FR2483642A1 - Procede de fabrication d'une lentille holographique - Google Patents

Abstract

A.PROCEDE DE FABRICATION D'UNE LENTILLE HOLOGRAPHIQUE. B.PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'ON FORME UN FAISCEAU D'ONDE DIFFRACTEE PAR UN DISPOSITIF DE DIFFRACTION, ON FORME UN FAISCEAU D'ONDE SPHERIQUE A L'AIDE D'UN DISPOSITIF OPTIQUE, ON FAIT TOMBER LE FAISCEAU D'ONDE DIFFRACTEE PERPENDICULAIREMENT SURUNE COUCHE PHOTOSENSIBLE COMME FAISCEAU D'ONDE DE REFERENCE, ON FAIT TOMBER SIMULTANEMENT LE FAISCEAU D'ONDE SPHERIQUE PERPENDICULAIREMENT SUR LA COUCHE PHOTOSENSIBLE COMME FAISCEAU D'ONDE-SUJET A TRAVERS LE DISPOSITIF DE DIFFRACTION ET ON DEVELOPPE LA COUCHE PHOTOSENSIBLE POUR PRODUIRE LA LENTILLE HOLOGRAPHIQUE EN LIGNE. C.L'INVENTION S'APPLIQUE A LA FABRICATION DES HOLOGRAMMES.

Description

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La présente invention concerne un procédé de fabrica-

tion d'une lentille holographique ou lentille pour hologramme, et en particulier un procédé de fabrication d'une lentille

holographique en ligne.

Selon l'art antérieur, il n'existe aucun procédé qui permette de fabriquer facilement une lentille holographique en ligne ayant une ouverture importante (ouverture numérique au

sens photographique).

La présente invention a pour but de créer un procédé permettant de fabriquer une lentille holographique en ligne, et cela de façon simple, sans utiliser de lentille holographique

désaxée comme lentille-mère.

A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabri-

cation d'une lentille holographique en ligne caractérisée en ce que:

(A) on crée une onde diffractée à l'aide d'un dispositif de dif-

fraction, (B) on crée une onde sphérique à l'aide d'un dispositif optique, (C) on fait tomber l'onde diffractée perpendiculairement sur

une couche photosensible comme onde de référence.

(D) on fait tomber simultanément l'onde sphérique, perpendicu-

lairement, en incidence sur la couche photosensible comme

onde sujet à travers le dispositif de diffraction.

(E) on développe la couche photosensible pour obtenir la lentille

holographique en ligne.

La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels:

- les figures 1 à 4 sont des schémas servant à expli-

quer les opérations d'enregistrement et de reproduction de len-

tilles holographiques selon l'art antérieur.

- la figure 5 est un schéma servant à expliquer le procédé d'enregistrement d'une lentille holographique en ligne

selon l'art antérieur.

- la figure 6 est un schéma d'un exemple de procédé d'enregistrement comme procédé connu pour la fabrication de

lentilles holographiques en ligne.

- la figure 7 est un schéma d'un autre exemple de procédé d'enregistrement connu pour la fabrication de lentilles

holographiques en ligne.

- la figure 8 est un schéma servant à expliquer un

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exemple de procédé-de fabrication d'une lentille holographique

désaxée servant dans les exemples des figures 6 et 7.

- la figure 9 est une coupe transversale d'une len-

tille holographique réalisée en utilisant le procédé d'enregis-

trement représenté aux figures 6, 7, 8. - les figures 10 et 11 sont des schémas respectifs d'exemples de procédésd'enregistrement par duplication d'une

lentille holographique en-ligne.

- les figures 12 et 13 sont des schémas respectifs d'exemples de procédés d'enregistrement pour la fabrication des

lentilles holographiques en ligne selon l'invention.

- la figure 14 est un schéma d'un exemple d'appareil

de reproduction de signal ou d'information optique.

DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS

Avant de décrire l'invention, on décrira une len-

tille holographique. Comme lentilles holographiques, on a proposé

des lentilles holographiques en ligne et des lentilles hologra-

phiques désaxées. La théorie de l'enregistrement et de la repro-

duction à l'aide de deux ientilles holographiques sera briève-

ment évoquée ci-après.

En premier lieu, on décrira les lentilles holographi-

ques désaxées. Selon la figure 1, suivant une surface d'enregis-

trement (surface photosensible) r d'un support d'enregistrement

holographique HR, on effectue l'insolation à l'aide d'un fais-

ceau-sujet d'enregistrement (onde sphérique) A et d'un faisceau de référence (onde plane ou sphérique) B, chacune des ondes tombant suivant un angle d'incidence d'environ 45 par rapport à la normale à la surface r et des deux côtés de la normale à

savoir de façon désaxée pour enregistrer une partie des lentil-

les holographiques désaxées HL', par exemple en forme de disques

ou deellipses et qui se composent de l'image graphique d'inter-

férences. La description du traitement de développement de la

surface enregistrée r ne sera pas faite. Dans ce cas, l'onde

sujet d'enregistrement A s'obtient à l'aide d'une lentille opti-

que telle que le faisceau converge au point P et diverge après le point P. De plus les deux faisceaux A et B correspondent à

un faisceau laser émis par la même source de rayonnement laser.

On fabrique ainsi une lentille holographique désaxée OX-L.

Lorsqu'on reproduit la lentille holographique désaxée

OX-L (figure 2), on utilise pour l'insolation une onde de réfé-

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rence de reproduction B' analogue à l'onde B de la figure 1 sur la partie de lentille holographique désaxée HL' en agissant du côté opposé à celui de la surface d'enregistrement r suivant le

prolongement de la ligne de l'onde de référence d'enregistre-

ment B (figure 1). Puis, on reproduit une onde-sujet de reproduc- tion A' du côté de la surface d'enregistrement r.; l'onde A' converge ou est focalisée au point P'. Au contraire lorsque

l'onde de référence de reproduction B' est utilisée pour l'inso-

lation de la surface d'enregistrement optique r du support d'enregistrement HR comme l'onde de référence d'enregistrement B (figure 1) mais différente de la figure 2, on reproduit un faisceau d'onde-sujet de reproduction à partir de la surface

du support d'enregistrement HR, opposée à la surface d'enregis-

trement r, et qui diverge suivant le prolongement de la ligne

de l'onde-sujet d'enregistrement A de la figure 1.

La description ci-après concerne une lentille holo-

graphique en ligne. Selon la figure 3, l'onde-sujet d'enregistre-

ment (onde sphérique) A et l'onde de référence d'enregistrement

(onde sphérique ou plane) B tombent sur la surface d'enregistre-

ment r du support d'enregistrement holographique HR; les fais-

ceaux A et B coïncident avec l'axe optique dans la direction

normale à la surface r c'est-à-dire que les faisceaux sont ali-

gnés pour former ou enregistrer une partie de lentille hologra-

phique HL en ligne formée des images ou des schémas d'interfé-

rence graphique. Les autres opérations pour la fabrication de la lentille holographique en ligne sont essentiellement les mêmes que celles représentées à la figure 1. On obtient ainsi

une lentille holographique en ligne IN-L.

Lors de la reproduction de la lentille holographique en ligne IN-L, si selon la figure 4, on fait tomber une onde de référence de-reproduction B' analogue à l'onde de référence d'enregistrement B selon la figure 3 sur la partie de lentille holographique en ligne HL à partir du côté opposé de la surface d'enregistrement r du support d'enregistrement HR suivant le prolongement de la ligne du faisceau B, on reproduit un faisceau d'onde-sujet A' à partir de la surface d'enregistrement r, ce faisceau convergeant ou étant focalisé au point P'. Dans ces conditions, il est également possible d'irradier le faisceau de

l'onde de référence de reproduction sur la surface d'enregistre-

ment r du support d'enregistrement holographique HR pour repro-

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duire l'onde-sujet, divergente. Les autres opérations de la

figure 4 sont pratiquement les mêmes que celles de la figure 2.

La lentille holographique ainsi faite est légère et peu encombrante. De plus, en choisissant de façon appropriée une lentille-mère, pour obtenir une onde-sujet, on peut réaliser

une lentille d'ouverture appropriée et de distance utile adé-

quate; on peut ainsi envisager une production en série par

duplication de la lentille en conservant les caractéristiques.

En fait une lentille constituant un objectif et qui est par exemple utilisée comme tête de reproduction de signaux optiques d'un appareil de reproduction de signaux optiques présente une ouverture relativement importante-et dans cette technique, une lentille optique formée d'un certain nombre d'ensembles optiques analogues à la lentille d'objectif d'un microscope est très largement utilisée. Toutefois un tel objectif ne peut être réduit en dimension et en poids si bien qu'à l'asservissement pour la mise au point, comme l'objectif monte et descend, il faut une énergie mécanique relativement

importante, ce qui se traduit par un dispositif d'asservisse-

ment de dimensions importantes et de construction complexe.

Il est pour cette raison souhaitable d'utiliser la lentille holographique ci-dessus comme objectif d'une tête de

reproduction de signaux optiques. Toutefois il n'est pas inté-

ressant d'utiliser une lentille holographique désaxée comme objectif d'une tête de reproduction de signaux optiques pour les raisons suivantes: Comme première raison, puisque l'objectif se déplace en montant et en descendant lors de l'asservissement pour la mise au point comme décrit ci-dessus, il faut que l'onde de référence de reproduction soit simultanément déplacée en montant et en descendant, pour assurer positivement l'irradiation de la partie de la lentille holographique désaxée. Dans le cas d'une lentille holographique en ligne, son axe optique est parallèle à la normale à la partie HL de la lentille holographique en

ligne puisque la direction de déplacement de la lentille coïn-

cide avec la direction de l'onde de référence de reproduction si bien qu'il est inutile de déplacer simultanément le faisceau

générant l'onde de référence de reproduction.

Une seconde raison est qu'il est nécessaire que la lentille holographique désaxée tourne et soit réglée pour l'onde e de référence de reproduction; ce réglage doit se faire autour

de trois axes perpendiculaires entre eux et cela avec une préci-

sion d'environ + 0,50 pour amener le foyer ou point de conver-

gence et l'axe optique de l'onde-sujet de reproduction dans une position prédéterminée. Toutefois, ce réglage est très complexe et pratiquement impossible lorsque l'ouverture de la lentille est importante. La lentille holographique en ligne ne demande

pratiquement aucun des réglages difficiles ci-dessus.

L'exposé ci-dessus montre qu'il est intéressant d'utiliser une lentille holographique en ligne comme objectif

d'une tete de reproduction de signaux optiques.

Bien que la façon d'enregistrer à l'aide d'une len-

tille holographique en ligne soit décrite sommairement à l'aide

de la figure 3, une description plus complète sera faite à

l'aide de la figure 5. L'onde-sujet d'enregistrement A et l'onde de référence d'enregistrement B, dont l'axe optique coïncide avec la normale à la surface d'enregistrement r du support

d'enregistrement holographique HR tombent sur une zone circu-

laire de la surface d'enregistrement (surface photosensible) r du support d'enregistrement.holographique HR pour former la partie HL des lentilles holographiques en ligne qui se composent de schémas d'interférences graphiques. Dans ces conditions, les deux ondes ou faisceaux A et B correspondent à un faisceau

laser émis par un laser ou une source lumineuse LS.

L'onde du sujet d'enregistrement A se prépare de la manière suivante: une partie du faisceau laser (onde plane) émise par la source de lumière laser LS traverse deux diviseurs de faisceau SP1, SP2 de la lentille-mère (lentille optique convexe) Ll pour donner une onde sphérique qui est focalisée au point P (correspondant au foyer arrière de la lentille Ll), puis en diverge. Cette onde sphérique est utilisée comme onde sujet d'enregistrement A. L'onde de référence d'enregistrement B se prépare de la manière suivante: une partie du faisceau laser de la source de lumière laser LS est réfléchie sur le diviseur de faisceau SP1, puis sur deux miroirs Ml, M2 pour tomber sur une lentille auxiliaire (lentille convexe) L2. Le faisceau qui a traversé la lentille L2 est focalisé au centre Q du diviseur de faisceau SP2 (ce point Q correspond au point focal arrière

de la lentille L2), puis est réfléchi sur le diviseur de fais-

ceau SP2 et traverse la lentille-mère Ll pour constituer l'onde

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de référence d'enregistrement B (il s'agit d'une onde plane parallèle).

Dans ces conditions, l'ouverture de la lentille holo-

graphique en ligne IN-L ainsi réalisée dépend de l'ouverture de la lentille-mère LI, si bien que lorsque cette lentille holo- graphique en ligne IN-L est utilisée comme objectif d'une tête

de reproduction de signaux optiques, il faut choisir une ouvertu-

re relativement grande pour la lentille holographique en ligne IN-L. Dans ces conditions, il faut utiliser les lentilles Ll,

L2 ayant des ouvertures optiques importantes.

Lorsqu'on utilise une lentille optique habituelle telle que par exemple les lentilles LI et L2, il faut utiliser en fait une lentille formée de plusieurs lentilles combinées comme objectifs de microscope. Lorsque l'ouverture augmente, les foyers des lentilles L1, L2 se trouvent dans le miroir, ce qui rend impossible le procédé d'enregistrement de la lentille

holographique en ligne selon la figure 5.

Pour éviter cette difficulté, on a déjà proposé le procédé d'enregistrement suivant d'une lentille holographique en ligne à grande ouverture. Pour cela, on utilise un diviseur de faisceau en regard du support d'enregistrement holographique et une lentille optique formée d'un certain nombre d'ensembles de lentilles mis en place du côté opposé du diviseur de faisceau comme objectifs; le faisceau laser de la source de lumière laser tombe sur l'objectif et le faisceau divergent qui en est émis tombe sur le support d'enregistrement holographique après

avoir traversé le diviseur de faisceau, comme onde-sujet d'enre-

gistrement; le faisceau laser tombe également sur une lentille auxiliaire pour former l'onde de référence d'enregistrement; cette onde de référence d'enregistrement est réfléchie sur le diviseur de faisceau ci-dessus, puis le faisceau réfléchi tombe

sur le support d'enregistrement holographique.

Selon le procédé d'enregistrement ci-dessus, comme le faisceau d'ondesujet d'enregistrement (faisceau sphérique) de l'objectif traverse le diviseur de faisceau, il subit une

aberration optique. Pour éviter cet inconvénient, il est néces-

saire d'utiliser un objectif particulier de façon à corriger l'aberration optique de l'onde-sujet d'enregistrement ou encore

on utilise un diviseur de faisceau, similaire pour la reproduc-

tion. Toutefois, cette solution n'est pas intéressante en prati-

que.

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En tenant compte de ce qui précéde, il a été proposé dans le cadre de la présente invention-un procédé de fabrication d'une lentille holographique en ligne à grande ouverture, de façon à pouvoir fabriquer facilement une lentille holographique en ligne. Un exemple du procédé de fabrication de la lentille holographique en ligne sera décrit à l'aide de la figure 6. Dans cet exemple, la lentille holographique désaxée OX-L, obtenue en utilisant un faisceau d'onde-sujet d'enregistrement et un faisceau de référence d'enregistrement décalés l'un par rapport à l'autre, constitue la lentille-mère (objectif). Le procédé de fabrication de la lentille holographique désaxée OX-L et en particulier le procédé d'enregistrement d'une telle lentille

sera décrit ci-après à l'aide de la figure 8. La lentille holo-

graphique désaxée OX-L est formée d'un support d'enregistrement holographique HR2 qui est composé d'un support en verre BS et d'une couche photosensible (touche d'enregistrement) K appliquée comme revêtement sur le support en verre BS. Dans la partie

centrale de la couche photosensible K, on a enregistré une par-

tie de lentille holographique désaxée HL' en forme de disque, qui est alors développée comme décrit ultérieurement. Dans ces conditions, la lentille holographique désaxée OX-L est réalisée

de façon que lorsqu'un faisceau d'onde de référence de reproduc-

tion (faisceau d'onde plane ou sphérique; dans cet exemple, on

utilise un faisceau d'onde plane) B' tombe sur la partie de len-

tille HL' dans la couche photosensible K à travers le support en verre BS suivant un angle d'environ 450 par rapport à la normale à la partie de lentille HL', on reproduit mifaisceau d'onde sujet de reproduction A' par la couche photosensible K dont l'axe optique est la normale, le faisceau étant focalisé au point P. A la figure 6, la référence HR1 concerne un support d'enregistrement holographique sur lequel on veut former une lentille holographique en ligne IN-L; ce support est un support de verre BS muni d'une couche photosensible K. La lentille holographique désaxée OX-L qui constitue la lentille-mère est mise en regard du support d'enregistrement holographique HR1. Dans ce cas, la lentille holographique désaxée OX-L est positionnée par rapport au support d'enregistrement holographique HR1 de façon que la couche photosensible K de la

première lentille soit en regard parallèlement à la couche photo-

sensible K de cette dernière, et à une distance prédéterminée.

Le faisceau laser (faisceau d'onde plane parallèle)

émis par la source de lumière laser LS est partiellement réflé-

chi par le diviseur de faisceau SP, puis par le miroir M; le faisceau réfléchi (faisceau d'onde plane parallèle) tombe sur la couche photosensible K de la lentille holographique désaxée OX-L après avoir traversé le support de verre BS comme faisceau d'onde de référence de reproduction B'. Puis à partir de la lentille holographique désaxée OX-L, on reproduit le faisceau d'onde-sujet de reproduction A' qui est focalisé au point P pour diverger à partir de ce point. Ce faisceau A' tombe sur la couche photosensible K du support d'enregistrement holographique HR1 comme faisceau d'onde-sujet d'enregistrement A. Le faisceau laser de la source de lumière laser LS traverse partiellement le diviseur de faisceau SP, la lentille holographique désaxée OX-L et tombe sur la couche photosensible K du support d'enregistrement holographique HR1 comme faisceau

d'onde de référence d'enregistrement B qui est aligné par rap-

port au faisceau d'onde-sujet d'enregistrement A (l'axe optique des faisceaux A et B coîncide). On forme ainsi une partie des lentilles holographiques HL, en ligne, en forme de disque dans la partie centrale de la couche photosensible K du support

d'enregistrement HR. Puis, on développe le support d'enregistre-

ment HR1 selon un procédé décrit ultérieurement pour obtenir une

lentille holographique en ligne IN-L.

Selon la figure 7, on décrira un autre exemple de

procédé d'enregistrement. Dans cet exemple, la lentille hologra-

phique désaxée OX-L qui constitue la lentille-mère est disposée par rapport au support d'enregistrement holographique HR1 de façon que le support en verre BS de la première lentille soit en contact avec la couche photosensible K du support en étant

disposé de façon analogue à la figure 6. Puis on effectue l'en-

registrement comme pour la lentille holographique en ligne IN-L.

Dans ces conditions, le faisceau d'onde-sujet de reproduction et d'enregistrement A' et A devient un faisceau d'onde sphérique qui diverge du point imaginaire P.

La description faite ci-après concerne la fabrica-

tion de la lentille holographique désaxée OX-L utilisée comme lentillemère (figure 8). On fait tomber un faisceau (onde

sphérique) d'onde-sujet d'enregistrement A sur la couche photo-

sensible K du support d'enregistrement holographique HR2 qui se compose du support de verre BS de façon que l'axe optique du

faisceau A coîncide avec la perpendiculaire à la couche photo-

sensible K et qu'un faisceau d'onde de référence d'enregistre-

ment (onde plane parallèle) B tombe également sur la couche photosensible K de façon que son axe optique coupe la normale

à environ 45 . On enregistre ainsi une partie de lentille holo-

graphique HL' désaxée, en forme de disque dans la partie centrale

de la couche photosensible K. Puis, on développe la couche photo-

sensible K pour obtenir la lentille holographique désaxée OX-L.

Dans ces conditions, le faisceau de l'onde-sujet d'enregistre-

ment A s'obtient de la manière suivante. Le faisceau laser (faisceau d'onde plane parallèle) de la source de lumière laser LS traverse en partie le diviseur de faisceau SP, puis tombe sur une lentille auxiliaire (lentille optique) L2, puis est

focalisé au point Q (foyer arrière de la lentille L2). Le fais-

ceau d'onde sphérique qui diverge du point Q tombe sur la len-

tille-mère Ll (objectif composé d'un certain nombre de lentilles optiques) pour focaliser le faisceau au point P. Le faisceau

d'onde sphérique qui diverge du point P est utilisé comme fais-

ceau d'onde-sujet d'enregistrement A. Le faisceau d'onde de référence d'enregistrement B s'obtient de la manière suivante. Le faisceau laser de la source de lumière laser LS est réfléchi partiellement sur le diviseur de faisceau SP, puis sur le miroir M. Le faisceau réfléchi par le miroir M est utilisé comme faisceau d'onde de référence

d'enregistrement B. On utilise une lentille d'objectif de micros-

cope avec une ouverture par exemple de 0,4 ou 0,5 comme lentille-

mère Ll. L'ouverture de la partie de lentille holographique désaxée HL' correspond par exemple à un diamètre de 2 mm et sa

distance de travail est par exemple de 2,3 mm. Dans ces condi-

tions, l'ouverture et la distance de travail de la partie de lentille holographique en ligne HL de la lentille holographique en ligne IN-L selon la figure 6 se déterminent par une distance

prédéterminée entre le point P et la partie de lentille hologra-

phique en ligne HL selon la figure 6.

Lorsqu'on utilise des sources de lumière laser LS dans les exemples des figures 6, 7, 8, on utilise de préférence des sources donnant des faisceaux de lumière laser suivants

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Faisceau de lumière laser Argon ( L = 4880 A)

- O

Faisceau laser Krypton (3t = 6471 A) o Faisceau laser de couleur (a 6330 A) Faisceau de laser He-Ne ( = 6328 A) Le type de couche photosensible K des supports d'en- registrement holographiques HR1, HR2 selon les figures 6, 7, 8

est choisi en fonction des faisceaux lasers.

On décrira ci-après un exemple de fabrication des

supports d'enregistrement holographiques HR1, HR2 et des len-

tilles holographiques IN-L, OX-L. On prend une quantité appro-

priée d'un agent de durcissement en couche tel qu'une solution aqueuse de gélatine à laquelle on ajoute de la formaldéhyde ou du glyoxal et que l'on maintient à une température d'environ C; de m'me, on maintient le support de verre d'une épaisseur d'un millimètre et un récipient également à une température d'environ 40C. Puis, on applique un revêtement de solution

aqueuse de gélatine sur le support de verre à l'aide du réci-

pient. Dans ces conditions, l'épaisseur du revêtement de la solu-

tion aqueuse de gélatine sur le support de verge est choisie de façon qu'une fois séchée, on obtienne un revêtement de 5 microns sur le support d'enregistrement holographique pour une lentille holographique désaxée et une épaisseur de 15 microns pour une lentille holographique en ligne. La solution aqueuse de gélacine appliquée comme revêtement sur le support de verre sèche pour

donner une couche de gélatine qui constitue la matière princi-

pale de la couche photosensible.

Le procédé d'obtention d'une couche de gélatine

photosensible sera décrit ci-après.

La photosensibilité à un faisceau de couleur rouge

ou verte est donnée à la couche de gélatine de la manière sui-

vante. On immerge la couche de gélatine dans une solution aqueuse à 2-10 % en poids de bichromate d'ammonium pendant environ 10 minutes, puis on l'extrait progressivement en maintenant cette

couche verticale et on laisse sécher dans un endroit sombre.

La photosensibilité à un faisceau de couleur rouge est donnée à la gélatine en utilisant une solution aqueuse à 2 % en poids de bichromate d'ammonium et 10 mol/<& de bleu de méthylène comme agent colorant avec addition d'ions ammonium pour avoir un pH d'environ 10; puis, on immerge la couche de gélatine dans cette solution aqueuse pendant environ 10 minutes il 2483642 et on laisse sécher dans une atmosphère en mouvement contenant

de l'ammoniae et de l'azote secs.

Ainsi, on fabrique un support d'enregistrement holo-

graphique formé d'un support de verre et d'une couche photosen-

sible K qui est appliqué comme revêtement en procédant comme

décrit ci-dessus.

L'exposition de la couche photosensible K du support d'enregistrement holographique se fait comme décrit en relation aux figures 6, 7, 8. Dans ces conditions, la densité énergétique du rayonnement du faisceau laser, qui est nécessaire, est comprise entre 10 et 1000 mi/cm2 Le support d'enregistrement holographique dont la

couche photosensible a été exposée, est plongé dans l'eau. Lors-

que la couche photosensible est sensible à la lumière bleue ou verte, on immerge ce support dans de l'eau en mouvement à une

température d'environ 200C pendant environ une heure; par con-

tre, si la couche photosensible est sensible à la couleur rouge,

on immerge ce support dans de l'eau à environ 40çC pendant envi-

ron 30 minutes. Puis, on immerge le support d'enregistrement holographique dans une solution aqueuse à 50 % d'isopropanol

pendant environ 10 minutes, on laisse séjourner dans une solu-

tion aqueuse à environ 90 % d'isopropanol pendant plusieurs secondes, puis on immerge dans de l'isopropanol pur pendant

environ 10 minutes et on sèche rapidement avec de l'air chaud.

Le traitement de développement est ainsi terminé.

La couche photosensible dont la matière principale est une couche de gélatine est réceptive à l'humidité, si bien que si on laisse cette couche telle quelle on risque de faire disparaître la lentille holographique. Pour éviter cela comme représenté à la figure 9, on prévoit un verre de recouvrement CG d'une épaisseur d'environ 150 microns qui est fixé à la couche photosensible K à l'aide d'une résine que l'on durcit à

la lumière ultraviolette. On obtient ainsi une lentille hologra-

phique OX-L et IN-L. Dans les figures autres que la figure 9,

la plaque de verre de recouvrement CG n'a pas été représentée.

La description ci-après concerne la façon de dupli-

quer une lentille holographique en ligne, esclave IN-L' en utilisant comme lentille-mère la lentille holographique en ligne

IN-L fabriquée comme décrit ci-dessus.

Selon la figure 10, on dispose les supports d'enre-

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gistrement holographiques HR1, et HRl' de façon que la couche

photosensible K du dernier support qui est la lentille hologra-

phique en ligne esclave IN-L' se trouve en regard de la couche photosensible K de la première, ce qui donne un rendement à la diffraction de 50 % à une distance prédéterminée. Puis, on fait tomber le faisceau laser de la source de lumière laser LS sur le support de verre BS du support d'enregistrement holographique HR1. Dans ces conditions, une partie du faisceau (50 %) est utilisée comme faisceau d'onde de référence de reproduction B'

et l'autre partie du faisceau (50 %) est utilisée comme fa ceau d'onde de référence d'enregistrement B pour le support

d'enregistrement holographique HR1'. Ainsi en partant de la

lentille holographique en ligne, IN-L constituant la lentille-

mère, on reproduit un faisceau d'onde-sujet de reproduction A' qui est focalisé au point P et qui tombe à son tour sur le support d'enregistrement holographique HRl' comme faisceau d'onde-sujet d'enregistrement A pour enregistrer ou former une partie de lentille holographique HL sur la couche photosensible K. Une lentille holographique en ligne, esclave IN-L' peut également se dupliquer comme cela est représenté à la figure 11. Dans ce cas, la couche photosensible K du support d'enregistrement holographique HR1' est directement en contact avec le support de verre BS de la lentille holographique en ligne, mère IN-L. Les faisceaux d'onde-sujet de reproduction

et d'enregistrement A' et A sont dans ce cas tous deux des fais-

ceaux d'onde sphériques qui divergent du point imaginaire P. Selon le procédé décrit ci-dessus de fabrication d'une

lentille holographique en ligne, on utilise une lentille holo-

* graphique désaxée préparée au préalable, cette lentille consti-

tuant la lentille-mère servant à la fabrication de la lentille holographique en ligne. C'est pourquoi, si, 1 'on prépare une

telle lentille-mère, il est facile de fabriquer la lentille holo-

graphique en ligne.

Toutefoi-s, le procédé ci-dessus pose le problème sui-

vant, celui d'un procédé supplémentaire, nécessaire pour fabri-

quer la lentille holographique désaxée qui constitue la lentille mère. En outre, il faut que la lentille holographique qui sert de lentille-mère soit tournée pour le faisceau d'onde de

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référence de reproduction, autour de trois axesse coupant à angle droit avec une précision de + 0,50 et que le foyer et l'axe optique de l'onde sujet de reproduction soient réglés pour être mis dans une position prédéterminée. Un tel réglage est très délicat et très difficile en particulier lorsque

l'ouverture est grande. Cela provient du fait que la distribu-

tion des schémas d'interférence graphiques de la lentille holo-

graphique désaxée n'est pas un point de symétrie différent de celui de la lentille holographique en ligne mais que le pas des schémas d'interférence graphiques est modifié et passe d'une

valeur importante à une valeur faible dans le sens du rayon.

En outre étant donné la distribution du schéma d'inter-

férence graphique indiqué ci-dessus pour la lentille hologra-

phique désaxée, lorsque l'épaisseur de la couche photosensible augmente pendant le procédé en voie humide, après l'exposition de la couche photosensible (dont le matériau principal est de la gélatine), l'inclinaison du schéma d'interférence graphique

à la section varie si bien que les caractéristiques de la len-

tille deviennent différentes. L'importance de ce phénomène augmente avec l'ouverture de la lentille holographique désaxée si bien que cette lentille holographique ne peut pas s'utiliser

en pratique.

Un exemple de procédé de fabrication d'une lentille holographique en ligne selon l'invention n'utilisant pas de lentille holographique désaxée sera décrit ci-après à l'aide

de la figure 12.

Selon la figure 12, la référence HR1 désigne un support d'enregistrement holographique sur lequel est enregistré une lentille holographique en ligne IN-L et qui est formé d'un

support de verre BS et d'une couche photosensible (couche d'en-

registrement) K appliquée comme revêtement sur le support de

verre BS.

On utilise un premier élément optique (lentille-mère) Ll pour émettre un faisceau sphérique; il s'agit par exemple de la lentille de l'objectif d'un microscope dont l'ouverture

est de 0,4 ou 0,5.

On utilise un second élément optique DG pour émettre l'onde réfléchie. En général, on utilise un réseau de diffraction comme second élément optique DG; toutefois dans cet exemple, on utilise un hologramme d'onde plane comme second élément

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optique DG. Cet hologramme d'onde plane DG est fait d'un sup-

port d'enregistrement holographique HR3 composé d'un support de verre BS et d'une couche photosensible (couche d'enregistrement)

K appliquée comme revêtement, et qui comporte comme enregis-

trement une partie holographique d'onde plane désaxée HL' en forme de disque, au centre de la couche photosensible K; puis

on effectue un développement comme indiqué ci-dessus.

Dans ce cas, l'onde-sujet d'enregistrement et l'onde

de référence d'enregistrement sont toutes deux des ondes planes.

L'axe-optique du faisceau-sujet d'enregistrement coïncide avec la normale de la couche photosensible K et un angle e de l'axe optique du faisceau d'onde de référence d'enregistrement de sorte que le faisceau d'ondesujet d'enregistrement se choisit

comme décrit ultérieurement.-

La lentille-mère Ll se trouve en regard du support d'enregistrement holographique HR1 et l'hologramme d'onde plane

DG se trouve interposé. Dans ce cas, le support d'enregistre-

ment holographique HR1 et l'hologramme d'onde plane DG sont positionnés de façon que leurs couches photosensibles K soient toutes deux du côté de la lentille-mère Ll et ainsi parallèles

l'une à l'autre.

Le faisceau laser (faisceau d'onde plane parallèle) d'une source de lumière laser commune (par exemple argon, krypton, sourcesde couleur, lumière laser, He-Ne, sources qui ne sont pas représentées) converge au point Q du fait d'une lentille non représentée pour se diverger sous la forme d'une onde sphérique à partir du point Q; le faisceau incident sur la lentille-mère Ll converge au point P qui diverge une onde sphérique sans aberration sphérique. Cette onde sphérique divergente arrive comme onde-sujet d'enregistrement A sur la

couche photosensible K du support d'enregistrement holographi-

que HR1 à travers l'hologramme d'onde plane DG, à condition que l'axe optique X du faisceau d'onde sphérique divergent coïncide avec les normales respectives aux couches photosensibles K de l'hologramme d'onde plane DG et du support d'enregistrement

holographique HR1.

De plus, le faisceau laser (faisceau d'onde plane parallèle) d'une source de lumière laser commune est changé de direction par un diviseur de faisceau, un miroir ou analogue (non représentés), puis tombe comme faisceau d'onde de référence

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de reproduction B' sur la partie holographique HL" de la cou-

che photosensible K de l'hologramme d'onde plane DG à condition

que l'axe optique X' du faisceau d'onde plane change de direc-

tion et coupe l'axe optique X suivant l'angle e (cet angle est tel que la lentille-mère Ll ne constitue pas un obstacle au faisceau d'onde plane par exemple 700). Le faisceau d'onde-sujet reproduit (faisceau d'onde plane) de l'hologramme d'onde plane

DG tombe sur la couche photosensible K du support d'enregistre-

ment holographique HR1 comme faisceau d'onde de référence

d'enregistrement B. Ce faisceau d'onde de référence d'enregistre-

ment B correspond au faisceau d'onde de référence de reproduc-

tion B' dont la direction du chemin optique a été modifiée. Le faisceau d'onde-sujet d'enregistrement A et le faisceau d'onde de référence d'enregistrement B sont en ligne c'est-à-dire que les axes optiques X coïncident chacun avec la normale à la

couche photosensible K du support d'enregistrement holographi-

que HR1 tout en coïncidant entre eux ou en étant parallèles

comme indiqué à la figure 12.

De cette façon, on forme une partie de lentille holo-

graphique en ligne HL en forme de disque, au centre de la cou-

che photosensible K du support d'enregistrement holographique

HR1; puis on soumet cette lentille à une opération de dévelop-

pement comme celle décrite précédemment pour obtenir une len-

tille holographique en ligne IN-L.

Selon la figure 13, on décrira ci-après un autre exemple de l'invention. Dans cet exemple, le second élément optique DG est une lentille holographique désaxée à faible ouverture. Dans ce cas, le faisceau d'onde plane de la source de lumière laser commune (par exemple une source de lumière

laser à semi-conducteur) tombe comme faisceau d'onde de réfé-

rence de reproduction B' sur une partie de lentille holographi-

que HL" de la couche photosensible K (qui est appliquée comme

revêtement sur un support de verre BS) d'une lentille hologra-

phique désaxée DG. Le faisceau d'onde -sujet de reproduction (qui est un faisceau d'onde sphérique proche d'un faisceau d'onde plane et qui converge après le support d'enregistrement holographique HR1) de la lentille holographique désaxée DG tombe comme faisceau d'onde de référence d'enregistrement B

sur la couche photosensible K du support d'enregistrement holo-

graphique HR1. Les autres opérations sont pratiquement analogues

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à celles du procédé décrit en relation avec la figure 12. On

obtient ainsi une lentille holographique en ligne IN-L.

Selon la figure 14, on décrira un appareil de reproduc-

tion d'information (de signaux) optique utilisant la lentille holographique en ligne fabriquée selon le procédé de l'inven-

tion représenté aux figures 12, 13 en reproduisant des informa-

tions (signaux) enregistrées sur un support d'enregistrement optique (disque); on décrira également la relation entre le support d'enregistrement optique et la lentille holographique

en ligne.

Selon la figure 14, la référence RD désigne de façon

générale un support d'enregistrement optique formé d'un sup-

port transparent DB (par exemple de chorure de vinyl) un diaphragmeréfléchissant ou une couche RL (faite par exemple d'un diaphragme en aluminium) appliqué à la surface des cavités

et des zones formées sur la surface inférieure du support trans-

parent DB et un diagraphragme de protection ou couche (par exemple du PVA) GL sur la-surface inférieure du diaphragme

réfléchissant RL pour couvrir celui-ci.

La lentille holographique en ligne IN-L (qui constitue

l'objectif faisant partie du moyen de reproduction) est fabri-

quée selon le procédé de l'invention suivant les figures 12 ou

13; cet objectif est positionné de façon que sa couche photo-

sensible K.soit en regard, parallèlement au support DB du moyen d'enregistrement RD. Puis, on envoie le faisceau d'onde de référence de reproduction (qui est le faisceau d'onde plane B' dans le cas du procédé de la figure 12 ou encore un faisceau d'onde sphérique divergente B" dans le cas du procédé de la figure 13) sur la partie de lentille holographique en ligne HL

en venant du côté du support en verre BS de la lentille holo-

graphique IN-L; le faisceau d'onde sujet de reproduction ou onde sphérique convergente ou focalisée A' tombant dans une cavité ou sur une zone du diaphragme réfléchissant (couche) RL obtenue de la partie de lentille holographique en ligne HL

tombe comme faisceau de reproduction sur le diaphragme réflé-

chissant (couche) RL à travers le support DB du moyen d'enre-

gistrement RD. Le faisceau réfléchi par le diaphragme réfléchis-

sant (couche) RL revient suivant le chemin du faisceau A'-

faisceau B' (ou B") et tombe sur un élément de conversion photo-

électrique (qui est également suffisant lorsque la source de

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lumière laser est une source de lumière laser à semi-conducteur

non représentée) et est reproduit comme signal électrique.

Dans le cas d'un milieu d'enregistrement RD qui repro-

duit de façon optique du côté du support transparent DB selon la figure 14, si le faisceau d'onde -sujet de reproduction A' est un faisceau d'onde sphérique sans aberration sphérique, ce

faisceau d'onde sphérique est influencé par l'aberration sphéri-

que lorsque la lumière traverse le support transparent DB

dépaisseur t qui correspond à une longueur de chemin optique -.

Le faisceau d'onde réfléchi présente ainsi de l'aberration sphé-

rique. C'est pourquoi dans le cas des figures 12 et 13, si des faisceaux d'onde sphériques sans aberration sphérique sont dérivés de la lentillemère Ll et que l'épaisseur du second élément optique DG qui correspond à une longueur de chemin optique est choisie approximativement égale à t, le faisceau d'onde-sujet d'enregistrement A selon les figures 12 et 13 devient le faisceau d'onde sphérique présentant une aberration sphérique. Ainsi, le faisceau d'onde -sujet de reproduction A' tombant sur le support d'enregistrement RD devient un faisceau présentant une aberration sphérique. C'est pourquoi lorsque le faisceau traverse le support transparent DB, il ne présente plus d'aberration sphérique; en d'autres termes, on peut corriger l'aberration sphérique du support transparent DB du milieu d'enregistrement RD. On obtient ainsi un faisceau d'onde réfléchi sans aberration sphérique. Dans ces conditions, l'épaisseur

pratique t du second élément DG et celle t du support transpa-

rent DB du milieu d'enregistrement RD sont fixées toutes deux

à 1,1 mm et l'indice de réfraction est de l'ordre de 1,5.

Lorsque le faisceau de reproduction tombe sur le milieu

d'enregistrement optique RD en partant du côté frontal, le fais-

ceau de reproduction ne doit pas présenter d'aberration sphéri-

que. Dans ce cas, il suffit qu'en tenant compte de la longueur du chemin optique ou de l'épaisseur t du second élément optique DG, on fasse tomber un faisceau d'onde sphérique sans aberration sphérique de la lentillemère Ll, puis que ce faisceau traverse

le second élément optique DG pour corriger l'aberration sphéri-

que.

Selon le procédé de l'invention, tel que décrit ci-

dessus, on peut facilement fabriquer une lentille holographique

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en ligne présentant une bonne précision. En d'autres termes,

il est inutile de préparer ou d'utiliser une lentille hologra-

phique désaxée constituant une lentille-mère, ce qui réduit le nombre de phases opératoires. De plus pour la même raison, on utilise une lentillemère précise telle que l'objectif d'un microscope comme premier élément optique, ce qui permet de

fabriquer une lentille holographique en ligne très précise.

Même si le second élément optique est l'un des élé-

ments choisis dans le groupe formé par un réseau de diffraction., un hologramme d'onde plane ou une lentille holographique désaxée à faible ouverture, cela ne modifie pas la direction du chemin optique d'un faisceau d'onde plane ou d'un faisceau voisin d'un faisceau d'onde sphérique. C'est pourquoi, la position relative

du second élément optique par rapport au premier élément opti-

que et le support d'enregistrement holographique sur lequel est enregistrée la lentille holographique en ligne peuvent se régler facilement. En outre si le premier élément optique émet un faisceau d'onde sphérique sans aberration sphérique et que l'épaisseur ou la longueur du chemin optique du second élément optique est choisie principalement égale à l'épaisseur ou à la longueur du

chemin optique de l'élément transparent du support d'enregis-

trement optique traversé par le faisceau de reproduction, on

peut obtenir un faisceau d'onde réfléchi sans aberration sphé-

rique même si le faisceau de reproduction du milieu d'enregis-

trement traverse un corps transparent.

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Claims (1)

R E V E N D I C A T I O N S la) Procédé de fabrication d'une lentille holographique en ligne, procédé caractérisé en ce qu'on forme un faisceau d'onde diffractée par un dispositif de diffraction, on forme un faisceau d'onde sphérique à l'aide d'un dispositif optique, on fait tomber le faisceau d'onde diffractée perpendiculairement sur une couche photosensible comme faisceau d'onde de référence on fait tomber simultanément le faisceau d'onde sphérique per- pendiculairement sur la couche photosensible comme faisceau d'onde-sujet à travers le dispositif de diffraction et on développe la couche photosensible pour produire la lentille holographique en ligne. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif optique est une lentille d'objectif à ouverture importante. ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la formation d'un faisceau d'onde diffractée consiste à en- registrer sur une autre couche photosensible un schéma d'inter- férence graphique résultant de l'exposition simultanée de cette couche photosensible à une première onde plane comme faisceau d'onde de référence et un second faisceau d'onde plane comme faisceau d'onde-sujet, les faisceaux étant désaxés l'un par rapport à l'autre et le faisceau d'onde -sujet tombant perpendi- culairement sur l'autre couche photosensible, on développe cette couche photosensible pour former un hologramme désaxé, on place cet hologramme désaxé parallèlement à la couche photosen- sible et on fournit un faisceau d'onde de référence, désaxé tombant sur l'hologramme désaxé. ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la formation d'un faisceau d'onde diffractée consiste à enregistrer une autre couche photosensible avec un schéma d'in- terférence graphique résultant de l'exposition simultanée de cette couche photosensible à une première onde plane comme fais- ceau d'onde de référence et à un faisceau d'onde sphérique produit par une lentille à faible ouverture constituant le fais- ceau d'onde-sujet, les faisceaux étant désaxés l'un par rapport à l'autre et le faisceau d'onde-sujet tombant perpendiculaire- ment sur cette couche photosensible, on développe cette couche photosensible pour former une lentille holographique désaxée, on place la lentille holographique désaxée parallèlement à la 2483642 couche photosensible et on forme un faisceau d'onde de référence désaxé tombant sur la lentille holographique désaxée. ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de diffraction est un réseau de diffractions.
1. 60) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en

   ce que le faisceau d'ondes de référence et le faisceau d'onde-

   sujet sont des faisceaux cohérents.

   - 7 ) Lentille holographique en ligne caractérisée en ce qu'elle obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une

   quelconque des revendications 1 à 6.