FR2608786A1 - Appareil et procede pour diriger un faisceau laser - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA DEVIATION SELECTIVE D'UN FAISCEAU LASER VERS PLUSIEURS POSTES D'UTILISATION. UN APPAREIL CONFORME A L'INVENTION COMPREND AU MOINS UNE LENTILLE 114, UN ENSEMBLE DE FIBRES OPTIQUES 104 DONT LES BOUTS SONT PLACES A PROXIMITE D'UN FOYER DE LA LENTILLE, ET AU MOINS UN MIROIR 106 ENTRAINE PAR UN GALVANOMETRE 112, DESTINE A DIRIGER UN FAISCEAU LASER 102 POUR LUI FAIRE TRAVERSER LA LENTILLE AFIN DE LE FOCALISER SEPAREMENT SUR CHAQUE BOUT DE FIBRE. LE GALVANOMETRE, COMMANDE PAR DES ADRESSES DE POSITION GENEREES PAR UN ORDINATEUR, DEPLACE LE MIROIR, ENTRE DES IMPULSIONS LASER, VERS DES POSITIONS PREDETERMINEES DANS CHACUNE DESQUELLES LE FAISCEAU REFLECHI PAR LE MIROIR ENTRE DANS UNE FIBRE CORRESPONDANTE POUR ETRE TRANSMIS VERS UN POSTE DE TRAVAIL ELOIGNE. APPLICATION AUX INSTALLATIONS DE MARQUAGE OU D'USINAGE PAR LASER.
Description
La présente invention concerne de façon générale des systèmes à laser
utilisés en fabrication, et elle porte plus particulièrement sur un système à laser qui permet d'utiliser
un seul laser en commun pour plusieurs postes de travail.
Les lasers à gaz et à l'état solide de forte puis- sance sont aujourd'hui couramment utilisés en fabrication du fait qu'ils permettent de réduire les coûts et d'améliorer la qualité des produits. Le facteur d'utilisation de tels lasers,
exprimé en pourcentage du temps pendant lequel ils sont dispo-
nibles pour l'utilisation, est cependant faible. Il en est
ainsi du fait qu'habituellement de telles applications utili-
sent un laser par poste de travail. Il en résulte que ces ap-
plications présentent un rapport élevé entre le temps de pré-
paration et le temps de traitement, et un investissement de
valeur élevée par poste de travail.
Dans la conception de tels postes de travail à laser, on cherche à procurer une certaine souplesse en faisant en sorte que le faisceau généré par un seul laser, par exemple pour une opération de soudage, soit appliqué à un ensemble de positions physiquement différentes. Une telle souplesse permet d'améliorer l'utilisation du laser. Une technique connue pour
procurer une telle souplesse consiste à faire passer le fais-
ceau laser par une extrémité d'une fibre optique, de façon qu'on puisse déplacer l'autre extrémité de la fibre entre un ensemble de positions différentes sur une pièce traitée. Le brevet des E.U.A. n 4 564 736 décrit un appareil prévu pour la mise en oeuvre d'une telle technique. Une seconde technique connue pour procurer une telle souplesse consiste à dévier un faisceau laser entre différents points sur une pièce traitée et/ou entre des postes de travail, au moyen de miroirs et d'éléments réfringents. La distance totale que peut parcourir le faisceau d'un laser à barreau disponible dans le commerce, avant de diverger jusqu'à une taille inutilisable, est habi- tuellement faible (par exemple moins de 2 mètres). Le nombre total de postes de travail parmi lesquels on peut dévier un
faisceau laser est donc fortement limité par la distance to-
tale que le faisceau peut parcourir. Il en résulte que l'amé-
lioration de l'utilisation d'un laser qu'on peut obtenir en déviant le faisceau laser de cette manière est limitée. Une troisième technique connue pour augmenter la souplesse de l'utilisation d'un laser consiste à diviser le faisceau laser en plusieurs fractions, chacune d'elles étant déviée vers une position de travail différente. Cette technique présente un défaut important qui consiste dans la puissance laser réduite qui est fournie à chaque position de travail, à cause de la
division du faisceau.
On connait dans la technique des utilisations de la-
sers dans des applications de marquage, et celles-ci font appel à un appareil destiné à diriger un faisceau laser sur une surface dans le but d'inscrire une information sur cette
dernière. Un type d'appareil prévu pour le marquage (ecritu-
re) avec un faisceau laser utilise une paire de miroirs en-
traînés par des galvanomètres qui produisent respectivement
une déflexion ou un balayage du faisceau selon des direc-
tions "x" et "y" orthogonales. On commande les mouvements des galvanomètres pour écrire l'information désirée. De telles
applications comportent l'utilisation d'une lentille de foca-
lisation destinée à focaliser le faisceau laser en un point
de faibles dimensions, pour former des caractères lisibles.
De telles applications de marquage utilisent habituellement
un balayage après l'objectif, dans lequel le faisceau traver-
se la lentille de focalisation (objectif) avant d'être dévié ou balayé par les miroirs. Une caractéristique avantageuse du balayage après l'objectif consiste en ce que le diamètre du faisceau est faible lorsqu'il tombe sur les miroirs, ce qui permet l'utilisation de petits miroirs. Les petits miroirs
ont une inertie relativement faible, ce qui permet un mouve-
ment plus rapide des galvanomètres et une vitesse de fonc-
tionnement accrue de l'appareil de marquage.
Il existe des applications de marquage dans lesquel-
les on emploie un balayage avant l'objectif. Les difficultés
de l'utilisation du balayage avant l'objectif dans des ap-
plications de marquage sont décrites dans l'article intitulé "Precision, Post-Objective, Two-axis, Galvanometer Scanning" par Kurt Pelsue, Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, Volume 390, 1983. Du fait de la précision élevée qui est exigée pour le positionnement du faisceau, et du fait que les miroirs balaient sur la lentille de focalisation un faisceau non focalisé de diamètre relativement grand, il est nécessaire d'employer une lentille f-G spéciale. Comme décrit
dans l'article précité, on utilise la lentille f-G pour in-
troduire des corrections dans le faisceau laser que reçoit
cette lentille. La lentille f-O introduit cependant des dis-
torsions dans le motif balayé sur la surface marquée. En outre, la conception de la lentille f-G est spécifique des paramètres du système dans lequel elle est utilisée, ce qui
fait que de petits changements dans la configuration du sys-
tème exigent des travaux coûteux de reprise de conception et de fabrication de la lentille. Pour ces raisons également, le
balayage après l'objectif est donc préférable dans des appli-
cations de marquage. Un type différent d'application de mar-
quage utilise un ou plusieurs cristaux optiques non linéaires,
au lieu de la combinaison miroir et galvanomètre décrite ci-
dessus, pour balayer le faisceau laser sur la surface marquée.
L'indice de réfraction de tels cristaux optiques change en
proportion directe d'une tension appliquée. Une caractéristi-
que d'applications de cristaux optiques consiste dans la né-
cessité d'employer des tensions très élevées (de l'ordre de plusieurs kilovolts) pour produire de faibles déflexions du
faisceau, ce qui constitue un défaut important de ces appli-
cations. Ceci exige de prévoir les composants nécessaires pour générer et moduler les tensions élevées. En outre, les déflexions du faisceau qui sont ainsi obtenues sont faibles,
ce qui limite l'utilité des cristaux dans de telles applica-
tions. Un but de l'invention est de procurer un appareil qui permette un amélioration notable de l'utilisation d'un laser de puissance et une réduction du montant de l'investissement
par poste de travail.
L'invention procure un appareil destiné à diriger un
faisceau lumineux pour le faire entrerdans un ensemble de fi-
bres optiques. L'appareil comprend une lentille destinée à focaliser le faisceau lumineux, des moyens pour supporter les fibres optiques avec leurs bouts placés à proximité du foyer de la lentille, et des moyens réflecteurs destinés à diriger
le faisceau laser à travers la lentille, pour focaliser sé-
lectivement le faisceau séparément sur chacun des bouts de fibres. Les moyens réflecteurs comprennent un miroir monté sur l'axe d'un galvanomètre. L'appareil comprend en outre des
moyens de commande destinés à commander le mouvement du gal-
vanomètre pour orienter le miroir dans un ensemble de posi-
tions prédéterminées, chacune d'elles correspondant à une
condition dans laquelle la lentille focalise le faisceau lu-
mineux sur l'un différent des bouts de fibres.
Avec l'appareil de l'invention, un faisceau laser de puissance fonctionnant en régime d'impulsions, comme celui produit par un laser à grenat d'yttrium-aluminium (YAG) dopé
au néodyme, peut être dirigé vers un ensemble de fibres opti-
ques, pour être transmis par celles-ci vers différents empla-
cement de poste de travail auxquels le faisceau laser peut
être utilisé. Le faisceau laser en régime d'impulsions alter-
ne entre un état actif et un état d'interruption, et les moyens de commande sont conçus de façon à déplacer l'axe du galvanomètre, et le miroir monté sur celui-ci, pendant l'état d'interruption du faisceau laser. Dans un premier mode de réalisation de l'invention qui est présenté, il existe un
seul galvanomètre avec un miroir monté sur son axe, pour di-
riger séparément le faisceau laser de façon qu'il traverse un ensemble de lentilles de focalisation. Un support de fibres associé à chaque lentille supporte au moins une fibre avec son bout à proximité du foyer de la lentille. Les bouts 'es' fibres et l'axe du faisceau laser sont pratiquement disposés
dans un plan commun. Une surface réfléchissante plane du mi-
roir et les lentilles sont perpendiculaires au plan commun.
Dans un second mode de réalisation de l'invention qui
est présenté, on utilise deux galvanomètres, comportant cha-
cun un miroir monté sur leur axe, pour diriger séparément le
faisceau laser de façon qu'il traverse un ensemble de lentil-
les de focalisation. Un support de fibres associé à chaque lentille supporte au moins une fibre avec le bout de celle-ci
à proximité du foyer de la lentille. Les miroirs sont posi-
tionnés de façon qu'un premier des miroirs dirige le faisceau laser sur un second. Les miroirs sont en outre positionnés de façon que le mouvement du premier miroir, sous l'action de son galvanomètre, balaie le faisceau laser dans la direction
d'uq premier axe de coordonnées, et que le mouvement du se-
cond miroir, sous l'action de son galvanomètre, balaie le
faisceau laser dans la direction d'un second axe de coordon-
nées.
Pendant le fonctionnement de l'un ou l'autre des mo-
des de réalisation considérés, un ordinateur associé aux
moyens de commande génère une séquence d'adresses de posi-
tions qui a pour effet d'amener le ou les galvanomètres aux
positions prédéterminées, chacune de ces positions étant dé-
finie de façon que le faisceau laser entre dans une fibre optique différente. Du fait de la réorientation rapide entre des impulsions du laser, la pleine puissance du laser est fournie aux extrémités de sortie des fibres optiques dans
lesquelles le faisceau laser est introduit.
La suite de la description se réfère aux dessins an-
nexés qui représentent respectivement:
Figure 1: une représentation isométrique d'un sys-
tème de direction de faisceau laser construit conformément à un premier mode de réalisation de l'invention; Figure 2: une vue en plan du système de direction
de faisceau représenté sur la figure l, comprenant des cou-
pes d'éléments sélectionnés de ce système;
Figure 3: une représentation schématique de l'in-
jection d'un faisceau laser dans une fibre optique;
Figure 4: un schéma synoptique d'un circuit de com-
mande employé dans la mise en oeuvre du premier mode de réalisation de l'invention;
Figure 5: une représentation isométrique d'un sys-
tème de direction de faisceau laser construit conformément à un second mode de réalisation de l'invention;
Figure 6: une représentation schématique d'une tra-
jectoire de faisceau laser, dirigéepar les miroirs employés dans le second mode de réalisation de l'invention;
Figure 7: un schéma synoptique d'un circuit de com-
mande employé dans la mise en oeuvre du second mode de réa-
lisation de l'invention; Figure 8: un système de poste de travail à laser
comprenant le système de direction de faisceau de l'inven-
tion; et Figure 9: un schéma synoptique d'un autre circuit de commande qu'on peut employer dans la mise en oeuvre du
second mode de réalisation de l'invention.
En considérant maintenant les dessins, on voit sur la figure 1 un système de direction de faisceau laser 100, construit conformément à un premier mode de réalisation de l'invention, qui est destiné à diriger un faisceau laser de puissance 102 vers une fibre sélectionnée parmi un ensemble de fibres optiques 104. Le système 100 comprend un miroir 106 destiné à réfléchir une partie incidente 108 du faisceau 102. Le miroir 106 est fixé de façon rigide sur un axe 110
d'un galvanomètre 112 qui peut positionner l'axe, et le mi-
roir 106 fixé sur ce dernier, dans une position quelconque parmi un ensemble de positions prédéterminées. Chacune de ces
positions prédéterminées permet la réflexion du faisceau la-
ser, par le miroir 106, de façon nque le faisceau traverse ur.4- lentille 114 pour être focalisé sur le bout c ne fibre différente parmi des fibres optiques 104. Comme on le voit sur la figure 11, il existe un ensemble de lentilles 114, et chacune d'elles est supportée de façon rigide dans l'un des deux supports de lentilles 116 et 118. Un espace est établi
entre les supports de lentilles de façon que la partie inci-
dente 108 du faisceau 102 puisse passer entre les supports.
Chaque fibre optique 104 est supportée dans un sup-
port de fibres 120 de façon que le bout de la fibre soit po-
sitionné à proximité du foyer de l'une associée des lentilles 114. Ainsi, comme le montre la figure 1, le bout de la fibre 104-1 est supporté à proximité du foyer de la lentille 114-1 par le support de fibres 120-1.Il existe un support de fibres différent pour chaque lentille 114. Le galvanomètre, les supports de fibres et les supports de lentilles sont montés de façon rigide sur une base 122 pour maintenir un alignement approprié entre eux. La base 122 peut être une plaque prévue pour un banc d'optique. On notera que lorsque les éléments du système 100 sont montés dans une enceinte, ils peuvent être
supportés par les parois ou la partie supérieure de l'encein-
te, au lieu d'être supportés par la base, selon ce qui est le
plus commode pour maintenir leur alignement de façon rigide.
Le système 100 comprend en outre des moyens de commande qui comportent un ordinateur 124 destiné à commander la position du galvanomètre 112 d'une manière programmée. Les moyens de
commande comprennent en outre un circuit d'interface de com-
mande, non représenté sur la figure 1, qui est connecté entre
l'ordinateur et le galvanomètre et qui sera décrit ultérieu-
rement en détail. L'ordinateur 124 peut être un ordinateur du
type IBM PC/AT.
Un axe 126 du faisceau laser 102 et les bouts des fi-
bres optiques 104 se trouvent pratiquement dans un plan com-
mun. Il est préférable que le faisceau 102 se réfléchisse sur une surface réfléchissante avant, pratiquement plane, 128, du
miroir 106. L'axe de galvanomètre 110 est orienté, et le mi-
roir.-)6 est monté sur cet axe, de façon que pour toutes les positions prédéterminées du miroir et de l'axe, la surface réfléchissante 128 soit perpendiculaire au plan commun. En
outre, toutes les lentilles 114 sont montées de façon équi-
distante par rapport à un point central sur la surface réflé-
chissante 128 du miroir 106. Chaque lentille est en outre disposée dans un plan pratiquement perpendiculaire au plan
commun.
La figure 2 est une vue en plan du système 100, com-
prenant des coupes des supports 116 et 118, des lentilles 114 et des supports de fibres 120. Comme le montre la figure 2, plusieurs fibres 104 peuvent être montées dans chaque support de fibres 120. Il n'est cependant pas obligatoire que chaque support contienne le même nombre de fibres. Lorsqu'un support de fibres contient plusieurs fibres, leurs bouts respectifs
se trouvent tous pratiquement dans le plan commun, comme dé-
crit ci-dessus. Il est préférable que chaque support de fi-
bres soit fabriqué en une matière transparente pour le fais-
ceau laser, afin d'éviter la détérioration qui se produirait
si le faisceau laser était momentanément dirigé dans une di-
rection incorrecte. Chaque support de fibre doit également permettre d'enlever et de remplacer aisément des fibres, ainsi que de régler axialement chaque fibre dans la direction de l'axe de la fibre. Un tel support de fibres optiques est
décrit dans la demande de brevet des E.U.A. n 926 281.
Chaque lentille 114 est de préférence une lentille plan-convexe en quartz avec revêtement antireflet, d'un type disponible dans le commerce, orientée avec la face plane du
côté des bouts de fibres. On notera que la technique de ba-
layage du faisceau laser avant l'objectif est employée avec succès dans la mise en oeuvre de l'invention, sans qu'il soit
nécessaire d'employer des lentilles de focalisation spéciali-
sées, telles que la lentille f-O mentionnée précédemment. Comme indiqué ci-dessus, les bouts des fibres optiques sont montés à proximité du foyer de la lentille associée. Avec les bouts de libres ainsi positionnés, de peti, changements de la position du miroir 106 ont pour conséquence de focaliser le faisceau laser sur des fibres différentes parmi celles qui
sont maintenues dans un support de fibres particulier.
En considérant également la figure 3, on note que comme il est connu dans la technique, chaque fibre optique présente une caractéristique intrinsèque consistant dans l'existence d'un cône d'acceptation 130, au niveau du bout de
la fibre, à l'intérieur duquel une partie convergente focali-
sée 132 du faisceau laser doit être contenue pour entrer dans
la fibre optique et être complètement transmise par celle-ci.
En outre, la trace du faisceau laser focalisé sur le bout de la fibre doit avoir un diamètre inférieur ou égal à celui du
bout de la fibre. Si le diamètre de la trace du faisceau fo-
calisé est supérieur à celui du bout de la fibre, il peut y avoir une détérioration de la fibre, du support de fibres et/ de surfaces environnantes. Les limitations liées au cône d'acceptation et à la taille de la trace imposent la distance
focale de chaque lentille 114. On notera également qu'il exis-
te une certaine latitude sur le positionnement de chaque bout
de fibre, en particulier dans la direction de l'axe de fais-
ceau 126, compte tenu des contraintes précédentes. Il n'est donc pas obligatoire que chaque bout de fibre soit positionné
précisément à un foyer de lentille.
Le système 100 est spécialement conçu pour permettre de mettre en oeuvre la puissance d'un seul laser à impulsions à un ensemble d'emplacements de postes de travail distants, de façon pratiquement simultanée, sans division, réfraction
ou réflexion du faisceau laser entre les postes de travail.
On réalise ceci en injectant respectivement les impulsions de
faisceau laser successives dans des bouts de fibres sélection-
nés, en succession rapide. La pleine puissance du faisceau laser est ainsi fournie sous la forme d'un ensemble d'impul- sions à une extrémité de sortie éloignée de chaque fibre dans
laquelle le faisceau est injecté, et la puissance laser four-
nie n'est 1.itée en pratique que par les pertes de puissance à l'intérieur de la fibre. Ainsi, avec un laser et le système de direction de faisceau de l'invention connecté à un ensemble d'emplacements de postes de travail distants au moyen d'un ensemble de fibres optiques, la pleine puissance du laser
unique peut être fournie à chacun de ces emplacements dis-
tants. Dans des applications dans lesquelles on effectue des opérations de soudage ou de perçage à chaque poste de travail, ce qui correspond à des applications préférées, le système est spécialement adapté pour l'utilisation avec un laser de puissance fonctionnant en régime d'impulsions, tel qu'un laser consistant en un barreau de grenat d'yttrium-aluminium dopé au néodyme (Nd:YAG), fonctionnant en régime d'impulsions,
qui est commercialisé par Raytheon Corporation sous la réfé-
rence SS550. Ce laser est prévu pour fournir une puissance moyenne de 400 watts, avec un maximum de 50 joules/impulsion
à une cadence d'impulsions de 100 à 200 impulsions par se-
conde, la longueur des impulsions étant variable de 0,1 à 9 millisecondes. A la suite de chaque impulsion du faisceau laser, le
galvanomètre peut déplacer le miroir 106 vers l'une diffé-
rente de ses positions prédéterminées. Comme indiqué ci-des-
sus, on effectue ceci d'une manière programmée sous la com-
mande de l'ordinateur 124, de façon à pouvoir injecter de la puissance dans des bouts de fibres 104 quelconques, ou dans tous, selon n'importe quelle séquence désirée. La cadence à laquelle on peut injecter de la puissance dans les fibres est déterminée en partie par la cadence d'impulsions à laquelle peut fonctionner le laser et par la vitesse à laquelle le galvanomètre 112 peut déplacer le miroir 106 pour l'amener à une position prédéterminée différente entre des impulsions du faisceau laser. Le galvanomètre 112 peut être constitué par un dispositif de balayage à galvanomètre à fer mobile du type G350DT et par un amplificateur d'attaque associé du type CX660, tou deux fabriqués par Ceneral Scanning, Inc.,
Watertown, Massachusetts.
La vitesse à laquelle le galvanomètre peut déplacer
le miroir monté sur lui est limitée par l'fnertie du miroir.
Lorsque le facteur de qualité de faisceau (QF) du faisceau laser est relativement médiocre, le faisceau laser incident présente une divergence relativement élevée et il forme une grande trace sur le miroir. On considère ici qu'un facteur
QF médiocre pour un laser de puissance est un facteur com-
pris dans la plage de 125 à 200 mm-mrd, pour une puissance moyenne d'environ 400 watts. La surface réfléchissante du
miroir doit être suffisamment grande pour réfléchir le fais-
ceau entier. Par conséquent, plus le facteur QF est mauvais, plus le miroir nécessaire pour réfléchir le faisceau est grand, et plus le miroir est grand plus la vitesse que peut atteindre le galvanomètre est faible. Bien que le meilleur facteur QF qu'il soit théoriquement possible d'obtenir pour un laser Nd:YAG soit de l'ordre de 2 mm-mrd, le meilleur facteur QF obtenu en pratiquement jusqu'à présent dans un
laser à barreau du commerce, à la connaissance de la deman-
deresse, n'est que de l'ordre de 80 mm-mrd, à une puissance moyenne d'environ 250 watts. Le facteur QF du laser précité fabriqué par Raytheon est de l'ordre de 125 mm-mrd. De telles
valeurs de QF pour des lasers de puissance diffèrent de va-
leurs qu'on rencontre dans des applications de marquage par
laser. A titre d'exemple, on sait qu'on utilise dans de tel-
les applications des lasers à barreau de faible puissance fonctionnant en mode déclenché (puissance moyenne de 10 à 50 watts), et ces lasers ont de façon caractéristique un facteur QF de l'ordre de 7 à 15 mm-mrd. L'invention peut donc être
mise en oeuvre avec succès même avec un laser ayant une quali-
té de faisceau médiocre. En pratique, en utilisant le galvano-
mètre précité de General Scanning pour dévier un faisceau pro-
duit par le laser fabriqué par Raytheon, on a obtenu une ca-
dence de commutation du galvanomètre allant jusqu'à 15 Hz.
Le type de Faisceau laser utilisé détermine en partie la matière de fibre optique qui est la mieux adaptée pour la transmission du faisceau. Il est préférable d'utiliser dans le
cadre de l'invention des fibres en quartz fondu pour transmet-
tre le faisceau laser Nd:YAG. De plus, il est nécessaire de
préparer les bouts des fibres optiques pour permettre une in-
jection efficace du faisceau laser focalisé. Une technique appropriée pour la préparation des bouts de fibres, qui est
une technique préférée dans le cadre de l'invention, est dé-
crite dans le brevet des E.U.A. n 4 564 736.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'inven-
tion, la surface réfléchissante 128 du miroir 106 est revêtue
d'une matière diélectrique pour améliorer son aptitude à ré-
fléchir, sans être endommagée, le faisceau laser de puissance
incident. Le revêtement en matière diélectrique est sélec-
tionné de façon à procurer une réflectivité élevée pour la longueur d'onde particulière du laser qui est employé, par exemple 1060 nanomètres pour le laser Nd:YAG. En outre, le revêtement diélectrique procure de façon caractéristique une réfléctivité qui dépend de l'angle d'incidence du faisceau laser, c'est-à-dire l'angle entre l'axe du faisceau laser et la normale à la surface réfléchissante. Le revêtement procure une réflectivité maximale presque égale à 100% lorsque le faisceau est orienté approximativement sous un angle prévu par rapport à la surface réfléchissante, et il procure des
réflectivités de plus en plus faibles pour des angles d'inci-
dence supérieurs ou inférieurs à l'angle prévu. Dans le sys-
tème 100, l'angle prévu est de 45 . Le miroir 106 peut être
fabriqué conformément aux spécifications précitées de lon-
gueur d'onde et d'angle prévu, par la firme CVI Laser Corpo-
ration, Albuquerque, N.M. Même s'il semblerait que le revê-
tement diélectrique conviennemieux pour des applications correspondant à des miroirs fixes, son aptitude à réfléchir et à supporter sans dommage le faisceau laser de puissance fait que ce revêtement convie bien pour l'utilisation dans
la mise en oeuvre de l'invention. En sélectionnant la distan-
ce entre le miroir et les lentilles, ainsi que l'écartement entre lentilles, de façon à minimiser le mouvement angulaire total que doit effectuer le miroir, on minimise les pertes
de rendement totales dues à la réflectivité réduite du miroir.
En pratique, on a utilisé avec succès une plage totale d'angle
d'incidence de +10 autour de l'angle prévu.
Il est ici préférable, essentiellement pour des rai-
sons de sécurité, que les éléments du système 100 montés sur la base 122 soient enfermés dans une enceinte ne laissant pas passer la lumière (non représentée). Dans ces conditions, en
cas de défaillance d'un élément, des parties du faisceau la-
ser ayant tendance à fuir seront confinées dans l'enceinte.
Le fait d'enfermer les éléments a également pour effet de mi-
nimiser le dépôt de particules présentes dans l'air, par
exemple de la poussière, à proximité des bouts des fibres.
Sous l'effet de l'exposition au faisceau laser, de telles
particules peuvent brûler et endommager les fibres.
La figure 4 représentent des moyens destinés à la
commande du galvanomètre 112 par l'ordinateur 124. L'ordina-
teur est connecté au galvanomètre par l'intermédiaire d'un circuit d'interface de commande 200. Le circuit 200 comprend
un circuit séparateur et d'attaque 202 qui est destiné à re-
cevoir une adresse de position de galvanomètre à 8 bits, pro-
* venant de l'ordinateur 124. Chaque adresse de galvanomètre correspond à l'une des positions prédéterminées du miroir,
pour injecter le faisceau laser dans une fibre optique dif-
férente. Le circuit 202 est prévu pour compenser des paramè-
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tres (par exemple la capacité) dans des câbles d'interconne-
xion, et pour conditionner le signal d'adresse numérique pourl'application à un convertisseur numérique-analogique (N/A) 204. Le convertisseur N/A 204 fournit sur sa sortie 206 un signal analogique qui correspond au signal d'entrée numérique qui lui est appliqué. Le convertisseur N/A 204 peut être
constitué par un convertisseur numérique-analogique à multi-
plication à 8 bits, avec rcuit tampon, commercialisé par Analog Devices, Inc. sous la référence AD75245N. La sortie
analogique 206 est connectée à un amplificateur 208 et le si-
gnal qui apparaît sur la sortie 212 de cet amplificateur est
renvoyé vers une entrée de réaction 210 du convertisseur N/A.
L'amplificateur 208 et la connexion de réaction vers le con-
vertisseur N/A ont pour but de stabiliser le signal de sortie
analogique du convertisseur, et le signal stabilité est four-
ni sur la sortie 212 de l'amplificateur 208. Le circuit d'in-
terface 200 comprend en outre un circuit de conditionnement
de signal 214 destiné à recevoir un signal d'entrée de syn-
chronisation que fournit le laser. Le signal de synchronisa-
tion consiste en une séquence d'impulsions, chacune d'elles précédant immédiatement une impulsion laser, comme il est
connu dans la technique. Le circuit de conditionnement de si-
gnal 214 réagit au signal de synchronisation en fournissant sur une sortie 216 un signal de validation d'écriture sous
forme d'impulsions, qui est appliqué à une entrée de valida-
tion 218 du convertisseur N/A. Les impulsions du signal de validation d'écriture correspondent à des périodes au cours
desquelles le faisceau laser est à l'état interrompu. Le con-
vertisseur N/A est conçu de façon à réagir à l'adresse numé-
rique qui lui est appliquée, c'est-à-dire à traiter cette
adresse, uniquement lorsque le signal de validation d'écritu-
re est présent. Il en résulte que chaque impulsion de signal de validation d'écriture définit une fenêtre pendant laquelle le miroir entrainé par le galvanomètre peut être déplacé de l'une à l'autre de ses positions prédéterminées. Le circuit de conditionnement de signal 214 retarde l'ouverture de la fenêtre de façon que l'ouverture se produise toujours lorsque
le laser est dans l'état interrompu. Le circuit de condition-
nement de signal règle la largeur de la fenêtre de façon qu'elle se ferme avant la génération de l'impulsion laser suivante. Avec un tel conditionnement de chaque fenêtre, le fonctionnement du système 100 présente une marge de sécurité inhérente.
Une sortie 220 du circuit de conditionnement de si-
gnal applique le signal de validation d'écriture à l'ordina-
teur 124 par l'intermédiaire d'un circuit séparateur et d'attaque 222. Le circuit 222 remplit pratiquement la même
fonction que le circuit 202. Le signal de validation d'écri-
ture qui est ainsi appliqué à l'ordinateur détermine les mo-
ments auxquels l'ordinateur génère des adresses de position
de galvanomètre, pour l'application au convertisseur N/A.
Le galvanomètre 112 comprend une sortie 224 sur la-
quelle il fournit un signal analogique proportionnel à la position de l'axe du galvanomètre (et du miroir 106 qui lui
est fixé). La position de l'axe est renvoyée par l'intermé-
diaire d'un amplificateur 126 pour être appliquéeà une pre-
mière entrée 128 d'un comparateur 230. Le signal de sortie analogique stabilisé sur la sortie 212 de l'amplificateur 208 est amplifié par un amplificateur 232 et est appliqué à une seconde entrée 234 du comparateur. On sélectionne les amplificateurs 226 et 232 de façon qu'ils aient des gains qui
permettent de comparer directement les signaux d'adresse ana-
logique et les signaux de position du galvanomètre. Le compa-
rateur 230 fournit un signal d'erreur, représentatif de l'écart de la position réelle de l'axe du galvanomètre par rapport à une position désirée, et ce signal est amplifié par un amplificateur 236 et est ensuite appliqué au galvanomètre, en tant que signal d'attaque du galvanomètre. Dans le cas du
galvanomètre et de l'amplificateur d'attaque précités, fabri-
qués par General Scanning, Inc., le signal d'erreur est ap-
pliqué à l'amplificateur d'attaque et le signal de position
d'axe est fourni par cet amplificateur. L'amplificateur d'at-
taque est lui-même connecté de façon à attaquer le galvanomè-
tre. En fonctionnement, le système 100 est connecté par l'intermédiaire des fibres optiques 104 à un ou plusieurs postes de travail, pour leur transmettre le faisceau laser 102. Chaque support de fibres o-.iques 120 supporte une ou plusieurs fibres optiques. Une ou plusieurs fibres optiques provenant d'un support de fibres optiques quelconque peuvent être branchées à chaque poste de travail. L'ordinateur 124 est programmé de façon à fournir les adresses à 8 bits des
positions prédéterminées de l'axe du galvanomètre qui diri-
gent le faisceau laser, par l'intermédiaire de chaque len-
tille 114, uniquement vers les bouts des fibres branchées aux
postes de travail vers lesquels le faisceau doit être trans-
mis. L'ordinateur peut fournir les adresses dans un ordre prédéterminé quelconque, mais il est préférable que cet ordre
minimise le mouvement du miroir d'une adresse à la suivante.
Le-s adresses sont fournies conformément au signal de valida-
tion d'écriture et, comme décrit ci-dessus, le convertisseur -N/A est validé de façon à réagir à une adresse nouvellement appliquée seulement lorsqu'il reçoit le signal de validation d'écriture. En l'absence du signal de validation d'écriture, lorsque le laser est dans l'état actif, le convertisseur N/A
maintient sur sa sortie 206 le signal analogique qui corres-
pond à la dernière adresse numérique appliquée. L'amplifica-
teur 208 et la connecion de réaction vers l'entrée 210 du convertisseur maintiennent le signal de sortie analogique
dans un état stable, comme il est exigé du fait qu'un mouve-
ment du miroir pendant l'état actif du faisceau laser est très indésirable. La réaction en boucle fermée de la position
du galvanomètre vers le comparateur 230 a en outre pour fonc-
tion de maintenir les miroirs immobiles et dans la position prédéterminée correcte. Le système 100 fonctionne donc dans un mode de "commutation à chaud" dans lequel le mouvement du miroir est accompli entre des impulsions laser. L'obturateur
mécanique que comportent habituellement des lasers de puis-
sance reste ouvert pendant tout le fonctionnement normal du système. La figure 5 représente un système de direction de faisceau laser 300, construit conformément à un second mode de réalisation l'invention, qui eut destiné à diriger un
faisceaulaser dé puissance 302 pour l'introduire dans une fi-
bre sélectionnée parmi un ensemble de fibres optiques 304. Le système 300 comprend un miroir 306 qui réfléchit une partie incidente 308 du faisceau laser vers un second miroir 310. Le faisceau est réfléchi sur le miroir 310 qui le dirige vers
une lentille parmi quatre lentilles de focalisation 312, des-
tinées à focaliser le faisceau sur le bout de l'une des fi-
bres optiques 304. Les lentilles 312 sont des lentilles plan-
convexes, pratiquement identiques à celles décrites ci-dessus pour l'utilisation dans le système 100, avec la face plane de
chacune d'elles située du côté des bouts de fibres. Les len-
tilles sont montéesde façon rigide dans un support de lentil-
les 314 qui est lui-même monté de façon rigide sur une base 316 qui peut consister en une plaque prévue pour un banc
d'optique. Un groupe comprenant une ou plusieurs fibres opti-
ques est associé à chaque lentille, et les bouts de fibres respectifs de ces groupes sont placés à proximité d'un foyer de la lentille associée. Chaque groupe de fibres est maintenu de façon rigide, avec les fibres ainsi positionnées, dans un support de fibres 318. Les supports de fibres sont fixés de façon rigide sur des équerres 320 qui sont montées de façon
rigide sur deux éléments de support 322. Les éléments de sup-
port 322 sont à leur tour montés de façon rigide sur la base 316. Les supports de fibres 318 sont pratiquement identiques
aux supports 120 (figures 1 et 2) décrits ci-dessus.
Le miroir 306 est fixé de façon rigide sur un axe 324 d'un galvanomètre 326, de façon que le miroir se déplace avec l'axe, De façon similaire, le miroir 310 est monté sur un
axe 328 d'un galvanomètre 330 pour se déplacer avec lui. Cha-
cun des galvanomètres 326 et 330 peut être constitué par un dispositif de balayage à galvanomètre à fer mobile du type XY3035, fabriqué par General Scanning, Inc. Le système 300 comprend en outre des moyens de commande qui comprennent un ordinateur 332, pour commander d'une manière programmée les positions respectives des axes de galve-imètres 324 et 328, et des miroirs 306 et 310 qui sont respectivement fixés sur
ces axes. Les môyens de commande comprennent en outre un cir-
cuit d'interface, non représenté sur la figure 5, qui est connecté entre les galvanomètres et l'ordinateur et décrit en
détail ci-après.
Les miroirs 306 et 310 comprennent respectivement des surfaces réfléchissantes avant pratiquement planes, 334 et
336, pour réfléchir le faisceau laser. Chaque surface réflé-
chissante est revêtue d'une matière diélectrique, comme dé-
crit ci-dessus pour la surface réfléchissante 128 du miroir 106 dans le système 100. L'angle prévu entre la normale à la surface réfléchissante et l'axe du faisceau qui tombe sur
cette surface détermine donc la réflectivité de la surface.
L'angle prévu pour les miroirs 306 et 310 est de 45 . Les mi-
roirs peuvent être fabriqués par la firme CVI Laser Corpora-
tion précitée.
Chaque axe de galvanomètre 324 et 328 peut tourner
autour de sa direction longitudinale respective pour posi-
tionner le miroir fixé sur lui, afin de réfléchir le faisceau
laser 302 vers l'une particulière des lentilles 312, pour fo-
caliser le faisceau laser sur le bout d'une fibre optique
particulière. La trajectoire que suit le faisceau laser, dé-
terminée par les positions des miroirs 306 et 310, est repré-
sentée sur la figure 6. La figure 6 ne montre que les miroirs 306 et 310, des parties des axes de galvanomètre 324 et 328, une lentille 312 et une partie du faisceau laser 302. On voit
que le faisceau laser 302 se propage suivant un axe de fais-
ceau 350. Le miroir 306 est positionné de façon que l'axe 350 rencontre un point central 352 sur la surface réfléchissante 334 du miroir 306. L'axe 324 du galvanomètre 326, et donc le
miroir 306, tournent autour d'un axe 354. Sur la plage angu-
laire de rotation autour de l'axe 354, dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, l'axe de faisceau 350 rencontre toujours e point central 352 sur la surface réfléchissante
334. Le..isceau laser 302 projette une troee 356 sur la sur-
face réfléchissante 334. Le miroir 310 peut tourner autour d'un axe 357. Les miroirs 306 et 310 sont alignés de façon que, sur la plage angulaire de rotation du miroir 310 autour de l'axe 357 qui est utilisée dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, l'axe 350 du faisceau réfléchi par le miroir 306 rencontre toujours un axe de coordonnée "x" central 358 sur la surface réfléchissante 336. Le miroir 310 comprend en
outre un axe de coordonnée "y" central 360 sur la surface ré-.
fléchissante 336, et les axes. 358 et 260 sont mutuellement orthogonaux et se rencontrent en un point central 362. Le faisceau laser 302, réfléchi par le miroir 306 vers le miroir 310, projette une trace 364 sur ce dernier miroir. On notera que, sur la figure 6, la surface réfléchissante 336 du miroir 310 qui reçoit le faisceau 302 est dirigée à l'opposé de
l'observateur. Pour cette raison, la trace 364 est représen-
tée sous la forme d'un élément caché, dessiné par une ligne
en pointillés.
Sur la figure 6, les miroirs sont positionnés de façon à diriger le faisceau laser vers la lentille 312 qui
se trouve dans la partie supérieure gauche du support de len-
tilles 314, sur la représentation de la figure 5. Par consé-
quent, l'axe de faisceau 350 rencontre la surface convexe de la lentille et une trace 366 du faisceau laser est projetée sur cette surface. La figure 6 montre également un plan de
lentilles rectangulaire 368 ayant quatre sommets 370. On dé-
finit en outre pour le plan 368 un axe de coordonnée central "x" 372 et un axe de coordonnée central "y" 374, orthogonal à l'axe 372, qui se rencontrent en un point central 376. Les
quatre lentilles sont positionnées de façon qu'un point cen-
tral sur la face convexe de chaque lentille se trouve à un sommet différent parmi les quatre sommets 370. Les bouts de fibres optiques associés à la lentille supérieure gauche sont positionnés de façon à se trouver pratiquement dans un plan
de bouts de fibres 378 ayant un point central 380 qui est si-
tué à l'intersection d'un axe de coordonnée c tral "x" 382 et d'un axe de coordonnée central "y" 384, orthogonal à l'axe 382. Comme indiqué sur la figure 6, la distance entre la face plane de la lentille supérieure gauche et le plan 378 est
pratiquement égale à une distance focale "f" de la lentille.
Ainsi, à chacune des quatre lentilles est associé un plan de bouts de fibres différent, qui se trouve pratiquement à la distance "f" de la face plane de la lentille. Chaque plan de
bouts de fibres est orienté de façon à être pratiquement pa-
rallèle à la face plane de sa lentille associée. Les miroirs 306 et 310 sont prévus de façon à balayer le faisceau laser focalisé sur une zone balayée 386 du plan 378 à l'intérieur
de laquelle se trouvent les bouts des fibres. Il est ici pré-
férable que le bout de l'une des fibres 304, qui est mainte-
nue dans le support de fibres 318,soit placé au point central
380. Avec les miroirs 306 et 310 positionnés de façon à foca-
liser le faisceau sur ce bout de fibre central, chaque len-
tille est positionnée de façon que l'axe du faisceau traverse le point central de la lentille et soit perpendiculaire aux
deux faces de la lentille et au plan de bouts de fibres 378.
On notera que la distance focale "f" de chaque lentille est également déterminée en fonction du cône d'acceptation des
fibres optiques utilisées, comme décrit ci-dessus, pour as-
surer la transmission maximale du faisceau laser injecté.
Les axes de galvanomètres 324 et 328, sur lesquels sont respectivement fixés les miroirs 306 et 310, prennent
une position de repos en l'absence de signaux d'attaque des-
tinés à commander leur mouvement. Dans la position de repos,
chacun des miroirs 306 et 310 est orienté avec sa surface ré-
fléchissante respective à un angle de 45 par rapport à la partie respective de l'axe de faisceau 350 qui rencontre le miroir. Dans la position de repos, les miroirs dirigent le faisceau laser vers le plan de lentilles 368, de façon que
l'axe du faisceau rencontre le point central 376 de ce plan.
En retournant à la figure 5, on note qu'une ouverture 388 est
f née dans le support de lentilles 314, dans une -égion com-
prenant un point central 376. L'ouverture 388 est suffisam-
ment grande pour laisser passer sans obstacle le faisceau la-
ser. Un radiateur, tel qu'une plaque de métal refroidie par de l'eau, peut être placé en alignement avec l'ouverture 388, au-delà des supports 322, pour recevoir le faisceau lorsque
les miroirs prennent la position de repos. On peut donc in-
corporer dans la mise en oeuvre pratique de l'invention une
caractéristique de sécurité consistant dans la coupure des si-
gnaux des galvanomètres en cas de détection d'un défaut de
fonctionnement, et l'énergie du faisceau laser est alors diri-
gée vers le radiateur.
Avec les miroirs dans la position de repos, l'axe 350 du faisceau laser rencontre le point central 362 du miroir
310. En utilisant la position de repos comme position de réfé-
rence, on peut mieux comprendre le balayage du faisceau laser sous l'effet de la rotation des miroirs 306 et 310. En partant de la position de repos, le fait de maintenir le miroir 310 fixe et de faire tourner le miroir 306 en sens d'horloge ou en
sens inverse d'horloge autour de l'axe 354, déplace d'un mou-
vement de balayage le point auquel l'axe de faisceau 350 ren-
contre l'axe "x" 358 du miroir 310, le long de cet axe de
coordonnée "x", à partir du point central 362, et respective-
ment vers la droite ou la gauche, sur la représentation de la
figure 6. En outre, sous l'effet d'une telle rotation du mi-
roir 306, le point auquel l'axe de faisceau 350 rencontre
l'axe "x" 372 du plan de lentilles 368 se déplace d'un mouve-
ment de balayage le long de l'axe de coordonnée "x" à partir du point central 376, respectivement vers la droite ou la gauche sur la représentation de la figure 6. En partant à nouveau de la position de repos, si maintenant on maintient le miroir 306 fixe et on fait tourner le miroir 310 en sens d'horloge ou en sens inverse d'horloge autour de l'axe 357, le point auquel l'axe de faisceau 350 rencontre l'axe "y"
374 du plan de lentilles se déplace d'un mouvement de balaya-
ge le long de cet axe de coordonnée "y", à partir du point central 376, respectivement vers le haut ou le bas, sur la représentation de la figure 6. On notera que pendant toute cette rotation du miroir 310, avec le miroir 306 maintenu fixe dans la position de repos, l'axe de faisceau rencontre continuellement les points centraux 352 et 362 des miroirs
respectifs 306 et 310. On observe donc que la rotation du mi-
roir 306 provoque un balayage du faisceau laser selon la di-
rection de l'axe de coordonnée "x" du miroir 310, du plan de lentilles et du plan de bouts de fibres. De façon similaire, la rotation du miroir 310 provoque un balayage du faisceau selon la direction de l'axe de coordonnée "y" des plans des
lentilles et des bouts de fibres.
Il doit donc apparaître maintenant à l'homme de l'art que la rotation des deux miroirs 306 et 310 est nécessaire pour diriger le faisceau laser 302 vers l'une quelconque des quatre lentilles 312. Par exemple, pour diriger le faisceau
laser vers la lentille qui se trouve dans la partie supérieu-
re droite du support de lentilles 314, sur la représentation
de la figure 5, une rotation en sens d'horloge des deux mi-
roirs 306 et 310 à partir de leurs positions de repos res-
pectives est nécessaire. Pour diriger le faisceau laser fo-
calisé pour le faire entrer dans un bout de fibre optique particulier, il est nécessaire de faire tourner chacun des miroirs 306 et 310 pour l'amener dans une position spécifique
qui peut être prédéterminée. Ainsi, une paire spécifique pré-
déterminée de positions de miroirs, pour les miroirs 306 et 310, correspond à la focalisation du faisceau sur chaque bout - 23 de fibre optique. On fait fonctionner les galvanomètres sous
la dépendance des moyens de commande pour déplacer les mi-
roirs selon une séquence de telles paires de positions pré-
déterminées, correspondant à une séquence de fibres optiques dans lesquelles le faisceau laser doit être injecté.
Comme c'était le cas avec le système 100, il est pré-
férable que les éléments du système 300 qui sont montés sur la base 316 soient enfermés dans une enceinte ne laissai pas passer la lumière. Les raisons qui conduisent à l'utilisation d'une telle enceinte pour le système 300 sont pratiquement les mêmes que celles envisagées en relation avec le système 100. On notera que les deux galvanomètres incorporés dans le dispositif de balayage à galvanomètres précité, du type XY3035, fabriqué par General Scanning, Inc., sont montés dans le système 300 de façon à établir les positions des axes et des miroirs décrites ici, et non comme ils sont disposés dans le module de dispositif de balayage XY3035, pour mettre en oeuvre l'invention avec succès. On notera en outre que l'axe
de chaque galvanomètre qui fait partie du dispositif de ba-
layage XY3035 s'étend perpendiculairement à partir d'une sur-
face de montage du galvanomètre, qui comporte des trous de
montage taraudés. Par conséquent, pour positionner de la ma-
nière représentée sur la figure 5 les axes 324, 328 de ces galvanomètres, chaque galvanomètre est monté de préférence avec la surface de montage fixée à un élément de support plan, et avec l'axe du galvanomètre traversant ce support, l'élément de support étant lui-même monté perpendiculairement
sur la base 316.
La figure 7 montre des moyens destinés à la commande
des galvanomètres 326 et 330 par l'ordinateur 332. L'ordina-
teur 332, qui peut être un ordinateur IBM PC/AT, est connecté
à un circuit de conditionnement de signal 402 par l'intermé-
diaire d'une carte d'entrée/sortie parallèle 400. Le circuit
de conditionnement de signal 402 est connecté de façon à re-
cevoir le signal d'entrée de synchronisation du laser et il est conçu de façon à réagir à ce signal en fournissant sur sa sortie 404 un signal de validation d'écriture sous forme
d'impulsions, dirigé vers l'ordinateur 332. Le circuit de-
conditionnement de signal 402 règle la largeur et le retard de chaque impulsion de validation d'écriture de façon que chaque impulsion définisse une fenêtre pour le mouvement d'un miroir sous la commande d'un galvanomètre. Chaque fenêtre correspond à une période au cours de laquelle le faisceau laser est dans l'état interrompu, pratiquement comme décrit ci-dessus pour le circuit de conditionnement de signal 214 (figure 4). Le mouvement d'un miroir sous la commande d'un
galvanomètre n'a lieu que pendant la durée de la fenêtre.
Dans chaque fenêtre définie par une impulsion de signal de
validation d'écriture, l'ordinateur 332 est programmé de fa-
çon à générer à la fois une adresse de position de galvano-
mètre "x" à 16 bits et une adresse de position de galvanomè-
tre "y" à 16 bits, et chaque adresse ainsi générée est appli-
quée à une entrée 406 du circuit de conditionnement de signal.
L'adresse de position "x" correspond à une position dans la-
quelle le miroir 306, entraîné par le galvanomètre 326, doit être orienté, et l'adresse de position "y" correspond à une
position à laquelle le miroir 310, entraîné par le galvano-
mètre 330, doit être orienté.
Les galvanomètres 326 et 330 sont attaqués par un circuit d'attaque de galvanomètres 408. Le circuit d'attaque 408 est conçu de façon à recevoir une adresse de position à 16 bits sur une entrée 410, et à traiter cette adresse comme étant l'adresse de position "x" ou l'adresse de position "y", selon qu'il reçoit un signal d'échantillonnage respectivement sur une entrée d'échantillonnage "x" 412 ou une entrée
d'échantillonnage "y" 414. Le circuit d'attaque de galvanomè-
tres est en outre conçu de façon à générer un signal analogi-
que correspondant à l'adresse de position qui lui est appli-
quée, et ce signal est appliqué au galvanomètre approprié.
Une sortie 416 du circuit d'attaque 408 est ainsi connectée au galvanomètre 326 pour lui appliquer un signal analogique d'adresse de position "x". En outre, une sortie 418 du circuit
d'attaque 408 est connectée au galvanometre 430 pour lui ap-
pliquer un signal analogique d'adresse de position "y". Chacun des galvanomètres 326 et 330 renvoie un signal de position analogique, sur sa sortie respective 420, 422, vers le circuit d'attaque de galvanomètres. Le circuit d'attaque 408 est en outre conçu de façon à fournir sur une sortie 424 un signal d'acquittement de position qui indique le moment auquel chaque galvanomètre est orienté dans la position qui correspond à
l'adresse de position à 16 bits désirée. Le dispositif de ba-
layage à galvanomètres précité, du type XY3035, fabriqué par
General Scanning, Inc., comprend un circuit d'attaque de gal-
vanomètres et deux galvanomètres qu'on peut commander prati-
quement de la manière décrite ci-dessus.
Le circuit de conditionnement de signal 402 est con-
necté de façon à recevoir le signal d'acquittement de position que génère le circuit d'attaque de galvanomètres. Le circuit de conditionnement de signal est conçu de façon à conditionner des signaux qui sont appliqués à l'ordinateur 332, ainsi que ceux que génère l'ordinateur. Un tel conditionnement comprend l'isolation vis-à-vis d'effets du bruit électromagnétique, et la compensation de paramètres des câbles d'interconnexion. Le circuit de conditionnement de signal applique à l'ordinateur
332, sur une sortie 426, les signaux d'acquittement de posi-
tion que génère le circuit d'attaque de galvanomètres. L'or-
dinateur 332 est en outre programmé de façon à générer les signaux d'échantillonnage "x" et "y", respectivement à la
suite de la génération des adresses de position "x" et "y".
Les signaux d'échantillonnage sont appliqués à une entrée 428 du circuit de conditionnement de signal qui applique à son
tour les signaux au circuit d'attaque de galvanomètres.
Ainsi, à la réception du signal de validation d'écri-
ture, l'ordinateur 332 génère l'adresse de position "x" et
immédiatement après un signal d'échantillonnage "x". Le cir-
cuit d'attaque de galvanomètres reçoit les signaux d'adresse
et d'échantillonnage par l'intermédiaire du circuit de con-
ditionnement de signal et il réagit à ces signaux en appli-
quant au galvanomètre 326 le signal analogique d'adresse de position "x". Le circuit d'attaque 408 détermine le moment auquel le galvanomètre 326 a amené le miroir 306 à la position désirée, au moyen du signal analogique de position qui est renvoyé en réaction, et il indique que la position désirée a été atteinte, par l'intermédiaire du signal d'acquittement de
position. L'ordinateur 332 reçoit ce dernier signal par l'in-
termédiaire du circuit de conditionnement de signal et, en ré-
ponse, l'ordinateur génère l'adresse de position "y". L'ordi-
nateur génère ensuite le signal d'échantillonnage "y". En ré-
* ponse, le circuit d'attaque de galvanomètres commande au gal-
vanomètre 330 d'orienter le miroir 310 dans la position dési-
rée, et il génère le signal d'acquittement de position lorsque
cette action est accomplie.
En fonctionnement, le système 300 est connecté à un ou
plusieurs postes de travail par les fibres optiques 304. L'or-
dinateur 332 est programmé de façon à fournir une séquence de paires d'adresse de position de galvanomètre "x" et "y" à 16 bits, chaque paire correspondant à des positions des miroirs qui permettent de focaliser le faisceau laser sur le bout
d'une fibre optique particulière, à travers l'une des lentil-
les 312. Par conséquent, la séquence de paires d'adresses de positiondéfinit une séquence de fibres dans lesquelles le faisceau laser doit être injecté, et donc de postes de travail vers lesquels le faisceau doit être transmis. Comme dans le système 100, les adresses peuvent être fournies dans n'importe
quel ordre prédéterminé. Le système 300 fonctionne donc, pra-
tiquement comme le système 100, dans un mode de commutation à chaud dans lequel les miroirs 3G6 et 310 ne sont repositionnés
qu'entre des impulsions laser successives.
La figure 8 représente un système de postes de travail à laser 500 qui comprend un laser de puissance fonctionnant
ep régime d'impulsions, 502, un appareil de direction de fais-
ceau laser 504 construit conformément à l'invention, et un
ensemble de postes de travail à laser 506-1, 506-2,....
506-N destinés à l'accomplissement de tâches au moyen d'un faisceau laser à régime d'impulsions, 508, que génère le laser
502. Chaque poste de travail à laser 506 est connecté à l'ap-
pareil de direction de faisceau 504 par une ou plusieurs fi-
bres optiques 510. Ainsi, une extrémité d'entrée de chaque fibre est connectée à l'appareil de direction de faisceau,
tandis qu'une extrémité de sortie de chaque fibre est connec-
tée à un poste de travail particulier. Dans le fonctionnement du système 500, l'appareil de direction de faisceau injecte des impulsions successives du faisceau laser 508 dans les bouts de fibres situés aux extrémités d'entrée de celles des fibres optiques qui sont connectées aux postes de travail
nécessitant l'utilisation du faisceau laser. Ainsi, en injec-
tant les impulsions laser dans les bouts de ces fibres seule-
ment, la pleine puissance du faisceau laser, diminuée des pertes de transmission dans les fibres, est transmise aux
extrémités de sortie de ces fibres et donc aux postes de tra-
vail qui sont connectés aux fibres considérées.
Bien qu'on ait indiqué ci-dessus que les galvanomètres 326 et 330, dans le système 300, pouvaient être constitués par le dispositif de balayage combiné XY3035 fabriqué par General Scanning, on peut utiliser à la place pour chaque galvanomètre
un élément discret, tel que le dispositif de balayage à galva-
nomètre G350DT de General Scanning, et l'amplificateur d'atta-
que CX660 associé. Cependant, dans un tel cas, une technique de commande différente de celle représentée sur la figure 7 est nécessaire pour attaquer les galvanomètres discrets. La
figure 9 représente des moyens destinés à la commande de gal-
vanomètres discrets 326 et 330. L'ordinateur 332 est connecté aux galvanomètres discrets par l'intermédiaire d'un circuit d'interface de commande 600. Le circuit 600 est construit de facon à fonctionner d'une manière analogue à celle du circuit
(figure 4), l'ordinateur générant des adresses de posi-
tion de galvanomètres "x" et "y" à 8 bits séparées pour posi-
tionner respectivement les miroirs 306 et 310. Comme décrit ci-dessus, chaque paire d'adresses "x" et "y" correspond à une paire prédéterminée et spécifique de positions de miroirs pour l'injection du faisceau laser dans une fibre optique différente. Chaque adresse numérique est conditionnée pour l'application au galvanomètre approprié, lorsqu'un signal de
validation d'écriture autorise l'application, et chaque posi-
tion de galvanomètre est renvoyée en réaction pour former un circuit de commande de position en boucle fermée, tout ceci s'effectuant d'une manière pratiquement identique à celle du
circuit 200 (figure 4).
L'ordinateur 332 fournit donc sur une sortie 602 des
adresses de position de galvanomètres "x" et "y" à 8 bits.
Lorsque l'ordinateur peut générer les adresses "x" et "y" en séquence et non simultanément, le signal de la sortie 602 est appliqué à un circuit de commutation 604 qui dirige tour à
tour les adresses générées séquentiellement vers les conver-
tisseurs N/A appropriés. L'adresse "x" est appliquée à un
circuit séparateur et d'attaque 606 dont la sortie est con-
nectée à un convertisseur N/A d'adresse "x", 608. De façon
similaire, l'adresse "y" est appliquée à un circuit sépara-
teur et d'attaque 610 ayant une sortie connectée à un conver-
tisseur N/A d'adresse "y" 612. Les circuits séparateurs et d'attaque 606 et 610 remplissent pratiquement une fonction
identique à celle décrite ci-dessus pour le circuit 202 (fi-
gure 4). Les convertisseurs N/A 608, 612 peuvent être du même
type que les convertisseurs N/A 204 (figure 4), décrits ci-
dessus. Les convertisseurs N/A 608 et 612 fournissent sur leurs sorties respectives 614 et 616 un signal analogique qui
correspond au signal numérique qui leur est appliqué. Les si-
gnaux des sorties 614 et 616 sont respectivement appliqués à
des amplificateurs 618 et 620. Un signal présent sur la sor-
tie 622 de l'amplificateur 618 est renvoyé vers une entrée de réaction 624 du convertisseur N/A 608. De façon similaire, un signal présent sur la sortie 626 de l'amplificateur 620 est renvoyé vers une entrée de réaction 628 du convertisseur N/A 612. Comme dans le cas du circuit 200, la connexion de réac- tion dirigée vers chaque convertisseur N/A a pour fonction de
stabiliser le signal de sortie analogique du convertisseur.
Un circuit de conditionnement de signal 630 est con-
necté de façon à recevoir le signal d'entrée de synchronisa-
tion du laser et il est conçu de façon à fournir sur ses sor-
ties 632 et 634 un signal de validation d'écriture sous forme
d'impulsions. Le circuit de conditionnement de signal 630 rè-
gle l'impulsion de signal de validation d'écriture pour défi-
nir une fenêtre pour le mouvement du miroir entraîné par le galvanomètre, pratiquement de la manière décrite ci-dessus
pour le circuit de conditionnement de signal 214 (figure 4).
Le signal de validation d'écriture est appliqué à l'ordina-
teur par l'intermédiaire d'un circuit séparateur et d'attaque 635 qui est pratiquement identique aux circuits 606 et 610. A
l'intérieur de chaque fenêtre définie par le signal de vali-
dation d'écriture, les deux adresses de position "x" et "y"
sont générées par l'ordinateur 332, appliquées aux convertis-
seurs N/A 608 et 612, et traitées par ces derniers.
Le galvanomètre 326 fournit sur une sortie 640 un si-
gnal analogique proportionnel à la position angulaire de son
axe 324. Cette position d'axe est amplifiée par un amplifica-
teur 642 et elle est appliquée à une première entrée d'un comparateur 644. Le signal analogique stabilisé de la sortie
622 de l'amplificateur 618, qui représente l'adresse de posi-
tion du galvanomètre "x", est amplifié par un amplificateur 646 et il est appliqué à une seconde entrée du comparateur 644. Les amplificateurs 642 et 646 sont sélectionnés de façon à permettre la comparaison des signaux de position d'adresse
"x" et du galvanomètre 326. Le comparateur 644 fournit un si-
gnal d'erreur représentatif de la différence entre les posi-
tions réelle et désirée du galvanometre, et le signal d'erreur est amplifié par un amplificateur 648 et il est appliqué de
façon à attaquer le galvanomètre 326.
Le galvanomètre 330 fournit son signal analogique de position d'axe sur une sortie 650, ce signal est amplifié par un amplificateur 652, et il est appliqué à une première entrée d'un comparateur 654. Le signal présent sur la sortie 626 de l'amplificateur 620, représentatif de l'adresse de position de galvanomètre "y", est amplifié par un amplificateur 656 et il
est appliqué à une seconde entrée du comparateur 654. Les am-
plificateurs 652 et 656 permettent une comparaison directe des
signaux d'adresse de position réelle et désirée du galvanomè-
tre, et le signal d'erreur que fournit le comparateur, qui est représentatif de la différence entre ces signaux, est amplifié
par un amplificateur 658 et il est appliqué de façon à atta-
quer le galvanomètre 330. Comme indiqué ci-dessus en relation avec le galvanomètre 112, lorsque chacun des galvanomètres 326
et 330 est constitué par le dispositif de balayage à galvano-
mètre G350DT et par l'amplificateur d'attaque CX660 précités, le signal d'erreur est appliqué à l'amplificateur d'attaque et
le signal de réaction de position est fourni par ce même am-
plificateur.
Le fonctionnement du système 300 utilisant des galva-
nomètres discrets se déroule donc d'une manière analogue au
fonctionnement du système 100. Les adresses numériques de po-
sition "x" et "y", qui sont générées pendant la fenêtre défi-
nie par le signal de validation d'écriture, sont immédiatement
converties en signaux analogiques, eteies sont ensuite appli-
qués aux galvanomètres, dont le mouvement est commandé en bou-
cle fermée.
Bien que le second mode de réalisation de l'invention comprenne deux miroirs, dans une configuration dans laquelle
le premier miroir dirige le faisceau laser vers le second mi-
roir, et les premier et second miroirs communiquent respecti-
vement un mouvement de balayage au faisceau laser selon les directions des axes de coordonnées "x" et "y", l'invention n'est pas limitée à une telle configuration. A la place, on peut disposer les miroirs de façon que les premier et second miroirs positionnent respectivement le faisceau laser selon les directions des axes de coordonnées "y" et "x"
Dans les modes de réalisation de l'invention présen-
tés ci-dessus, l'ordinateur fournit des adresses de position de galvanomètres à 8 ou 16 bits. On peut mettre en oeuvre l'invention avec un ordinateur qui génère des adresses ayant d'autres tailles appropriées. On a indiqué que les éléments des modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, comprenant les galvanomètres, les lentilles et les supports de fibres, étaient montés de façon rigide. Il est préférable
que l'alignement et les positions de ces éléments soient dé-
terminés à l'avance avec précision et que les éléments soient montés de façon rigide, sans marge de mouvement. Une telle disposition précise facilite la fabrication ultérieure du système de direction de faisceau laser. L'invention n'est cependant pas limitée à cette configuration. A la place, on pourrait monter les divers éléments d'une manière permettant d'effectuer de petits réglages de leurs positions respectives, par exemple par l'utilisation de trous surdimensionnés, et fixer rigidement les éléments respectifs après avoir établi
l'alignement désiré.
Chaque miroir utilisé dans la mise en oeuvre de l'in-
vention comporte une surface avant revêtue d'une matière diélectrique. Du fait que la réflectivité de ce revêtement diminue lorsque l'angle d'incidence du faisceau s'écarte de l'angle prévu, une faible fraction du faisceau laser peut
être transmise par la surface avant et réfléchie sur la sur-
face arrière. Bien que des images fantômes résultant de tel-
les réflexions sur la surface arrière n'affectent pas défa-
vorablement la mise en oeuvre de l'invention, il est souhai-
table de minimiser leur présence. Une manière de minimiser des réflexions sur la surface arrière consiste à revêtir la
surface arrière du miroir avec un revêtement antireflet sé-
lectionné, en fonction de la longueur d'onde du faisceau la-
ser, de façon à réduire la réflexion de la fraction du fais-
ceau qui est transmise par la surface avant. On notera éga-
lement qu'on peut mettre en oeuvre l'invention avec succès
dans des conditions dans lesquelles la surface arrière uni-
quement de chaque miroir, et non la surface avant, est revê-
tue avec la matière diélectrique réfléchissante.
Il faut en outre noter que la mise en oeuvre de l'in-
vention n'est pas limitée à l'utilisation d'un revêtement qui
procure une réflectivité maximale sous un angle prévu de 45c.
L'angle prévu de 45 vient du fait que dans les modes de réa-
lisation représentés et décrits ci-dessus, le montage préféré de chaque miroir est tel que la plage de mouvement du miroir est située de part et d'autre d'un angle d'incidence nominal
du faisceau de 45c. Il est également possible de monter cha-
que miroir utilisé ici de façon que sa plage de mouvement soit située autour d'un angle prévu autre que 45 . Dans un
tel cas, chaque miroir serait revêtu de façon à avoir une ré-
flectivité pratiquement maximale au voisinage de son angle
prévu correspondant.
Bien que l'invention, telle qu'elle est décrite ci-
dessus, permette de diriger chaque impulsion de faisceau la-
ser successive vers une fibre optique différente, elle n'est
pas limitée à cette configuration. Plusieurs impulsions suc-
cessives peuvent être dirigées vers la même fibre avant que le faisceau soit réorienté vers une fibre différente. On peut accomplir ceci de façon simple en programmant l'ordinateur de
façon qu'il génère la même position d'adresse de manière ré-
pétée, un nombre de fois désiré. Le fait de diriger des im-
pulsions successives dans une fibre unique est particulière-
ment avantageux lorsque l'opération, par exemple une opéra-
tion de découpage ou de perçage, qui est effectuée à un poste de travail, à l'extrémité éloignée de la fibre, exige une
énergie laser considérable.
Bien qu'il soit préférable de mettre en oeuvre l'in-
vention décrite ci-dessus en utilisant un laser qui fonction-
ne en régime d'impulsions, cette condition n'est pas limita-
tive. En utilisant des techniques de découpage mécaniques connues, on peut également convertir un faisceau provenant
d'un laser fonctionnant en régime continu, en un train d'im-
pulsions ayant une fréquence prédéterminée, avec une durée
prédéterminée pour chaque impulsion.
Claims (53)
1. Appareil pour diriger un faisceau lumineux (102) vers une fibre parmi un ensemble de fibres optiques (104),
caractérisé en ce qu'il comprend: une lentille (114) desti-
née à focaliser le faisceau lumineux (102); des moyens (120) destinés à supporter un groupe des fibres optiques (104) avec les bouts de celles-ci placés à proximité d'un foyer de la lentille (114); et des moyens réflecteurs (106, 112, 124) destinés à diriger le faisceau lumineux (102) de façon qu'il traverse la lentille (114), pour focaliser sélectivement le faisceau lumineux séparément sur chacun des bouts de fibres
(104).
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens réflecteurs comprennent: un miroir (106) destiné à réfléchir le faisceau lumineux (102); et des moyens de positionnement (112, 124) destinés à orienter le miroir
selon un ensemble de positions prédéterminées, chacune d'el-
les correspondant à la focalisation du faisceau lumineux (102) par la lentille (114) sur l'un différent des bouts de
fibres (104).
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en
ce que les moyens de positionnement comprennent un galvano-
mètre (112) ayant un axe (110) qui supporte le miroir (106); et des moyens de commande (124) qui sont destinés à commander
le mouvement de l'axe du galvanomètre (112) de façon à orien-
ter le miroir (106) en correspondance avec les positions pré-
déterminées, d'une manière programmée.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un ordinateur
(124).
5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (102) est généré par un laser; une surface réfléchissante du miroir (106) sur laquelle tombe le faisceau lumineux incident est pratiquement plane; et
cette surface réfléchissante du miroir (106) porte un revête-
ment ayant une réflectivité qui dépend de l'angle d'incidence
sous lequel le faisceau lumineux tombe sur la surface réflé-
chissante, et ce revêtement procure une réflectivité maximale
lorsque le faisceau lumineux incident est orienté approxima-
tivement sous un angle prévu par rapport à la surface réflé- chissante.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en
ce que l'angle prévu est de 45 .
7. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une surface réfléchissante du miroir (106) sur laquelle tombe le faisceau lumineux incident est pratiquement plane; les bouts de fibres (104) et un axe central (126) du faisceau lumineux (102) sont disposés pratiquement dans un plan commun; et les moyens de positionnement (112) sont conçus de façon à faire tourner le miroir (106) autour d'un axe de rotation
perpendiculaire au plan commun, la surface réfléchissante res-
tant perpendiculaire à ce plan commun pendant la rotation du
miroir (106).
8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille (114) a une distance focale telle qu'un cône (132) du faisceau focalisé tombe à l'intérieur d'un cône d'acceptation (130) de la fibre optique (104); et le faisceau lumineux est focalisé sous la forme d'une trace sur le bout de la fibre, la distance focale étant sélectionnée de façon que cette trace ait un diamètre inférieur ou égal à celui du
bout de la fibre.
9. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un ensemble de lentilles (114);
et un ensemble de moyens de support (120), chacun d'eux sup-
portant un groupe différent de fibres optiques (104), avec
les bouts de celles-ci à proximité du foyer de l'une diffé-
rente des lentilles (114); les bouts des fibres (104) et un
axe central (126) du faisceau lumineux étant disposés prati-
quement dans un plan commun; et chacune des lentilles (114) étant disposée dans un plan perpendiculaire au plan commun
et à la même distance du miroir (106).
10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (102) est fourni par un laser
fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau lumineux al-
ternant de façon périodique entre un état actif et un état d'interruption; et les moyens de positionnement (112, 124) sont conçus de façon à orienter le miroir pour lui faire
prendre l'une différente des positions prédéterminées, seule-
ment lorsque le faisceau lumineux (102) est dans l'état in-
terrompu.
11. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (102) est fourni par un laser
fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau lumineux al-
ternant de façon périodique entre un état actif et un état d'interruption; et les moyens de positionnement (112, 124) sont cohçus de façon à orienter le miroir pour lui faire
prendre l'une différente des positions prédéterminées, seule-
ment lorsque le faisceau lumineux (102) est dans l'état in-
terrompu.
12. Appareil pour diriger un faisceau lumineux (102) vers une fibre parmi un ensemble de fibres optiques (114), caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble de lentilles (114), chacune d'elles étant destinée à focaliser le faisceau lumineux (102); des moyens (120) destinés à supporter les fibres optiques de façon qu'un bout d'au moins une fibre (104) soit placé à proximité du foyer de chaque lentille (114); et des moyens réflecteurs (106, 112, 124) destinés à diriger le faisceau lumineux de façon qu'il traverse chaque lentille (114), pour focaliser sélectivement le faisceau
lumineux séparément sur chacun des bouts des fibres (104).
13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens réflecteurs comprennent: un miroir
(106) destiné à réfléchir le faisceau lumineux (102); un gal-
vanomètre (112) ayant un axe (110) qui supporte le miroir (106); et des moyens de commande (124) destinés à commander le mouvement de l'axe du galvanomètre (112) pour orienter le miroir (106) selon un ensemble de positions prédéterminées, chacune d'elles correspondant à la focalisation du faisceau lumineux par l'une des lentilles (114) sur l'un différent des bouts de fibres.
14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (102) est généré par un laser; une surface réfléchissante du miroir (106) sur laquelle tombe le faisceau lumineux incident est pratiquement plane; et
cette surface réfléchissante du miroir (106) porte un revête-
ment ayant une réflectivité qui dépend de l'angle d'incidence
sous lequel le faisceau lumineux tombe sur la surface réflé-
chissante, et ce revêtement procure une réflectivité maximale
lorsque le faisceau lumineux incident est orienté approxima-
tivement sous un angle prévu par rapport à la surface réflé-
chissante.
15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé
en ce que l'angle prévu est de 45 .
16. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (102) est fourni par un laser fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau lumineux
alternant périodiquement entre un état actif et un état in-
terrompu; et les moyens de commande (124) sont conçus de
façon à déplacer l'axe (110) du galvanomètre (112) pour fo-
caliser la lumière sur l'un différent des bouts de fibres
seulement lorsque le faisceau lumineux est dans l'état in-
terrompu.
17. Appareil pour diriger un faisceau lumineux (302) vers une fibre parmi un ensemble de fibres optiques (304),
caractérisé en ce qu'il comprend: une lentille (312) desti-
née à focaliser le faisceau lumineux (302); des moyens (318, 320, 322) destinés à supporter un groupe de fibres optiques (304) avec les bouts de celles-ci positionnés à proximité d'un foyer de la lentille (312), ces bouts de fibres étant pratiquement disposés en un réseau ayant deux directions d'axes; des premiers moyens réflecteurs (306, 326) destinés à balayer le faisceau lumineux (302) selon une première des deux directions d'axes; et des seconds moyens réflecteurs
(310, 330) destinés à balayer le faisceau lumineux (302) se-
lon une seconde des deux directions d'axes; les premiers moyens réflecteurs (306, 326) étant positionnés de façon à
diriger le faisceau lumineux sur les seconds moyens réflec-
teurs (310, 330); et les premiers et seconds moyens réflec-
teurs (306, 326; 310, 330) pouvant être orientés indépendam-
ment pour diriger le faisceau lumineux de façon qu'il tra-
verse la lentille (312), afin de focaliser sélectivement ce
faisceau lumineux séparément sur chacun des bouts de fibres.
18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que chacun des premiers et seconds moyens réflecteurs
comprend: un miroir (306, 310) destiné à réfléchir le fais-
ceau lumineux (302); et des moyens de positionnement (326, 330) destinés à orienter le miroir selon une position parmi
un ensemble de positions prédéterminées; chaque paire de po-
sitions prédéterminées selon lesquelles les premiers et se-
conds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) sont respecti-
vement orientés correspondant à la focalisation du faisceau lumineux par la lentille (312) sur l'un différent des bouts
de fibres.
19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé
en ce que les moyens de positionnement comprennent un galva-
nomètre (326, 330) ayant un axe (324, 328) qui supporte le miroir (306, 310); et cet appareil comprend en outre des moyens de commande (332) destinés à commander le mouvement de l'axe (324, 328) de chaque galvanomètre (326, 330), de
façon que les miroirs (306, 310) soient orientés d'une ma-
nière programmée selon les paires de positions prédétermi-
nées.
20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un ordinateur
(332).
21. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (302) est généré par un laser; une surface réfléchissante (334, 336) de chaque miroir (306,
310) sur laquelle tombe le faisceau lumineux (302) est. prati-
quement plane; la surface réfléchissante (334, 336) de chaque
miroir porte un revêtement qui présente une réflectivité dé-
pendant de l'angle sous lequel un axe (350) du faisceau lumi-
neux rencontre la surface réfléchissante; et ce revêter it procure une réflectivité maximale lorsque l'axe (350) du
faisceau fait approximativement un angle prévu avec la surfa-
ce réfléchissante (334, 336).
22. Appareil selon la revendication 21, caractérisé
en ce que l'angle prévu est de 45c.
23. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (302) est fourni par un laser fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau lumineux (302) alternant périodiquement entre un état actif et un état interrompu; et les moyens de positionnement (326, 330) des premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) sont conçus de façon à orienter chaque miroir (306,
310) pour lui donner une position différente parmi les posi-
tions prédéterminées, seulement lorsque le faisceau lumineux
(302) est dans l'état interrompu.
24. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la lentille (312) a une distance focale qui est sélectionnée de façon qu'un cône du faisceau focalisé soit contenu à l'intérieur d'un cône d'acceptation de la fibre optique (304); et le faisceau lumineux est focalisé sous la forme d'une trace sur le bout de la fibre (304), la distance focale étant sélectionnée de façon que cette trace ait un
diamètre inférieur ou égal à celui du bout de la fibre.
25. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un ensemble de lentilles (312); et un ensemble de moyens de support (318, 320, 322) supportant un groupe différent de fibres optiques (305) avec les bouts de celles-ci placés à proximité du foyer de l'une différente des lentilles (312); les premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) pouvant en outre
être orientés indépendamment pour diriger le faisceau lumi-
neux (302) de façon qu'il traverse chacune des lentilles
(312), pour focaliser sélectivement le faisceau lumineux sé-
narément sur chacun des bouts de fibres du groupe de fibres
uptiques (304) associé à la lentille considérée.
26. Appareil pour diriger un faisceau lumineux (302) vers une fibre parmi un ensemble de fibres optiques (304), caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble de lentilles
(312), chacune d'elles étant destinée à focaliser le fais-
ceau lumineux (302); des moyens (318, 320, 322) destinés à supporter les fibres optiques de façon qu'un bout de chaque fibre (304) soit placé à proximité d'un foyer de l'une des lentilles (312); des premiers moyens réflecteurs (306, 326) destinés à balayer le faisceau lumineux selon une première direction parmi deux directions d'axes; et des seconds moyens réflecteurs (310, 330) destinés à balayer le faisceau
lumineux selon une seconde direction parmi les deux direc-
tions d'axes; les premiers moyens réflecteurs (306, 326) étant positionnés de façon à diriger le faisceau lumineux (302) vers les seconds moyens réflecteurs (310, 330); et les premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) pouvant être orientés indépendamment de façon à diriger le faisceau lumineux pour qu'il traverse chaque lentille (312),
afin de focaliser sélectivement le faisceau lumineux séparé-
ment sur chacun des bouts de fibres,
27. Appareil selon la revendication 26, caractérisé en ce que chacun des premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) comprend: un miroir (306, 310) destiné à réfléchir le faisceau lumineux (302); et un galvanomètre (306, 326) ayant un axe (324, 328) qui supporte le miroir; et en ce que cet appareil comprend en outre des moyens de commande (332) qui sont destinés à commander le mouvement de l'axe (324, 328) de chaque galvanomètre (326, 330), pour
orienter chaque miroir (306, 310) selon un ensemble de posi-
tions prédéterminées, chaque paire de positions prédétermi-
nées selon lesquelles les miroirs des premiers et seconds moyens réflecteurs sont respectivement orientés correspon- dant à la focalisation du faisceau lumineux par l'une des
lentilles (312) sur l'un différent des bouts de fibres.
28. Appareil selon la revendication 27,,aractérisé
en ce que le faisceau lumineux (302) est produit par un la-
ser; une surface réfléchissante (334, 336) de chaque miroir (306, 310) sur laquelle tombe le faisceau lumineux (302) est pratiquement plane; cette surface réfléchissante (334, 336) de chaque miroir (306, 310) porte un revêtement ayant une réflectivité qui dépend de l'angle sous lequel un axe (350) du faisceau lumineux rencontre la surface réfléchissante
(334, 336); et ce revêtement procure une réflectivité maxi-
male lorsque l'axe (350) du faisceau est approximativement
orienté sous un angle prévu par rapport à la surface réflé-
chissante (334, 336).
29. Appareil selon la revendication 28, caractérisé
en ce que l'angle prévu est de 45 .
30. Appareil selon la revendication 27, caractérisé
en ce que le faisceau lumineux (302) est produit par un la-
ser fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau lumi-
neux alternant périodiquement entre un état actif et un état interrompu; et les moyens de commande (332) sont conçus de façon à déplacer les axes (324, 328) des galvanomètres (326, 330) des premiers et seconds moyens réflecteurs de facon à focaliser le faisceau lumineux sur l'un différent des bouts de fibres, seulement lorsque le faisceau lumineux
est dans l'état interrompu.
31. Appareil pour diriger un faisceau lumineux (302) vers une fibre parmi un ensemble de fibres optiques (304), caractérisé en ce qu'il comprend: une première lentille (312); une seconde lentille (312); une troisième lentille (312); une quatrième lentille (312); des premiers moyens de support (318, 320, 322) destinés à supporter l'une au moins des fibres optiques (304) avec son bout placé à proximité d'un foyer de la première lentille (312); des seconds moyens de support (318, 320, 322) destinés à supporter l'une au
moins des fibres optiques (304) avec son bout placé à proxi-
mité d'un foyer de la seconde lentille (312); des troisièmes moyens je suppcrt (318, 320, 322) destinés à supporter l'une au moins des fibres optiques (304) avec son bout placé à proximité d'un foyer de la troisième lentille (312); des
quatrièmes moyens de support (318, 320, 322) destinés à sup-
porter l'une au moins des fibres optiques avec son bout placé à proximité d'un foyer de la quatrième lentille (312); des premiers moyens réflecteurs (306, 326) destinés à balayer le faisceau lumineux (302) selon une première direction parmi deux directions d'axes; et des seconds moyens réflecteurs (310, 330) destinés à balayer le faisceau lumineux selon une
seconde direction parmi les deux directions d'axes; les pre-
miers moyens réflecteurs (306, 326) étant positionnés de façon à diriger le faisceau lumineux (302) vers les seconds moyens réflecteurs (310, 330); et les premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) pouvant être orientés indépendamment pour diriger le faisceau lumineux de façon qu'il traverse l'une sélectionnée des lentilles (312), pour focaliser sélectivement le faisceau lumineux séparément sur
chaque bout de fibre placé à proximité du foyer de la len-
tille sélectionnée (312).
32. Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que chacun des premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) comprend: un miroir (306, 310) destiné
à réfléchir le faisceau lumineux (302); et des moyens de po-
sitionnement (326, 330) destinés à orienter le miroir (306,
310) selon une position parmi un ensemble de positions pré-
déterminées; chaque paire de positions prédéterminées selon lesquelles les premiers et seconds moyens réflecteurs sont respectivement orientés correspondant à la focalisation du faisceau lumineux (302) par la lentille sélectionnée (312)
sur l'un différent des bouts de fibres.
33. Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent un galva- nomètre (326, 330) ayant un axe (324, 328) qui supporte le
miroir (306, 310); et en ce que cet appareil comprend en ou-
tre des miens de commande (332) destinés commander le mouvement de chaque axe (324, 328) de galvanomètre de façon que les miroirs (306, 310) soient orientés d'une manière
programmée conformément aux paires de positions prédétermi-
nées.
34. Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un ordinateur
(332).
35. Appareil selon la revendication 32, caractérisé
en ce que le faisceau lumineux (302) est produit par un la-
ser; une surface réfléchissante (334, 336) de chaque miroir
(306, 310) sur lequel tombe le faisceau lumineux est prati-
quement plane; la surface réfléchissante (334, 336) de cha-
miroir (306, 310) porte un revêtement ayant une réflectivité qui dépend de l'angle sous lequel un axe (350) du faisceau lumineux (302) rencontre la surface réfléchissante (334, 336); et ce revêtement procure une réflectivité maximale lorsque l'axe du faisceau fait approximativement un angle
prévu avec la surface réfléchissante (334, 336).
36. Appareil selon la revendication 35, caractérisé
en ce que le faisceau lumineux (302) est produit par un la-
ser du type Néodyme:YAG; et le revêtement présent sur la surface réfléchissante (334, 336) consiste en une matière diélectrique.
37. Appareil selon la revendication 32, caractérisé
en ce que le faisceau lumineux (302) est produit par un la-
ser fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau lumi-
neux alternant périodiquement entre un état actif et un état interrompu; et les moyens de positionnement (326, 330) des premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) sont conçus de façon à orienter chaque miroir (306, 310)
pour l'amener dans l'une différente des positions prédétermi-
nées, seulement lorsque le faisceau lumineux (302) est dans
un état interrompu.
38. Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (302) est produit par un laser Néodyme:YAG.
39. Appareil selon la revendication 38, caractérisé
en ce que chaque miroir (306, 310) comprend une surface ré-
fléchissante pratiquement plane (334, 336) sur laquelle tombe le faisceau lumineux; et la surface réfléchissante (334, 336) de chaque miroir porte un revêtement diélectrique ayant une réflectivité qui dépend de l'angle sous lequel un axe (350)
du faisceau lumineux (302) rencontre la surface réfléchissan-
te (334, 336), ce revêtement procurant une réflectivité maxi-
male lorsque l'axe du faisceau fait approximativement un an-
gle prévu avec la surface réfléchissante (334, 336).
40. Appareil selon la revendication 39, caractérisé
en ce que l'angle prévu est de 45 .
41. Appareil selon la revendication 31, caractérisé
en ce que chaque lentille (312) est une lentille plan-con-
vexe, la face plane de chaque lentille (312) étant orientée du côté du bout de fibre associé à cette lentille; et chaque
lentille (312) est placée de façon qu'un axe (350) du fais-
ceau lumineux (302) passant par un point central (370) de la lentille soit pratiquement perpendiculaire aux faces plane
et convexe de la lentille (312).
42. Système de postes de travail à laser, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble de fibres optiques (104), chacune d'elles étant prévue pour transmettre un faisceau laser (102); des moyens destinés à diriger un faisceau laser (102) vers une extrémité d'entrée de fibres sélectionnées parmi les fibres optiques (104), pour la transmission du faisceau laser par ces fibres; et un ensemble de postes de
travail, chaque poste de travail étant connecté à une extré-
mité de sortie de l'une au moins des fibres optiques (104), pour recevoir le faisceau laser qui est transmis vers ce poste par les moyens de direction de faisceau par l'intermé- diaire de la fibre optique (104); les moyens de direction de
faisceau comprenant: une lentille (114) destinée à focali-
ser le faisceau iaser (102); des m ans (120) destinés à supporter les fibres optiques (104) avec les bouts situés
aux extrémités d'entrée respectives des fibres placés à pro-
ximité d'un foyer de la lentille (114); et des moyens ré-
flecteurs (106, 110, 124) destinés à diriger le faisceau la-
ser (102) de façon qu'il traverse la lentille (114), pour focaliser sélectivement le faisceau laser séparément sur
chacun des bouts de fibres.
43. Système à laser selon la revendication 42, ca-
ractérisé en ce que les moyens réflecteurs comprennent: un miroir (106) destiné à réfléchir le faisceau laser (102); un galvanomètre (112) ayant un axe (110) qui supporte le miroir (106); et des moyens de commande (124) destinés à commander le mouvement de l'axe (110) du galvanomètre pour orienter le miroir (106) selon un ensemble de positions prédéterminées, chacune d'elles correspondant à la focalisation du faisceau laser par la lentille (114) sur l'un différent des bouts de
fibres.
44. Système à laser selon la revendication 43, ca-
ractérisé en ce que le faisceau laser (102) est produit par un laser fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau laser alternant périodiquement entre un état actif et un état interrompu; et les moyens de commande (124) sont conçus de façon à déplacer l'axe (110) du galvanomètre (112) pour focaliser le faisceau laser sur l'un différent des bouts de fibres, uniquement lorsque le faisceau laser est dans l'état interrompu.
45. Système à laser selon la revendication 43, ca-
ractérisé en ce que les moyens de direction de faisceau com-
prennent en outre: un ensemble de lentilles (114); et un
ensemble des moyens de support (120), chacun d'eux suppor-
tant un groupe différent de fibres optiques (104), avec leurs bouts à proximité du foyer de l'une différente des lentilles (114); et en ce que les bouts des fibres et un axe
central (126) du faisceau laser (102) sont pratiquement dis-
posés dans un plan cummun; ct chacune des lentilles (114) est disposée dans un plan perpendiculaire à ce plan commun
et à une même distance du miroir (106).
46. Un système de postes de travail à laser, carac-
térisé en ce qu'il comprend: un ensemble de fibres optiques (304), chacune d'elles étant prévue pour transmettre un
faisceau laser (302); des moyens destinés à diriger un fais-
ceau laser dans une extrémité d'entrée de fibres sélection-
nées parmi les fibres optiques (304), pour que le faisceau laser (302) soit transmis par ces fibres; et un ensemble de
postes de travail, chacun d'eux étant connecté à une extré-
mité de sortie de l'une au moins des fibres optiques (304), pour recevoir le faisceau laser transmis vers ce poste par les moyens de direction de faisceau, par l'intermédiaire de la fibre optique considérée; les moyens de direction de faisceau comprenant: une lentille (312) destinée à focaliser le faisceau laser (302); des moyens (318, 320, 322) destinés à supporter les fibres optiques (304) avec les bouts situés
aux extrémités d'entrée respectives des fibres placés à pro-
ximité d'un foyer de la lentille (312), ces bouts de fibres étant disposés en un réseau ayant deux directions d'axes; des premiers moyens réflecteurs (306, 326) destinés à balayer
le faisceau laser (302) selon une première des deux direc-
tions d'axes; et des seconds moyens réflecteurs (310, 330) destinés à balayer le faisceau laser selon une seconde des deux directions d'axes; les premiers moyens réflecteurs (306, 326) étant positionnés de façon à diriger le faisceau laser (302) sur les seconds moyens réflecteurs (310, 330); et les premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) pouvant être orientés indépendamment pour diriger le faisceau laser de façon qu'il traverse la lentille (312), pour focaliser sélectivement le faisceau laser séparément sur chacun des bouts de fibres.
47. Système à laser selon la revendication 46, ca-
ractérisé en ce que chacun des premiers et seconds moyens réflecteurs comprend: j; mi ir (306) destiné à réfléchir le faisceau laser (302); et un galvanomètre (326, 330) ayant un axe (324, 328) qui supporte le miroir (306, 310); et en ce que les moyens de direction de faisceau comprennent en outre des moyens de commande (332) destinés à commander le mouvement de l'axe (324, 328) de chaque galvanomètre (326,
330), pour orienter chaque miroir (306, 310) selon un ensem-
ble de positions prédéterminées, chaque paire de positions prédéterminées selon lesquelles les miroirs sont orientés correspondant à la focalisation du faisceau laser par la
lentille (312) sur l'un différent des bouts de fibres.
48. Système à laser selon la revendication 47, ca-
ractérisé en ce que le faisceau laser (302) est produit par un laser fonctionnant en régime d'impulsions, ce faisceau laser alternant périodiquement entre un état actif et un état interrompu; et en ce que les moyens de commande (332) déplacent les axes de galvanomètres des premiers et seconds moyens réflecteurs (306, 326; 310, 330) de façon à focaliser le faisceau laser sur l'un différent des bouts de fibres,
lorsque le faisceau laser est dans un état interrompu.
49. Système à laser selon la revendication 47, ca-
ractérisé en ce que les moyens de direction de faisceau comprennent en outre: un ensemble de lentilles (312); et un ensemble de moyens de support (318, 320, 322), chacun d'eux supportant un groupe différent de fibres optiques (304), avec leurs bouts à proximité du foyer de l'une différente
des lentilles (312).
50. Procédé pour fournir un faisceau laser à un en-
semble d'emplacements de poste de travail, chaque emplacement de poste de travail étant connecté à une extrémité de sortie
d'une fibre optique (104, 304), caractérisé en ce qu'il com-
prend les opérations suivantes: on supporte un groupe de fibres optiques (104, 304) avec un bout de fibre situé à une extrémité d'entrée de chaque fibre placé à proximité d'un foyer d'une lentille de focalisation (114, 312); et on dirige le faisceau laser (102, 30' à tr:vers la lentille (114, 312) pour focaliser sélectivement ce faisceau laser séparément sur les bouts de fibres, afin que le faisceau laser soit fourni à l'extrémité de sortie de chaque fibre optique (104, 304) dans
laquelle il est dirigé.
51. Procédé selon la revendication 50, dans lequel le faisceau laser (1C2, 302) alterne par impulsions entre un état actif et un état interrompu, caractérisé en ce que l'opération consistant à diriger le faisceau laser comprend
les sous-opérations suivantes: on réfléchit le faisceau la-
ser (102, 302) sur un miroir (106; 306, 310) et on lui fait traverser la lentille (114, 312); et on oriente le miroir (106; 306, 310), pendant chaque état interrompu du faisceau
* laser, selon une position désirée parmi un ensemble de posi-
tions de miroir prédéterminées, correspondant chacune à la focalisation du faisceau laser par la lentille (114, 312)
sur l'un différent des bouts de fibres..
52. Procedé selon la revendication 51, dans lequel
le miroir comprend un premier miroir (306) et un second mi-
roir (310), caractérisé en ce que l'opération consistant à réfléchir le faisceau laser comprend les sous-opérations
suivantes: on réfléchit le faisceau laser (302) sur le pre-
mier miroir (306) de façon à le diriger vers le second mi-
roir (310), le premier miroir étant prévu de façon à balayer le faisceau laser selon une première direction parmi deux directions d'axes; et on réfléchit le faisceau laser (302)
sur le second miroir (310) et on lui fait traverser la len-
tille (312), le second miroir (310) étant prévu de façon à
balayer le faisceau laser selon une seconde des deux direc-
tions d'axes; et en ce que l'opération d'orientation comprend en outre l'orientation des premier et second miroirs (306, 310) selon leurs positions prédéterminées respectives, chaque paire de positions prédéterminées dans lesquelles on oriente
respectivement les premier et second miroirs (306, 310) cor-
respondant à la focalisation du faisceau laser (302) par la
lentille (312) sur 1' i difféa-nt des bouts de fibres.
53. Procédé selon la revendication 52, caractérisé en ce qu'on le met en oeuvre avec un ensemble de lentilles (312), chaque lentille étant associée à un groupe différent
de fibres optiques (304) et ce groupe de fibres étant sup-
porté de façon que le bout de fibre qui se trouve à l'extré-
mité d'entrée de chaque fibre optique (304) soit placé à
proximité du foyer de la lentille associée (312).
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