FR2685771A1 - Dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse à partir du relevé, en deux dimensions, de la distribution énergétique du champ électromagnétique dans des plans perpendiculaires à l'axe du faisceau. Le dispositif est constitué d'un analyseur de faisceau monté sur un rail de translation parallèle à l'axe du faisceau et d'un logiciel informatique qui calcule numériquement la phase de l'onde du faisceau à partir d'un calcul itératif d'une onde d'amplitude complexe qui se propage, selon l'approximation de Fresnel, d'un plan à un autre et qui définit la phase de l'onde du faisceau réel par convergence. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la mesure de phase de faisceaux lasers.
Description
La présente invention concerne un dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse.
Traditionnellement cette mesure est faite par des méthodes interféromètriques ou éventuellement par des relevés locaux de la phase.
Le dispositif, selon l'invention, évite des mesures expérimentales complexes. I1 comporte en effet, selon une première caractéristique, un analyseur de faisceau placé sur un rail de translation. Cet analyseur permet de faire le relevé instantané, bidimensionnel, de la distribution énergétique du champ électromagnétique dans deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe du faisceau et distants l'un de l'autre d'une valeur v. Ce relevé permet d'obtenir, selon un échantillonnage donné, les amplitudes Aijo et Aijv (i et j sont deux entiers variant de 1 à n, n est le nombre de points de mesure de l'échantillonnage pour chaque dimension) de la distribution en énergie pour les plans z=o et z=v.
Les valeurs des amplitudes sont transmises à un calculateur qui dispose d'un logiciel informatique de calcul numérique de propagation d'une onde d'amplitude complexe dans l'approximation de Fresnel.
L'algorithme de Gerchberg et Saxton est destiné à fixer la phase d'un objet lumineux dont sont connues les amplitudes du champ électromagnétique et la répartition de son spectre de fréquences spatiales. Pratiquement, la mise en oeuvre de l'algorithme nécessite de connaître ces amplitudes dans deux plans conjugues au sens de Fourier.
Le dispositif, selon- l'invention, permet une généralisation de l'algorithme de Gerchberg et Saxton. Le logiciel informatique effectue un calcul itératif. Les amplitudes Aijo sont celles relevées par analyseur dans le plan z=o. Dans ce plan, les phases locales correspondantes pijo (1) sont fixées à zéro.
Le calculateur définit les amplitudes Aijv et les phases p'ijv(l) de 1 l'onde complexe simulée dans le plan z=v. Les amplitudes Aijv, relevées par l'analyseur dans le plan z=v sont alors substituees aux amplitudes A'ijv calculées, les phases p'ijv(l) sont conservées. Le calculateur définit les amplitudes
A'ijo et les phases p"ijo(l) de l'onde complexe simulée dans le plan z=o. Les amplitudes Aijo relevées dans le plan z=o sont alors substituées aux amplitudes A A'ijo calculées, les phases p"ijo(1)=pijo(2) sont conservées. Le calculateur réitère son calcul selon le même principe. Au bout d'un nombre k de cycles donnés, les phases pijo(k) de l'onde dans le plan z=o et pijv(k) dans le plan z=v convergent et la mesure est terminée.
A'ijo et les phases p"ijo(l) de l'onde complexe simulée dans le plan z=o. Les amplitudes Aijo relevées dans le plan z=o sont alors substituées aux amplitudes A A'ijo calculées, les phases p"ijo(1)=pijo(2) sont conservées. Le calculateur réitère son calcul selon le même principe. Au bout d'un nombre k de cycles donnés, les phases pijo(k) de l'onde dans le plan z=o et pijv(k) dans le plan z=v convergent et la mesure est terminée.
La translation du rail sur lequel est placé l'analyseur est parallèle à l'axe du faisceau. La précision recherchée de ce parallélisme dépend de la variation de phase à laquelle l'onde est soumise pour un déplacement sur le front d'onde égal à l'erreur de parallélisme estimé entre le plan z=o et le plan z=v. Afin de palier à un artefact de positionnement dans le relevé des amplitudes des distributions en énergie, il est utile de définir, dans le logiciel informatique, une fonction erreur qui fixe 1 l'écart des carrés des amplitudes après une itération.
La vitesse de convergence de la phase dépend, pour une phase à mesurer donnée, de la distance v de propagation choisie. Pour contourner le problème de convergence trop lent, l'analyseur de faisceau peut relever les distributions énergétiques du faisceau selon trois plans. Le logiciel exécute alors ses calculs itératifs sur trois ensembles de valeurs d'amplitudes. Toutefois, la distance v entre les deux plans initiaux peut être augmentée ou diminuée par l'expérimentation de façon à assurer une convergence plus rapide.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la mesure de phase de faisceaux-lasers.
Claims (8)
1) Dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse constitué d'un analyseur de faisceau placé sur un rail de translation, apte à mesurer, dans deux plans quelconques perpendiculaires à l'axe du faisceau, la distribution énergétique bidimensionnelle du champ électromagnétique, et, d'un logiciel informatique qui, par itérations successives, simule la propagation d'une onde d'amplitude complexe entre les deux plans et fournit par convergence, la phase de l'onde du faisceau réel.
2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la translation de l'analyseur de faisceau sur le rail, soit parallèle à l'axe du faisceau.
3) Dispositif suivant les revendications 1 et 2 précédentes, caractérisé en ce que la mesure de la distribution énergétique du champ électromagnétique se fasse éventuellement sur trois plans perpendiculaires à l'axe du faisceau.
4) Dispositif suivant l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logiciel informatique simule, par itérations successives, la propagation d'une onde d'amplitude complexe entre les plans et fournit par convergence, la phase de l'onde du faisceau réel.
5) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logiciel informatique permet le test d'une fonction erreur apte à éviter des artefacts de positionnement dans le relevé relatif des distributions énergétiques du champ électromagnétique.
6) Dispositif suivant les revendications 1, 4 et 5, caractérisé en ce que le logiciel informatique calcule numériquement la propagation d'une onde d'amplitude complexe dans l'approximation de FRESNEL.
7) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le choix de la distance relative des plans de mesure de la distribution énergétique du champ électromagnétique dépend de la variation de la phase de l'onde réelle sur une section du faisceau.
8) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que la précision du parallélisme de la translation du rail de l'analyseur et du faisceau dépend de la variation de la phase de l'onde réelle sur une section du faisceau.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9116353A FR2685771A1 (fr) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9116353A FR2685771A1 (fr) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2685771A1 true FR2685771A1 (fr) | 1993-07-02 |
Family
ID=9420675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9116353A Pending FR2685771A1 (fr) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | Dispositif de mesure de la phase d'une onde lumineuse. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2685771A1 (fr) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0455218A1 (fr) * | 1990-05-02 | 1991-11-06 | Firma Carl Zeiss | Procédé et dispositif pour le mesurage d'un signal modulé en phase |
-
1991
- 1991-12-27 FR FR9116353A patent/FR2685771A1/fr active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0455218A1 (fr) * | 1990-05-02 | 1991-11-06 | Firma Carl Zeiss | Procédé et dispositif pour le mesurage d'un signal modulé en phase |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| OPTICA APPLICATA vol. XI, no. 4, 1981, WROCLAW POLAND pages 535 - 547; P. KIEDRON: 'Stability of the phase reconstruction from the intensity distribution at the input and output of an optical differentiating operator' * |
| OPTIK vol. 45, no. 4, 1976, STUTTGART GERMANY pages 303 - 316; A. M. J. HUISER ET AL.: 'On phase retrieval in electron microscopy for image and diffraction pattern' * |
| PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF PHOTO-OPTICAL INSTRUMENTATION ENGINEERS vol. 231, 1980, USA pages 130 - 141; R.H.BOUCHER: 'Convergence of algorithms for phase retrieval from two intensity distributions' * |
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