste à l’état ouvert.
La tension V44a reste inférieure au seuil de détection prédéterminé de sorte que le comparateur 44 ne détecte pas que la tension V44a franchit le seuil de détection.
Le premier signal de comparaison S44 bascule à l’état logique bas de sorte que la première entrée 41a de la première porte 41 est à l’état logique bas, le signal S39 étant à l’état logique bas indépendamment de la valeur du deuxième signal de commande empêchant la commutation du premier interrupteur 22 de l’état ouvert à l’état fermé pour ne plus laisser passer un courant.
En outre, le convertisseur 2 est arrêté lors de la détection de la défaillance du deuxième interrupteur 23.
Le dispositif de surveillance permet de réduire la durée de réaction nécessaire pour détecter la défaillance de l’un des interrupteurs 22, 23 et empêcher la commutation de l’autre interrupteur 23, 22 par rapport aux moyens de protection connus de l’état de la technique permettant notamment de réaliser les interrupteurs 23, 22 à partir de transistors GaN ou SiC tout en empêchant la propagation d’un défaut dans le convertisseur 2 lors de la défaillance de l’un desdits transistors.
La illustre une alternative de réalisation du premier demi-point de puissance 11.
Ce mode de réalisation du premier demi-point de puissance 11 diffère du premier mode de réalisation du premier demi-point de puissance 11 illustré à la en ce que le demi-point capacitif 21 comprend un troisième interrupteur 50 et un quatrième interrupteur 51 fonctionnant en commutation dure pour former un deuxième bras de commutation, et en ce que le dispositif 35 comprend un deuxième moyen de comparaison 52 pour comparer une deuxième tension de contrôle au seuil de détection Ve/2, et un deuxième moyen de contrôle 53 pour commander l’un des troisième et quatrième interrupteurs 50, 51 du deuxième bras de sorte qu’un courant ne circule pas à travers ledit interrupteur lors de la détection de la défaillance de l’autre interrupteur à partir du résultat de la comparaison délivrée par le deuxième moyen de comparaison 52.
La deuxième tension de contrôle est égale à une tension entre le troisième interrupteur 50 et le quatrième interrupteur 51 du deuxième bras de commutation.
Le deuxième moyen de comparaison 52 est identique au premier moyen de comparaison et le deuxième moyen de contrôle 53 est identique au premier moyen de contrôle.
Le troisième interrupteur 50 comprend une première connexion 50a reliée à la première extrémité 21a du demi-point capacitif 21, une deuxième connexion 50b reliée à une première connexion 51a du quatrième interrupteur 51, et une entrée de commande 51c reliée à la première sortie du deuxième moyen de contrôle 53.