POLYCHROMATIC ACOUSTO-OPTICAL DEFLECTOR

Abstract: After a polarizor (18) for a beam (5) to be treated and comprised of a plurality of rays having different wavelengths, there are arranged at least one single crystal C or a plurality of successive off-axis-cut paratelurite crystals (1, 2, 3) associated to transducers (9, 10, 11) spaced apart in the direction of the beam (5) to emit ultra-sounds waves in a direction parallel to the polarizing direction, at increasing frequencies so that very close and parallel deviated emergent rays (22, 25, 28) are obtained which may be of three colours, red, green, blue, to visualize, for example a polychromatic laser beam.

Description: DEFLECTEUR ACXXTSTO-OPTIQUE POLYWOMAT IQUE L'invention a pour objet un déflecteur acousto-optique polychromatique. Un déflecteur appelé parfois modulateur est un dispositif qui permet, à l'aide de moyens acousto-optiques de dévier de sa trajectoire avec, éventuellement en plus, une modulation en puissance, un faisceau lumineux se propageant sur un chemin optique déterminé. Généralement ces moyens acousto-optiques sont constitués par des cristaux taillés, par exemple, en paratélurite, sur lesquels sont appliquées des électrodes d'une source d'ultrasons apte à émettre des signaux à fréquence déterminée ou déterminable. Un tel déflecteur donne de bons résultats quand il s'agit de dévier un rayon monochromatique ou à une seule fréquence. Par contre, quand un faisceau lumineux a plusieurs fréquences, un tel déflecteur donne naissance à sa sortie, à autant de rayons divergents qu'il existe de longueurs d'ondes différentes composant le faisceau incident. Ces rayons se propagent alors sur des chemins optiques différents qui sont divergents généralement à partir d'un point optique source situé dans le déflecteur. Cet état de la technique est illustré par le document EP.A. 0018150. Pour éliminer cet inconvénient, d'autres dispositifs ont été imagines. Ils peuvent être constitués, par exemple, de lames dichroïques séparant les différentes longueurs d'ondes sur des chemins optiques respectifs différents. Puis des déf lecteurs particuliers, associés à chaque rayon distinct, traitent séparément ces rayons pour ensuite les combiner à nouveau au moyen de lames semi-transparentes, semi-réfléchissantes. I1 est incontestable que la solution décrite ci-dessus n'est pas particulièrement simple ; elle présente même des inconvénients importants, comme par exemple la comple xité et ' l'encombrement des systèmes optiques, de plus elle nécessite une très grande précision dans la réalisation des pièces mécaniques qui supportent ces systèmes optiques. Enfin, d'une part, la stabilité aux chocs et aux vibrations n'est pas très bonne, et d'autre part, on observe des pertes importantes de l'énergie optique en transmission et en réflexion. La présente invention a pour but principal de réaliser un déf lecteur acousto-optique permettant d'obtenir, à partir d'un faisceau composé, la déviation d'au moins deux rayons lumineux de longueurs d'onde différentes, ce déflecteur étant d'une part de conception compacte et de réalisation simple et peu onéreuse et permettant d'autre part, d'obtenir la déviation des rayons de longueurs d'ondes différentes sur des trajets optiques voisins mais parallèles et distincts. Un déflecteur acousto-optique permettant d'obtenir la déviation à partir d'un faisceau composé, d'au moins deux rayons de longueurs d'ondes différentes, est caractérisé selon l'invention par le fait qu'il comporte, sur l'axe optique de ce faisceau, un moyen de polarisation approprié dans une direction donnée, au moins un cristal en paratélurite à taille off axis, des moyens conmanda- bles pour appliquer à ce cristal en des points espacés dans le sens du faisceau à traiter des ondes ultrasonores parallèles à la direction de polarisation dudit faisceau à des valeurs croissantes de leur fréquence dans la direction du faisceau traité. I1 est possible, si on le désire, d'utiliser autant de cristaux sucessifs parallèles que de rayons à obtenir du faisceau traité, mais il en résulte une plus grande complexité du déflecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description que l'on donnera maintenant, sans intention limitative d'un déflecteur optique, par:ticulièrement adapté à un faisceau polychromatique à trois longueurs d'ondes,comme par exemple, le rouge. le vert, le bleu. On se reportera à la figure unique annexée qui représente schématiquement ce déflecteur. Ce schéma sert simultanément à montrer un premier mode de réalisation dans lequel plusieurs cristaux distincts 1, 2, 3, en paratélurite (dessinés en trait plein) à taille off axis sont utilisés en parallèle, ainsi qu'un mode préféré de réalisation dans lequel un seul cristal C (dessiné en trait mixte) est utilise en remplacement des trois cristaux 1, 2, 3, rien n'étant changé par ailleurs dans le déflecteur, ce cristal unique C étant aussi à taille off axis. Le nombre de trois ntest qu'un exemple particulier il correspond à trois couleurs fondamentales qui permettent de visualiser en couleur un faisceau laser à plusieurs longueurs d'ondes. Quand on n'utilise pas un unique cristal C, les trois cristaux 1, 2, 3, sont disposés successivement les uns derrières les autres, sur l'axe optique 4 d'un faisceau incident 5 composé de trois longueurs d'ondes correspondant par exemple, au rouge, au vert, et au bleu. Au cristal C ou à chacun des cristaux 1, 2, 3, sont associées des sources d'ultra-sons, respectivement 6, 7, 8 comprenant des émetteurs de signaux de radiofréquences électriques 36, 37, 38. La connexion avec les cristaux a lieu à l'aide d'ensembles d'électrodes ou plus précisément de transducteurs piézo-électriques représentés schématiquement, 9, 10 et Il. Les modalités d'application de ces électrodes sont connues en soi et ne présentent pas de difficulté. Avantageusement, après la sortie respectivement des sources de radiofréquences 6, 7 et 8 peuvent être disposés des modulateurs 12, 13, 14 suivis éventuellement d'amplificateurs 15, 16, et 17. Les deux entrées des modulateurs 12, 13 et 14 sont reliées respectivement d'une part, à la source d'ultra-sons correspondante et d'autre part, par une entrée de commande, à des moyens aptes à fournir des ordres de commande sous forme de signaux de modulation. Avant de rencontrer le cristal C ou les cristaux 1, 2, 3, le faisceau incident 5 rencontre un polariseur 18, comprenant par exemple, une lame de BREWSTER où il est polarisé dans une direction donnée. Les moyens d'introduction des ultra-sons à l'intérieur du cristal C ou des cristaux 1, 2, 3, sont disposés de façon que la direction de propagation de ces ondes ultrasonores, dans les cristaux, soit parallèle à la direction de la polarisation du faisceau 5 réalisée dans le polariseur 18 au moyen de la lame de BREWSTER. Il existe une fréquence minimale d'action des ondes ultrasonores sur un faisceau optique en dessous de laquelle il ne se produit aucun effet sur ce faisceau optique. Dans ce cas les trois transducteurs 9, 10, 11 sont dispo sés successivernent de façon que la fréquence minimale d'action croisse en suivant la direction de propagation du faisceau lumineux 5 le long de l'axe optique 4. Dans cet exemple, pour obtenir les déviations successives de trois faisceaux rouge, vert et bleu, le premier transducteur 9 est associé à la couleur rouge qui a sa longueur d'onde la plus longue et donc la fréquence d'action la plus faible. En second est disposé le transducteur 10 ayant une action pour le vert, dont la fréquence est supérieure à celle du rouge et de même pour le transducteur 11 correspondant au bleu dont la fréquence est plus élevée que celles du rouge et du vert. Le déflecteur acousto-optique décrit servant à la déviation et à la modulation des trois couleurs fondamentales rouge, vert et bleu fonctionne de la façon suivante - le faisceau incident 5 se propage polarisé, comte dit précédemrnent le long de l'axe optique 4 et traverse le cristal C ou le cristal 1, en étant soumis en premier à la fréquence d'action pour le rouge. Si un signal est envoyé sur la ligne d'entrée 21 pour commander l'ouverture du modulateur 12, les ultra-sons se propagent à l'intérieur du cristal et agissent uniquement sur la longueur d'onde du rouge pour donner naissance à un rayon émergent 22 rouge qui est dévié de sa trajectoire initiale, c'est-à-dire de l'axe optique 4. Ce faisceau 22 peut traverser le reste du cristal C ou les deux autres cristaux parce que sa direction de polarisation a subi alors une rotation de 90" ; avec une telle direction de propagation, ce rayon 22 peut se propager sans être dévié a nouveau et donc se déplacer le long d'un axe 23. Si éventuellement, on désire obtenir une déviation et/ou une modulation de la couleur suivante, en l'occurrence le vert, on commande par la deuxième ligne vidéo 24 le fonctionnement du modulateur 13 qui permet alors une application des ondes ultrasonores par le deuxième transducteur 10 correspondant à la couleur verte. Ce rayon vert a voyagé dans le cristal, sans être dévié par le premier transducteur 9 puisque sa fréquence minimale est inférieure à celle du vert : il subit alors un déviation pour donner naissance à un rayon émergent 25 vert, se déplaçant le long d'un axe de propagation 26. Il est est de même pour un rayon bleu obtenu par une commande envoyée par la ligne 27 au modulateur 14 et au transducteur 11. Ce rayon bleu dévié 28 se propage le long d'un axe 29. L'expérience montre qu'en utilisant un faisceau lumineux émis par une source laser, polarisé convenablement, les trois directions de propagation 23, 26 et 29 des faisceaux émergents déviés sont très proches les unes des autres et peuvent être parallèles. De ce fait on peut, en commandant sélectivement les trois lignes de comnande .21, 24 et 27, obtenir au choix la naissance des rayons déviés rouge, vert ou bleu séparément ou simultanément. De plus, corme ces faisceaux sont très proches des uns des autres, il est très facile de les combiner ce diverses manières pour obtenir une source à coloration variable. L'exemple qui a été décrit ci-dessus est celui d'un faisceau polychromatique à trois couleurs, mais il est bien évident qu'il s'applique aussi bien et sans difficulté pour l'homme de l'art, à un faisceau composé de deux longueurs d'ondes différentes ou d'une pluralité de longueurs d'ondes. Le déflecteur de l'invention ne comporte que peu d'é-léments ; il est essentiellement constitué par un type de cristal bien connu ; il a un minimum de perte de puissance par transmission et permet d'obtenir, tre.. facilement, des rayons colorés distincts à partir d'un faisceau polychromatique comme expliqué ci-dessus. sans difficulté de mise en oeuvre. Dans le cas de l'emploi d'un seul cristal C, les transducteurs 9, là, 11 sont disposés en des points successifs espacés dins la direction de l'axe optique 4 du faisceau 5 à traittr quand on emploie plusieurs cristaux successifs 1, 2, 3 à chacun d'eux est affecté un transducteur 9, 10, 11 de sorte que ces transducteurs sont encore disposés n des points successifs espacés dans la direction du faisceau 5.

Claims: REVENDICATIONS 1) Déf lecteur acousto-optique pour séparer d'une faisceau (5) composé de plusieurs rayons au moins à longueurs d'onde différentes au moins deux rayons émergents parallèles et distincts, comprenant au moins un cristal (C), des sources d'ultrasons (6,7,8) reliées à des transducteurs (9,10,11) qui sont associés au cristal (C), caractérisé en ce que le cristal (C) est en paratélurite à taille off axis, les transducteurs (9,10,11) sont dispo sés en nombre égal au nombre de rayons émergents parallèles désirés (22,25,28) en des points du cristal (C) espacés dans la direction du faisceau (5), ces transducteurs engendrant des ondes ultrasonores à fréquences de valeur croissante aux différents points dans la direction du faisceau (5), le modulateur comprenant en outre, en avant du cristal (C) sur la trajectoire du faisceau (5) à traiter un polariseur (18) ayant une direction de polarisation de ce faisceau (5) parallèle à la direction de propagation desdites ondes ultrasonores à I' inté- rieur du cristal (C). 2) Déflecteur selon la revendication I, caractérisé en ce que les sources d'ultrasons (6,7,8) sont réunies à des émetteurs de signaux à radiofréquences (36,37,38) qui sont reliés respectivement à des modulateurs (12,13,14) à ligne de commande (21,24,27), les sorties de ces modulateurs (12,13,14) étant reliées respectivement aux transducteurs (9,10,11). 3) Déflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'tu comprend trois transducteurs (9,10,11) ayant respectivement des fréquences d'action aptes à dévier du faisceau (5) successivement un rayon rouge, un rayon vert, un rayon bleu. 4) Déflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs cristaux successifs parallèles (1,2,3) associés chacun respectivement à un trans ducteur correspondant (9,10,11), en nombre égal au nombre de rayons émergents (22,25,28) déviés du faisceau (5) à traiter.

Inventors: BASTIAN, JEAN-LOUIS, PICAULT, JEAN-PIERRE
Applicants: SOCIETE AUTOMATES ET AUTOMATISMES (S.A.R.L.), SOCIETE FRANCAISE D'EQUIPEMENTS POUR LA NAVIGATION AERIENNE (S.F.E.N.A.)
Application year: 1985
Main classification: G02F1
IPC codes: G02F1