EP0524878A1 - Microwave semiconductor absorber with optical command - Google Patents

Microwave semiconductor absorber with optical command Download PDF

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EP0524878A1
EP0524878A1 EP92402113A EP92402113A EP0524878A1 EP 0524878 A1 EP0524878 A1 EP 0524878A1 EP 92402113 A EP92402113 A EP 92402113A EP 92402113 A EP92402113 A EP 92402113A EP 0524878 A1 EP0524878 A1 EP 0524878A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
layer
semiconductor material
screen
absorber according
Prior art date
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Ceased
Application number
EP92402113A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Olivier Acher
Alain Mathiot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0524878A1 publication Critical patent/EP0524878A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2676—Optically controlled phased array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • the present invention relates to a microwave absorber with semiconductor and optical control.
  • the device of the invention can have various shapes (planes, curves, pyramids, etc.), most often it has the shape of a flat screen. We will therefore speak, hereinafter, and for simplicity, of microwave screens.
  • Microwave screens comprising, as illustrated in the appended FIG. 1, a conductive plate 10, with, placed opposite this plate and at a distance from a thin layer 12 of surface resistivity close to 377 Ohms per square.
  • SALISBURY screen Such a screen is often called "SALISBURY screen”.
  • An OEM electromagnetic wave, of wavelength ⁇ 4d, directed perpendicular to the screen, is completely absorbed by it. It is therefore an anti-reflective screen.
  • anti-reflective screens which use conductive and / or magnetic materials dispersed in an insulating matrix (rubber loaded with carbon black, iron particles, etc.).
  • the invention uses the property which certain semiconductors have of seeing their conductivity (or, which amounts to the same thing, their resistivity) change under optical excitation.
  • a semiconductor whose forbidden band has a width Eg and which is excited by an optical radiation of energy higher than Eg, is generally the seat of a photonic absorption generating pairs of electrons-holes. The photocreated electrons (as well as the holes, but to a lesser extent because their mobility is much lower) participate in the conductivity of the semiconductor.
  • the increase in conductivity which results from optical excitation is proportional to the optical power of the excitation, the mobility of the electrons and the lifetime of the photocreated pairs.
  • the conductivity of the semiconductor depends on the nature and the concentration of the impurities it contains (doping).
  • a sufficiently low doping level should be chosen so that the semiconductor has a very low conductivity (in other words, a very high resistivity).
  • its conductivity increases (its resistivity decreases).
  • the prohibited bandwidth is 1.1 eV.
  • the excitation radiation can be obtained by means of a gallium arsenide laser (AsGa), which emits photons of 1.4eV energy, therefore greater than the forbidden band of silicon.
  • AsGa gallium arsenide laser
  • a sufficiently pure silicon wafer (resistivity greater than 2500 ⁇ .cm), 20 ⁇ m thick has a surface conductivity less than 1 / 106 S.
  • the mobility of the electrons in the silicon is 1500cm2 / V / s and the lifetime of the pairs can reach 2.5 ms.
  • the penetration depth of the radiation delivered by the AsGa laser is 10 ⁇ m.
  • FIG. 2 shows a SALISBURY type screen comprising a conductive plate 20 and, opposite this plate and at a distance from a layer 22 of semiconductor material.
  • This layer can be optically excited by means which, in the illustrated variant, comprise optical fibers 24 and 26 supplied by a laser 30 through an optic 32. The laser is controlled by a supply circuit 34.
  • the semiconductor 22 When the supply circuit 34 is out of service, the semiconductor 22 has almost zero conductivity and, therefore, is transparent to microwave frequencies. The assembly then behaves like a simple reflective metallic screen, due to the plate 20, the layer 22 and the fibers 24, 26 playing no role.
  • the laser 30 When the supply circuit 34 is put into service, the laser 30 emits light radiation which is directed by the optics 32 into the fibers 24 and 26. The end of these fibers diffuses the light (as will be better understood in connection with FIG. 4) in the layer 22 (on the two faces of the latter in the illustrated variant, but only one face could suffice).
  • the semiconductor then presents a higher conductivity, which can be close to 1/377 S.
  • a screen of the SALISBURY type that is to say a screen absorbing microwave electromagnetic waves having a normal incidence and whose wavelength is equal at four times the distance d. The difference with the prior art is that, according to the invention, this absorber screen is switchable.
  • optical fibers 22, 24, which surround the semiconductor layer 22, do not in any way disturb the OEM microwave wave, because, being generally made of glass or silica, they behave towards this wave like dielectric.
  • the gap between the conductive plate 20 and the plate 22 of semiconductor material can be filled with a dielectric material of index n, playing the role of spacer.
  • the wavelength for which the screen is reflective is then equal to 4 nd.
  • FIG. 3 shows a SALISBURY type screen with three semiconductor layers 22/1, 22/2, 22/3 placed respectively at distances d1, d2, d3 from the conductive plate 20.
  • Lasers 30/1, 30/2, 30/3 allow each of these layers to be excited separately.
  • a common supply circuit 34 is connected to the lasers by a switching means 35 which makes it possible to supply one or the other of the lasers.
  • That of the semiconductor layers which is excited defines the wavelength ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) for which there will be absorption. This wavelength will be equal to four times the distance (d1, d2 or d3) separating the excited semiconductor layer from the conductive plate 20.
  • an absorbing screen which is not only switchable but which has a variable wavelength.
  • the number of semiconductor layers can be arbitrary and is not limited to 3.
  • Figure 4 shows a detail of an optical fiber end that can be used in the invention.
  • the fiber comprises a core 40 and a sheath 42. This sheath can be partially removed at the end of the fiber, to provide an opening directed towards the side of the semiconductor layer to be lit.
  • the arrangement of the fibers which has just been described is not the only possible one.
  • the fibers can also be arranged as illustrated in FIG. 5, where the laser still bears the reference 30 and the fibers the reference 25.
  • the fibers 25 of FIG. 5 work transversely.
  • the optical excitation is obtained at the end of the fiber, the end of the latter being perpendicular to the plane of the semiconductor layer. We can consider placing a small lens system in front of each fiber end.
  • the fiber system is not the only means capable of optically exciting a semiconductor layer.
  • a laser 30 which directly illuminates the semiconductor layer 22.
  • Figure 7 shows a device of another type. It is a composite material absorber 40. This material can be deposited on a support 42. To this composite material is added a semiconductor material. Optical fibers 44 are distributed throughout and are fed by a laser 46.
  • such a device is only anti-reflective for a very particular polarization of the incident radiation and only for a well-defined incidence at a well-defined frequency.
  • the device of the invention and thanks to the semiconductor dispersed in the material, it is possible, by variation of the optical excitation, to modify the angle of incidence or else the frequency for which the absorption is maximum.
  • the materials that can be used are rubber mixed with carbon black or rubber with magnetic particles (iron or ferrite for example).
  • the light source used in the invention is not necessarily a semiconductor laser. This could be a gas laser, for example, or an inconsistent source.

Abstract

The absorber comprises essentially, in front of a conducting screen (20), a layer of semiconducting material (22) suitably optically excited (30, 24, 26). Under optical excitation, the semiconductor exhibits a conductivity which makes it possible to act on the absorption. Application to microwaves. <IMAGE>

Description

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention a pour objet un absorbeur hyperfréquence à semiconducteur et à commande optique.The present invention relates to a microwave absorber with semiconductor and optical control.

Bien que le dispositif de l'invention puisse présenter des formes diverses (planes, courbes, pyramidales, etc...), le plus souvent il présente la forme d'un écran plat. On parlera donc, dans la suite, et pour simplifier, d'écran hyperfréquence.Although the device of the invention can have various shapes (planes, curves, pyramids, etc.), most often it has the shape of a flat screen. We will therefore speak, hereinafter, and for simplicity, of microwave screens.

Etat de la technique antérieureState of the prior art

On connaît des écrans hyperfréquence comprenant, comme illustré sur la figure 1 annexée, une plaque conductrice 10, avec, disposée en regard de cette plaque et à une distance d, une couche mince 12 de résistivité surfacique proche de 377 Ohms par carré.Microwave screens are known comprising, as illustrated in the appended FIG. 1, a conductive plate 10, with, placed opposite this plate and at a distance from a thin layer 12 of surface resistivity close to 377 Ohms per square.

Un tel écran est appelé souvent "écran de SALISBURY".Such a screen is often called "SALISBURY screen".

Une onde électromagnétique OEM, de longueur d'onde λ=4d, dirigée perpendiculairement à l'écran, est complètement absorbée par celui-ci. Il s'agit donc d'un écran antiréfléchissant.An OEM electromagnetic wave, of wavelength λ = 4d, directed perpendicular to the screen, is completely absorbed by it. It is therefore an anti-reflective screen.

D'autres écrans antiréfléchissants sont connus, qui utilisent des matériaux conducteurs et/ou magnétiques dispersés dans une matrice isolante (caoutchouc chargé avec du noir de carbone, particules de fer, etc...).Other anti-reflective screens are known, which use conductive and / or magnetic materials dispersed in an insulating matrix (rubber loaded with carbon black, iron particles, etc.).

Des dispositifs de ce genre sont décrits dans l'ouvrage de George T. RUCK et al. intitulé "RADAR CROSS SECTION HANDBOOK", Plenum Press 1970 ainsi que dans un article de P. HARTMANN et al. intitulé "Absorbants d'onde électromagnétiques" publié dans la revue technique de THOMSON-CSF, 1987, vol. 19, n° 3-4.Devices of this kind are described in the work of George T. RUCK et al. titled "RADAR CROSS SECTION HANDBOOK ", Plenum Press 1970 as well as in an article by P. HARTMANN et al. Entitled" Electromagnetic wave absorbents "published in the technical journal of THOMSON-CSF, 1987, vol. 19, n ° 3-4.

En ce qui concerne plus particulièrement les écrans de SALISBURY, ils sont décrits dans la première référence au paragraphe 8.3.2.1.1.1 du volume 2 et dans la seconde, paragraphe 5.1 ainsi que dans le brevet américain US-A-3 309 704.With regard more particularly to the SALISBURY screens, they are described in the first reference to paragraph 8.3.2.1.1.1 of volume 2 and in the second, paragraph 5.1 as well as in American patent US-A-3,309,704.

Exposé de l'inventionStatement of the invention

Si ces dispositifs sont satisfaisants à certains égards, ils présentent tous néanmoins l'inconvénient de ne pas pouvoir être commandés à volonté pour présenter ou non une aptitude à agir sur une onde électromagnétique. Par ailleurs, ils sont généralement conçus pour travailler à une seule longueur d'onde. En un mot, ils sont permanents.If these devices are satisfactory in certain respects, they all have the disadvantage of not being able to be controlled at will to present or not an ability to act on an electromagnetic wave. In addition, they are generally designed to work at a single wavelength. In a word, they are permanent.

La présente invention a justement pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un absorbeur qui peut être rendu actif ou inactif, ou bien être adapté en fonction de la longueur d'onde à laquelle on souhaite travailler. A cette fin, le dispositif de l'invention comprend :

  • un écran conducteur,
  • placée devant cet écran et à une certaine distance de celui-ci, au moins une couche de matériau semiconducteur présentant une conductivité sensible à une excitation optique, cette conductivité étant quasi-nulle en l'absence d'excitation optique et présentant une certaine valeur en présence d'excitation optique,
  • des moyens optiques aptes à exciter optiquement cette couche de matériau semiconducteur pour lui donner une conductivité égale à ladite valeur,
  • des moyens de commande des moyens optiques pour rendre l'absorbeur actif à la longueur d'onde égale à quatre fois la distance séparant l'écran de la couche.
The object of the present invention is precisely to remedy this drawback by proposing an absorber which can be made active or inactive, or else be adapted as a function of the wavelength at which it is desired to work. To this end, the device of the invention comprises:
  • a conductive screen,
  • placed in front of this screen and at a certain distance from it, at least one layer of semiconductor material having a conductivity sensitive to optical excitation, this conductivity being almost zero in the absence of optical excitation and having a certain value in presence of optical excitation,
  • optical means able to optically excite this layer of semiconductor material to give it a conductivity equal to said value,
  • control means of the optical means to make the absorber active at the wavelength equal to four times the distance separating the screen from the layer.

Sans que la portée de l'invention ne soit en rien limitée par les explications scientifiques qui suivent, on peut dire que l'invention utilise la propriété que présentent certains semiconducteurs de voir leur conductivité (ou, ce qui revient au même, leur résistivité) changer sous excitation optique. Un semiconducteur, dont la bande interdite a une largeur Eg et qui est excité par un rayonnement optique d'énergie supérieure à Eg, est en général le siège d'une absorption photonique engendrant des paires électrons-trous. Les électrons photocréés (ainsi que les trous, mais dans une mesure moindre, car leur mobilité est beaucoup plus faible) participent à la conductivité du semiconducteur.Without the scope of the invention being in any way limited by the scientific explanations which follow, it can be said that the invention uses the property which certain semiconductors have of seeing their conductivity (or, which amounts to the same thing, their resistivity) change under optical excitation. A semiconductor, whose forbidden band has a width Eg and which is excited by an optical radiation of energy higher than Eg, is generally the seat of a photonic absorption generating pairs of electrons-holes. The photocreated electrons (as well as the holes, but to a lesser extent because their mobility is much lower) participate in the conductivity of the semiconductor.

L'augmentation de conductivité qui résulte de l'excitation optique est proportionnelle à la puissance optique de l'excitation, à la mobilité des électrons et à la durée de vie des paires photocréées.The increase in conductivity which results from optical excitation is proportional to the optical power of the excitation, the mobility of the electrons and the lifetime of the photocreated pairs.

En l'absence d'excitation optique, la conductivité du semi-conducteur dépend de la nature et de la concentration des impuretés qu'il contient (dopage). Il convient de choisir un niveau de dopage suffisamment faible pour que le semiconducteur présente une très faible conductivité (autrement dit, une très grande résistivité). Sous excitation optique convenable, sa conductivité augmente (sa résistivité diminue). On peut par exemple, atteindre une résistivité de 377 Ohms par carré (ou en d'autres termes, une conductivité de 1/377 Ohm⁻¹ ou 1/377 S, correspondant à l'impédance du vide), ce qui rend la couche semiconductrice apte à constituer l'un des moyens absorbants des écrans hyperfréquence connus.In the absence of optical excitation, the conductivity of the semiconductor depends on the nature and the concentration of the impurities it contains (doping). A sufficiently low doping level should be chosen so that the semiconductor has a very low conductivity (in other words, a very high resistivity). Under suitable optical excitation, its conductivity increases (its resistivity decreases). We can for example reach a resistivity of 377 Ohms per square (or in other words, a conductivity of 1/377 Ohm⁻¹ or 1/377 S, corresponding to the impedance of the vacuum), which makes the layer semiconductor capable of constituting one of the absorbent means of known microwave screens.

Dans le cas du silicium par exemple, la largeur de bande interdite est de 1,1eV. Le rayonnement d'excitation peut être obtenu au moyen d'un laser à arséniure de gallium (AsGa), qui émet des photons d'énergie 1,4eV, donc supérieure à la bande interdite du silicium.In the case of silicon, for example, the prohibited bandwidth is 1.1 eV. The excitation radiation can be obtained by means of a gallium arsenide laser (AsGa), which emits photons of 1.4eV energy, therefore greater than the forbidden band of silicon.

Une plaquette de silicium suffisamment pur (résistivité supérieure à 2500Ω.cm), d'épaisseur 20µm présente une conductivité surfacique inférieure à 1/10⁶ S. La mobilité des électrons dans le silicium est de 1500cm²/V/s et la durée de vie des paires peut atteindre 2,5 ms. La profondeur de pénétration du rayonnement délivré par le laser AsGa est de 10µm. On peut alors calculer que, pour une densité d'excitation optique de l'ordre de 1,6mW/cm², la conductivité passe à 1/377 S ce qui est la valeur recherchée généralement dans le cas des écrans de SALISBURY. Avec un Watt de puissance optique, on peut exciter une plaquette de 700cm².A sufficiently pure silicon wafer (resistivity greater than 2500Ω.cm), 20µm thick has a surface conductivity less than 1 / 10⁶ S. The mobility of the electrons in the silicon is 1500cm² / V / s and the lifetime of the pairs can reach 2.5 ms. The penetration depth of the radiation delivered by the AsGa laser is 10 µm. We can then calculate that, for an optical excitation density of the order of 1.6mW / cm², the conductivity goes to 1/377 S which is the value generally sought in the case of SALISBURY screens. With one Watt of optical power, we can excite a 700cm² plate.

L'exemple du silicium n'est naturellement pas limitatif. L'homme de l'art trouvera dans les ouvrages spécialisés toutes les propriétés des semiconducteurs qui permettent de décider si un semiconducteur est utilisable dans l'invention ou non et sous quelle excitation optique. On pourra consulter à cet égard, par exemple, l'ouvrage de S.M. SZE intitulé "Physics of Semiconductor Devices", édité par John WILEY and SONS.The example of silicon is naturally not limiting. Those skilled in the art will find in specialized works all the properties of semiconductors which make it possible to decide whether a semiconductor can be used in the invention or not and under which optical excitation. We can consult in this regard, for example, the work of S.M. SZE entitled "Physics of Semiconductor Devices", edited by John WILEY and SONS.

Ce qui compte avant tout dans le choix du matériau semiconducteur c'est le produit de la mobilité des électrons par la durée de vie des couples électron-trou. Pour certains semiconducteurs, ce produit est manifestement trop faible et ces semiconducteurs doivent être écartés. Par exemple, pour le silicium amorphe hydrogéné (a:Si-H), ce produit vaut environ 10⁻⁵cm²/V, ce qui est beaucoup trop faible pour pouvoir espérer obtenir une conductivité de 1/377 S. Les composés binaires de type III-V présentent des mobilités beaucoup plus élevées (de l'ordre de 10⁴cm²/V/s) et peuvent convenir, si les temps de vie sont satisfaisants. Pour le GaAs cependant, ce temps de vie n'est que de 10⁻⁸s ce qui est un peu faible. Mais pour d'autres composés III-V, des phénomènes de photoconductivité persistante sont possibles ce qui les rend mieux adaptés à la mise en oeuvre de l'invention.What matters above all in the choice of semiconductor material it is the product of the mobility of electrons by the lifetime of electron-hole couples. For some semiconductors, this product is clearly too weak and these semiconductors should be discarded. For example, for hydrogenated amorphous silicon (a: Si-H), this product is worth approximately 10⁻⁵cm² / V, which is far too low to be able to hope to obtain a conductivity of 1/377 S. Binary type III compounds -V have much higher mobilities (of the order of 10⁴cm² / V / s) and may be suitable, if the life times are satisfactory. For GaAs however, this lifetime is only 10⁻⁸s which is a bit low. But for other III-V compounds, persistent photoconductivity phenomena are possible, which makes them better suited to the implementation of the invention.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

  • la figure 1, déjà décrite, représente un écran de type SALISBURY selon l'art antérieur,FIG. 1, already described, represents a screen of the SALISBURY type according to the prior art,
  • la figure 2 représente un écran de type SALISBURY conforme à l'invention à une seule couche semiconductrice et à fibres optiques,FIG. 2 represents a SALISBURY type screen according to the invention with a single semiconductor layer and with optical fibers,
  • la figure 3 représente un écran de type SALISBURY conforme à l'invention à plusieurs couches semiconductrices et à fibres optiques,FIG. 3 represents a SALISBURY type screen according to the invention with several semiconductor layers and with optical fibers,
  • la figure 4 montre l'extrémité d'une fibre optique pouvant être utilisée selon l'invention,FIG. 4 shows the end of an optical fiber which can be used according to the invention,
  • la figure 5 montre un autre mode de réalisation des moyens optiques d'excitation,FIG. 5 shows another embodiment of the optical excitation means,
  • la figure 6 montre encore un autre mode de réalisation des moyens optiques d'excitation,FIG. 6 shows yet another embodiment of the optical excitation means,
  • la figure 7 montre un dispositif du type écran absorbeur à matériau composite et à semiconducteur.FIG. 7 shows a device of the absorber screen type with composite material and with semiconductor.
Exposé détaillé de modes de réalisationDetailed description of embodiments

On voit, sur la figure 2, un écran de type SALISBURY comprenant une plaque conductrice 20 et, en regard de cette plaque et à une distance d, une couche 22 de matériau semiconducteur. Cette couche peut être excitée optiquement à l'aide de moyens qui, dans la variante illustrée, comprennent des fibres optiques 24 et 26 alimentées par un laser 30 à travers une optique 32. Le laser est commandé par un circuit d'alimentation 34.FIG. 2 shows a SALISBURY type screen comprising a conductive plate 20 and, opposite this plate and at a distance from a layer 22 of semiconductor material. This layer can be optically excited by means which, in the illustrated variant, comprise optical fibers 24 and 26 supplied by a laser 30 through an optic 32. The laser is controlled by a supply circuit 34.

Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant.The operation of this device is as follows.

Lorsque le circuit d'alimentation 34 est hors service, le semiconducteur 22 présente une conductivité quasi-nulle et, de ce fait, est transparent aux hyperfréquences. L'ensemble se comporte alors comme un simple écran métallique réfléchissant, du fait de la plaque 20, la couche 22 et les fibres 24, 26 ne jouant aucun rôle.When the supply circuit 34 is out of service, the semiconductor 22 has almost zero conductivity and, therefore, is transparent to microwave frequencies. The assembly then behaves like a simple reflective metallic screen, due to the plate 20, the layer 22 and the fibers 24, 26 playing no role.

Lorsque le circuit d'alimentation 34 est mis en service, le laser 30 émet un rayonnement lumineux qui est dirigé par l'optique 32 dans les fibres 24 et 26. L'extrémité de ces fibres diffuse la lumière (comme on le comprendra mieux en liaison avec la figure 4) dans la couche 22 (sur les deux faces de celle-ci dans la variante illustrée, mais une seule face pourrait suffire). Le semiconducteur présente alors une conductivité plus élevée, qui peut être proche de 1/377 S. On retrouve alors un écran de type SALISBURY, c'est-à-dire un écran absorbant les ondes électromagnétiques hyperfréquences ayant une incidence normale et dont la longueur d'onde est égale à quatre fois la distance d. La différence avec l'art antérieur est que, selon l'invention, cet écran absorbeur est commutable.When the supply circuit 34 is put into service, the laser 30 emits light radiation which is directed by the optics 32 into the fibers 24 and 26. The end of these fibers diffuses the light (as will be better understood in connection with FIG. 4) in the layer 22 (on the two faces of the latter in the illustrated variant, but only one face could suffice). The semiconductor then presents a higher conductivity, which can be close to 1/377 S. We then find a screen of the SALISBURY type, that is to say a screen absorbing microwave electromagnetic waves having a normal incidence and whose wavelength is equal at four times the distance d. The difference with the prior art is that, according to the invention, this absorber screen is switchable.

On observera que les fibres optiques 22, 24, qui entourent la couche semiconductrice 22, ne perturbent en rien l'onde hyperfréquence OEM, car, étant généralement en verre ou en silice, elles se comportent vis-à-vis de cette onde comme des diélectriques.It will be observed that the optical fibers 22, 24, which surround the semiconductor layer 22, do not in any way disturb the OEM microwave wave, because, being generally made of glass or silica, they behave towards this wave like dielectric.

L'intervalle entre la plaque conductrice 20 et la plaque 22 de matériau semiconducteur peut être comblé par un matériau diélectrique d'indice n, jouant le rôle d'espaceur. La longueur d'onde pour laquelle l'écran est réfléchissant est égale alors à 4nd.The gap between the conductive plate 20 and the plate 22 of semiconductor material can be filled with a dielectric material of index n, playing the role of spacer. The wavelength for which the screen is reflective is then equal to 4 nd.

La figure 3 montre un écran de type SALISBURY à trois couches semiconductrices 22/1, 22/2, 22/3 placées respectivement à des distances d1, d2, d3 de la plaque conductrice 20. Des lasers 30/1, 30/2, 30/3 permettent d'exciter séparément chacune de ces couches. Un circuit d'alimentation commun 34 est relié aux lasers par un moyen de commutation 35 qui permet d'alimenter l'un ou l'autre des lasers.FIG. 3 shows a SALISBURY type screen with three semiconductor layers 22/1, 22/2, 22/3 placed respectively at distances d1, d2, d3 from the conductive plate 20. Lasers 30/1, 30/2, 30/3 allow each of these layers to be excited separately. A common supply circuit 34 is connected to the lasers by a switching means 35 which makes it possible to supply one or the other of the lasers.

Celle des couches semiconductrices qui est excitée définit la longueur d'onde (λ1, λ2, λ3) pour laquelle il y aura absorption. Cette longueur d'onde sera égale à quatre fois la distance (d1, d2 ou d3) séparant la couche semiconductrice excitée de la plaque conductrice 20.That of the semiconductor layers which is excited defines the wavelength (λ1, λ2, λ3) for which there will be absorption. This wavelength will be equal to four times the distance (d1, d2 or d3) separating the excited semiconductor layer from the conductive plate 20.

On a donc, selon l'invention, un écran absorbeur qui est non seulement commutable mais qui est à longueur d'onde variable.There is therefore, according to the invention, an absorbing screen which is not only switchable but which has a variable wavelength.

Naturellement, le nombre de couches semiconductrices peut être quelconque et n'est pas limité à 3.Naturally, the number of semiconductor layers can be arbitrary and is not limited to 3.

Par ailleurs, si les couches employées sont juxtaposées on peut obtenir un ajustement très fin de la longueur d'onde absorbée.Furthermore, if the layers used are juxtaposed, it is possible to obtain a very fine adjustment of the absorbed wavelength.

La figure 4 montre un détail d'une extrémité de fibre optique pouvant être employée dans l'invention. La fibre comprend un coeur 40 et une gaine 42. Cette gaine peut être partiellement enlevée à l'extrémité de la fibre, pour ménager une ouverture dirigée du côté de la couche semiconductrice à éclairer.Figure 4 shows a detail of an optical fiber end that can be used in the invention. The fiber comprises a core 40 and a sheath 42. This sheath can be partially removed at the end of the fiber, to provide an opening directed towards the side of the semiconductor layer to be lit.

La disposition des fibres qui vient d'être décrite n'est pas la seule possible. On peut également disposer les fibres comme illustré sur la figure 5, où le laser porte encore la référence 30 et les fibres la référence 25. A la différence des fibres 24 et 26 de la figure 2, qui travaillaient en quelque sorte longitudinalement, les fibres 25 de la figure 5 travaillent tranversalement. L'excitation optique s'obtient en bout de fibre, l'extrémité de celle-ci étant perpendiculaire au plan de la couche semiconductrice. On peut envisager de placer un petit système à lentille devant chaque extrémité de fibre.The arrangement of the fibers which has just been described is not the only possible one. The fibers can also be arranged as illustrated in FIG. 5, where the laser still bears the reference 30 and the fibers the reference 25. Unlike the fibers 24 and 26 of FIG. 2, which worked in a way longitudinally, the fibers 25 of FIG. 5 work transversely. The optical excitation is obtained at the end of the fiber, the end of the latter being perpendicular to the plane of the semiconductor layer. We can consider placing a small lens system in front of each fiber end.

Naturellement, le système à fibres n'est pas le seul moyen susceptible d'exciter optiquement une couche semiconductrice. On voit, ainsi, sur la figure 6, un laser 30 qui illumine directement la couche semiconductrice 22.Naturally, the fiber system is not the only means capable of optically exciting a semiconductor layer. Thus, in FIG. 6, we see a laser 30 which directly illuminates the semiconductor layer 22.

Les figures précédentes se rapportent toutes à des dispositifs du type écran de SALISBURY. La figure 7 montre un dispositif d'un autre type. Il s'agit d'un absorbeur à matériau composite 40. Ce matériau peut être déposé sur un support 42. A ce matériau composite est ajouté un matériau semiconducteur. Des fibres optiques 44 sont réparties dans l'ensemble et sont alimentées par un laser 46.The preceding figures all relate to devices of the SALISBURY screen type. Figure 7 shows a device of another type. It is a composite material absorber 40. This material can be deposited on a support 42. To this composite material is added a semiconductor material. Optical fibers 44 are distributed throughout and are fed by a laser 46.

Dans l'art antérieur, un tel dispositif n'est antiréfléchissant que pour une polarisation bien particulière du rayonnement incident et seulement pour une incidence bien définie à une fréquence bien définie. Avec le dispositif de l'invention, et grâce au semiconducteur dispersé dans le matériau, il est possible, par variation de l'excitation optique, de modifier l'angle d'incidence ou bien la fréquence pour lequel l'absorption est maximale.In the prior art, such a device is only anti-reflective for a very particular polarization of the incident radiation and only for a well-defined incidence at a well-defined frequency. With the device of the invention, and thanks to the semiconductor dispersed in the material, it is possible, by variation of the optical excitation, to modify the angle of incidence or else the frequency for which the absorption is maximum.

Les matériaux pouvant être utilisés sont le caoutchouc mélangé au noir de carbone ou le caoutchouc avec des particules magnétiques (fer ou ferrite par exemple). On y ajoutera un semiconducteur comme le silicium par exemple.The materials that can be used are rubber mixed with carbon black or rubber with magnetic particles (iron or ferrite for example). We will add a semiconductor like silicon for example.

La source de lumière utilisée dans l'invention n'est pas nécessairement un laser à semiconducteur. Cela peut être un laser à gaz par exemple, ou une source incohérente.The light source used in the invention is not necessarily a semiconductor laser. This could be a gas laser, for example, or an inconsistent source.

Claims (10)

Absorbeur hyperfréquence, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un écran conducteur (20), - placée devant cet écran (20) et à une certaine distance (d) de celui-ci au moins une couche de matériau semiconducteur (33, 40, 50) présentant une conductivité sensible à une excitation optique, cette conductivité étant quasi-nulle en l'absence d'excitation optique et présentant une certaine valeur en présence d'excitation optique, - des moyens optiques (30, 32, 24, 26, 30, 54, 58) aptes à exciter optiquement cette couche de matériau semiconducteur (33, 40, 50) pour lui donner une conductivité égale à ladite valeur, - des moyens (34, 35) de commande des moyens optiques pour rendre l'absorbeur actif à la longueur d'onde égale à quatre fois la distance (d) séparant l'écran de la couche. Microwave absorber, characterized in that it comprises: - a conductive screen (20), - placed in front of this screen (20) and at a certain distance (d) from it at least one layer of semiconductor material (33, 40, 50) having a conductivity sensitive to an optical excitation, this conductivity being almost zero in the absence of optical excitation and having a certain value in the presence of optical excitation, - optical means (30, 32, 24, 26, 30, 54, 58) able to optically excite this layer of semiconductor material (33, 40, 50) to give it a conductivity equal to said value, - Means (34, 35) for controlling the optical means to make the absorber active at the wavelength equal to four times the distance (d) separating the screen from the layer. Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un écran conducteur (20) et, placée devant cet écran à des distances croissantes (d1, d2, d3, ...) une pluralité de couches de matériau semiconducteur (22/1, 22/2, 22/3), les moyens d'excitation optique (24/1, 24/2, 24/3, 30/1, 30/2, 30/3) étant aptes à exciter optiquement l'une quelconque de ces couches (22/1, 22/2, 22/3), le dispositif étant alors absorbeur pour l'une quelconque des longueurs d'onde (λ1, λ2, λ3, ...) égales à quatre fois la distance séparant les diverses couches semiconductrices de l'écran conducteur (λ1=4d1, λ2=4d2, λ3=4d3, ...).Absorber according to claim 1, characterized in that it comprises a conductive screen (20) and, placed in front of this screen at increasing distances (d1, d2, d3, ...) a plurality of layers of semiconductor material (22 / 1, 22/2, 22/3), the optical excitation means (24/1, 24/2, 24/3, 30/1, 30/2, 30/3) being able to optically excite the any of these layers (22/1, 22/2, 22/3), the device then being absorber for any of the wavelengths (λ1, λ2, λ3, ...) equal to four times the distance between the various semiconductor layers of the conductive screen (λ1 = 4d1, λ2 = 4d2, λ3 = 4d3, ...). Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la résistivité du matériau semiconducteur (22, 22/1, 22/2, 22/3) sous excitation optique est proche de 377 Ohms par carré.Absorber according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the resistivity of the semiconductor material (22, 22/1, 22/2, 22/3) under optical excitation is close to 377 Ohms per square. Absorbeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de matériau composite antiréfléchissant (40) mélangé audit matériau semiconducteur.Absorber according to claim 1, characterized in that it comprises a layer of anti-reflective composite material (40) mixed with said semiconductor material. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens optiques (46) comprennent une source de lumière (30, 30/1, 30/2, 30/3, 54, 58) et des fibres optiques (24, 25, 26, 24/1, 24/2, 24/3, 25, 44) guidant la lumière d'excitation entre cette source et la couche de matériau semiconducteur (22, 22/1, 22/2, 22/3, 40, 50).Absorber according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the optical means (46) comprise a light source (30, 30/1, 30/2, 30/3, 54, 58) and fibers optics (24, 25, 26, 24/1, 24/2, 24/3, 25, 44) guiding the excitation light between this source and the layer of semiconductor material (22, 22/1, 22/2, 22/3, 40, 50). Absorbeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les fibres optiques ont une extrémité parallèle à la couche de matériau semiconducteur, et accolée à celle-ci.Absorber according to claim 5, characterized in that the optical fibers have one end parallel to the layer of semiconductor material, and contiguous thereto. Absorbeur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la source de lumière est un laser (30, 30/1, 30/2, 30/3).Absorber according to claim 5, characterized in that the light source is a laser (30, 30/1, 30/2, 30/3). Absorbeur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le laser est un laser à semiconducteur.Absorber according to claim 6, characterized in that the laser is a semiconductor laser. Absorbeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le matériau semiconducteur (22, 22/1, 22/2, 22/3, 40) est le silicium.Absorber according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the semiconductor material (22, 22/1, 22/2, 22/3, 40) is silicon. Absorbeur selon les revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que le laser (30, 30/1, 30/2, 30/3) est un laser à GaAs.Absorber according to Claims 8 and 9, characterized in that the laser (30, 30/1, 30/2, 30/3) is a GaAs laser.
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