FR2541786A1

FR2541786A1 - Heterodyne-detection optical imaging device

Info

Publication number: FR2541786A1
Application number: FR8303128A
Authority: FR
Inventors: Claude Puech; Jean Pierre Huignard; Luigi D Auria
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-08-31
Also published as: FR2541786B1

Abstract

The invention relates to a heterodyne-detection imaging device operating in the infrared region. The subject of the invention is a device comprising the combining of a beam, coming from a laser source 6 of infrared radiation modulated by an object 5, with beams having different frequencies li and angles of incidence. This device then comprises a heterodyne detection followed by the analysis of the detected signal. Application to the imaging of objects, operating in the infrared region.

Description

DISPOSITIF D'IMAGERIE OPTIQUE A DETECTION HETERODYNE. OPTICAL IMAGING DEVICE HETERODYE DETECTION.

L'invention se rapporte à un dispositif d'imagerie optique. The invention relates to an optical imaging device.

L'utilisation des techniques d'imagerie, initialement développées pour le domaine du spectre visible, s'étend maintenant dans un domaine de longueurs d'onde beaucoup plus large (Uitra-Violet à Infra-Rouge lointain). The use of imaging techniques, initially developed for the visible spectrum domain, now extends into a much wider wavelength range (Uitra-Violet to Far-Infrared).

Pour des raisons diverses telles que le choix des matériaux appropriés,
I'obtention d'une qualité voulue de surface optique, I'existence de détecteur ou de matériau du détecteur ..., il est parfois difficile, voir impossible, de réaliser les dispositifs optiques souhaités.For various reasons such as the choice of suitable materials,
Obtaining a desired quality of optical surface, the existence of detector or detector material ..., it is sometimes difficult, if not impossible, to achieve the desired optical devices.

Ceci est particulièrement vrai dans le domaine de l'infra-rouge à 10,6 micromètres, où pourtant existent des sources cohérentes dont la technologie est bien maitrisée (Laser au dioxyde de carbone par exemple) et de photodétecteurs individuels performants en alliage de Mercure de Cadmium et de Tellure (Hg Cd Te) par exemple, alors que la réalisation de système optique d'imagerie est compliquée et coûteuse. This is particularly true in the field of the infra-red at 10.6 micrometers, where nevertheless there exist coherent sources whose technology is well mastered (Carbon dioxide laser for example) and of individual photodetectors performing in alloy of Mercury of Cadmium and Tellurium (Hg Cd Te) for example, while the realization of optical imaging system is complicated and expensive.

Le système d'imagerie proposé fait appel aux propriétés de sélectivité angulaire de la détection hétérodyne, et notamment dans le domaine de l'infrarouge. The proposed imaging system uses the angular selectivity properties of heterodyne detection, and in particular in the infrared domain.

Dans un système d'imagerie conventionnel, on réalise une image de l'objet sur un photodétecteur étendu (plaque photographique, vidicon, pyricon, mosaïque de photodétecteurs...) ou sur un détecteur unique (ce qui demande un balayage mécanique ou optoélectronique de l'image). La résolution de tels systèmes, limitée par la diffraction, est déterminée par la qualité avec laquelle les optiques nécessaires peuvent être obtenues (matériaux, surface optique, connection des observations, ...). De même que pour la détection hétérodyne, la résolution théorique est déterminée par le rapport entre la dimension de la pupille du système optique et la longueur d'onde d'utilisation. In a conventional imaging system, an image of the object is produced on an extended photodetector (photographic plate, vidicon, pyricon, mosaic of photodetectors, etc.) or on a single detector (which requires a mechanical or optoelectronic scanning of the image). The resolution of such systems, limited by diffraction, is determined by the quality with which the necessary optics can be obtained (materials, optical surface, connection of observations, ...). As for heterodyne detection, the theoretical resolution is determined by the ratio between the pupil size of the optical system and the wavelength of use.

Le dispositif de l'invention a pour avantage de ne pas demander l'emploi d'éléments optiques complexes et de ne nécessiter l'utilisation que d'un seul détecteur étendu à la place d'une matrice de détection ou de l'équivalent d'un "vidicon" en imagerie classique. The device of the invention has the advantage of not requiring the use of complex optical elements and requiring the use of only one extended detector in place of a detection matrix or the equivalent of a "vidicon" in classical imaging.

Son intérêt est général, - mais - il présente un intérêt tout particulier dans le domaine de l'infrarouge. His interest is general, but it is of particular interest in the field of infrared.

En effet il est connu que le rapport signal sur bruit - des détecteurs infrarouges est généralement limité par Je bruit thermique et le courant d'obscurité. Pour ces détecteurs il n'est pas possible en détection directe, d'atteindre pour le rapport Signal/Bruit, la valeur limitée par le "bruit de grenaille" apelé généralement "bruit shot". Par contre il est connu que ce rapport limité peut être atteint en superposant au front d'onde reçu des objets éclairés une onde cohérente de référence, d'intensité suffisante, fournie par le laser servant à l'éclairage. Indeed it is known that the signal-to-noise ratio - infrared detectors is usually limited by thermal noise and dark current. For these detectors it is not possible in direct detection to reach for the signal / noise ratio, the value limited by the "shot noise" generally called "noise shot". On the other hand, it is known that this limited ratio can be achieved by superimposing on the received wavefront of the illuminated objects a coherent wave of reference, of sufficient intensity, provided by the laser used for lighting.

Si la fréquence FL qui correspond à cette onde de référence est lamême que la fréquence FS utilisée pour l'édairage, on - a une détection homodyne. Si les fréquences FL et F5 sont différentes la détection sera hétérodyne et le signal électrique de détection est modulé à la fréquence de battement f = FOL ~ FUS
La détection hétérodyne présente donc l'avantage par rapport à la détection homodyne, de permettre par filtrage autour de la fréquence f, d'éliminer les bruits basse fréquence.If the frequency FL corresponding to this reference wave is the same as the frequency FS used for the illumination, homodyne detection is performed. If the frequencies FL and F5 are different the detection will be heterodyne and the electrical detection signal is modulated at the beat frequency f = FOL ~ FUS
Heterodyne detection therefore has the advantage compared to homodyne detection, to allow filtering around the frequency f, to eliminate low frequency noise.

L'invention a pour objet un dispositif d'imagerie à détection hétérodyne d'un objet comportant une première source laser délivrant un premier faisceau lumineux de fréquence angulaire lss O, une seconde source laser délivrant un deuxième faisceau et des moyens de mélange permettant de mélanger le premier faisceau modulé par l'objet et le deuxième faisceau, un détecteur hétérodyne recevant les deux faisceaux mélangés issus des moyens de mélange et délivrant un signal détecté, et des moyens d'analyse de ce signal détecté, caractérisé en ce que la première source laser est une source de rayonnement infrarouge, des moyens de déflexion recevant le deuxième faisceau et délivrant au moins un faisceau oscillateur local de fréquence angulaire a > sso = a > o + A tss i, les moyens de mélange consistant en une lame semi-transparente, de manière à ce que à chaque angle d'incidence des deux faisceaux mélangés sur ce détecteur corresponde-une fréquence (ssi i différez te, le détecteur hétérodyne étant un détecteur unique. The subject of the invention is an apparatus for heterodyne detection of an object comprising a first laser source delivering a first light beam of angular frequency lss O, a second laser source delivering a second beam and mixing means for mixing the first beam modulated by the object and the second beam, a heterodyne detector receiving the two mixed beams coming from the mixing means and delivering a detected signal, and means for analyzing this detected signal, characterized in that the first source laser is a source of infrared radiation, deflection means receiving the second beam and delivering at least one local oscillator beam of angular frequency a> sso = a> o + A tss i, the mixing means consisting of a semi-transparent plate , so that at each angle of incidence of the two beams mixed on this detector corresponds to a frequency (ssi id ifffer te, the heterodyne detector being a single detector.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées parmi lesquelles:
- les figures 1 à 3 illustrent différents aspects du dispositif de l'art connu.The invention will be better understood and other characteristics will appear with the aid of the description which follows with reference to the appended figures among which:
- Figures 1 to 3 illustrate different aspects of the device of the prior art.

- la figure 4 illustre le dispositif de l'invention. - Figure 4 illustrates the device of the invention.

- les figures 5 à 7 illustrent différents aspects du dispositif de l'invention. - Figures 5 to 7 illustrate different aspects of the device of the invention.

les figures 8 et 9 illustrent une variante du dispositif de l'invention. Figures 8 and 9 illustrate a variant of the device of the invention.

La détection hétérodyne est une technique largement utilisé dans le domaine des microondes. Elle offre des possibilités intéressantes et nouvelles dans le domaine des fréquences optiques. Heterodyne detection is a technique widely used in the microwave field. It offers interesting and new possibilities in the field of optical frequencies.

Soient deux ondes z L (L: oscillateur local) et Z S (S : signal), de fréquences différentes #L, #S, qui interfèrent sur un photodétecteur 1 étendu (A) d'efficacité quantifiés n (x,y), comme représenté à la figure 1. Let two waves z L (L: local oscillator) and ZS (S: signal), of different frequencies #L, #S, which interfere on an extended photodetector 1 (A) of quantified efficiency n (x, y), as shown in Figure 1.

Les amplitudes des ondes z L et #S sont respectivement
UL = UL (x,y,z)ei#Lt US = US (x,y,z) ei#St
L'intensité instantanée délivrée par ce photodétecteur (photocourant) est donnée par la relation: J(t) = ## A #(x,y).|US + UL| dA j
Le terme intéressant de I(t) est celui à la différence de fréquence (#S a > L > , c'est à dire:
ISL = ## A #(x,y)USUddA
Dans le cas général, son expression est assez compliquée. Pour simplifier les expressions on suppose que:
SL et Es sont des ondes planes (de vecteur d'ondes kL et k5), comme représenté à la figure 2.The amplitudes of the waves z L and # S are respectively
UL = UL (x, y, z) ei # Lt US = US (x, y, z) ei # St
The instantaneous intensity delivered by this photodetector (photocurrent) is given by the relation: J (t) = ## A # (x, y). | US + UL | dA j
The interesting term of I (t) is the one with the difference of frequency (#S a>L>, ie:
ISL = ## A # (x, y) USUddA
In the general case, his expression is quite complicated. To simplify the expressions we suppose that:
SL and Es are plane waves (wave vector kL and k5), as shown in FIG. 2.

que l'efficacité quantique n (x,y) du photodétecteur est uniforme: n(x,y)= n
et que la géométrie du système est à deux dimensions Cest à dire que le détecteur 1 est une bande de largeur l.that the quantum efficiency n (x, y) of the photodetector is uniform: n (x, y) = n
and that the geometry of the system is two-dimensional That is to say that the detector 1 is a band of width l.

Dans ces conditions l'espression de ISL se simplifie et devient :

Under these conditions the espression of ISL is simplified and becomes:

Sin X Cette expression ést du type X , ce qui signifie que ISL décroit très rapidement dès que kL et kS ne sont -plus colinéaires, et d'autant plus rapidement que Q est grand.- devant la longueur d'onde X , c'est à dire
d'autant plus rapidement que le détecteur est étendu.Sin X This expression is of type X, which means that ISL decreases very rapidly as soon as kL and kS are not collinear, and all the more rapidly that Q is large - in front of the wavelength X, that is is to say
all the more quickly as the detector is extended.

Le détecteur a une sélectivité angulaire semblable à celle d'une antenne dont l'ouverture est (T) fois la longueur d'onde d'utilisation. D'une
manière générale, la sélectivité angulaire est la transformée de Fourier de [A (x,y) n (x,y) . On peut ainsi en fonction de la sélectivité angulaire
désirée, choisir la forme du détecteur étendu la plus appropriée.The detector has an angular selectivity similar to that of an antenna whose opening is (T) times the wavelength of use. On the one
In general, the angular selectivity is the Fourier transform of [A (x, y) n (x, y). One can thus according to the angular selectivity
desired, choose the form of the most appropriate extended detector.

La figure 3 illustre un schéma de détection hétérodyne suivant l'art antérieur. Ce dispositif nécessite de disposer d'un oscillateur local cohérent avec le signal optique à détecter; l'oscillateur local et le signal étant à des fréquences légèrement différentes FL et-F.-L'écart de fréquences f = FL -
F5 étant faible par rapport aux fréquences FL et Fs. FIG. 3 illustrates a heterodyne detection scheme according to the prior art. This device requires having a local oscillator coherent with the optical signal to be detected; the local oscillator and the signal being at slightly different frequencies FL and -F-The frequency difference f = FL -
F5 being weak compared to the frequencies FL and Fs.

Sur cette figure 3 on a donc supposé que les fronts d'onde signal et référence, z 5 et EL sont plans et rendus parallèles par un miroir semi transparent 3. Après focalisation par un objectif 2 les deux ondes sont reçues par le détecteur 1. Le courant fourni par le détecteur hétérodyne l
est alors filtré par un filtre 4 centré sur la fréquence f.In this FIG. 3 it has therefore been supposed that the signal and reference wave fronts, z 5 and EL are plane and made parallel by a semi-transparent mirror 3. After focusing by an objective 2, the two waves are received by the detector 1. The current supplied by the heterodyne detector l
is then filtered by a filter 4 centered on the frequency f.

Le dispositif de l'invention est basé sur la propriété de sélectivité angulaire d'une détection hétérodyne - optique. En effet contrairement à un dispositif d'imagerie conventionnel dans lequel on détecte directement
l'intensité lumieuse émise par l'objet - comme une fonction des directions
spatiales, dans le dispositif de l'invention chaque direction des faisceaux
incidents sur le détecteur est caractérisé par une fréquence et l'image est
formée par l'analyse du spectre du signal détecté.The device of the invention is based on the angular selectivity property of a heterodyne-optical detection. Indeed, unlike a conventional imaging device in which we detect directly
the light intensity emitted by the object - as a function of the directions
spatial, in the device of the invention each direction of the beams
incidents on the detector is characterized by a frequency and the image is
formed by analyzing the spectrum of the detected signal.

Ce dispositif prend tout son sens dans les domaines de longueurs d'ondes où soit les composants optiques, soit les détecteurs a plusieurs points de détection, soit les deux simultanément sont difficiles ou impossibles à réaliser. C'est le cas dans le domaine de l'infrarouge à 10,6 micromètres qui présente un intérêt tout particulier du fait de la bonne transparence de l'atmosphère à cette longueur d'onde, et de l'existence de lasers à dioxyde de carbone fiables. This device makes perfect sense in the wavelength ranges where either the optical components, the detectors with several detection points, or both simultaneously are difficult or impossible to achieve. This is the case in the field of the infrared at 10.6 micrometers which is of particular interest because of the good transparency of the atmosphere at this wavelength, and the existence of carbon dioxide lasers. reliable carbon.

Le dispositif de l'invention repose sur ce fait que à chaque direction de l'espace e i correspond une fréquence angulaire particulière #i = #o + Aa > i Où essO est la fréquence angulaire de l'oscillateur local et A ( i le décalage en fréquence de l'oscillateur local obtenu soit par un modulateur acoustooptique (fonctionnant dans la région de Bragg ou dans le régime de
Raman Nath), soit par un modulateur électrooptique de phase, soit par tout autre moyen permettant de décaler la fréquence d'une source laser de fréquence angulaire O. The device of the invention is based on the fact that at each direction of the space ei corresponds a particular angular frequency #i = #o + Aa> i Where essO is the angular frequency of the local oscillator and A (i the offset in frequency of the local oscillator obtained either by an acousto-optic modulator (operating in the Bragg region or in the
Raman Nath), either by an electro-phase modulator or by any other means for shifting the frequency of a laser source of angular frequency O.

L'analyse spectrale du photocourant issu du photodétecteur étendu permet d'obtenir l'image d'un objet éclairé par une source laser à la fréquence angulaire (t) O (ou à une fréquence ess 'o différente de U o). The spectral analysis of the photocurrent from the extended photodetector makes it possible to obtain the image of an object illuminated by a laser source at the angular frequency (t) O (or at a frequency ess' o different from U o).

Le dispositif de l'invention est représenté sur la figure 4. Un laser signal 6 de fréquence angulaire a > o (ou éventuellement w o') éclaire l'objet 5 que l'on suppose situé à l'infini, c'est à - dire à une distance du système d'imagerie grande devant la longueur d'onde. Cette structure est en général celle rencontré pour les applications dans le domaine de l'infrarouge à 10,6 micromètres. Cette hypothèse permet de n'avoir à considérer que des ondes planes issues de chaque point de l'objet. (Dans le cas où l'objet serait à distance finie les surfaces d'ondes à considérer seraient sphériques.Ceci imposerait de créer au niveau de l'oscillateur local des surfaces d'ondes sphériques de même courbure) soit # S,# i une telle onde. The device of the invention is shown in FIG. 4. A signal laser 6 of angular frequency a> o (or possibly w o ') illuminates the object 5 which is assumed to be located at infinity. - say at a distance from the imaging system large in front of the wavelength. This structure is generally that encountered for applications in the field of infrared at 10.6 micrometers. This hypothesis makes it possible to have to consider only plane waves coming from each point of the object. (In the case where the object would be at finite distance the surfaces of waves to consider would be spherical. This would impose to create at the local oscillator surfaces of spherical waves of the same curvature) # S, # i a such wave.

Au niveau du dispositif d'imagerie, un laser oscillateur local de fréquence angulaire # o, qui sur la figure 4 est confondu avec le laser signal 6, permet de créer autant d'ondes de référence planes que de points images souhaités. La résolution maximum est directement liée au rapport entre la
D dimension du détecteur étendu et la - longueur d'onde: -. . Chacune de ces ondes L, ( > i est décalée en fréquence par rapport à la fréquence angulaire
a > o, d'une quantité égale à A a > i: a > i = #o + X a > Pour obtenir ce décalage en fréquence on utilise des translateurs de fréquence 8 qui peuvent être des modulateurs acoustooptiques.At the imaging device, a local oscillator laser of angular frequency # o, which in FIG. 4 is merged with the signal laser 6, makes it possible to create as many plane reference waves as desired image points. The maximum resolution is directly related to the relationship between
D dimension of the extended detector and the - wavelength: -. . Each of these waves L, (> i is shifted in frequency with respect to the angular frequency
a> o, of an amount equal to A a> i: a> i = #o + X a> To obtain this frequency shift, frequency translators 8 which may be acoustooptic modulators are used.

Une lame semi-transparente 3 permet de faire interférer les ondes # S, 6i et L, #i sur le photodétecteur 1. La source laser 6 qui doit être monomode, monofréquence (longueur d'onde : 10,6 micromètres) peut être, par exemple, un laser au dioxyde de carbone. A semi-transparent plate 3 makes it possible to interfere with the waves # S, 6i and L, #i on the photodetector 1. The laser source 6 which must be monomode, single frequency (wavelength: 10.6 micrometers) can be, for example, a carbon dioxide laser.

La figure 5 représente une variante possible dans le cas de cellules 16 de bragg qui peuvent être des cuves acoustooptiques attaquées par des signaux de fréquences angulaires ##i, ##i+ 1... Jazzn. L'écart de fréquence angulaire ( ##i - l - ##i) entre deux cellules consécutives est déterminée- par le nombre de points de résolution souhaités, par la technologie de réalisation des modulateurs acoustooptiques et par l'électronique d'exploitation 10 du signal derrière le photodétecteur 1. La partie du faisceau objet, ainsi que la lame semi transparente n'étant pas nécessaires à la compréhension de cette figure 5, n'y ont pas été représentées. FIG. 5 represents a possible variant in the case of braggage cells 16 which may be acousto-optic vessels attacked by angular frequency signals ## i, ## i + 1 ... Jazzn. The angular frequency difference (## i - l - ## i) between two consecutive cells is determined by the number of desired resolution points, by the acoustooptic modulator realization technology and by the operating electronics. the signal behind the photodetector 1. The portion of the object beam, as well as the semi-transparent plate not being necessary for the understanding of this FIG. 5, have not been represented.

Chaque couple d'ondes objet et oscillateur local va donner lieu à des interférences constructives sur le photodétecteur 1 qui va délivrer un photo courant dont l'analyse spectrale permet de donner une image de Pobjet étudié. Each pair of object waves and local oscillator will give rise to constructive interferences on the photodetector 1 which will deliver a current photo whose spectral analysis makes it possible to give an image of the object studied.

Ainsi en ce qui concerne les ondes #S,#i et #L,#i, il existera dans le photocourant une composante à la fréquence a > i dont l'amplitude Ai est directement proportionnelle à l'amplitude diffractée par l'objet dans la direction w i comme représenté à la figure 6. Thus for the waves # S, # i and # L, # i, there will be in the photocurrent a component at the frequency a> i whose amplitude Ai is directly proportional to the amplitude diffracted by the object in the direction wi as represented in FIG.

Le signal iph délivré par le photodétecteur 1 peut également, après avoir éventuellement été simplifié, et/ou mélangé avec un signal délivré par un oscillateur local, être appliqué au transducteur 14 bun modulateur 13 acoustooptique réalisé dans un matériau transparent dans le spectre visible. The signal iph delivered by the photodetector 1 can also, after having been simplified, and / or mixed with a signal delivered by a local oscillator, be applied to the transducer 14 bun acoustic-optic modulator 13 made of a transparent material in the visible spectrum.

Si une onde plane 15- éclaire le modulateur acoustooptique, elle sera diffractée par l'onde acoustique se propageant dans la cuve acoustooptique 13 comme représentée à la figure 7 et imagée en point O' dansun plan P. If a plane wave 15- illuminates the acoustooptic modulator, it will be diffracted by the acoustic wave propagating in the acoustooptic tank 13 as shown in FIG. 7 and imaged at a point O 'in a plane P.

La répartition d'énergie lumineuse dans le plan P dans les ordres de diffraction +1 et -1, représente l'image de l'objet examiné dans l'infrarouge qui peut ainsi être visualisé en temps réel à l'aide d'une caméra de télévision classique, ou photographiée. The distribution of luminous energy in the plane P in the diffraction orders +1 and -1, represents the image of the object examined in the infrared which can thus be visualized in real time by means of a camera classic television, or photographed.

Une variante du dispositif de l'invention est représentée à la figure 8. A variant of the device of the invention is shown in FIG.

Au lieu de considérer n faisceaux discrets de fréquences différentes ayant des directions angulaires différentes à la sortie des déflecteurs 8, on considère un faisceau qui varie en direction et en fréquence en fonction du temps. Pour obtenir un tel balayage on utilise une cuve acoustooptique attaquée par un signal V qui est une rampe en fréquence représentée à la figure 9, on obtient à la sortie un faisceau défléchi dont l'incidence sur la lame semi-réfléchissante 3 varie. Le faisceau réfléchi sur cette lame a donc une incidence sur le détecteur 1 qui varie.Instead of considering n discrete beams of different frequencies having different angular directions at the exit of deflectors 8, we consider a beam that varies in direction and in frequency as a function of time. To obtain such a scan is used an acoustooptic tank attacked by a signal V which is a frequency ramp shown in Figure 9, there is obtained at the output a deflected beam whose incidence on the semi-reflecting plate 3 varies. The beam reflected on this blade therefore has an impact on the detector 1 which varies.

Sur la figure 8 la lentille 12 permet donc de réimager le point de sortie
O de la cuve acoustooptique à la surface du détecteur.In FIG. 8, the lens 12 thus makes it possible to re-image the exit point
O of the acoustooptic tank on the surface of the detector.

Ainsi à un balayage angulaire du faisceau de sortie de cette cuve acoustooptique correspond une variation d'incidence du faisceau dit "oscillateur local" sur le détecteur 1 et à une variation de sa fréquence. Thus, at an angular sweep of the output beam of this acoustooptic tank corresponds a variation of incidence of the so-called "local oscillator" beam on the detector 1 and a variation of its frequency.

A la sortie de la cuve acoustooptique on a un balayage angulaire du faisceau sur un angle 0 . Le signal en forme - de rampe de fréquence représenté à la figure est de la forme f = fo + A f r T
s et donc o --(fo+ Af T )
V T
T étant temps émis pour remplir la cuve.At the output of the acoustooptic tank there is an angular sweep of the beam on an angle 0. The frequency ramp signal represented in the figure is of the form f = fo + A fr T
s and so o - (fo + Af T)
VT
T being time emitted to fill the tank.

T5 étant le la période de la dent de scie. T5 being the period of the sawtooth.

on a l'extrémité du photocourant:

et donc la puissance détectée: P IS(0) si on considère fo = 200 MHz
A f = 100 MHz = = 10,6 /um avec une cuve acoustooptique en germanium un détecteur en alliage de mercure de cadmium et de tellure (HgCdTe) avec T = 1 s
L = 6 mm (longueur de la cuve acousto-optique) dans le germanium on a V5 = 5500 m/s pour un faisceau de longueur d'onde: # = 10,6 m en effet T = L/VS avec #S = 60 s.we have the end of the photocurrent:

and therefore the power detected: P IS (0) if we consider fo = 200 MHz
At f = 100 MHz = = 10.6 / um with a germanium acoustooptic tank a mercury alloy detector of cadmium and tellurium (HgCdTe) with T = 1 s
L = 6 mm (length of the acousto-optic tank) in germanium we have V5 = 5500 m / s for a beam of wavelength: # = 10.6 m indeed T = L / VS with #S = 60 s.

#s on a le nombre de directions distinctes de déflexion N = A f x T x
T +T on balaye donc en 60/us les 100 directions angulaires de sortie de la Scuve acoustooptique,
Dans le cas du fonctionnement illustré aux figures 4 et 8, on a considéré des fronts d'onde planes représentant chacun des points de l'objet. # we have the number of distinct deflection directions N = A fx T x
T + T one thus sweeps in 60 / us the 100 angular directions of exit of the acoustooptic Scuve,
In the case of the operation illustrated in FIGS. 4 and 8, planar wave fronts representing each of the points of the object have been considered.

Ceci est vrai si l'objet est considéré à l'infini c'est - à dire à une distance de l'ensemble lame semi-réfléchissante détecteur grande par rapport à la longueur d'onde. Mais si le faisceau modulé par l'objet traverse une zone de turbulence, les fronts d'onde du faisceau objet à l'arrivée sur le détecteur 1 ne sont plus plans et cela réduit la résolution du dispositif.This is true if the object is considered at infinity that is to say at a distance from the large detector semi-reflective blade assembly with respect to the wavelength. But if the beam modulated by the object passes through a turbulence zone, the wavefronts of the object beam arriving at the detector 1 are no longer planar and this reduces the resolution of the device.

On peut jouer sur la forme du détecteur ce qui permet d'obtenir une meilleure résolution dans une direction de l'espace. Le résultat est, d'ailleurs identique si l'on interpose un masque entre la lame semi-réfléchissante 3 et le détecteur 1. One can play on the shape of the detector which makes it possible to obtain a better resolution in a direction of the space. The result is, moreover, identical if a mask is interposed between the semi-reflecting plate 3 and the detector 1.

Tous les dispositifs optiques autres que le. modulateur acoustooptique permettant de translater la fréquence du laser peuvent être utilisés: Ainsi des modulateurs électrooptiques, des translatèurs de fréquence permettant de réaliser ces changements de fréquence souhaités. All optical devices other than. Acousto-optical modulator for translating the frequency of the laser can be used: Thus electrooptic modulators, frequency translators to achieve these desired frequency changes.

Le dispositif de l'invention est bien entendu applicable pour un objet à trois dimensions. The device of the invention is of course applicable for a three-dimensional object.

Les roles du laser oscillateur local et du laser éclairant l'objet peuvent être intervertis. Ainsi chaque point de l'objet est alors illuminé par une fréquence différente alors que l'osciliateur local a une fréquence fixe. The roles of the local oscillator laser and the laser illuminating the object can be reversed. Thus each point of the object is then illuminated by a different frequency while the local oscillator has a fixed frequency.

A tout instant le système peut être reconfiguré avec des fréquences différentes et/ou des angles différents. At any time the system can be reconfigured with different frequencies and / or different angles.

Si l'objet est en-mouvement, le décalage Doppler pourra être mesuré (#i' = #i + ##Doppler). If the object is in motion, the Doppler shift can be measured (#i '= #i + ## Doppler).

Dans des variantes d'arrangement du système, les différents faisceaux peuvent être guidés par des guides optiques ou des fibres optiques. In different arrangement of the system, the different beams can be guided by optical guides or optical fibers.

Claims

semi-transparent (3), so that at each angle of incidence of the two beams mixed on this detector corresponds to a different frequency a> i, the heterodyne detector (1) being a single detector.

angular a> i = - a> o + A a> i, the mixing means consisting of a blade

beam and delivering at least one local frequency oscillator beam

infrared radiation, deflection means receiving the second

detected, characterized in that the first laser source (6) is a source of

ne (1) receiving the two mixed beams from the mixing means and delivering a detected signal, and means (10) for analyzing this signal

beam modulated by the object and the second beam, a heterodyte detector

beam and mixing means for mixing the first

angular frequency a> o, a second laser source delivering a second

a first laser source (6) delivering a first light beam of

l. Imaging device heterodyne detection of an object comprising

2. Device according to claim 1, characterized in that the first and second laser sources are from the same source (6) of angular frequency a> o.

3. Device according to claim 1, characterized in that the deflection means comprise a plurality of deflectors (8), each receiving the beam from the second laser source and delivering a series of discrete beams of different incidences on the semi-transparent plate (3) and different angular frequencies.

4. Device according to claim 3, characterized in that these baffles (5) are acousto-optical tanks (16), the incident beams reaching these tanks at Bragg incidence.

5. Device according to claim 1, characterized in that the deflection means comprise an acoustooptic tank (11) attacked by a periodic frequency-modulated deflection signal which varies linearly between two values (fo, and.fo + A f). , a convergent lens making it possible to image the exit point (0) of this tank (11) on the detector (1) via the semitransparent blade (3), so that the local oscillator beam at the outlet of this tank ( 11) has an impact on the transparent blade (3) which

varies as well as its frequency.

6. Device according to claim 1, characterized in that the means (10) for analysis comprise a spectrum analyzer.

7. Device according to claim 1, characterized in that the analysis means (10) comprise an acousto-optical modulator (13), made of a material transparent in the visible spectrum, comprising a transducer (14), and a source radiation (15) in the visible range, the signal detected by the detector (1) being applied to this transducer, the radiation (15) being diffracted by the acoustic wave propagating in this modulator and imaged at a point (O ') in a plane (P).

8. Device according to claim 1, characterized in that a mask is arranged in front of the heterodyne detector so as to obtain a resolution variation of the x-y detector.

9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the acousto-optic tank is made of germanium.

10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the heterodyne detector is made of mercury alloy of cadmium and tellurium.

11. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the first laser source (6) is a carbon dioxide laser delivering a beam length 10.6 micrometer bonde.