FR2696557A1 - Système et procédé de fabrication d'éléments holographiques multiples. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'éléments holographiques multiples. Le procédé comprend les opérations qui consistent à former un élément holographique multiple maître ayant une configuration de réseau d'absorption qui produit une configuration donnée de l'indice de réfraction à travers l'élément holographique multiple maître, à enduire l'élément holographique maître d'une couche d'un photopolymère, à orienter un faisceau d'enregistrement vers l'élément holographique maître et dans la couche de photopolymère, à fixer les monomères de la couche de photopolymère pour obtenir une copie de l'élément holographique multiple, et à dégager la couche de photopolymère de l'élément holographique maître.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE FABRICATION D'ELEMENTS
HOLOGRAPHIQUES MULTIPLES.

La présente invention concerne d'une façon générale un procédé et des systèmes pour fabriquer des éléments holographiques et plus particulièrement, un procédé et un système pour fabriquer une reproduction d'un élément holographique multiple.

Des éléments optiques holographiques sont fabriqués par l'enregistrement d'un faisceau laser cohérent de référence avec un faisceau laser cohérent signal pour former un hologramme sur un support d'enregistrement photographique. Plus précisément, dans la construction d'éléments optiques holographiques, deux faisceaux collimatés de construction, appelés faisceau signal et faisceau de référence, respectivement, sont projetés de manière à empiéter l'un sur l'autre, en faisant entre eux un certain angle, sur un support d'enregistrement, en formant une configuration d'interférences optiques qui est enregistrée sur le support sous forme d'une répartition d'amplitude et/ou de phase de lignes très rapprochées.Le faisceau signaipoeut être modulé dans l'espace, en traversant une image d'un objet choisi ; et le aisceau signal et le faisceau de référence sont ensuite combinés sur le support d'enregistrement pour former une configuration de diffraction ou hologramme, unique, pour l'objet choisi. De préférence, les faisceaux de construction proviennent de la même source de rayonnement électromagnétique cohérent, qui, par exemple, peut être un laser. Le support d'enregistrement, comme cela est bien connu, peut être une émulsion photographique, une gélatine bi-chromatée, un photopolymère et autres substances semblables, et peut être enduit ou disposé sur un substrat approprié tel qu'une plaque de verre ou un film mince.Un hologramme peut être utilisé, ou reproduit, en orientant un faisceau collimaté, appelé faisceau de reproduction, à travers l'hologramme enregistré. L'hologramme diffracte le faisceau de reproduction et forme, à une distance et sous un angle donné par rapport à l'hologramme, une image de l'image qui a servi à moduler dans l'espace le faisceau signal ayant servi à fabriquer l'hologramme.

Dans de nombreuses applications, il est avantageux de former de multiples hologrammes sur un seul support d'enregistrement ; et typiquement, ceci est effectué par un des deux procédés possibles, à savoir le procédé par étape et répétition, et le procédé parallèle ou cohérent respectivement. Suivant le premier procédé, les hologrammes sont formés un par un sur le support d'enregistrement. Ceci peut être obtenu, par exemple, en orientant le faisceau signal à travers une image et puis sur le support d'enregistrement pour former un premier hologramme sur le support d'enregistrement, et en répétant cette opération un nombre multiples de fois, à chaque fois, le signal étant dirigé vers le même support d'enregistrement. Dans le procédé parallèle de formation d'un élément holographique multiple, les hologrammes multiples sont tous formés simultanément.Pour cela, il est possible de séparer le faisceau signal en une matrice de faisceaux composants, et d'orienter une seule image sur le support d'enregistrement pour former sur ce support les hologrammes multiples.

En règle générale, les éléments holographiques multiples fabriqués par le procédé d'étape et de répétition ont une grande précision mais un faible rendement, tandis que les éléments holographiques multiples fabriqués par le procédé parallèle ont généralement un bon rendement mais une faible précision.

Plus précisément, le rendement d'un élément holographique multiple est mesuré par le rapport entre la puissance du faisceau de reproduction appliqué et la puissance des faisceaux de sortie combinés de premier ordre de l'hologramme, et la précision d'un hologramme est mesurée par l'aptitude de l'élément à reproduire précisément l'image utilisée pour former l'hologramme.

Dans le cas d'un élément holographique multiple fabriqué par le procédé d'étape et de répétition, chaque hologramme, comme il est préparé séparément, partage les mêmes supports que les autres hologrammes de l'élément et il est capable de reproduire avec une très grande précision, l'image utilisée pour former l'hologramme.

Toutefois, comme à chaque hologramme il n'est attribué qu'une partie de la plage dynamique du support d'enregistrement, le rendement de l'hologramme est faible.

Dans le cas d'un élément holographique multiple préparé par le procédé parallèle, comme chaque hologramme partage toute la gamme dynamique du support d'enregistrement, l'hologramme a un rapport comparativement élevé.

Toutefois, les hologrammes empiètent aussi l'un sur l'autre dans leur partage de la gamme dynamique du support d'enregistrement, et chaque hologramme peut considérablement déformer l'hologramme voisin. Lorsqu'un hologramme donné est reproduit, les distorsions de l'hologramme provoquées par le partage de la gamme dynamique entre tous les hologrammes de l'enregistrement, peuvent nettement réduire l'aptitude de l'hologramme considéré à reproduire précisément l'image utilisée pour former l'hologramme considéré.

Un objet de l'invention consiste à fabriquer un élément holographique multiple de grande précision et de grand rendement.

Un autre objet de l'invention consiste à obtenir les performances de qualité d'un élément optique holographique obtenu par étapes et répétitions et à obtenir aussi un rendement élevé sans les sacrifices qui sont liés à l'élément holographique de type parallèle.

Un autre objet de l'invention consiste à préparer un enregistrement renforcé d'un élément holographique obtenu par étape et répétition en utilisant un procédé de reproduction par contact pour transférer l'enregistrement à faible rendement de l'élément optique holographique sur un photopolymère ou sur un autre matériau approprié, et grâce à une exposition optimale, à obtenir une lentille de bon rendement ayant des qualités optiques aussi bonnes que les éléments optiques holographiques obtenus par étape et répétition.

Un autre objet encore de l'invention consiste à augmenter le rendement de diffraction d'un élément optique holographique à absorption à l'halogénure d'argent en le transformant en un enregistrement de phase et, de cette façon à amplifier efficacement l'amplitude de la variation de l'indice dans la configuration des franges produites par l'halogénure d'argent afin d'augmenter la quantité de lumière qui est diffractée dans le faisceau de premier ordre qui constitue la lentille de l'élément optique holographique.

Ces objets ainsi que d'autres objets sont obtenus grâce à un procédé et à un système de fabrication d'un élément holographique multiple. Le procédé comprend les opérations qui consistent à : former un élément holographique multiple maître ayant un réseau de diffraction à absorption sur le travers de l'élément holographique multiple maître, enduire l'élément holographique maître d'une couche d'un matériau d'enregistrement de phase, et orienter un faisceau d'enregistrement vers et à travers l'élément holographique maître et à l'intérieur de la couche du matériau d'enregistrement de phase.La configuration du réseau d'absorption de l'élément holographique maître module l'intensité du faisceau d'enregistrement, et le faisceau d'enregistrement modulé sollicite les monomères du matériau de l'enregistrement de phase pour former une configuration de monomères qui, une fois polymérisée, produit une configuration désirée de l'indice de réfraction à travers la couche du matériau d'enregistrement de phase. Le procédé comprend encore les opérations qui consistent à : fixer les monomères de la couche du matériau d'enregistrement de phase dans cette configuration des monomères pour obtenir ainsi une copie de l'élément holographique multiple, et dégager la couche de photopolymère de l'élément holographique maître.

L'élément holographique maître est de préférence formé par le procédé par étape et répétition. En particulier, cet élément holographique est formé en transmettant un faisceau de référence vers un support optique d'enregistrement, en transmettant un faisceau signal venant d'une source de faisceau vers un support d'enregistrement et sous un angle e- par rapport au faisceau de référence, et en déplaçant le support d'enregistrement par incréments, vers une multitude de positions, en enregistrant ainsi un nombre choisi d'hologrammes sur le support d'enregistrement. De cette façon, le faisceau de référence et le faisceau signal interfèrent en ces emplacements différents du support d'enregistrement pour former l'élément holographique multiple maître.

Quand cet élément holographique multiple maître est utilisé dans le procédé et le système de fabrication de l'invention, l'amplitude du faisceau d'enregistrement sur le travers de l'élément holographique multiple maître varie de préférence selon l'équation jAaJ1 z cos |AZ S e,
où Ae est l'amplitude du faisceau d'enregistrement en un point choisi quelconque sur l'élément holographique maître,
A est l'amplitude maximale du faisceau d'enregistrement sur l'élément holographique maître, et
O est l'angle indiqué ci-dessus entre le faisceau signal et le faisceau de référence utilisés pour enregistrer l'hologramme sur l'élément holographique maître.

D'autres avantages et bénéfices apportés par l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante considérée avec les dessins annexés qui précisent et représentent des formes de réalisation préférés de l'invention et dans lesquels
la figure 1 est un croquis schématique d'un système de fabrication d'un élément holographique maître ;;
la figure 2 est une vue agrandie d'une partie du système de la figure i
la figure 3 est un dessin schématique illustrant l'élément holographique maître en cours d'utilisation ou de reproduction
la figure 4 est un croquis schématique d'un système de fabrication d'une copie de l'élément holographique maître
la figure 5 est une vue agrandie d'une partie du système de la figure 4
la figure 6 représente, sous forme générale, l'élément holographique maître et la copie préparée à partir de ce maître, et montre comment l'enregistrement de phase de la copie est obtenu grâce au faisceau de copie et au réseau absorbant de l'élément holographique maître
la figure 7 montre comment, à partir d'un élément holographique copie mince, les rendements des faisceaux d'ordre zéro et de premier ordre sortant de l'élément holographique copie, varient en fonction du réseau de phase de la copie
les figures 8a-8d représentent divers paramètres intéressants lorsqu'un faisceau d'enregistrement d'amplitude constante sur son profil est utilisé dans le système de la figure 4 pour préparer un élément holographique copie
les figures 9a-9d montrent ces mêmes paramètres intéressants quand l'amplitude du faisceau d'enregistrement varie, sur son profil, d'une manière particulière
la figure 10 montre comment la modulation de l'indice de l'élément holographique copie varie, à la fois avant et après la vulcanisation de la copie, en fonction de l'énergie du faisceau d'enregistrement
la figure 11 illustre les caractéristiques de transfert pour une construction d'une copie
la figure 12 représente le spectre de puissance d'un filtre adapté construit pour le système de la figure 4
la figure 13 est un croquis schématique d'un montage de test en laboratoire utilisé pour fabriquer un élément holographique copie selon l'invention
la figure 14 est un croquis schématique d'un montage de laboratoire utilisé pour évaluer l'élément holographique copie
les figures 15 et 16 montrent comment le rendement de l'élément holographique copie varie en fonction de l'énergie du faisceau de copie, quand le faisceau de copie fait des angles égaux à zéro et à dix degrés, respectivement, par rapport à la normale à l'élément holographique copie
les figures 17 et 18 présentent sous forme d'histogramme les données des figures 15 et 16.

La présente invention est un procédé de fabrication d'une copie d'un élément optique holographique multiple -c'est-à-dire une copie en ce sens qu'au moment où la copie est reproduite, elle forme la même image que l'élément optique original produira lorsqu'il sera reproduit-- et l'invention est particulièrement bien adaptée à la fabrication d'un élément optique holographique multiple de grande précision et de grand rendement à partir d'un élément optique holographique multiple à grande précision et faible rendement.Comme le comprendront les spécialistes de la technique, l'invention dans son application la plus large peut cependant être utilisée à d'autres fins ; et en particulier, l'invention peut être utilisée simplement pour créer des copies fonctionnelles d'un élément holographique multiple sans se soucier de savoir si la copie est plus efficace ou plus précise que l'élément holographique original.

Pour comprendre comment l'invention peut être utilisée au mieux pour réaliser une copie d'un élément optique holographique multiple, il peut être utile de revoir la procédure avec laquelle un élément optique holographique multiple original, ou maître, est fabriqué, et les figures 1 et 2 illustrent d'une façon générale un procédé de fabrication d'un tel élément optique maître.

Plus précisément, la figure 1 illustre un système 10 pour la fabrication d'un élément holographique multiple en appliquant un procédé d'étape et de répétition ; et dans le système 10, un laser 12 forme un faisceau laser 14 et oriente ce faisceau vers un séparateur de faisceau 16, qui divise le faisceau en un faisceau de référence 20 et un faisceau signal 22. Le faisceau de référence 20 est orienté à partir du séparateur de faisceau 16, à travers des moyens de conditionnement du faisceau 24 et un filtre à atténuation variable 26 et puis vers le support d'enregistrement 28. Le faisceau signal 22 sortant du séparateur de faisceau 16 est réfléchi sur des miroirs 30a, 30b et 30c et puis traverse ensuite des moyens de dilatation du faisceau 32 et une lentille collimatrice 34.

Le faisceau collimaté traverse ensuite une lentille holographique 36. La lentille 36 est placée de manière que son faisceau de sortie en expansion 40 arrive sur le support d'enregistrement 28, de manière que le faisceau 40 interfère avec le faisceau de référence 20 et forme une configuration de franges sur le support d'enregistrement.

La distance focale FH de la lentille holographique 36 est déterminée par la distance entre le support 28 et le foyer 1F de la lentille 36.

Comme indiqué sur les figures 1 et 2, l'axe du faisceau de référence 20 est perpendiculaire au plan du support d'enregistrement 26, et l'axe du faisceau signal 22 fait un angle O avec la normale au plan du support d'enregistrement.

Pour former une multitude d'hologrammes sur le support d'enregistrement 28, ce support d'enregistrement est déplacé en passant par une série de positions pas-àpas ; et dans chaque position du support d'enregistrement, le faisceau signal 22 interfère avec le faisceau de référence 20 sur une zone correspondante du support d'enregistrement, en formant une multitude de configurations de diffraction ou hologrammes sur le support d'enregistrement, chaque hologramme étant généralement centré autour d'un point correspondant du support d'enregistrement. Au cours de la formation de chacun de ces hologrammes, l'axe du faisceau signal fait un angle O avec la normale au plan du support d'enregistrement, et chaque hologramme est donc considéré comme formé sous un angle 0.

Lorsque l'élément holographique multiple 28 est terminé, il peut être reproduit ; et en référence à la figure 3, cette reproduction est obtenue en dirigeant un faisceau collimaté 44 sur l'élément 28. Chaque hologramme de l'élément 28 diffracte le faisceau incident 44, en créant une multitude de faisceaux de sortie 46, dont chacun est focalisé sur un point respectif. Ces points de focalisation sont tous dans un même plan, appelé plan focal arrière de l'élément 28, à une distance f de cet élément optique. Par exemple, un élément optique holographique qui porte 16 hologrammes disposés en une matrice de 4x4 aurait 16 faisceaux de sortie ; et un élément optique holographique qui ne porte qu'un seul hologramme et qui pourrait être désigné sous le nom de hologramme lxl, n'aurait qu'un seul faisceau de sortie.

Etant donné que l'élément 28 a été préparé par un procédé d'étape et de répétition, cet élément a une grande précision, mais un faible rendement. Le rendement de l'élément 28 est défini comme étant le rapport entre l'énergie du faisceau de reproduction appliqué et la puissance combinée des faisceaux de sortie de premier ordre. Le rendement d'un élément optique holographique par étape et répétition est limité par le fait que la gamme dynamique de l'élément optique est partagée par tous les enregistrements effectués sur cet élément optique. Donc, par exemple, à chaque hologramme d'un élément optique holographique 4x4 est allouée une plage dynamique égale au 1/16 de la gamme dynamique totale de l'ensemble des éléments optiques holographiques.

L'objectif général de l'invention est, en effet, d'augmenter le rendement de diffraction de l'élément 28.

Plus précisément, ceci est obtenu en convertissant la configuration de diffraction de l'élément 28 entre un enregistrement d'amplitude et/ou de phase à faible rendement et un second élément optique holographique, et en amplifiant effectivement cette variation de faible modulation de l'indice, ce qui augmente ainsi la quantité de lumière qui est diffractée en faisceau de sortie du premier ordre dudit second élément optique holographique.

La figure 4 représente le système 50 pour la préparation de ce second élément optique holographique à partir de l'élément 28.

Dans le système 50, une source d'énergie lumineuse ou monochromatique collimatée de longueur d'onde sensiblement fixe comme par exemple un laser 54 forme un faisceau de sortie 56, appelé faisceau de copie ou d'enregistrement, et oriente ce faisceau à travers des moyens de conditionnement de faisceau 60, qui sont de préférence constitués par des lentilles 62 et 64, un trou d'épingle 66 et un filtre 70. Les lentilles 62 et 63 et le trou d'épingle 66 sont installés pour collimater le faisceau 56 et pour dilater le faisceau 20 à la dimension désirée ; et le filtre 70 est prévu pour commander ou ajuster l'intensité ou amplitude du faisceau 56 sur son profil, par rapport à une direction x, y, à volonté.A la sortie du moyen de conditionnement 60, le faisceau conditionné 66 est dirigé sous un angle souhaité sur l'élément optique holographique maître 28, il le traverse et pénètre directement dans un support d'enregistrement de phase 72, tel qu'une couche de photopolymère qui a été appliquée sur la face arrière de l'élément optique holographique maître.

Quand le faisceau de copie 56 traverse l'élément optique 28, ce faisceau est modulé en amplitude et en phase par la configuration de diffraction contenue dans l'élément optique 28, et cette modulation est directement accouplée au support 72. En particulier, quand le faisceau de copie 56 traverse l'élément holographique maître 28, l'amplitude de ce faisceau de copie est modulée de manière que le faisceau de copie ait une amplitude donnée ou profil d'intensité donné dans la direction x, y.En sortant de l'élément holographique maître 28, le faisceau de copie modulé en amplitude 56 passe directement sur et à travers le support 72, et quand ceci se produit, les monomères du support 72 migrent dans des zones d'intensité lumineuse plus faibles, en ayant tendance à former un profil d'intensité de monomères en travers du support 72 qui est l'inverse du profil d'intensité du faisceau 58 produit par l'élément optique holographique maître 28.

L'indice de réfraction à travers le support 72 varie de manière inversement proportionnelle à la densité de son monomère, si bien que le profil du monomère défini cidessus a tendance à créer un profil d'indice de réfraction en travers du support 72 qui recopie le profil d'intensité du faisceau 56 produit par l'élément optique maître 26.

Une fois que la configuration de densité désirée du monomère est produite sur le support 72, la transmission du faisceau d'enregistrement 56 à travers ce support est arrêtée ou interrompue. Ensuite, les monomères du photopolymère 72 sont polymérisés pour fixer les monomères et former de cette manière un enregistrement permanent de la configuration du monomère dans le photopolymère, et le photopolymère est dégagé des éléments d'enregistrement maître 26.

L'enregistrement sur le photopolymère 72 est un pur enregistrement de phase sur un support non absorbant ; et par conséquent, quand le photopolymère est reproduit, il n'y a pratiquement aucune atténuation de l'amplitude du faisceau de reproduction par le photopolymère.

En référence aux figures 4 et 5, des capteurs 74 sont de préférence installés pour surveiller la puissance des faisceaux du premier ordre et d'ordre supérieur sortant de la couche de photopolymère 72 pendant l'exécution de l'enregistrement, et l'enregistrement est terminé lorsqu'une puissance maximale est obtenue dans le faisceau de sortie de premier ordre, et une puissance souhaitée minimale est obtenue dans les faisceaux de sortie d'ordres supérieurs. Par exemple, des signaux sortant de ces capteurs 74 peuvent être surveillés par un opérateur, qui coupe manuellement l'excitation du laser 54 quand les puissances voulues des faisceaux de sortie sont obtenues.

Dans une alternative, ces capteurs peuvent être reliés au laser 54 pour couper automatiquement l'excitation du laser quand les faisceaux de sortie du photopolymère 72 atteignent les niveaux de puissance voulus. Une copie d'essai de l'élément holo-photographique peut aussi être formée d'abord, en notant un histogramme en fonction du temps des niveaux de puissance des différents ordres des faisceaux de sortie. Ceci crée un histogramme qui permet de choisir une exposition qui conduirait au rendement et aux répartitions voulues des faisceaux de premier ordre et d'ordre supérieur sortant de la couche de photopolymère.

Ces données seraient ensuite utilisées pour fabriquer un élément optique holographique optimisé.

Tout polymère approprié est utilisable comme support d'enregistrement 72 ; et par exemple, un photopolymère approprié est vendu par DuPont Inc. sous la marque déposée HRF 600 OMNIDEX. Le photopolymère peut être versé sur un élément holographique maître 28 et puis durcisur place, ou bien une bande de film de photopolymère traitée peut être directement enroulée sur le côté émulsion de l'élément maître 28. Des techniques classiques sont utilisables pour polymériser le photopolymère et dégager le photopolymère de l'élément holographique maître 28.

L'invention apparaîtra plus clairement aux spécialistes de la technique en revoyant l'exposé cidessus. L'analyse suivante peut aider à expliquer les avantages et bénéfices de l'invention, et expliquer comment optimiser ces avantages et bénéfices.

Lorsqu'un hologramme d'ondes planes (un réseau sinusoïdal) qui comprend un réseau absorbant est constitué en un élément holographique mince, la périodicité a du réseau sur le travers de la largeur de l'élément holographique, ce que l'on appelle ici la direction y, est définie par l'équation
a = a0 + as
S (1)
où ao est l'absorption moyenne du réseau,
a1 est le niveau d'absorption crête du réseau, et S-1 est la fréquence spatiale du réseau le long de l'axe y.

On sait aussi que le rendement n de ce réseau absorbant est donné par l'équation
# = exp[-2a0d / cos #] sinh[a1d / 2cos O) (2)
où d est l'épaisseur de l'élément optique, et
O est l'angle par rapport à la normale du faisceau de référence utilisé pour fabriquer l'élément optique.

Lorsque O est égal à zéro, comme c'est le cas du système des figures 1 et 2, cosO égale un, et l'équation (2) devient q = exp[-2a0d]sinh[a1d/2] ( 3 )
TI est maximum quand aO est égal à al ; et lorsque tel est le cas, et pour un élément optique ayant une épaisseur de 20 m, le rendement maximal du réseau est d'environ 3,67 W.

L'exposé ci-dessus est basé sur l'hypothèse que l'angle O est fixe. Dans le cas d'hologrammes plus complexes, tels que ceux qui sont formés dans des applications aux lentilles, un second angle w pourrait aussi être inclus. Ces deux angles O et v varieraient d'un point à l'autre de l'enregistrement et en fait entraîneraient une réduction du rendement de l'élément optique holographique. Ce rendement réduit est dû au fait que la fréquence spatiale 1/S du réseau le long de l'axe y est fonction à la fois de O et de g . En particulier, la fréquence spatiale est donnée par l'équation
2 = 2sin 8 sin yr
5 X (4}
où X est la longueur d'onde du faisceau de référence.

La figure 6 est une vue schématique illustrant un élément holographique multiple 28 et une couche de photopolymère 72, et comprend aussi en superposition sur ces deux éléments, des graphes de plusieurs paramètres intéressants. En particulier, la figure 6 comprend un graphe de la périodicité, a, du réseau de l'élément 28, telle qu'elle est donnée par l'équation (1), superposée sur un contour de l'élément holographique multiple maître 28 ; et cette figure contient un graphe de- l'indice de réfraction, n, du photopolymère 72, superposé sur un contour de cet élément.

En référence à la figure 6, lorsque l'élément optique maître 28 est éclairé par le faisceau de réplique ou de copie, qui traverse le réseau absorbant défini par l'équation (1), l'intensité de ce faisceau de copie est modulée par le réseau absorbant de l'élément optique maître. Ce faisceau de copie modulé est appliqué sur le matériau photopolymère 72, sur lequel, effectivement le réseau absorbant de l'élément 28 est transformé en un réseau à indice modulé en phase uniquement.

Dans le cas d'une couche de photopolymère mince 72, la périodicité, +, du réseau de phase sur la largeur de la couche 72 peut être définie par l'expression
4 2 #0 + #1sin(Ky) (5)
où #0 est un certain déphasage fixe,
#1 est le déphasage maximal du réseau de phase, et
K = 2#
S
Ce réseau de phase peut être créé par une modulation de l'indice, n, donné par l'équation
n = fla + n1sin(Ky) (6)
où nO est la modulation moyenne de l'indice,
nl est la modulation maximale de l'indice, et
K = 2#
s
Le déphasage # est lié à la modulation de l'indice n, par le rapport : : # = nd 2# # (7) où
d
- = entier + A (8) et A est une certaine fraction.

En résolvant l'équation (7) par rapport à +, on obtient 2rnd
(9) si bien que l'équation (5) peut être réécrite sous la forme

La fonction de transmittance, T(y), du réseau est

Cette fonction peut être évaluée au moyen de la fonction de Bessel

En explicitant l'équation (12) on obtient

D'une façon générale, pour n=o, ou pour un entier positif, chaque terme du crochet dans l'équation (13) peut s'exprimer par l'équation suivante

où n est l'ordre de la fonction de Bessel, et m est le terme de la série.

I1 s'agit d'une fonction de Bessel du premier type qui peut être développée à partir de l'équation (14). Par exemple, Jo (42) et J1 (41) sont donnés par les équations

où la valeur de + s'obtient à partir de l'équation (9).

Pour évaluer la fonction de transmittance définie par l'équation (12), il faut résoudre chaque terme du développement en série ou effectuer une intégration numérique. Pour le réseau de phase formé sur le photopolymère 72, Jo (02) est le faisceau de sortie continu ou d'ordre zéro du réseau, t (+1) est le faisceau de premier ordre sortant du réseau et .J2 (02) ainsi que les termes de rang supérieur de la série sont les faisceaux du second ordre et d'ordre supérieur sortant du réseau. Les faisceaux d'ordre zéro et de premier ordre sortant du photopolymère sont les faisceaux principalement intéressants, et par conséquent, les termes d'ordre zéro et d'ordre un dans l'équation (12) sont les termes essentiellement intéressants.Les valeurs deSo (+1) et T 1 (+1) sont données dans des tables si bien qu'il suffit de calculer #1 et puis de consulter la fonction de Bessel intéressante pour cette valeur1 et de calculer cette valeur en utilisant un programme d'ordinateur tel que le
Matlab.

Comme mentionné précédemment, un photopolymère approprié 72 est vendu sous la marque commerciale HRF 600
OMNIDEX et pour ce polymère la valeur de n est de 0,14. En remplaçant cette valeur de n dans l'équation (9) et en remplaçant respectivement d et A par 10 ym et 0,633 clam, dans l'équation (9), on obtient:

Une fois #1 déterminé, J o (41) et J 1 (41) peùvent être déterminés à partir des équations (15) et (16).En particulier, avec X = 1,39, les équations (15) et (16) montrent que

Puisque les termes de la transmittance pour l'ordre zéro et le premier ordre sont connus, le rendement du réseau peut être calculé en faisant passer à travers le réseau un faisceau lumineux ayant une puissance égale à une unité ( = 1).

La valeur d'ordre zéro, ILJo (41)1 est

et la valeur du premier ordre, J1 (+1) est

Les équations ci-dessus indiquent l'amplitude et la phase des faisceaux sortant du réseau, qui sont définies par Jo (41) et J1 (01)-
Le rendement de la copie de l'élément holographique fabriqué est lié à la puissance lumineuse, ou au carré de l'amplitude. du faisceau de sortie par rapport à la puissance du faisceau de reproduction, et le rendement # est donné par l'équation

<tb> rendement <SEP> = <SEP> QX <SEP> |JI(14 <SEP> 0,29 <SEP> (20)
<tb>
Les rendements des faisceaux de sortie d'ordre zéro et d'ordre un de l'élément holographique 72 --plus précisément, le rapport entre l'intensité du faisceau d'ordre zéro sortant de l'élément 12 et l'intensité du faisceau de reproduction-- déduits de la fonction de
Bessel d'ordre zéro et d'ordre un, sont indiqués sur la figure 7. Comme indiqué ici, pour + 1 = 1,39, les rendements des faisceaux de sortie d'ordre un et d'ordre zéro sont sensiblement égaux.Le rendement maximal du faisceau de sortie de premier ordre est d'environ 34 %, ce que l'on obtient pour 1 sensiblement égal à 1,8 ; et pour cette valeur de ss 1, le rendement du faisceau de sortie d'ordre zéro est d'environ 10 %.

Il faut remarquer que, dans le cas d'un réseau mince formé sur un photopolymère 72, des faisceaux de sortie d'ordre supérieur apparaissent des deux côtés du faisceau de sortie d'ordre zéro et que la puissance totale de sortie du photopolymère peut être calculée en faisant la somme des puissances de tous les faisceaux de sortie des différents ordres. Ceci équivaut à résoudre l'équation (12) pour une seule valeur de + 1 et pour toutes les valeurs de n et m et à élever au carré l'amplitude du résultat. En outre, cette puissance de sortie totale devrait être égale à la puissance totale d'entrée, puisqu'il n'y a aucune perte par absorption dans le réseau du photopolymère 72.

Au cours d'expériences effectuées en laboratoire, les auteurs ont obtenu une réplique par contact d'éléments optiques holographiques en utilisant les paramètres cidessus avec des rendements s'échelonnant entre 20 et 30 %, ce qui correspond à l'étude ci-dessus pour des réseaux minces.

La distinction entre des hologrammes épais et minces est définie par l'équation suivante

où d est l'épaisseur du film,
n est l'indice du film, et
A est l'écartement des franges sur le film (1/S). En particulier, si Q c 1, le réseau est considéré comme mince ; et Q > > 1, le réseau est considéré comme épais.

Pour les valeurs : X = 0,514 pm, d = 10 ym, n = 1,5 et A = l,82x10-3 ,

Ceci place les épaisseurs de réseau quelque part entre le critère des réseaux épais et le critère des réseaux minces et par conséquent, les deux cas doivent être considérés.

Le rendement, n d'un réseau épais, utilisant la solution d'onde couplée Kogelnik pour un réseau épais est donné par l'équation

En- appliquant les valeurs indiquées ci-dessus pour n, d, X et 0, on obtient TI = 42 %. Ce rendement est supérieur à ce qui a été déterminé lorsque le réseau est considéré comme mince, et supérieur à ce qui a été observé en laboratoire, ce qui tend à dire que les résultats indiqués par l'équation (13) s'appliquent au cas présent.

Comme le montre l'équation (20), dans le cas d'un élément optique holographique mince, le rendement de l'élément holographique est une fonction de 41. Le terme du pic de phase dans l'équation (5) est commandé par le terme de la modulation de l'indice nl dans l'équation (6) et par conséquent, le rendement maximal de l'élément holographique 72, ainsi que l'uniformité du rendement de l'élément holographique, sont des fonctions de ce terme nl, du fait de la modulation du faisceau de copie.

D'après l'équation (2), il apparaît aussi que le rendement du réseau absorbant de l'élément holographique maître 28 est fonction de l'angle O entre le faisceau de référence et la normale de l'élément optique à partir duquel l'élément holographique est fabriqué i et en particulier, que le rendement, , varie comme l'inverse de cosO. Des variations de l'angle O peuvent être compensées en ajustant ou en commandant l'intensité du faisceau de copie dans la direction x, y --c'est-à-dire sur le travers du profil du faisceau de copie-- si bien que le rendement utile de l'élément optique holographique fabriqué peut être maintenu à un maximum pour toutes les valeurs de 0.

Les corrections ou ajustements nécessaires à appliquer au faisceau de copie peuvent être très simples ou très complexes selon la façon dont O varie. Par exemple, pour la lentille 28 fabriquée dans le système de la figure 1, O varie de manière symétrique sans inflexion, et un filtre gaussien modifié peut être utilisé dans le système de la figure 4 pour obtenir les ajustements souhaités du profil de l'intensité du faisceau de copie.

Lorsque les fonctions de O sont plus complexes, par exemple lorsqu'il s'agit de fonctions dissymétriques avec des inflexions, le filtre de profil du faisceau dans le système 50 serait plus compliqué.

Encore plus précisément, en référence aux figures 46, le rendement optimal souhaité de l'élément holographique de copie peut être obtenu en faisant varier l'amplitude du faisceau de copie sur le travers de la phase de l'élément holographique maître multiple 28 conformément à l'équation

oùl est l'amplitude du faisceau d'enregistrement en un point choisi quelconque de l'élément holographique maître,
AI est l'intensité maximale du faisceau d'enregistrement incident sur l'élément holographique maître, et O est l'angle entre (i) la normale du support d'enregistrement à partir duquel l'élément holographique 26 a été fabriqué, et (ii) le faisceau de référence utilisé pour former l'hologramme sur l'élément 28 au point choisi.

Par exemple, en appliquant l'équation (22) et en utilisant les paramètres suivants d 204 nl = 0,017 = = &commat; e O o un réseau peut théoriquement conduire à un rendement de 100 comme indiqué ci-dessous

Lorsque O est supérieur à zéro mais n'est pas fixe, alors les termes de l'équation (22) qui peuvent varier sont O et nl, et les autres termes sont fixes. I1 faut aussi remarquer que le cosO au dénominateur de l'équation (22) varie avec l'angle d'enregistrement.Donc, par exemple, dans le cas d'une lentille d'élément optique holographique de 100 mm formée sur une plaque 108x108 mm environ (4x4") et fabriquée avec une valeur nominale 0o = 100, l'angle d'enregistrement peut effectivement varier entre +36,6 et -26,6 entre le centre de la plaque et les bords. Les cosinus de ces angles sont
cos#0 = 0,98
cos (-26,6) = 0,89
cors (36,6) = 0,8
Si nl est commandé de manière à varier exactement en même temps que cosO, alors l'argument de l'équation (22) reste constant et quel que soit le rendement choisi en principe, il sera maintenu.Les figures 8a-8d et 9a-9d représentent le tracé de ces paramètres pour une construction de lentilles d'élément optique holographique de 100 mm et l'effet de la commande de nl pour annuler les variations du rendement attribuées à une valeur variable de 0. En particulier, les figures 8a et 9a représentent la plage de l'angle d'enregistrement O quand l'élément holographique maître 28 est fabriqué, ainsi que le cosinus de cet angle.La figure 8(b) représente une valeur n constante, et la figure 9(b) représente la valeur de n cosO en fonction de 0. Les figures 8(c) et 9(c) représentent les valeurs de nl/cosO et nl cosO/cosO, respectivement en fonction de 0, et les figures 8(d) et 9(d) représentent les rendements de la copie d'élément holographique formée quand l'intensité du faisceau d'enregistrement varie dans la direction x, y selon les fonctions indiquées respectivement par les figures 8(b) et 9(b). Comme le prévoit l'équation (22), quand l'intensité du faisceau d'enregistrement est maintenue constante dans la direction x, y, le rendement de l'élément holographique diminue, ou s'abaisse, vers les bords de cet élément, ainsi que l'indique la figure 8(d).Toutefois, lorsque cette intensité de faisceau est ajustée de manière à compenser les variations de cosO pour que le rapport intensité de faisceau/cosO reste constant, ainsi que l'indique la figure 9(c), il en résulte que le rendement de l'élément holographique copié est lui aussi constant, comme le montre la figure 9 (d).

La modulation en cosO de An est définie par l'équation (23), dans le cas où l'intensité du faisceau de copie varie comme cose et par conséquent, la variation d'indice nl est modifiée en conséquence. Ceci suppose que la relation entre nl et l'énergie d'enregistrement est linéaire pour le point de fonctionnement choisi, et qu'elle est d'environ 40 mJ/cm2. L'énergie de l'enregistrement est donnée par l'équation
Energie d'enregistrement = tA12cosQ (24 > où A t est le temps d'exposition, et
IAI2 est l'intensité crête du faisceau d' enregistrement.

La relation entre nl et l'énergie d'enregistrement est définie par les courbes présentées sur la figure 10, lesquelles représentent en particulier la modulation de l'indice du matériau photopolymère à la fois avant et après traitement thermique. Bien qu'un traitement thermique ne soit pas nécessaire, ce traitement ne conduit pas à une augmentation significative de la modulation de l'indice nl, comme l'indiquent les courbes de la figure 10.

Les caractéristiques de transfert pour un élément optique holographique de copie ou de réplique sont indiquées sur la figure 11. Les caractéristiques de transfert dans le cas d'une réplique sans traitement thermique ont été empruntées à la figure 10. La variation d'indice est représentée en ordonnées sur la figure 11 ; et l'énergie d'exposition, calculée à partir de l'équation (24) est représentée en abscisse sur la figure 11.

L'intensité inversée du profil du faisceau est empruntée à l'équation (23), ce qui fait que l'axe est excentré, puisque le faisceau signalé et le faisceau de référence utilisés pour fabriquer l'enregistrement maître se coupent sous un angle de 100. En pratique, ce profil est obtenu en plaçant sur la trajectoire du faisceau de copie, un filtre absorbant ayant une caractéristique de transmission proportionnelle à l/cosi Un tel filtre peut être fabriqué, par exemple, en exposant une plaque d'AgHal à une source lumineuse dont l'intensité varie comme 1/cosy.

La plaque développée devrait avoir une transmittance en 1/cosy. La modulation nl de l'indice est aussi modulée par le cosO comme indiqué sur la figure 11. Pour des questions pratiques, une courbe de transfert devrait être fermée pour chaque nouveau lot de matériau de copie, afin de s'assurer que ce matériau de copie est exposé au faisceau de copie pendant le temps voulu pour fabriquer des éléments holographiques de copie ayant un rendement maximal et des performances uniformes.

La discussion ci-dessus a été focalisée sur l'emploi de répliques pour fabriquer des éléments optiques holographiques ; toutefois, des filtres optiques tels que des filtres passe-haut adaptés pourraient aussi bénéficier de ce procédé, et on estime que le rendement d'un filtre adapté pourrait être augmenté d'au moins 10 dB. En prenant par exemple un objet carré f(x,y) pour lequel un filtre doit être fabriqué, on prend la transformée de Fourrier et une réponse passe-haut en fréquence et sélectionnée pour commencer au premier lobe (le passage de fréquence plus élevé pourrait être défini en choisissant le second ou le troisième lobe ou des lobes de plus haut rang).Le spectre de puissance, Ps est donné par Ps=(F(f(x,y)lP (25)
Le- long d'un axe, par exemple l'axe x, le spectre de puissance Ps(x) peut s'écrire analytiquement
Ps(x)=IsincxI 2 (26)
L'équation (26) est représentée sur la figure 10, laquelle montre que le premier lobe latéral est inférieur de 13 dB, le second de 18 dB et ainsi de suite. Pour le filtre passe-haut qui est nécessaire à la discrimination, il y a au moins une diminution de 13 dB, et l'on utilise le premier lobe, et les diminutions augmentent encore quand la fréquence de coupure augmente. En outre, à partir de l'équation (3), on peut déterminer que si le filtre est enregistré en utilisant de l'AgHal, le rendement maximal dû à l'absorption est de 3,67 %, ce qui se traduit par une diminution supplémentaire de 14 dB.La perte due au choix d'un lobe passe-haut ne peut pas être éliminée, toutefois, les pertes par absorption peuvent être réduites en appliquant les méthodes de copie définies ci-dessus. Si le filtre de copie fonctionne aussi bien que le filtre utilisé dans la fabrication de l'élément optique holographique, on estime qu'au moins une augmentation de 10 dB du rendement du filtre et une réduction correspondante des besoins en puissance laser peuvent être obtenues.

Des expériences ont été faites pour augmenter le rendement des réseaux de lentilles holographiques multiples actuellement fabriquées en utilisant un matériau
AgHal déposé sur des plaques de verre. Les réseaux de lentilles holographiques multiples ont un rendement de l'ordre de 2 à 3 W ; et grâce au procédé de copie décrit ici, les mêmes réseaux de lentilles holographiques multiples en AgHal ont été transférés avec des modulations d'indice accrues sur un photopolymère OMNIDEX, et le rendement de réseau 3x3 et 4x4 a été augmenté jusqu'à 20 et 30 W sans aucune perte notable de qualité.

Les réseaux de lentilles holographiques multiples en
AgHal ont été fabriqués sur une longueur d'onde de 647 nm (en utilisant un laser au krypton) ou de 633 nm (en utilisant un laser HeNe) avec un angle de 10 entre le faisceau signal et le faisceau de référence. Les réseaux ont été créés par un procédé d'exposition par étape et répétition comme décrit précédemment, c'est-à-dire que le matériau photosensible a été exposé pour le premier emplacement, puis que la plaque a été déplacée d'une quantité voulue, exposée à nouveau, déplacée et réexposée encore, et ainsi de suite pour chaque emplacement du réseau.

Un diagramme schématique du montage de test en laboratoire 80 est représenté sur la figure 11. Le photopolymère OMNIDEX 82 est sensibilisé dans la région du bleu-vert et par conséquent on a utilisé comme source lumineuse un laser 84 à ions d'argon émettant de la lumière bleue (488 nm). Le faisceau laser brut 86 est filtré dans l'espace, étendu et collimaté. Une monture à un seul axe qui avait la possibilité de tourner autour de l'axe vertical a été utilisée pour installer le réseau maître 90 MHli en verre/AgHal.

Comme indiqué précédemment, le photopolymère utilisé au cours des expériences ci-dessus n'est sensible qu'à la région du bleu-vert, et par conséquent, une lampe rouge a été utilisée pour l'éclairage. Le photopolymère a été appliqué sur un substrat constitué par une feuille de
Mylar et une mince membrane de protection recouvrait le matériau. Au cours de la préparation du photopolymère avant exposition, cette couche de protection a été pelée et le substrat en photopolymère/Mylar a été appliqué sur le maître en verre/AgHal de manière que le photopolymère soit tourné vers et vienne en contact intime avec l'émulsion AgHal de la plaque maîtresse.La feuille de photopolymère a été appliquée à l'aide d'un rouleau, en commençant à une extrémité et en roulant la feuille de photopolymère pour qu'elle vienne en contact avec la plaque maître en évitant d'enfermer des bulles d'air, qui pourraient créer des vides entre les émulsions. Le sandwich formé par le maître plaque de verre/AgHal et la feuille de photopolymère a été placé dans la monture de manière que le verre soit orienté vers la source du faisceau laser, et le sandwich plat a été exposé à la source de la lumière laser.Après exposition, le photopolymère a été fixé ou traité en l'éclairant au moyen d'une source de lumière extra-violette ; et un temps de fixation typique de 6 à 8 minutes a été appliqué avec une petite lumière noire (800 yb.gcm2). Le photopolymère fixé avec le substrat en Mylar a été dégagé de la plaque de verre et on a évalué le rendement et la qualité optique.

La figure 12 représente un schéma du montage de laboratoire 100 utilisé pour reproduire et évaluer l'élément optique 82 constituant une copie renforcée, en utilisant une source laser 102 ayant une longueur d'onde de 633 nm, laquelle était proche de la longueur d'onde avec laquelle l'élément holographique maître 90 a été fabriqué . Il faut remarquer que la longueur d'onde du faisceau de copie n'est pas la même et qu'elle n'a pas besoin d'être la même que la longueur d'onde du faisceau de reproduction, puisque le faisceau de copie sert uniquement à former l'élément copie 82. Pour cette estimation, l'enregistrement sur photopolymère a été monté dans un cadre liquide (non représenté) avec une platine pour l'ajustement en rotation autour des axes x et y (roulis et tangage). Une caméra de télévision CCD 104 fixée à un microscope de banc d'essai a permis d'examiner la configuration de diffraction focalisée pour évaluer la qualité optique de l'élément optique holographique, tandis qu'un radiomètre J-16 (non représenté) a servi à mesurer le rendement de puissance pour déterminer le rendement de diffraction. Une ouverture circulaire de 10 mm (non représentée) était placée devant le faisceau laser servant à évaluer chaque copie du réseau de lentilles holographiques multiples. La platine de l'élément optique holographique 82 a été ajustée tandis que la configuration de diffraction résultante était examinée pour obtenir les meilleures performances de lentilles possibles, puis la puissance du faisceau de diffraction de premier ordre a été mesurée.

Les expositions initiales des copies ont été faites sur une surface d'environ 94 cm2 en utilisant un faisceau laser ayant un diamètre de 30 mm qui était aligné avec la normale à la plaque (support en photopolymère) avec une densité de puissance relativement élevée (10 mW/cm2). On s'est aperçu que l'angle de reproduction avec lequel le rendement maximal de diffraction était obtenu différait de l'angle avec lequel la meilleure configuration de diffraction se formait.

Au cours des essais ultérieurs, plusieurs expositions ont été faites avec des énergies différentes, l'angle d'incidence du faisceau de copie étant réglé à la même valeur que l'angle de la plaque du maître. A la reproduction, on s'est aperçu que l'angle qui conduisait aux performances optiques les meilleures, coïncidait de très près avec le meilleur rendement de diffraction. Les copies ont été à l'origine reproduites à sec (c'est-à-dire sans aucun cadre liquide) et tandis que le rendement de diffraction était sensiblement supérieur d'un ordre de grandeur au maître original, la qualité optique n'était pas tout à fait aussi bonne. On a estimé que la réplique sur le photopolymère OMNIDEX pouvait constituer seulement un phénomène de surface, et par conséquent disparaîtrait quand le photopolymère serait plongé dans le liquide d'adaptation.Toutefois, quand le photopolymère OMNIDEX a été reproduit dans un cadre liquide d'indice adapté, on s'est aperçu que la qualité optique du photopolymère était améliorée au point d'être pratiquement impossible à distinguer du réseau de lentilles holographiques multiples maître et le rendement est resté élevé, ce qui prouve que l'enregistrement en question se situait bien dans le support et non simplement en surface. Toutefois, l'angle de reproduction qui conduisait aux meilleures performances et au meilleur rendement de diffraction a montré quelques variantes irrégulières d'une plaque à l'autre. Le substrat en Mylar du photopolymère présente une certaine biréfringence et pouvait avoir des variations d'épaisseur susceptibles de nuire aux conditions et à la qualité de la reproduction.

En faisant référence à la figure 11, le diamètre du faisceau laser collimaté servant au procédé de copie a été porté à 100 mm pour recopier toute l'ouverture des réseaux de lentilles holographiques multiples maitres. L'intensité maximale que l'on pouvait obtenir avec le diamètre de faisceau plus grand était d'environ 2,5 mW/cm2. On s'est aperçu que le faisceau de copie était normal à la plaque maître, que les copies du photopolymère avaient une plage plus grande de l'angle de reproduction si bien qu'il était plus facile de trouver un bon compromis et d'obtenir à la fois de bonnes performances optiques et un bon rendement de diffraction.Quand l'angle du faisceau de copie était ajusté pour coïncider avec l'angle original de fabrication du maître, l'angle de reproduction présentait une plage étroite acceptable pour obtenir un bon rendement de diffraction tandis que l'angle conduisant à de bonnes performances optiques était irrégulier. Par conséquent, toutes les copies de grand diamètre ont été faites perpendiculairement au faisceau de copie.

Des copies ont été faites d'un élément maître 3x3 avec un rendement de 2,7 W et d'un maître 4x4 avec un rendement de 1,2 t. Des expositions de 10 mn et de 20 mn avec une densité d'environ 2,5 mW/cm2 et de 20 mn et de 40 mn avec environ 1,2 mW/cm2 ont été pratiquées avec un temps de fixation aux ultraviolets de 3 à 6 mn avec la plaque en butée sur la face de la lampe servant au processus de vulcanisation, en couvrant un tiers de la plaque toutes les six minutes pour assurer une vulcanisation totale. Le rendement crête varie entre 22 % et 31 W pour un élément optique holographique multiple de 3x3 et de 22,7 W à 24,3 % pour un élément optique holographique multiple 4x4. Les résultats sont récapitulés par les courbes et les graphes des figures 13 à 16.

Plus précisément, les figures 13 à 14 représentent le rendement de l'élément holographique copie en fonction de l'énergie d'enregistrement pour des angles du faisceau d'enregistrement de O et de 100 respectivement. Dans ces conditions, l'alignement a été effectué pour obtenir un rendement maximal sans tenter d'optimiser la configuration aérée de la lentille. A partir des données ci-dessus, il apparaît que le rendement le plus élevé est obtenu quand le faisceau de copie est perpendiculaire au plan d'enregistrement. Bien que cette condition d'un faisceau normal semble être la meilleure, il peut y avoir des avantages à effectuer des copies désaxées, par exemple, on peut obtenir une diminution des ordres supérieurs ainsi qu'un contrôle de la chute du rendement.

Les figures 17 et 18 présentent les données sous forme d'un histogramme dont les conditions de 3x3 éléments et de 4x4 MHli dans les conditions d'un faisceau normal sur une grande surface (100 mm de diamètre). La figure 17 montre que le rendement maximal atteint 38 W pour une configuration peu aérée comparativement à un rendement maximal de 27,5 W quand l'élément optique holographique est ajusté pour la configuration bien aérée avec f/40. Les données présentées sous forme d'histogramme montrent que le rendement de 28 W de l'enregistrement à configuration bien aérée s'approche du rendement maximal de 32 W pour une exposition de 1990 mJ/cm2. Si on détermine le rendement du photopolymère en appliquant l'équation (22), on voit qu'il est possible d'obtenir un certain nombre d'expositions multiples qui conduiraient à des rendements semblables. Avec des points d'information moins nombreux, la figure 18 montre les éléments HOE 4x4 avec un rendement qui reste dans la plage allant de 20-25 W dans les deux cas. Il n'y a aucun doute que les rendements meilleurs des élément optiques holographiques sont des valeurs concrètes et répétitives.

Bien qu'il apparaisse que l'invention décrite ici soit bien calculée pour obtenir les objets définis précédemment, on notera que de nombreuses modifications et formes de réalisation peuvent être imaginées par les spécialistes de la technique,

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un élément holographique multiple, consistant à

former un élément holographique multiple maître en disposant d'une configuration de réseau d'absorption créant une configuration donnée de l'indice de réfraction en travers de l'élément holographique multiple maître

enduire l'élément holographique multiple maître d'une couche de photopolymère

orienter un faisceau d'enregistrement vers et à travers l'élément holographique multiple maître et dans la couche de polymère

dans lequel la configuration du réseau d'absorption de l'élément holographique multiple maître module l'amplitude du faisceau d'enregistrement, et le faisceau d'enregistrement modulé forme avec les monomères de la couche de photopolymère une configuration donnée de l'indice de réfraction à travers la couche de photopolymère

fixer les monomères de la couche de photopolymère dans ladite configuration de monomères pour constituer une copie de l'élément holographique multiple ; et

dégager la couche de photopolymère de l'élément holographique multiple maître.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel

l'opération qui consiste à former l'élément holographique multiple maître comprend les opérations suivantes

(i) transmettre un faisceau de référence vers un support d'enregistrement optique,

(ii) transmettre un faisceau signal délivré par une source de faisceau au support d'enregistrement et sous un angle O par rapport au faisceau de référence, et

(iii) déplacer ladite source de faisceau, par rapport au support d'enregistrement, vers une multitude de positions, pour orienter le faisceau signal sur une multitude d'emplacements du support d'enregistrement,

dans lequel le faisceau de référence et le faisceau signal interférent en ladite multitude d'emplacements pour former l'élément holographique multiple maître à partir du support d'enregistrement optique, et l'angle O varie comme une fonction donnée de l'emplacement sur le support d'enregistrement vers lequel le faisceau signal est dirigé, et chaque point de l'élément holographique multiple maître est associé à une valeur de O suivant ladite fonction donnée ; et

l'opération qui consiste à orienter le faisceau d'enregistrement vers et à travers l'élément holographique maître comprend l'opération qui consiste à faire varier le profil de l'amplitude du faisceau d'enregistrement à travers l'élément holographique multiple maître selon l'équation

2 - IAIz |A| cos e,

où Ae est l'amplitude du faisceau d'enregistrement en un point donné quelconque sur l'élément holographique multiple maître

A est l'amplitude maximale du faisceau d'enregistrement sur l'élément holographique maître, et

O est la valeur de O associée audit point donné de l'élément holographique maître selon ladite fonction donnée.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération d'orientation comprend l'opération qui consiste à faire varier l'amplitude du faisceau d'enregistrement à travers l'élément holographique multiple maître pour former l'élément holographique copie avec un rendement constant en travers de ladite copie.

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel

l'opération de formation comprend les opérations suivantes

(i) transmettre un faisceau de référence vers un support d'enregistrement optique,

(ii) transmettre un faisceau signal délivré par une source de faisceau au support d'enregistrement et sous un anglet par rapport au faisceau de référence, et

(iii) déplacer ladite source de faisceau, par rapport au support d'enregistrement, vers une multitude de positions, pour orienter le faisceau signal sur une multitude d'emplacements du support d'enregistrement,

dans lequel le faisceau de référence et le faisceau signal interférent en ladite multitude d'emplacements pour former l'élément holographique multiple maître à partir du support d'enregistrement optique, et l'angle O varie comme une fonction donnée de l'emplacement sur le support d'enregistrement vers lequel le faisceau signal est dirigé, et chaque point de l'élément holographique multiple maître est associé à une valeur de e-- suivant ladite fonction donnée ; et

l'opération de variation comprend l'opération qui consiste à faire varier l'amplitude du faisceau d'enregistrement pour maintenir le rapport A n/cose constant sur la largeur de l'élément holographique maître, où n est l'indice de réfraction de l'élément holographique copie en un point donné quelconque de cet élément, et

O a la valeur de O associée au point de l'élément holographique maître qui est aligné avec ledit point donné sur l'élément holographique copie dans la direction de la trajectoire du faisceau d'enregistrement.

5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération d'enduction comprend les opérations suivantes

appliquer un film de photopolymère sur l'élément holographique multiple ; et

vulcaniser le film de photopolymère sur l'élément holographique multiple.

6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération d'enduction comprend l'opération qui consiste à rouler une couche vulcanisée de photopolymère sur l'élément holographique multiple.

7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération d'orientation comprend les opérations suivantes

faire passer le faisceau d'enregistrement à travers le photopolymère, de façon que le faisceau d'enregistrement forme un faisceau de sortie

surveiller l'intensité du faisceau de sortie ; et

achever l'opération d' orientation quand l'intensité du faisceau de sortie atteint un niveau donné.

8. Système pour fabriquer un élément holographique multiple, comprenant

un élément holographique multiple maître ayant une configuration de réseau d'absorption qui produit une configuration donnée de l'indice de réfraction à travers l'élément holographique multiple maître

une couche de photopolymère enduite sur l'élément holographique multiple maître ; et

des moyens pour orienter un faisceau d'enregistrement sur et à travers l'élément holographique multiple maître et dans la couche de photopolymère,

dans lequel la configuration du réseau d'absorption de l'élément holographique multiple maître module l'amplitude du faisceau d'enregistrement, et le faisceau d'enregistrement modulé forme avec les monomères de la couche de photopolymère une configuration de monomères qui crée ladite configuration donnée de l'indice de réfraction à travers la couche de photopolymère.

9. Système selon la revendication 8, dans lequel l'élément holographique maître est fabriqué par un procédé dans lequel le faisceau de référence est transmis à un support d'enregistrement optique, un faisceau signal est transmis depuis une source de faisceau au support d'enregistrement et sous un angle O par rapport au faisceau de référence, et la source de faisceau est déplacée par rapport au support d'enregistrement vers une multitude de positions pour orienter le faisceau signal vers une multitude d'emplacements sur le support d'enregistrement, dans lequel le faisceau de référence et le faisceau signal interférent en ladite multitude d'emplacements pour former l'élément holographique multiple maître à partir du support d'enregistrement optique, et l'angle O varie comme une fonction donnée de l'emplacement sur le support d'enregistrement vers lequel le faisceau signal est orienté, et chaque point de l'élément holographique multiple maître est associé à une valeur de O selon ladite fonction donnée, et dans lequel

les moyens pour faire varier l'amplitude du faisceau d'enregistrement comprennent des moyens pour faire varier ladite amplitude selon l'équation

IAI3 = IAI2

où Aq est l'amplitude du faisceau d'enregistrement en point donné de l'élément holographique multiple maître,

est l'amplitude maximale du faisceau d'enregistrement sur l'élément holographique maître,

O est la valeur de O associée audit point donné sur l'élément holographique maître selon ladite fonction donnée.

10. Système selon la revendication 8, dans lequel l'élément holographique maître est fabriqué dans un procédé dans lequel un faisceau de référence est transmis vers un support d'enregistrement optique, un faisceau signal est transmis depuis une source de faisceau vers le support d'enregistrement, et sous un angle O par rapport au faisceau de référence, et la source de faisceau est déplacée par rapport au support d'enregistrement, vers une multitude de positions pour orienter le faisceau signal vers une multitude d'emplacements sur le support d'enregistrement, dans lequel le faisceau de référence et le faisceau signal interférent en ladite multitude d'emplacements pour former l'élément holographique multiple maître à partir du support d'enregistrement optique, et l'angle O varie comme une fonction donnée de l'emplacement sur le support d'enregistrement vers lequel le faisceau signal est dirigé, et chaque point de l'élément holographique multiple maître est associé à une valeur de O suivant ladite fonction donnée, et dans lequel

les moyens pour faire varier l'amplitude du faisceau d'enregistrement comprennent des moyens pour faire varier ladite amplitude afin de maintenir constant le rapport An/cosO sur la largeur de l'élément holographique maître,

où n est l'indice de réfraction de l'élément holographique copie en un point donné quelconque sur cet élément, et

O est la valeur de O associée au point sur l'élément holographique maître qui est aligné avec ledit point donné sur l'élément holographique copie dans la direction de propagation du faisceau d'enregistrement.