**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de couplage optique d'au moins deux conducteurs de lumière, comprenant un corps solide dont au moins une partie est constituée par un demi-ellipsoïde de révolution en matière transparente, au moins dans la gamme de longueur d'onde de la lumière transmise par ces conducteurs de lumière, I'extrémité de l'un de ces conducteurs de lumière étant placée à l'un des foyers de ce demiellipsoïde, I'extrémité d'un autre de ces conducteurs étant placée à l'autre foyer, et les axes optiques des deux conducteurs, dont les extrémités sont placées aux foyers du demi-ellipsoïde, étant orientés de telle façon qu'un faisceau lumineux divergent, émis par l'un de ces conducteurs, se transforme,
après avoir subi une réflexion totale à l'intérieur du demi-ellipsoïde sur l'interface entre ce dernier et le milieu ambiant, en un faisceau convergent sur l'extrémité de l'autre conducteur, ledit demi-ellipsoïde comportant une fente pratiquée de manière à permettre d'intercaler, sur le trajet dudit faisceau convergent, des moyens agencés pour modifier le faisceau lumineux transmis par ce dispositif de couplage, caractérisé en ce que lesdits moyens, permettant de modifier le faisceau lumineux transmis par le dispositif de couplage, comprennent un dispositif atténuateur de lumière à cristaux liquides.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif atténuateur comporte une couche de cristal liquide, comprise entre deux plaques transparentes rendues conductrices sur leurs faces intérieures en contact avec le cristal liquide, et des moyens pour appliquer une différence de potentiel entre lesdites faces oppo sées conductrices.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la différence de potentiel est alternative.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux plaques transparentes sont des plaques métallisées sur leurs faces intérieures.
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les plaques transparentes sont rendues conductrices par pulvérisation d'un matériau d'oxyde d'indium ou d'oxyde d'étain.
6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cristaux liquides sont des substances nématiques.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la lumière transmise est une lumière polarisée, caractérisé en ce que les orientations des molécules, au niveau des plaques transparentes, soient perpendiculaires entre elles.
8. Utilisation du dispositif selon la revendication 7, comme interrupteur électro-optique.
La présente invention concerne un dispositif de couplage optique d'au moins deux conducteurs de lumière, comprenant un corps solide dont au moins une partie est constituée par un demi-ellipsoïde de révolution en matière transparente, au moins dans la gamme de longueur d'onde de la lumière transmise par ces conducteurs de lumière, l'extrémité de l'un de ces conducteurs de lumière étant placée à l'un des foyers de ce demi-ellipsoïde, I'extrémité d'un autre de ces conducteurs étant placée à l'autre foyer, et les axes optiques des deux conducteurs, dont les extrémités sont placées aux foyers du demi-dlîpsoïde, étant orientés de telle façon qu'un faisceau lumineux divergent, émis par l'un de ces conducteurs, se transforme,
après avoir subi une réflexion totale à l'intérieur du demi-ellipsoïde sur l'interface entre ce dernier et le milieu ambiant, en un faisceau convergent sur l'extrémité de l'autre conducteur, ledit demi-ellipsoïde comportant une fente pratiquée de manière à permettre d'intercaler, sur le trajet dudit faisceau convergent, des moyens agencés pour modifier le faisceau lumineux transmis par ce dispositif de couplage.
Un tel dispositif a été décrit dans la demande de brevet européen
No 80105403.2 du meme titulaire. En particulier, dans le mode de réalisation illustré par la fig. 4, la fente, ménagée dans le demiellipsoïde parallèlement au plan de base, permet l'introduction d'un disque comportant plusieurs plages, ayant les unes par rapport aux autres des propriétés d'absorption lumineuse différentes. Par rotation du disque, ces différentes plages viennent se placer successivement à l'intérieur de la fente, sur le trajet du faisceau réfléchi, de sorte qu'elles fonctionnent comme des filtres d'intensité lumineuse ayant différentes densités optiques, et le dispositif constitue dans son ensemble un coupleur-atténuateur optique pour conducteurs de
s lumière.
L'utilisation d'un dispositif mécanique tel que ce dispositif rotatif nécessite tout un environnement mécanique encombrant, pour permettre le maintien et le déplacement du disque. En outre, le nombre de plages est forcément limité et l'accroissement de ce nombre entraîne nécessairement une augmentation de l'encombrement du dispositif.
La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients en réalisant un dispositif du type susmentionné, dans lequel il est possible d'obtenir à volonté une atténuation partielle ou une obturation totale de la lumière réfléchie, sans que l'on soit obligé d'intervenir mécaniquement sur un filtre ou un obturateur logé dans la fente.
Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens, permettant de modifier le faisceau lumineux transmis par le dispositif de couplage, comprennent un dispositif atténuateur de lumière à cristaux liquides.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé, dans lequel:
la fig. I représente une vue en coupe schématique du dispositif selon l'invention,
la fig. 2 représente une vue en coupe schématique du dispositif atténuateur logé dans la fente du dispositif de couplage de la fig. 1,
la fig. 3 représente un schéma de la courbe de transmission de la lumière à travers le dispositif attènuateur de la fig. 2, et
la fig. 4 représente une autre courbe de transmission de la lumière obtenue dans d'autres conditions expérimentales.
En référence à la fig. 1, le dispositif de couplage optique se compose du deini-ellipsoîde de révolution la en matière transparente et de la base lb décrite plus en détail dans le brevet susmentionné. Un tronçon d'extrémité 2a est enrobé dans la pièce de base lb, en aboutissant exactement au foyer F1 du demiellipsoïde la. Il émet un faisceau lumineux divergent 6 qui, après avoir subi une réflexion totale sur la plage 7 de l'interface entre le demi-ellipsoïde la et le milieu ambiant, se transforme en un faisceau convergent 8 sur l'extrémité du conducteur de lumière, dont le tronçon d'extrémité 4a aboutit au foyer F2.
La fente 10, ménagée dans le demi-ellipsoïde la de manière à intersecter le faisceau réfléchi, permet d'introduire un dispositif atténuateur ou obturateur à cristaux liquides 21, relié extérieurement à une source de tension alternative V et décrit plus en détail en référence à la fig. 2.
La fig. 2 illustre plus en détail le dispositif atténuateur de lumière 21 qui est glissé dans la fente 10 du demi-ellipsoïde la. Il se compose essentiellement de deux lames transparentes 22 et 23, rendues conductrices sur leurs faces intérieures 24 et 25 et séparées par des cales d'écartement 26. Entre les lames transparentes 22 et 23 se trouve une couche de cristal liquide nématique qui est en contact avec les faces conductrices 24 et 25 des lames transparentes 22 et 23.
Ces lames peuvent être constituées par deux plaques de quartz ou de verre rendues conductrices sur leurs faces intérieures par métallisation ou pulvérisation d'oxyde d'indium (In2O3) ou d'étain (SnO2).
Les faces intérieures conductrices 24 et 25 des plaques transparentes 22 et 23 sont connectées à une source de tension alternative V (représentée schématiquement).
Lorsque la couche de cristal liquide 27 est constituée par une substance nématique d'anisotropie diélectrique négative, la courbe de transmission de la lumière, en fonction de la différence de potentiel appliquée aux électrodes 24 et 25, a l'aspect représenté par la fig. 3. On constate que selon la tension appliquée, I'atténuation est
plus ou moins grande, c'est-â-dire qu'on peut obtenir une atténuation progressive en modifiant la différence de potentiel entre les deux faces conductrices. En pratique, la gamme d'atténuation utile correspond à une variation de la différence de potentiel de l'ordre de quelques dizaines de volts.
Lorsque la couche de cristal liquide est constituée par un nématique dit twisté, c'est-à-dire qui a subi une torsion de sorte que les orientations de ses molécules, au niveau des électrodes transparentes, soient perpendiculaires, la courbe de transmission correspond au graphique de la fig. 4. Dans ce cas, I'atténuation est très brutale et l'atténuateur fonctionne, dans ce cas, plutôt comme un interrupteur.
Ce dispositif travaille en lumière polarisée et nécessite par conséquent l'emploi d'un polariseur et d'un analyseur. Il permet par contre de travailler à une tension très basse qui est de l'ordre du volt. Le changement d'état du cristal liquide, permettant d'obtenir une obturation quasi totale, se fait sur une plage de quelques dixièmes de volts, par exemple par une modification de la différence de potentiel de 0,2 V dans le cas de la fig. 4.
La réalisation pratique du dispositif atténuateur est extrêmement simple. L'épaisseur des cales d'écartement 26, qui peuvent être réalisées sous la forme d'un joint annulaire par exemple, est de l'ordre de 10 ttm. L'ensemble peut constituer un bloc compact étanche et interchangeable, pouvant être introduit dans la fente du demi-ellipsoïde selon les besoins et les conditions expérimentales de l'utilisation. Ce même dispositif de couplage peut ainsi être utilisé à volonté avec un dispositif atténuateur correspondant à la courbe de transmission de la fig. 3, ou avec un dispositif atténuateur agissant plutôt comme obturateur et correspondant à la courbe de transmission illustrée par la fig. 4.
En conséquence, le dispositif décrit permet une grande souplesse d'utilisation, tout en étant de conception et de fabrication extrêmement simples.
** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Device for the optical coupling of at least two light conductors, comprising a solid body at least part of which consists of a semi-ellipsoid of revolution made of transparent material, at least in the wavelength range of the light transmitted by these light conductors, the end of one of these light conductors being placed at one of the focal points of this semiellipsoid, the end of another of these conductors being placed at the other focal point, and the optical axes of the two conductors, the ends of which are placed at the focal points of the semi-ellipsoid, being oriented in such a way that a divergent light beam, emitted by one of these conductors, is transformed,
after having undergone a total reflection inside the half-ellipsoid on the interface between the latter and the ambient medium, in a converging beam on the end of the other conductor, said half-ellipsoid having a slit practiced so to allow to interpose, on the path of said convergent beam, means arranged to modify the light beam transmitted by this coupling device, characterized in that said means, making it possible to modify the light beam transmitted by the coupling device, comprise a liquid crystal light attenuator.
2. Device according to claim 1, characterized in that the attenuating device comprises a layer of liquid crystal, comprised between two transparent plates made conductive on their inner faces in contact with the liquid crystal, and means for applying a potential difference between said oppositely conductive faces.
3. Device according to claim 2, characterized in that the potential difference is alternative.
4. Device according to claim 2, characterized in that the two transparent plates are metallized plates on their interior faces.
5. Device according to claim 2, characterized in that the transparent plates are made conductive by spraying with an indium oxide or tin oxide material.
6. Device according to claim 2, characterized in that the liquid crystals are nematic substances.
7. Device according to claim 6, in which the transmitted light is polarized light, characterized in that the orientations of the molecules, at the level of the transparent plates, are perpendicular to each other.
8. Use of the device according to claim 7, as an electro-optical switch.
The present invention relates to an optical coupling device of at least two light conductors, comprising a solid body at least part of which is constituted by a semi-ellipsoid of revolution made of transparent material, at least in the wavelength range of the light transmitted by these light conductors, the end of one of these light conductors being placed at one of the focal points of this semi-ellipsoid, the end of another of these conductors being placed at the another focal point, and the optical axes of the two conductors, the ends of which are placed at the focal points of the half-dipsoid, being oriented in such a way that a divergent light beam emitted by one of these conductors is transformed,
after having undergone a total reflection inside the half-ellipsoid on the interface between the latter and the ambient medium, in a converging beam on the end of the other conductor, said half-ellipsoid having a slit practiced so to allow to interpose, on the path of said convergent beam, means arranged to modify the light beam transmitted by this coupling device.
Such a device has been described in the European patent application
No 80105403.2 by the same holder. In particular, in the embodiment illustrated in FIG. 4, the slot, formed in the semi-ellipsoid parallel to the base plane, allows the introduction of a disc comprising several areas, having relative to each other different light absorption properties. By rotation of the disc, these different areas are placed successively inside the slot, on the path of the reflected beam, so that they function as light intensity filters having different optical densities, and the device constitutes in an optical coupler-attenuator assembly for conductors
s light.
The use of a mechanical device such as this rotary device requires a bulky mechanical environment to allow the disc to be held and moved. In addition, the number of tracks is necessarily limited and the increase in this number necessarily results in an increase in the size of the device.
The present invention proposes to remedy these drawbacks by producing a device of the aforementioned type, in which it is possible to obtain at will a partial attenuation or a total closure of the reflected light, without having to intervene. mechanically on a filter or a shutter housed in the slot.
For this purpose, the device according to the invention is characterized in that the means, making it possible to modify the light beam transmitted by the coupling device, comprise a liquid crystal light attenuating device.
The present invention will be better understood with reference to the description of an exemplary embodiment and the attached drawing, in which:
fig. I represents a schematic sectional view of the device according to the invention,
fig. 2 shows a schematic sectional view of the attenuator device housed in the slot of the coupling device of FIG. 1,
fig. 3 shows a diagram of the curve of light transmission through the attenuating device of FIG. 2, and
fig. 4 represents another light transmission curve obtained under other experimental conditions.
With reference to fig. 1, the optical coupling device consists of the deini-ellipsoid of revolution 1a in transparent material and of the base 1b described in more detail in the aforementioned patent. An end section 2a is coated in the base part 1b, ending exactly at the focus F1 of the semiellipsoid 1a. It emits a diverging light beam 6 which, after having undergone a total reflection on the area 7 of the interface between the semi-ellipsoid la and the ambient medium, is transformed into a convergent beam 8 on the end of the light conductor, whose end section 4a ends at the focal point F2.
The slot 10, formed in the semi-ellipsoid 1a so as to intersect the reflected beam, makes it possible to introduce a liquid crystal attenuator or shutter 21, externally connected to an AC voltage source V and described in more detail with reference to fig. 2.
Fig. 2 illustrates in more detail the light attenuating device 21 which is slid into the slot 10 of the semi-ellipsoid 1a. It essentially consists of two transparent blades 22 and 23, made conductive on their inner faces 24 and 25 and separated by spacers 26. Between the transparent blades 22 and 23 is a layer of nematic liquid crystal which is in contact with the conductive faces 24 and 25 of the transparent strips 22 and 23.
These blades can be formed by two quartz or glass plates made conductive on their interior faces by metallization or spraying with indium oxide (In2O3) or tin (SnO2).
The conductive inner faces 24 and 25 of the transparent plates 22 and 23 are connected to an alternating voltage source V (shown diagrammatically).
When the liquid crystal layer 27 consists of a nematic substance of negative dielectric anisotropy, the light transmission curve, as a function of the potential difference applied to the electrodes 24 and 25, has the appearance shown in FIG. 3. It can be seen that, depending on the voltage applied, the attenuation is
more or less large, that is to say that a progressive attenuation can be obtained by modifying the potential difference between the two conductive faces. In practice, the useful attenuation range corresponds to a variation in the potential difference of the order of a few tens of volts.
When the liquid crystal layer consists of a so-called twisted nematic, that is to say which has undergone a twist so that the orientations of its molecules, at the level of the transparent electrodes, are perpendicular, the transmission curve corresponds to the graph of fig. 4. In this case, the attenuation is very brutal and the attenuator works, in this case, more like a switch.
This device works in polarized light and therefore requires the use of a polarizer and an analyzer. On the other hand, it allows working at a very low voltage which is of the order of a volt. The change of state of the liquid crystal, making it possible to obtain an almost total obturation, is done over a range of a few tenths of volts, for example by a modification of the potential difference of 0.2 V in the case of FIG. . 4.
The practical realization of the attenuating device is extremely simple. The thickness of the spacers 26, which can be produced in the form of an annular seal for example, is of the order of 10 ttm. The assembly can constitute a compact waterproof and interchangeable block, which can be introduced into the slot of the half-ellipsoid according to the needs and the experimental conditions of use. This same coupling device can thus be used at will with an attenuating device corresponding to the transmission curve of FIG. 3, or with an attenuating device acting rather as a shutter and corresponding to the transmission curve illustrated in FIG. 4.
Consequently, the device described allows great flexibility of use, while being of extremely simple design and manufacture.