EP1178564A1 - Séparateurs et convertisseurs de polarisation, lignes à retards et matrices de commutation pour une antenne réseau à commande de phase - Google Patents

Séparateurs et convertisseurs de polarisation, lignes à retards et matrices de commutation pour une antenne réseau à commande de phase Download PDF

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EP1178564A1
EP1178564A1 EP01402072A EP01402072A EP1178564A1 EP 1178564 A1 EP1178564 A1 EP 1178564A1 EP 01402072 A EP01402072 A EP 01402072A EP 01402072 A EP01402072 A EP 01402072A EP 1178564 A1 EP1178564 A1 EP 1178564A1
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EP
European Patent Office
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polarization
beams
collective
free space
superposition
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01402072A
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German (de)
English (en)
Inventor
Eric Thales Intellectual Property Estebe
Eric Thales Intellectual Property Goutain
Dominique Thales Intellectual Property Mongardien
Philippe Thales Intellectual Property Richin
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H01Q3/26—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
    • H01Q3/2682—Time delay steered arrays
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S359/00—Optical: systems and elements
    • Y10S359/90—Methods

Definitions

  • the invention relates to any field of user application of treatment requiring receiving linearly polarized beams.
  • the invention can be used in training and training systems array antenna pointing using delay generation at polarization switching.
  • the generation of true delays makes it possible to obtain a pointing direction not dependent on frequency.
  • Microwave delays can be created optically. Using optics to transport signals microwave enables the realization of devices little dependent on the electric frequency carried. These properties are particularly interesting in the case of antennas with electronic scanning in front operate in a wide frequency band. In addition, the devices using optics see their mass and size reduced.
  • FIG. 1 shows, schematically, an example of this collective device for creating delays 5 with polarization switches CP i (1 ⁇ i ⁇ n).
  • the delay of several parallel optical channels can be controlled using polarization switches CP i consisting, for example, of pixel arrays such as spatial light modulators: liquid crystal arrays ...
  • polarization switches CP i consisting, for example, of pixel arrays such as spatial light modulators: liquid crystal arrays ...
  • the optical carriers being modulated by microwave signals, delays will also apply to these signals.
  • This concept has the advantage of collective treatment of different spatially separated optical channels.
  • Figure 2 shows a possible implementation of a collective device delay creation 5 using polarization switches CP according to state of the art.
  • This application example is the power supply of a network antennas operating on transmission (beam formation on transmission).
  • a modulated optical source 1 supplies a beam to the coupler 2.
  • the coupler 2 maintains the polarization and distributes the incoming beam to the 3M fibers with polarization maintenance. These beams are transmitted by the 3M fibers via the lens network 4M to the collective delay creation device 5 using polarization switches CP.
  • the treated beams (delayed or not) at the output of the collective delay creation device 5 are transmitted to the photodetectors 6 via the lens network 4V and the optical fibers 3V, for which polarization maintenance is not necessary.
  • the arrays of 4 M and 4 V lenses ensure correct coupling between the fibers, respectively 3 M and 3 V and the collective device for creating delays 5.
  • Each photodetector 6 is connected to an antenna element or sub-arrays 7 .
  • the polarization switch For the selection of a delay by polarization switching to be effective, the polarization switch must receive a linearly polarized beam. This is why, the implementation of the collective delay creation device 5 with polarization switches CP i presented in patent FR2659754 requires elements to maintain polarization 2 and 3 M upstream of the collective delay creation device 5. This constraint is significant since these polarization maintaining elements, for example, couplers 2, 3M fibers, have a higher cost and are more difficult to implement than elements which do not maintain polarization.
  • the present invention overcomes or, at the very least, reduce these drawbacks by proposing an alternative solution.
  • It offers a system comprising a processing device requiring to receive linearly polarized beams at input characterized in that, in addition, it comprises at least one separating element polarizations in free space upstream of said device.
  • the invention further provides a method comprising a step for processing linearly polarized beams, characterized in that it includes, at least, the separation of polarizations in free space carried out prior to said treatment step.
  • FIG. 3 proposes an example, according to the invention, of a system implementing a 5 G processing device requiring polarization maintenance upstream.
  • the initial optical beams are transmitted through optical fiber 3 M does not require the maintenance of polarization and a lens array 4 M to an element of polarization separation in space 5 million.
  • This 5 M separation element comprising, for example, a 51 M polarization splitter and a 52 M mirror, is placed upstream of the 5 G device to which it delivers a group of polarization beams and a group of orthogonal polarization beams (the symbols and indicate the orientation of the polarization).
  • the two groups of beams entering the 5 G device are therefore linearly polarized as required by the processing contained in this 5 G device.
  • the device 5 G can be, for example, a collective device for creating delays 5 with polarization switches CP i such as that presented in FIG. 1.
  • the separation element 5 M generates the doubling of the number of pixels of the collective device creating delays 5 compared to the solution using polarization maintaining elements (fibers etc.).
  • the two polarization states from a given initial beam undergo the same processing on the part of the 5 G device.
  • the collective delay creation device 5 applies identical delays to the two beams of orthogonal polarizations originating from an initial beam.
  • Each group of beams processed at the output of the device 5 G passes through a polarization switch CP + making it possible to determine the polarization of each of the groups at its output.
  • the additional switch CP + can, for example, either have 2N pixels, or include two switches CP 1+ and CP 2+ with N pixels (not shown in the figures), one for each of the two groups of beams.
  • the initial beams can then be reconstructed using the 5 V free space overlay element.
  • This 5 V free space superposition element placed after the polarization switch CP + superimposes signals from the previously separated polarizations, for example by means of a device using a 52 V mirror and a 51 V polarization splitter element (here playing the role recombiner).
  • the superimposition after processing of the two polarization states originating from a given initial beam makes it possible to compensate for the level fluctuations which may exist between one and the other of the polarization states.
  • the beams thus treated are transmitted to a user circuit via, for example, the network of 4 V lenses and the 3 V fibers not requiring polarization maintenance.
  • a possible variant of the system consists in replacing the 3 M and 3 V fibers and the 4 M and 4 V lens networks by a free space propagation of the beams.
  • the polarization separators 51 M and 51 V can be, for example, polarization separator cubes, but it is also possible to use other elements such as, for example, spatial separators using birefringent materials and causing a polarization-dependent beam deflection.
  • the proposed system comprising a collective delay creation device 5 with polarization switches CP i is reciprocal (bidirectional). It therefore allows the creation of microwave delays by optical means for the formation and pointing of the array antenna beam working at transmission or reception, in particular in the case of antennas with electronic scans which have to operate in a wide band.
  • the device 5 G is not necessarily a collective device for creating delays 5 with polarization switching but can be any type of device requiring linearly polarized beams at the input.
  • Figures 4 (a) and 4 (b) show two versions of the system according to Figure 3 in the case where the processing device 5 G is a collective device for creating delays.
  • the separators / recombiners SP 1 , SP 2 ... SP n are represented in FIG. 4 (b) in proportions such that they facilitate the reading of FIG. 4 (b) but not limiting.
  • the proportions of the separators / recombiners SP 1 , SP 2 ... SP n of FIG. 4 (b) can be, for example, similar to those of the separators / recombiners SP 1 1 , SP 1 2 ... SP 1 n and SP 2 1 , SP 2 2 ... SP 2 n in Figure 4 (a).
  • the collective delay creation device 5 G is capable of delaying 2N beams, that is to say double with respect to the collective delay creation device 5 of FIG. 1.
  • the matrices of the polarization switches CP 1 , CP 2 ... CP n used by the collective device for creating 5 G delays have 2N pixels.
  • the delays induced by the collective 5 G delay creation device for the two groups of beams are such that two orthogonal polarization beams from an initial beam entering the system represented in FIGS. 4 (a) and 4 (b) undergo the same delay ⁇ 1 , ⁇ 2 ... ⁇ n created by the retarders of the first channel R 1 1 , R 2 1 ... R n 1 and of the second channel R 1 2 , R 2 2 ... R n 2 , in the case of Figure 4 (a), or the retarders R 1 , R 2 ... R n , in the case of Figure 4 (b).
  • the first N pixels CP 1 1 , CP 2 1 ... CP n 1 of the matrices of the polarization switches CP 1 , CP 2 ... CP n can, for example, be identical to the last N pixels CP 1 2 , CP 2 2 ...
  • This beam F is separated by the polarization splitter 51 M according to two orthogonal or quasi-orthogonal polarization states into two beams F 1 and F 2 .
  • the polarization switches CP 2 1 and CP 2 2 in FIG. 4 (a) or the polarization switch CP 2 in FIG. 4 (b) change the polarization state of the beams F 1 and F 2 such that, respectively , the polarization splitters SP 2 1 and SP 2 2 of FIG. 4 (a) or the polarization splitter SP 2 of FIG. 4 (b) modify the path of these two beams F 1 and F 2 with respect to the set of beams.
  • the beams F 1 and F 2 are then delayed by a duration ⁇ 2 either by the retarders R 2 1 and R 2 2 in FIG. 4 (a) or the retarder R 2 in FIG. 4 (b).
  • the polarization splitters SP 2 1 and SP 2 2 of FIG. 4 (a) or the polarization splitter SP 2 of FIG. 4 (b) then recombine the beams F 1 and F 2 delayed with all of the beams that have followed a direct path between the input of the polarization switches CP 2 1 and CP 2 2 of FIG. 4 (a) or of the polarization switch CP 2 of FIG.
  • the delay ⁇ 5 is applied in the same way.
  • the polarization switch CP + puts the beam F 1 in a given given polarization state identical for all the beams having followed the first path and the beam F 2 in a given given polarization state for all the beams having followed the second path.
  • the polarization state of the beam F 2 is orthogonal or quasi-orthogonal to the state of the beam F 1 .
  • One of the beams F 1 or F 2 arrives directly at one of the inputs of the 51 V polarization superposition element, the other beams F 2 or F 1 is redirected by a 52 V mirror to the second input of the superposition element 51 V which then superimposes the two delayed beams F 1 and F 2 so as to obtain the delayed beam F.
  • the collective delay creation device serving as a basis for the creation of the collective delay creation device 5 G can also be any collective delay creation device other than that presented in FIG. 1 such as, for example, those presented in the patent FR2659754.
  • a variant of the system comprising a processing device requiring to receive linearly polarized beams at the input such as, for example, a collective 5 G delay creation device may include only the element 51 M upstream of said collective creation device delay 5 G. Such a system doubles the number of delays.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

L'invention concerne tout domaine d'application utilisateur de traitement nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement. En particulier, l'invention peut être utilisée dans les systèmes de formation et de pointage de faisceau d'antenne réseau utilisant la génération de retard à commutation de polarisations. Le système proposé par l'invention ne nécessite pas l'utilisation d'éléments à maintien de polarisation en amont d'un dispositif de traitement 5G nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement en entrée. Le système proposé comporte: un élément de séparation de polarisations en espace libre 5M en amont dudit dispositif 5G, ledit dispositif 5G, un commutateur de polarisation CP<+> en aval dudit dispositif 5G, et un élément de superposition de polarisation en espace libre 5V en aval dudit commutateur de polarisation CP<+>. <IMAGE>

Description

L'invention concerne tout domaine d'application utilisateur de traitement nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement. En particulier, l'invention peut être utilisée dans les systèmes de formation et de pointage de faisceau d'antenne réseau utilisant la génération de retard à commutation de polarisations.
A la différence de la génération de déphasages entre les éléments d'une antenne réseau, la génération de retards vrais permet d'obtenir une direction de pointage ne dépendant pas de la fréquence.
La création de retards en hyperfréquences peut être effectuées par voie optique. L'utilisation de l'optique pour transporter des signaux hyperfréquences permet la réalisation de dispositifs dépendant peu de la fréquence électrique transportée. Ces propriétés sont particulièrement intéressantes dans le cas d'antennes à balayage électronique devant fonctionner dans une large bande de fréquence. De plus, les dispositifs utilisant l'optique voient leur masse et leur encombrement réduits.
Les dispositifs collectifs de création de retards en hyperfréquence par voie optique sont connus.
Le brevet Thomson-CSF FR2659754 propose un tel dispositif utilisant des commutateurs de polarisation. La figure 1 montre, de manière schématique, un exemple de ce dispositif collectif de création de retards 5 à commutateurs de polarisation CPi (1 ≤ i ≤ n). Le retard de plusieurs voies optiques parallèles peut être commandé à l'aide de commutateurs de polarisation CPi constitués, par exemple, de matrices de pixels telles que les modulateurs spatiaux de lumière: matrices de cristaux liquides... Les porteuses optiques étant modulées par des signaux hyperfréquences, les retards vont également s'appliquer à ces signaux.
L'association de plusieurs commutateurs CPi constitués de réseaux de pixels, d'éléments séparateurs/recombineurs de polarisation SPi et d'éléments réflecteurs Ri permet le contrôle quantifié du retard de chaque voie optique. En effet, la commande de chaque pixel d'un commutateur de polarisation CPi donné permet de déterminer de manière binaire le retard que va subir chaque voie à la traversée de l'ensemble [Spi, Ri] (trajet direct ou retardé).
Ce concept présente l'avantage d'un traitement collectif des différents canaux optiques séparés spatialement.
La figure 2 montre une mise en oeuvre possible d'un dispositif collectif de création de retards 5 utilisant des commutateurs de polarisation CP selon l'état de l'art. Cet exemple d'application est l'alimentation d'un réseau d'antennes fonctionnant à l'émission (formation de faisceau à l'émission).
Une source optique modulée 1 fournit un faisceau au coupleur 2. Le coupleur 2 maintien la polarisation et distribue aux fibres 3M à maintien de polarisation le faisceau entrant. Ces faisceaux sont transmis par les fibres 3M via le réseau de lentilles 4M au dispositif collectif de création de retards 5 utilisant des commutateurs de polarisation CP. Les faisceaux traités (retardés ou non) en sortie du dispositif collectif de création de retards 5 sont transmis aux photodétecteurs 6 via le réseau de lentilles 4V et les fibres optiques 3V, pour lesquelles le maintien de polarisation n'est pas nécessaire. Les réseaux de lentilles 4M et 4V assurent un couplage correct entre les fibres, respectivement, 3M et 3V et le dispositif collectif de création de retards 5. Chaque photodétecteur 6 est connecté à un éléments d'antenne ou sous-réseaux 7.
Pour que la sélection d'un retard par la commutation de polarisations soit efficace, le commutateur de polarisation doit recevoir un faisceau polarisé linéairement. C'est pourquoi, la mise en oeuvre du dispositif collectif de création de retards 5 à commutateurs de polarisation CPi présentée dans le brevet FR2659754 nécessite des éléments à maintien de polarisation 2 et 3M en amont du dispositif collectif de création de retards 5. Cette contrainte est non négligeable car ces éléments à maintien de polarisation, par exemple, des coupleurs 2, des fibres 3M, ont un coût plus élevé et sont plus difficiles à mettre en oeuvre que des éléments ne maintenant pas la polarisation.
La présente invention permet de pallier ou, pour le moins, de réduire ces inconvénients en proposant une solution alternative.
Elle propose un système comportant un dispositif de traitement nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement en entrée caractérisé en ce qu'en outre, il comporte au moins un élément de séparation de polarisations en espace libre en amont dudit dispositif.
Ce système peut, par exemple, comporter :
  • un commutateur de polarisation en aval dudit dispositif, et
  • un élément de superposition de polarisation en espace libre en aval dudit commutateur de polarisation.
L'invention propose, en outre, un procédé comportant une étape de traitement de faisceaux polarisés linéairement caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, la séparation de polarisations en espace libre réalisée antérieurement à la dite étape de traitement.
Ce procédé comporte, par exemple, les étapes suivantes :
  • une commutation de polarisations supplémentaire réalisée postérieurement à ladite étape de traitement, et
  • la superposition de polarisation en espace libre réalisée postérieurement à ladite étape de commutation supplémentaire.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description, faite à titre d'exemple, et des figures s'y rapportant qui représentent :
  • Figure 1, un exemple de dispositif collectif de création de retards 5 utilisant des commutateurs de polarisation CPi selon l'état de l'art,
  • Figure 2, un exemple de mise en oeuvre de dispositif collectif de création de retards 5 utilisant des commutateurs de polarisation CPi selon l'état de l'art,
  • Figure 3, un système mettant en oeuvre un dispositif de traitement 5G nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement selon l'invention,
  • Figure 4(a) et 4(b), le système de la figure 3 mettant en oeuvre un dispositif collectif de création de retards 5G comportant, respectivement, deux dispositifs collectifs de création de retards 5 identiques tels que celui de la figure 1 et un dispositif collectif de création de retards commun aux deux trajets, selon l'invention,
La figure 3 propose un exemple, selon l'invention, de système mettant en oeuvre un dispositif de traitement 5G nécessitant un maintien de polarisation en amont.
Dans notre exemple, les faisceaux optiques initiaux sont transmis par l'intermédiaire de fibres optiques 3M ne nécessitant pas le maintien de polarisation et un réseau de lentilles 4M à un élément de séparation de polarisations en espace libre 5M. Cet élément de séparation 5M comportant, par exemple, un séparateur de polarisations 51M et un miroir 52M, est placé en amont du dispositif 5G auquel il délivre un groupe de faisceaux de polarisation
Figure 00040001
et un groupe de faisceaux de polarisation orthogonale
Figure 00040002
(les symboles et indiquent l'orientation de la polarisation). Les deux groupes de faisceaux entrant dans le dispositif 5G sont donc polarisés linéairement comme l'exigent les traitements contenus dans ce dispositif 5G. Le dispositif 5G peut être, par exemple, un dispositif collectif de création de retards 5 à commutateurs de polarisation CPi tel que celui présenté à la figure 1. L'élément de séparation 5M engendre le doublement du nombre de pixels du dispositif collectif de création de retards 5 par rapport à la solution utilisant des éléments à maintien de polarisation (fibres etc.).
Les deux états de polarisation issus d'un faisceau initial donné subissent le même traitement de la part du dispositif 5G. Par exemple, le dispositif collectif de création de retards 5 applique des retards identiques aux deux faisceaux de polarisations orthogonales issus d'un faisceau initial. Chaque groupe de faisceaux traités en sortie du dispositif 5G traverse un commutateur de polarisation CP+ permettant de déterminer la polarisation de chacun des groupes à sa sortie.
Le commutateur supplémentaire CP+ peut, par exemple, soit avoir 2N pixels, soit comporter deux commutateurs CP1+ et CP2+ à N pixels (non représentés sur les figures), un pour chacun des deux groupes de faisceaux.
Le rôle du commutateur de polarisation CP+ est double et diffère du rôle des commutateurs de polarisation CPi du dispositif collectif de création de retards 5 de la figure 1 chargés de sélectionner le trajet direct ou retardé que doit suivre un faisceau initial donné. En effet, le commutateur CP+ permet de faire en sorte que :
  • 1°) tous les faisceaux d'un groupe dont la polarisation était, respectivement, et avant traitement par le dispositif 5G se retrouvent dans une même polarisation en sortie de CP+, et que
  • 2°) la polarisation du premier groupe de faisceaux soit orthogonale à la polarisation du deuxième groupe de faisceaux.
    • Cela permet, tout d'abord, de réorganiser les polarisations des faisceaux des deux groupes qui sont modifiées par l'utilisation des différents commutateurs de polarisation CPi du dispositif collectif de création de retards 5G. De plus, cela permet de polariser les deux groupes de faisceaux suivant la position de l'élément de superposition de polarisations 51V par rapport au commutateur de polarisations CP+ tel que les deux groupes de faisceaux en sortie du dispositif 5G sont recombinés par l'élément de superposition de polarisations 51V.
    Les faisceaux initiaux peuvent, alors, être reconstituées à l'aide de l'élément de superposition en espace libre 5V. Cet élément de superposition en espace libre 5V placé après le commutateur de polarisation CP+ superpose des signaux issus des polarisations précédemment séparées, par exemple grâce à un dispositif utilisant un miroir 52V et un élément séparateur de polarisations 51V (jouant ici le rôle de recombineur). La superposition après traitement des deux états de polarisation issus d'un faisceau initial donné permet de palier les fluctuations de niveaux pouvant exister entre l'un et l'autre des états de polarisation. Les faisceaux ainsi traités sont transmis à un circuit utilisateur via, par exemple, le réseau de lentilles 4V et les fibres 3V ne nécessitant pas le maintien de polarisation.
    Une variante possible du système consiste à remplacer les fibres 3M et 3V et les réseaux de lentilles 4M et 4V par une propagation en espace libre des faisceaux.
    Par ailleurs, les séparateurs de polarisation 51M et 51V peuvent être, par exemple, des cubes séparateurs de polarisation, mais il est aussi envisageable d'utiliser d'autres éléments tels que, par exemple, des séparateurs spatiaux utilisant des matériaux biréfringents et provoquant une déviation de faisceau dépendant de la polarisation.
    Dans la mesure où le doublement du nombre de pixels reste compatible avec la technologie collective de réalisation du dispositif collectif de création de retards en espace libre, la solution proposée ci-dessus simplifie la mise en oeuvre du système grâce à la suppression de la nécessité de maintien de polarisation avant attaque du dispositif collectif de création de retards 5.
    Notons qu'en raison de sa structure, le système proposé comportant un dispositif collectif de création de retards 5 à commutateurs de polarisation CPi est réciproque (bidirectionnel). Il permet, donc, la création de retards en hyperfréquences par voie optique pour la formation et le pointage de faisceau d'antenne réseau travaillant à l'émission ou à la réception, en particulier dans le cas d'antennes à balayages électronique devant fonctionner dans une large bande.
    Comme précisé auparavant, le dispositif 5G n'est pas nécessairement un dispositif collectif de création de retards 5 à commutation de polarisations mais peut être tout type de dispositif nécessitant des faisceaux polarisés linéairement en entrée.
    Les figures 4(a) et 4(b) montrent deux versions du système selon la figure 3 dans le cas où le dispositif de traitement 5G est un dispositif collectif de création de retards.
    La première version du système présentée par la figure 4(a) est telle que le dispositif collectif de création de retards 5G comporte, pour chaque groupe de faisceaux de polarisations orthogonales ou quasi-orthogonales, un dispositif collectif de création de retards tel que le dispositif collectif de création de retards 5 de la figure 1. Il comporte, par exemple :
    • n commutateurs de polarisations CPi (1≤i≤n), chaque commutateur de polarisations CPi commutant de manière semblable les deux faisceaux, correspondant aux deux états de polarisation d'un faisceau initial entrant dans ledit système,
    • n séparateurs/recombineurs de polarisations SPi (1≤i≤n), chaque séparateur/recombineur de polarisations SPi séparant puis recombinant les deux faisceaux commutés par le commutateur de polarisation amont CPi avec les autres faisceaux non commutés,
    • n retardateurs Ri (1≤i≤n), chaque retardateur Ri retardant les deux faisceaux séparés par le séparateur/recombineur de polarisations SPi d'un même retard τi (1≤i≤n) avant leur recombinaison par le séparateur/recombineur de polarisations SPi.
    La deuxième version du système présentée par la figure 4(b) est telle que le dispositif collectif de création de retards 5G a une structure semblable à celle du dispositif collectif de création de retards 5 de la figure 1. Il comporte, au moins, sur chacun des deux trajets (j=1,2) :
    • n commutateurs de polarisations CPi j (1≤i≤n et j=1,2), le commutateur de polarisations CPi 1 du premier trajet et le commutateur de polarisations CPi 2 du deuxième trajet commutant de manière semblable chacun un faisceau correspondant à l'un des deux états de polarisation d'un faisceau initial entrant dans ledit système,
    • n séparateurs/recombineurs de polarisations SPi j (1≤i≤n et j=1,2), le séparateur/recombineur de polarisations SPi j séparant puis recombinant le faisceau commuté par le commutateur de polarisation amont CPi j avec les autres faisceaux,
    • n retardateurs Ri j (1≤i≤n et j=1,2), le retardateur Ri 1 et le retardateur Ri 2 retardant, respectivement, le faisceau séparé par le séparateur/recombineur de polarisations SPi 1 et le faisceau séparé par le séparateur/recombineur de polarisations SPi 2 d'un même retard τi (1≤i≤n) avant leur recombinaison par, respectivement, le séparateur/recombineur de polarisations SPi 1 et le séparateur/recombineur de polarisations SPi 2.
    Les séparateurs/recombineurs SP1, SP2... SPn sont représentés sur la figure 4(b) dans des proportions telles qu'elles facilitent la lecture de la figure 4(b) mais non limitatives. Les proportions des séparateurs/recombineurs SP1, SP2... SPn de la figure 4(b) peuvent être, par exemple, semblables à celles des séparateurs/recombineurs SP1 1, SP1 2... SP1 n et SP2 1, SP2 2... SP2 n de la figure 4(a).
    Le dispositif collectif de création de retards 5G est capable de retarder 2N faisceaux, c'est à dire le double par rapport au dispositif collectif de création de retards 5 de la figure 1. Pour cela, les matrices des commutateurs de polarisations CP1, CP2... CPn utilisés par le dispositif collectif de création de retards 5G ont 2N pixels. Les retards induits par le dispositif collectif de création de retards 5G pour les deux groupes de faisceaux sont tels que deux faisceaux de polarisation orthogonales issus d'un faisceau initial entrant dans le système représenté sur les figures 4(a) et 4(b) subissent le même retard τ1, τ2... τn créé par les retardateurs de la première voie R1 1, R2 1... Rn 1 et de la deuxième voie R1 2, R2 2... Rn 2, dans le cas de la figure 4(a), ou les retardateurs R1, R2... Rn, dans le cas de la figure 4(b).
    Les matrices des commutateurs de polarisations de la première voie CP1 1, CP2 1... CPn 1 et de la deuxième voie CP1 2, CP2 2... CPn 2 peuvent, par exemple, être identiques (CP1 1=CP1 2, CP2 1=CP2 2... CPn 1=CPn 2), comme sur la figure 4(a). Ou encore, les N premiers pixels CP1 1, CP2 1... CPn 1 des matrices des commutateurs de polarisations CP1, CP2... CPn peuvent, par exemple, être identiques aux N derniers pixels CP1 2, CP2 2... CPn 2 des matrices des commutateurs de polarisations CP1, CP2... CPn (CP1 1=CP1 2, CP2 1=CP2 2... CPn 1=CPn 2) comme dans le cas de la figure 4(b).
    Suivons un faisceau initial F, qui doit être retardé, par exemple, d'une durée τ2+τ5. Ce faisceau F est séparé par le séparateur de polarisations 51M selon deux états de polarisation orthogonaux ou quasi-orthogonaux en deux faisceaux F1 et F2. Les commutateurs de polarisations CP2 1 et CP2 2 de la figure 4(a) ou le commutateur de polarisations CP2 de la figure 4(b) viennent changer l'état de polarisation des faisceaux F1 et F2 tel que, respectivement, les séparateurs de polarisations SP2 1 et SP2 2 de la figure 4(a) ou le séparateur de polarisations SP2 de la figure 4(b) modifient le trajet de ces deux faisceaux F1 et F2 par rapport à l'ensemble de faisceaux. Les faisceaux F1 et F2 sont alors retardés d'une durée τ2 soit par les retardateurs R2 1 et R2 2 de la figure 4(a) ou le retardateur R2 de la figure 4(b). Les séparateurs de polarisations SP2 1 et SP2 2 de la figure 4(a) ou le séparateur de polarisations SP2 de la figure 4(b) recombinent alors les faisceaux F1 et F2 retardés avec l'ensemble des faisceaux ayant suivi un trajet direct entre l'entrée des commutateurs de polarisations CP2 1 et CP2 2 de la figure 4(a) ou du commutateur de polarisations CP2 de la figure 4(b) et la sortie des séparateurs de polarisations SP2 1 et SP2 2 de la figure 4(a) ou du séparateur de polarisations SP2 de la figure 4(b). Le retard τ5 est appliqué de la même manière. Le commutateur de polarisation CP+ met le faisceau F1 dans un état de polarisation donnée identique pour tous les faisceaux ayant suivi le premier trajet et le faisceau F2 dans un état de polarisation donnée identique pour tous les faisceaux ayant suivi le deuxième trajet. L'état de polarisation du faisceau F2 est orthogonal ou quasi-orthogonal à l'état du faisceau F1. L'un des faisceaux F1 ou F2 arrive directement sur l'une des entrées de l'élément de superposition de polarisations 51V, l'autre faisceaux F2 ou F1 est redirigé par un miroir 52V vers la deuxième entrée de l'élément de superposition 51V qui superpose, alors, les deux faisceaux F1 et F2 retardés de manière à obtenir le faisceau F retardé.
    Le dispositif collectif de création de retards servant de base à la création du dispositif collectif de création de retards 5G peut aussi être tout dispositif collectif de création de retard autre que celui présenté par la figure 1 comme, par exemple, ceux présentés dans le brevet FR2659754.
    Une variante du système comportant un dispositif de traitement nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement en entrée tel que, par exemple, un dispositif collectif de création de retard 5G peut ne comporter que l'élément 51M en amont dudit dispositif collectif de création de retard 5G. Un tel système permet de doubler le nombre de retards.

    Claims (17)

    1. Système comportant un dispositif de traitement (5G) nécessitant de recevoir des faisceaux polarisés linéairement en entrée caractérisé en ce qu'en outre, il comporte au moins:
      un élément de séparation de polarisations en espace libre (5M) en amont dudit dispositif (5G).
    2. Système selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte au moins:
      un commutateur de polarisation (CP+) en aval dudit dispositif (5G), et
      un élément de superposition de polarisation en espace libre (5V) en aval dudit commutateur de polarisation (CP+).
    3. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément de séparation (5M) sépare chaque faisceau entrant selon deux trajets correspondant à deux états de polarisation orthogonaux ou quasi-orthogonaux.
    4. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit dispositif (5G) effectue un traitement identique sur les deux états de polarisation d'un même faisceau initial.
    5. Système selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit dispositif (5G) est un dispositif collectif de création de retards à commutateurs de polarisation.
    6. Système selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit dispositif collectif de création de retards à commutateurs de polarisation comporte, au moins, en commun aux deux trajets:
      n commutateurs de polarisations CPi (1≤i≤n),
      n séparateurs/recombineurs de polarisations SPi (1≤i≤n),
      n retardateurs Ri (1≤i≤n).
    7. Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit dispositif collectif de création de retards à commutateurs de polarisation comporte, au moins, sur chacun des deux trajets (j=1,2):
      n commutateurs de polarisations CPi j (1≤i≤n et j=1,2),
      n séparateurs/recombineurs de polarisations SPi j (1≤i≤n et j=1,2),
      n retardateurs Ri j (1≤i≤n et j=1,2).
    8. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit commutateur de polarisation (CP+) réorganise les états de polarisation des faisceaux traités en sortie dudit dispositif (5G) de manière à permettre leur recombinaison par l'élément de superposition (5V).
    9. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit élément de superposition de polarisation en espace libre (5V) recombine les faisceaux dont les deux états de polarisation ont été réorganisés par le commutateur de polarisation (CP+).
    10. Système selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il comporte au moins un ou plusieurs des éléments suivants:
      plusieurs fibres (3M) et un réseau de lentilles (4M), ledit réseau de lentilles (4M) permettant de coupler lesdites fibres (3M) à l'entrée de l'élément de séparation (5M),
      un réseau de lentilles (4V) et plusieurs fibres (3V), ledit réseau de lentilles (4V) couplant la sortie de l'élément de superposition (5V) à plusieurs fibres (3V),
      ledit élément de séparation de polarisations en espace libre (5M) comportant au moins un séparateur de polarisations (51M) fournissant deux trajets correspondant aux deux états de polarisation suivi d'un miroir (52M) sur l'un des trajets,
      ledit élément de superposition de polarisation en espace libre (5V) comportant au moins un miroir (5M) sur l'un des trajets suivi d'un recombineur de polarisation (51V) recevant les deux trajets,
    11. Procédé comportant une étape de traitement de faisceaux polarisés linéairement caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, la séparation de polarisations en espace libre réalisée antérieurement à la dite étape de traitement.
    12. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, les étapes suivantes:
      une commutation de polarisations supplémentaire réalisée postérieurement à ladite étape de traitement, et
      la superposition de polarisation en espace libre réalisée postérieurement à ladite étape de commutation supplémentaire.
    13. Procédé selon l'une des revendications précédentes 9 ou 10 caractérisé en ce que l'étape de séparation de polarisations permet de séparer les faisceaux suivant deux états de polarisation orthogonaux ou quasi-orthogonaux.
    14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'étape de traitement permet d'effectuer un traitement identique sur les deux états de polarisation d'un même faisceau initial.
    15. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape de traitement est une étape de création collective de retards avec commutations de polarisations.
    16. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisé en ce que ladite commutation de polarisations supplémentaire permet de réorganiser la polarisation des faisceaux afin que les deux faisceaux de polarisation orthogonales issus d'un faisceau soient recombinés lors de l'étape de superposition.
    17. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14 caractérisé en ce que la superposition de polarisation permet de superposer les faisceaux réorganisés lors de l'étape de commutation supplémentaire.
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