FR2582807A1 - Dispositif interferometrique heterodyne compact a lumiere polarisee - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF INTERFEROMETRIQUE COMPREND DES PREMIERS MOYENS 21 DE DIVISION DU FAISCEAU PRINCIPAL L, POUR FORMER DEUX FAISCEAUX SECONDAIRES R,O CONSTITUANT UN PREMIER FAISCEAU DE REFERENCE R ET UN SECOND FAISCEAU O DIRIGE VERS UN OBJET 4 VIBRANT A UNE FREQUENCE F, UN MODULATEUR ACOUSTO-OPTIQUE 20 PRESENTANT DES FAISCEAUX D'ENTREE ET DE SORTIE COLINEAIRES ET DISPOSE EN AVAL DESDITS PREMIERS MOYENS 21 DE DIVISION DU FAISCEAU PRINCIPAL L, SUR LE TRAJET D'UN SEUL FAISCEAU SECONDAIRE O POUR MODULER CE FAISCEAU SECONDAIRE A LADITE FREQUENCE PREDETERMINEE F ET DES MOYENS POUR RENVOYER VERS UN PHOTO-DETECTEUR COMMUN 5, EN LES SUPERPOSANT, D'UNE PART LE FAISCEAU DE REFERENCE R ET, D'AUTRE PART, LE FAISCEAU S REFLECHI PAR L'OBJET 4, LESQUELS MOYENS COMPRENNENT UN CUBE POLARISANT 23 ET UN POLARISATEUR 24.

Description

Dispositif interférométrique hétérodyne compact à lumière polarisée.

L'invention concerne un dispositif interférométrique hétérodyne compact à lumière polarisée, comprenant au moins une source de lumière cohérente polarisée, un modulateur acoustooptiquepour moduler à une fréquence prédéterminée fB une partie du faisceau principal issu de ladite source, qui est divisé d'une part en un faisceau de référence et d'autre part en un faisceau dirigé vers un objet vibrant à une fréquence 9 et des moyens pour renvoyer vers un photodétecteur commun, en les superposant, d'une part le faisceau de référence et, d'autre part, le faisceau réfléchi par l'objet.

On a déJà réalisé des dispositifs interférométriques destinés à mesurer des déplacements périodiques de la surface d'un objet à examiner. De tels dispositifs interférométriques fonctionnent à la manière d'un interféromètre de Michelson hétérodyne dans lequel la surface de l'objet dont on veut mesurer le déplacement est disposée à la place de l'un des miroirs de l'interférométre.

Un exemple de dispositif interférométrique hétérodyne existant est représenté sur la figure 1. Une source laser 1 envoie un faisceau laser principal L de fréquence L qui pénètre avec l'angle de Bragg ss dans un modulateur acousto-optique -2 fonctionnant à la fréquence f. Deux faisceaux secondaires
D1 et 1 d'égale intensité sortent du modulateur acousto-optique 2. Le faisceau direct 1 émis dans le prolongement du faisceau incident L en direction de l'objet 4 est réfléchi sur lui-même par ce dernier et revient vers le modulateur 2 sous la forme d'un faisceau 2 modulé en phase à la fréquence A de la vibration de l'objet 4 dont on veut mesurer l'amplitude et éventuellement la phase.Le spectre du faisceau 02 réfléchi par l'objet 4 comprend des raies latérales de fréquence fL + fAw L * 2fA,.. dont les hauteurs sont données par les fonctions de 8esse. Le faisceau D1 diffracté par le modulateur 2 à partir du faisceau principal L présente une fréquence fL+ f8 et est réfléchi sur lui-même par un miroir 3 pour former faisceau D2. Chacun des faisceaux Oz et D2 engendre en retraversant le modulateur 2 deux autres faisceaux S,S' et R,R' respectivement.En faisant battre sur un photo-détecteur 5 le faisceau de référence R, de fréquence fL+fB provenant du faisceau D2 et le faisceau diffracté S, de fréquence fL~fB t fA provenant du faisceau 02, on obtient un signal électrique dont le spectre comprend la raie principale 2f8 et au moins deux raies latérales symétriques 2f8 + A Si l'objet ne vibre pas, seule la raie principale subsiste. L'amplitude de la vibration de l'objet peut être déterminée par la mesure de la hauteur relative des raies latérales.

L'intérêt de tels montages hétérodynes est de soustraire la mesure aux bruits environnants par l'emploi d'une porteuse modulée en phase par la vibration de l'objet. Ils sont par exemple utilisés pour mesurer les déplacements des ondes élastiques de
Rayleigh (ondes de surface) ou les déplacements engendrés par effet photothermique dans certains microscopes de laboratoire.

Le montage connu décrit en référence à la figure 1 présente cependant plusieurs inconvénients. En particulier, l'angle ventre les deux faisceaux direct 1 et diffracté
D1 est petit, par exemple de l'ordre de 10 mRd pour une fréquence de modulation f8 de 70MHz. Il en résulte que l'objet 4, et le miroir 3 d'une part, la source laser 1 et le photodétecteur 5 d'autre part doivent être disposés loin du modulateur 2 de sorte que, en pratique, l'encombrement total du dispositif est supérieur à 1 mettre, ce qui restreint les applications d'un tel dispositif à des études de laboratoire. Par ailleurs, le temps de mise au point est important compte tenu des alignements à réaliser à partir d'éléments qui ne peuvent être rendus solidaires les uns des autres en permanence.Or, il est nécessaire que les surfaces de l'objet 4 et du miroir 3 soient perpendiculaires aux faisceaux correspondants qui doivent euxmêmes passer dans la même zone du modulateur 2.

Un autre inconvénient des dispositifs de l'art antérieur du type précité réside dans le fait qu'une partie R', S'- des faisceaux réfléchis D2,02 revient vers la source laser dont le fonctionnement est perturbé. Cette réflexion parasite diminue la sensibilité du dispositif.

La présente invention vise précisément à remédier aux inconvénients précités et à réaliser un dispositif interférométrique qui soit à la fois compact, stable, facile à régler, susceptible d'être placé aussi bien en position verticale qu'en position horizontale et facilement utilisable avec des objets placés à différentes distances du dispositif.

L'invention vise encore à réduire l'influence du faisceau parasite revenant vers la source de lumière, quelles que soient les conditions de fonctionnement.

Ces buts sont atteints grâce à un dispositif interférométrique hétérodyne compact à lumière polarisée du type défini en tete de la description, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens de division du faisceau principal, indépendants du modulateur acousto-optique, pour former deux faisceaux secondaires constituant un premier faisceau de référence et un second faisceau dirigé vers l'objet, en ce que le modulateur acousto-optique présente des faisceaux d'entrée et de sortie colinéaires et est disposé en aval desdits premiers moyens de division du faisceau principal, sur le trajet d'un seul faisceau secondaire pour moduler ce faisceau secondaire à ladite fréquence prédéterminée 9 et en ce que les moyens pour renvoyer vers le photo-détecteur -commun, en les superposant, d'une part le faisceau de référence réfléchi et, d'autre part, le faisceau réfléchi par l'objet, comprennent un cube polarisant et un polariseur.

Dans l'ensemble de la présente description, on entend par cube polarisant un cube séparateur de faisceaux polarisés.

Selon un premier mode de réalisation particulièrement avantageux, les premiers moyens de division du faisceau principal comprennent un bloc séparateur distinct du cube polarisant, qui fournit un faisceau dirigé vers l'objet et un faisceau de référence perpendiculaires entre eux, un prisme est prévu pour renvoyer le faisceau de référence sur le cube polarisant, perpendiculairement au trajet du second faisceau dirigé vers l'objet, de manière que le faisceau de référence traverse le cube polarisant sans changement de direction, le modulateur acoustooptique est disposé sur le trajet du second faisceau dirigé vers l'objet, entre le bloc séparateur et le cube polarisant, le bloc séparateur et le cube polariseur, sont placés de telle sorte que le second faisceau traverse le cube polarisant sans déviation perpendiculairement au trajet du faisceau de référence dans le cube polarisant, pour venir frapper l'objet vibrant perpendiculairement à ce dernier et être réfléchi sur lui-même en direction du cube polarisant, une lame quart d'onde est interposée entre le cube polarisant et l'objet vibrant.

De préférence, le bloc séparateur en forme de cube, le prisme de renvoi du faisceau de référence et le cube polarisant sont solidaires les uns des autres et forment un bloc compact.

Il est en outre souhaitable de monter le modulateur acousto-optique à poste fixe sur une embase commune au bloc compact.

Afin- d'obtenir une compacité maximale, la lame quart d'onde et le polariseur sont solidaires de deux faces perpendiculaires du cube polarisant.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les premiers moyens de division du faisceau principal sont constitués par le cube polarisant lui-même, le cube polarisant est disposé par rapport au faisceau principal de telle sorte que le vecteur de polarisation de ce dernier forme un angle x compris entre 0 et 900 mais différent de ces limites par rapport aux directions de polarisation auxquelles est sensible le cube polarisant de telle sorte que le faisceau principal soit divisé en un premier faisceau de référence et un second faisceau secondaire dirigé vers l'objet, perpendiculaires entre eux, le faisceau de référence est réfléchi sur lui-meme par un miroir en direction du cube polarisant, une première lame quart d'onde est interposée entre le cube polarisant et l'objet vibrant et une seconde lame quart d'onde est interposée entre le modulateur et le miroir.

Dans ce cas, de préférence, le cube polarisant, le modulateur acousto-optique, le polariseur, et les première et seconde lames quart d'onde forment un bloc compact unique.

D'une manière générale, afin d'accroître la sensibilité du système, le dispositif interférométrique peut en outre comprendre des moyens électroniques de traitement du signal délivré par le photo-détecteur pour détecter par changement de fréquence et filtrage la composante A du signal délivré par le photodétecteur qui correspond à la fréquence de vibration de l'objet.

Dans ce cas, dans le signal fourni par le photodétecteur, on ne conserve que la partie utile contenant l'amplitude et la phase de la vibration.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif interférométrique hétérodyne de l'art antérieur,
- la figure 2 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation de dispositif interférométrique hétérodyne compact selon l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de dispositif interférométrique hétérodyne compact selon l'invention,
- la figure 4 est une variante du dispositif de la figure 2, et
- la figure 5 est un schéma fonctionnel montrant un exemple de circuits électroniques de traitement du signal assurant une détection par changement de fréquence et filtrage.

On voit sur le schéma de la figure 2 une source 1 de lumière polarisée, comprenant par exemple un tube laser He-Ne ou une diode laser, et des moyens de polarisation, non représentés, afin de produire un faisceau principal L de lumière cohérente polarisée ayant une fréquence fL et, selon l'exemple de la figure 2, un vecteur de polarisation dont la direction est dans le plan de la figure.

Le faisceau laser principal L arrive sur un cube 21, non sensible à la polarisation, qui assure la séparation entre un faisceau objet 01 franchissant le cube 21 sans déviation, et un faisceau de référence R1 qui est renvoyé à 90 vers un prisme 22, par exemple un prisme Dove qui est collé d'une part sur une face du cube séparateur 21 et d'autre part sur une face d'un cube polarisant 23. Le faisceau de référence R1 subit deux réflexions totales à 900 à l'intérieur du prisme 22 sur deux faces 22a, 22b faisant entre elles un angle de 900 et pénètre dans le cube polarisant 23 parallèlement à la direction du faisceau de référence issu du cube séparateur 21, avec un vecteur de polarisation toujours situé dans le plan de la figure.Le faisceau de référence R1 traverse ainsi le cube polarisant 23 sans changement de direction pour former un faisceau R traversant un polariseur 24 et venant frapper un photodétecteur 5.

Le faisceau objet D7 issu du cube séparateur 21 traverse un modulateur 20 à faisceaux d'entrée et de sortie colinéaires. Un tel modulateur 20 est un modulateur à interaction acousto-optique à faces non parallèles taillées de telle sorte que le faisceau diffracté sorte dans la direction du faisceau incident d'entrée. Ce modulateur acousto-optique 20 est congru pour moduler le faisceau d'entrée à une fréquence f8 et produire un faisceau de sortie 02 de fréquence fL+fB qui pénètre dans le cube polarisant 23 sur une face perpendiculaire à la face ayant reçu le faisceau de référence
R1.Le faisceau 2 traverse le cube polarisant 23 sans changement de direction et, après avoir traversé une lame quart d'onde 25 vient frapper la surface d'un objet 4 vibrant à une fréquence A Le faisceau objet O2 est alors réfléchi sur lui-même par la surface de l'objet 4 et constitue un faisceau réfléchi S1 de fréquence fL+fB + fA qui après avoir traversé la lame quart d'onde 25 présente alors un vecteur de polarisation perpendiculaire au plan de la figure 2.Le faisceau réfléchi S1 pénètre dans le cube 23 à travers la face opposée à la face ayant reçu le faisceau O2 et, compte tenu de la rotation de 900 du vecteur de polarisation du faisceau
S1 par rapport à celui du faisceau 02, due au double passage dans la lame quart d'onde 25, le faisceau S1 de fréquence fL+fB + A est renvoyé à 900 vers le polariseur 24, parallèlement au faisceau de référence R, pour venir battre sur le photodétecteur 5, sous la forme d'un faisceau sonde S avec le faisceau de référence R. Le cube polarisant 23 assure ainsi une séparation efficace des faisceaux colinéaires 2 et S1 et empêche un retour de lumière réfléchie vers la source 1.Le cube polarisant 23 garantit en outre que les faisceaux R et S sont bien paralléles. On notera que les faisceaux
R et S ont, en sortie du cube polarisant 23, des vecteurs de polarisation faisant entre eux un angle de 900, ce qui empêche le battement de fréquences. Le polariseur 24, orienté a' 450 par rapport aux vecteurs de polarisation des faisceaux R et S assure le filtrage des composantes optiques dont les polarisations sont parallèles et rend possible le battement. Le battement des faisceaux R et S au niveau du photodétecteur 5 donne un signal dont le spectre contient une raie principale à la fréquence f8 si l'objet 4 est immobile et une raie principale de fréquence f8 flanquée au moins de deux raies latérales de fréquence fB # fA Si l'objet 4 est en vibration à la fréquence fA.

On notera que le dispositif de la figure 2 peut être très compact. En effet, le cube séparateur 21, le prisme 22 et le cube polarisant 23 peuvent être solidaires l'un de l'autre et former un seul bloc. La lame quart d'onde 25 et le polariseur 24 peuvent également être fixés directement sur les faces du cube polarisant 23 qui sont situées en regard. Le modulateur 20 peut lui-même être situé sur la même embase que celle qui supporte le bloc optique 21 à 25. Une lentille pourrait également facilement être interposée entre la lame quart d'onde 25 et l'objet vibrant 4.

La disposition des éléments principaux : cubes 21, 23, prisme 22, modulateur 20, lame quart d'onde 25, polariseur 24, lentille, diode 5, placés sur un même support (petite plaque) est stable. Les deux cubes 21, 23, le prisme 22, la lame quart d'onde 25 et le polariseur 24 collés par une de leurs faces sont solidaires. La position des autres éléments (laser 1 inclus) par rapport à cet ensemble est figée. Si, pour des essais en laboratoire, le laser 1 est mobile, il suffit de faire tomber son faisceau perpendiculairement à la face d'entrée du cube 29 en son centre. Le réglage se réduit donc à disposer la surface de l'objet 4 de façon que le faisceau réfléchi S se superpose au faisceau de référence R. L'expérience montre que le temps nécessaire à ce réglage est de quelques minutes au maximum.

Le coeur du dispositif optique se réduit au petit bloc cubes 21, 23, prisme 22 et modulateur 20 (quelques centimètres cubes). Ce bloc, léger, facilement transportable, peut être porté par le laser 1 si celui-ci est un tube. Dans le cas d'une diode laser, celle-ci peut être portée par le bloc.

L'ensemble peut être disposé horizontalement ou verticalement (par exemple pour une application à un microscope).

L'objet 4 peut être placé à une distance quelconque, par exemple à quelques centimètres ou à plus d'un montre, par rapport au dispositif.

La figure 3 montre un autre mode de réalisation d'interférométrie selon l'invention qui peut être également très compact et facile à régler tout en empêchant, comme dans le cas de la figure 2, un retour du faisceau réfléchi vers la source de lumiére 1, et donc en garantissant une stabilité de cette dernière.

Dans le dispositif de la figure 3, les chemins optiques des faisceaux superposés au niveau du photodétecteur 5 peuvent en outre facilement être rendus égaux.

La source de lumière cohérente 1 et les moyens de polarisation associés sont disposés de telle manière que le vecteur de polarisation, situé dans un plan perpendiculaire au faisceau principal L de fréquence fL, fasse un angle compris entre O et 900, mais différent de ces limites, par rapport à la normale au faisceau L située dans le plan de la figure 3.

L'angle 0 < peut ainsi être de 450 mais peut aussi être différent de cette valeur si l'on souhaite ajuster la quantité de lumière qui revient par le faisceau de référence R1 et équilibrer la quantité de lumière renvoyée par l'objet 4, qui peut être relativement réduite.

Comme représenté sur la figure 3, le faisceau principal L issu de la source 1 arrive perpendiculairement à une face d'un cube polarisant i23 qui assure une séparation du faisceau principal L en un faisceau 07 de fréquence L dirigé vers l'objet 4 sans déviation, mais avec une polarisation ramenée dans le plan de la figure et en un faisceau de référence R1 de fréquence fL dévié à 900 et présentant un vecteur de polarisation perpendiculaire au plan de la figure. Le faisceau de référence R1 traverse un modulateur acousto-optique 20 analogue à celui de la figure 2, c'est-à-dire à faisceaux d'entrée et de sortie colinéraires.Le faisceau R1 modulé à la fréquence f8 traverse une lame quart d'onde 25 puis est réfléchi sur lui-même par un miroir 122, retraverse le modulateur 20 et forme un faisceau de référence R2 modulé à une fréquence double de la fréquence f. Le faisceau de référence R2 pénètre à nouveau dans le cube polarisant 123, qui joue alors le même rôle que le cube polarisant 23 de la figure 2 et traverse ce cube 123 ainsi que le polariseur 24 sans déviation pour venir frapper le photodétecteur 5.

Le faisceau 1 de fréquence fL dirigé vers l'objet 4 traverse une lame quart d'onde 25 puis vient frapper l'objet 4 vibrant à la fréquence A pour être réfléchi sur lui-même. Le faisceau réfléchi S1 modulé à la fréquence + fg de vibration de l'objet 4 retraverse la lame quart d'onde 25 et est réfléchi à 90 dans le cube polarisant 123, comme dans le cas du dispositif de la figure 2, pour venir frapper le détecteur 5, après passage dans le polariseur 24, parallèlement au faisceau de référence R2.

Le dispositif de la figure 3 peut être très compact puisqu'il comprend un seul cube polarisant 123, qui joue le rôle à la fois du cube séparateur 21 et du cube polarisant 23 du dispositif de la figure 2. La lame quart d'onde 25 et le polariseur 24 peuvent être rapportés sur les faces du cube polarisant 123 comme dans le cas du dispositif de la figure 2, et le modulateur 20, ainsi que la lame quart d'onde 26 peuvent également être solidaires du cube polarisant 123. Les réglages sont simples, puisqu'ils se réduisent aux positionnements du miroir 122 et de l'objet 4.

On a représenté sur la figure 2 un dispositif dans lequel le modulateur 20 est disposé sur le trajet du faisceau secondaire dirigé vers 1 et sur la figure 3 un dispositif dans lequel le modulateur 20 est disposé sur le trajet du faisceau secondaire
R1 servant de faisceau de référence. Il doit cependant être compris que dans le mode de réalisation de la figure 3, le modulateur 20 pourrait être placé sur le trajet du faisceau secondaire 1 dirigé vers l'objet, par exemple entre le cube polarisant 123 et la lame quart d'onde 25, ou encore entre la lame quart d'onde 25 et l'objet 4. De même, le mode de réalisation de la figure 2 peut être modifié de telle sorte que le modulateur soit placé sur le trajet du faisceau de référence R1. Un exemple d'une telle variante est représenté sur la figure 4.

Sur la figure 4, le faisceau lumineux L émis par la source polarisée 1 est divisé par le cube séparateur en un faisceau de référence R1 et en un faisceau 1 dirigé vers l'objet 4.

La source 1 pourrait être disposée par rapport au cube séparateur 21 d'une façon similaire au dispositif de la figure 2. Toutefois, comme dans le cas du dispositif de la figure 2, la source laser 1 peut être située sous le cube séparateur 21 de telle sorte que le faisceau de référence R1 est dans le prolongement du faisceau principal L tandis que le faisceau O1 dirigé vers l'objet est dévié à 90 par rapport au faisceau principal L.On voit sur la figure 4 que le modulateur 20 est disposé entre le cube séparateur 21 et le prisme 22 sur le trajet du faisceau de référence R1 pour former un faisceau de référence R2 présentant une fréquence fL+fB. Comme dans le cas de la figure 2, le faisceau de référence R2 est réfléchi deux fois à 900 sur les faces 22a, 22b d'un prisme 22 qui peut être rendu solidaire du cube polarisant 23 par une lame à faces parallèles.

Le faisceau O1 de fréquence fL dirigé vers l'objet 4 vibrant à la fréquence A est réfléchi par ce dernier pour former un faisceau 57 de fréquence fL+fA. En sortie du cube polarisant 23, le faisceau de référence R et le faisceau S réfléchi par l'objet 4 sont rendus parallèles, traversent le polariseur 24 et viennent battre sur le photodétecteur 5 comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 2.

Le dispositif de la figure 4 peut être compact, les éléments 20 à 25 pouvant tous être accolés les uns aux autres pour former un bloc. D'autres configurations que celles des figures 2 et 4 peuvent cependant être envisagées. Ainsi, à titre d'autre variante, le modulateur 20 pourrait être interposé entre deux parties de prisme portant chacune l'une des faces 22a, 22b provoquant la réflexion totale du faisceau de référence R1.

Dans ce cas les bases des moitiés de prisme sont fixées directement sur les cubes séparateur 21 et polarisant 23 respectivement.

La figure 5 montre un schéma de circuits de traitement du signal électrique fourni par la diode photodétectrice 5 lorsqu'elle reçoit les faisceaux lumineux R et S battant entre eux. Ces circuits de traitement assurent une détection par changement de fréquence et filtrage et augmentent la sensibilité globale du dispositif interférométrique selon l'invention qui permet ainsi de détecter des vibrations d'un objet 4 présentant une amplitude de l'ordre de 10~5à 102 nanomètres.

Le signal électrique de fréquence i + fA délivré par le photodétecteur 5 passe à travers un amplificateur à large bande 201 puis est appliqué à un mélangeur 203 qui reçoit par ailleurs un signal à la fréquence fi provenant d'un oscillateur local 202. Le signal issu du mélangeur 203 présente une fréquence fB # fi # fA et se trouve appliqué d'une part à un amplificateur à large bande 204 délivrant un signal de fréquence fB - fi d'autre part à un filtre 205 à bande étroite de fréquence fo=fB-fi+fA, suivi d'un amplificateur à large bande 206.

Les signaux issus des amplificateurs à large bande 204 et 208 sont appliqués à un mélangeur 207 qui délivre un signal à la fréquence A de vibration de l'objet qui est appliqué à un circuit de détection synchrone 208 permettant d'obtenir l'amplitude et la phase des vibrations de l'objet 4.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif interférométrique hétérodyne compact à lumière polarisée, comprenant au moins une source de lumière cohérente polarisée (1), un modulateur acousto-optique (20) pour moduler à une fréquence prédéterminée (fg) une partie (01;R1) du faisceau principal CL) issu de ladite source (1), qui est divisé d'une part en un faisceau de référence (R1) et d'autre part en un faisceau (oui) dirigé vers un objet (4) vibrant à une fréquence (fA), des moyens (22;122) de réflexion du faisceau de référence (R1) et des moyens (23;123) pour renvoyer vers un photodétecteur commun (5), en les superposant, d'une part le faisceau de référence réfléchi (R) et, d'autre part, le faisceau (S) réfléchi par l'objet (4), caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens (21;;123) de division du faisceau principal (L), indépendants du modulateur acousto-optique (20), pour former deux faisceaux secondaires (R1,01) constituant un premier faisceau de référence (R1) et un second faisceau (oui) dirigé vers l'objet, en ce que le modulateur acousto-optique (20) présente des faisceaux d'entrée et de sortie colinéaires et est disposé en aval desdits premiers moyens (21;123) de division du faisceau principal (L), sur le trajet d'un seul faisceau secondaire (01;;R1) pour moduler ce faisceau secondaire à ladite fréquence prédéterminée (fi), et en ce que les moyens pour renvoyer vers le photodétecteurcommun (5), en les superposant, d'une part le faisceau de référence (R) et, d'autre part, le faisceau (S) réfléchi par l'objet (4), comprenant un cube polarisant (23;123) et un polariseur (24).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens (21) de division du faisceau principal (L) comprennent un bloc séparateur distinct du cube polarisant (23), qui fournit un faisceau (oui) dirigé vers l'objet et un faisceau de référence (R1) perpendiculaires entre eux, en ce qu'un prisme (22) est prévu pour renvoyer le faisceau de référence (R1) sur le cube polarisant (23), perpendiculairement au trajet du second faisceau (oui) dirigé vers l'objet (4), de manière que le faisceau de référence (R1) traverse le cube polarisant (23) sans changement de direction, en ce que le bloc séparateur (21) et le cube polarisant (23), sont placés de telle sorte que le faisceau dirigé vers l'objet (01;;02) traverse le cube polarisant (23) sans déviation perpendiculairement au trajet du faisceau de référence (R1,R2) dans le cube polarisant (23), pour venir frapper l'objet vibrant (4) perpendiculairement à ce dernier et être réfléchi sur lui-même en direction du cube polarisant (23), et en ce qu'une lame quart d'onde (25) est interposée entre le cube polarisant (23) et l'objet vibrant (4).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc séparateur (21) en forme de cube, le prisme (22) de renvoi du faisceau de référence (R1) et le cube polarisant (23) sont solidaires les uns des autres et forment un bloc compact.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le modulateur acousto-optique (20) est monté à poste fixe sur une embase commune au bloc compact.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la lame quart d'onde (25) et le polariseur (24) sont solidaires de deux faces perpendiculaires du cube polarisant (23).

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens de division du faisceau principal (L) sont constitués par le cube polarisant (123) lui-même, en ce que le cube polarisant (123) est disposé par rapport au faisceau principal (L) de telle sorte que le vecteur de polarisation de ce dernier forme un angle X compris entre O et 900 mais différent de ces limites par rapport aux directions de polarisation auxquelles est sensible le cube polarisant (123) de telle sorte que le faisceau principal (L) soit divisé en un premier faisceau de référence (R1) et un second faisceau secondaire (01) dirigé vers l'objet (4) perpendiculaires entre eux, en ce que le faisceau de référence (R1) est réfléchi sur lui-même par un miroir (122) en direction du cube polarisant (123), en ce qu'une première lame quart d'onde (25) est interposée entre le cube polarisant (123) et l'objet vibrant (4) et en ce qu'une seconde lame quart d'onde (26) est interposée entre le cube polarisant (123) et le miroir (122).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le cube polarisant (123), le modulateur acousto-optique (po), le polariseur (24), et les première et seconde lames quart d'onde (25,26) forment un bloc compact unique.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens électroniques (201 à 208) de traitement du signal délivré par le photo-détecteur (5) pour détecter par changement de fréquence et filtrage la composante (fA) du signal délivré par le photodétecteur(S) qui correspond à la fréquence de vibration de l'objet (4).