FR2753539A1 - Reseau de diffraction focalisant de tres grande efficacite et procede de fabrication de ce reseau - Google Patents

Abstract

Réseau de diffraction focalisant de très grande efficacité et procédé de fabrication de ce réseau. Ce réseau comprend des reliefs (12) formant des arcs successifs dont le pas ( LAMBDA) va en diminuant d'un côté à l'autre de l'élément (11) portant ces reliefs et est obtenu en formant un hologramme apte à focaliser le rayonnement que l'on veut focaliser avec le réseau et en inscrivant la figure d'interférence contenue dans l'hologramme sur une face de l'élément. Application à la focalisation ou à la collimation de faisceaux laser à flux intenses ou à la modification du front d'onde de faisceaux lasers.

Description

RÉSEAU DE DIFFRACTION FOCALISANT DE TRÈS GRANDE
EFFICACITÉ ET PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CE RÉSEAU
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un réseau de diffraction focalisant de très grande efficacité ainsi qu'un procédé de fabrication de ce réseau de diffraction focalisant.

Elle s'applique notamment à la focalisation ou à la collimation de faisceaux laser à flux intenses.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Pour focaliser un faisceau laser, on dispose
- de composants réfractifs standard, dans lesquels
la phase est donnée par la courbure de ces
composants, et
- de composants diffractifs.

Ces derniers se répartissent en plusieurs groupes
les hologrammes, dans lesquels la phase d'une
onde lumineuse incidente est modifiée par la
modulation de l'indice de réfraction du
matériau où sont formés hologrammes, et
les lentilles kinoformes, dans lesquelles la
phase dlune onde lumineuse incidente est
modifiée par gravure de la surface de ces
lentilles.

On connaît aussi des composants hybrides réfractifs-diffractifs qui sont des composants réfractifs standard à la surface desquels est formée une gravure diffractive.

Les composants réfractifs sphériques simples ne permettent pas d'atteindre une qualité de focalisation proche de la diffraction à cause d'aberrations géométriques.

Pour s'affranchir de ces aberrations, il faut rendre ces composants asphériques, ce qui n' est pas très simple, ou utiliser plusieurs composants (tels que doublets, triplets par exemple).

De plus, les composants réfractifs sont encombrants et lourds dès que leur diamètre augmente.

Au contraire, les composants diffractifs sont, quant à eux, compacts et légers et permettent d'atteindre en théorie la limite de diffraction.

Cependant, l'efficacité optique des composants holographiques de focalisation est nettement moins bonne que celle des composants réfractifs car la lumière y est répartie dans plusieurs ordres de diffraction.

Les composants kinoformes sont, quant à eux, capables de focaliser la lumière avec une bonne efficacité mais au prix d'une réalisation plus complexe.

Dans ces composants kinoformes, le profil de phase qui focalise une onde lumineuse incidente est en effet échantillonné sur 2m niveaux et donc gravé en m étapes successives.

Pour une efficacité supérieure à 90%, il faut 2m 2 8 c'est-à-dire m 2 3.

EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.

Elle a pour objet un réseau de diffraction focalisant par transmission, destiné à être utilisé avec un rayonnement de longueur dlonde déterminée, ce réseau étant caractérisé en ce qu'il comprend un élément solide qui est transparent à cette longueur d'onde et sur une face duquel est formé un ensemble de reliefs, cet ensemble étant délimité par deux niveaux plans, les reliefs formant des arcs successifs dont le pas va en diminuant dlun côté à l'autre de l'élément, de sorte qu'en éclairant l'élément par le rayonnement, sous une incidence oblique fonction du pas moyen des arcs, ce rayonnement est focalisé avec une grande efficacité, c'est-à-dire que plus de la moitié de l'énergie lumineuse incidente est focalisée.

En éclairant l'élément par un rayonnement ayant la longueur d'onde déterminée et divergeant à partir du point focal, le réseau de diffraction est également capable de collimater ce rayonnement avec une grande efficacité.

Une asymétrie des reliefs risque de diminuer llefficacité de diffraction.

C'est pourquoi, selon un mode de réalisation préféré du réseau de diffraction objet de l'invention, chaque relief, vu en coupe transversale, possède un plan de symétrie.

Dans ce cas, les reliefs peuvent avoir, vus en coupe transversale, une forme choisie dans le groupe comprenant les créneaux, les dents de scie et les sinusoïdes.

Toute autre forme possédant un plan de symétrie est bien entendu utilisable.

De préférence, la profondeur des reliefs est déterminée de manière à obtenir une efficacité de diffraction maximale pour le réseau.

Selon un mode de réalisation particulier du réseau de diffraction objet de l'invention, les reliefs ont, vus en coupe transversale, la forme de créneaux et le taux de remplissage de ces créneaux ainsi que la profondeur de ceux-ci sont déterminés de manière à obtenir une efficacité de diffraction maximale pour le réseau.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le pas moyen des arcs successifs est égal à ou voisin de la longueur d'onde du rayonnement avec lequel le réseau est destiné à être utilisé, de sorte que ce rayonnement est focalisé avec une très grande efficacité lorsque llélément est éclairé par le rayonnement, sous une incidence oblique voisine de 30".

La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication dlun réseau de diffraction focalisant destiné à être utilisé avec un rayonnement de longueur d'onde déterminée, ce réseau de diffraction comprenant un élément qui est transparent à cette longueur d'onde, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes
- on forme un hologramme apte à focaliser le
rayonnement, et
- on inscrit la figure d'interférence contenue dans
l'hologramme sur une face de l'élément.

Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de l'invention, on recouvre cette face dlune couche de résine photosensible ( tphotoresisAIl ), on forme l'hologramme dans cette couche, on développe la couche ainsi insolée et l'on grave la face de l'élément à travers la couche développée.

De préférence, l'hologramme est formé à la longueur d'onde du rayonnement.

De préférence également, l'hologramme est formé sous une incidence oblique voisine de 30".

Le réseau de diffraction objet de la présente invention se situe à la frontière des composants holographiques et des composants kinoformes : il réalise la focalisation d'un faisceau lumineux incident comme le ferait un hologramme mais avec l'efficacité d'un composant kinoforme.

De plus, il est réalisable en seulement deux étapes : enregistrement de llhologramme puis gravure d'un profil de phase à 2 niveaux (m = 1).

La gravure consiste en fait à inscrire, à la surface de l'élément transparent, la figure d'interférence qui est enregistrée dans l'hologramme.

Ce réseau de diffraction peut donc être considéré comme un hologramme de surface car son principe de fonctionnement est identique à celui dlun hologramme standard.

Cependant la modulation d'indice y est plus importante car les deux milieux qui interviennent sont l'air (dont l'indice de réfraction est égal à 1) et un matériau comme par exemple le verre (dont l'indice de réfraction vaut environ 1,5), ce qui permet lavoir une zone modulée de profondeur beaucoup plus faible que celle des hologrammes de volume tout en obtenant les mêmes déphasages.

Les principaux avantages du composant totalement diffractif constitué par le réseau objet de l'invention sont les suivants
- avec ce composant, la qualité de focalisation nTa
pas d'autres limites que la diffraction, et
- ce composant a une efficacité théorique
supérieure à 90% pour une ouverture inférieure à
f/3,5, f étant la distance focale du composant,
et ce quelle que soit la direction de
polarisation incidente pour laquelle le réseau
est optimisé.

On précise que le profil du réseau focalisant peut être optimisé pour une direction de polarisation (polarisation linéaire) quelconque lors de sa réalisation, mais le réseau ne fonctionne alors avec une forte efficacité que pour cette polarisation.

De plus, utilisé dans les conditions de
Bragg au premier ordre de diffraction, ce composant permet une déviation de 600 du faisceau focalisé.

En outre, le composant fonctionne avec un rayonnement incident monochromatique.

I1 est important de noter que ce composant peut en particulier fonctionner dans le domaine ultraviolet avec une très bonne efficacité, contrairement aux composants optiques diffractifs connus dont l'utilisation est limitée au domaine infrarouge et au domaine visible, et que ce composant peut supporter des flux incidents importants car sa résistance à de tels flux est celle du matériau sur lequel est formé le réseau de diffraction.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels
* la figure 1 est une vue en coupe
transversale schématique d'un réseau de
diffraction connu,
* les figures 2A, 3A et 4A illustrent
schématiquement diverses formes possibles
pour un tel réseau, à savoir des créneaux
(figure 2A), des dents de scie (figure
3A) et des sinusoïdes (figure 4A), et les
figures 2B, 3B et 4B illustrent
schématiquement l'existence d'un plan de
symétrie pour ces créneaux (figure 2B),
ces dents de scie (figure 3B) et ces
sinusoïdes (figure 4B),
* la figure 5 est une vue en coupe
transversale schématique d'un mode de
réalisation particulier du réseau de
diffraction objet de l'invention,
* la figure 6 est une vue en perspective
schématique et partielle du réseau de
diffraction de la figure 5, et
* la figure 6A illustre schématiquement un
front d'onde utilisable pour
l'enregistrement d'un réseau conforme à
l'invention, et
* les figures 7 et 8 illustrent
schématiquement des étapes d'un procédé
de fabrication du réseau de diffraction
des figures 5 et 6.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Commençons par faire quelques rappels sur le fonctionnement dlun réseau de diffraction classique 2, fonctionnant par transmission, en faisant référence à la figure 1.

Le fonctionnement dlun tel réseau de diffraction 2 est simple : une onde lumineuse plane incidente 4, dont l'angle d'incidence avec la normale N au réseau de diffraction 2 est noté Oi, est diffractée et l'angle de l'onde diffractée 6 avec la normale N est noté od-
Ces deux angles Oi et #d sont liés par l'équation (1) suivante
(1) sinon + sinon = pk/A.

Dans cette équation p représente l'ordre de diffraction considéré, # représente la longueur d'onde de tonde lumineuse 4,
et
A représente le pas du réseau de diffraction 2.

Pour un réseau de diffraction fonctionnant par transmission, les conventions de signe relatives à la mesure des angles #i et #d sont opposées et la déviation D entre la direction incidente et une direction diffractée est telle que
D = Oi + Od-
Pour une onde incidente, une direction de diffraction correspond donc à un ordre de diffraction.

I1 apparaît que, pour une onde incidente, plusieurs ondes diffractées vérifient l'équation précédente (1).

Pour obtenir une très forte efficacité de diffraction pour un ordre donné de diffraction p, à l'aide d'un réseau, il faut se placer dans une configuration vérifiant la condition de Bragg qui s'écrit :
(2) sin#i = p#/2#.

Dans ce cas, l'angle d'émergence 0d du faisceau diffracté est égal à ai et l'on a une déviation totale D égale à 20.

On peut montrer que le maximum d'efficacité de diffraction est obtenu pour l'ordre 1, quand A est égal à B.

La déviation D est alors égale à 2 x 300 c'est-à-dire 60".

Lorsque les angles Oj et od sont égaux mais inférieurs à 30 (A > X), l'efficacité de diffraction diminue légèrement mais reste supérieure à 90% pour O1 supérieur à 20 , en adaptant la profondeur de gravure du réseau.

Les ordres de diffraction accessibles sont uniquement l'ordre 0 et tordre 1 puisque l'équation (1) s'écrit dans ce cas particulier
sinon + sinon = p.

Pour un tel réseau 2, la profondeur h de la gravure du matériau 8(qui est transparent à la longueur d'onde B) conduisant au réseau de diffraction 2 peut être optimisée afin de produire le maximum d'efficacité de diffraction dans l'ordre +1 au détriment de l'ordre 0.

Une interprétation simpliste de l'action du réseau 2 dans cette configuration est que le déphasage relatif introduit par les deux parties de la gravure sur l'onde diffractée est de X pour l'ordre 0.

La conservation de l'énergie lors de la diffraction implique que l'énergie se retrouve alors dans l'ordre 1.

Tous les calculs nécessaires à cette optimisation du réseau sont réalisables par des logiciels tenant compte de la nature vectorielle du champ électromagnétique.

En effet, les motifs du réseau de diffraction (des créneaux dans l'exemple représenté) ayant des dimensions voisines de la longueur d'onde de l'onde lumineuse incidente, l'approximation scalaire du champ électromagnétique n'est pas valable.

Considérons maintenant l'optimisation du profil de la gravure du réseau de diffraction 2.

Ce point est très important car la grande efficacité du réseau dépend de ce profil.

Le réseau 2, vu en coupe transversale sur la figure 1, est constitué d'une succession de motifs élémentaires dont la caractéristique principale est qu'ils possèdent tous un plan de symétrie.

Pour les différents motifs réalisables, il existe une profondeur de gravure optimale donnant une efficacité de diffraction maximale proche de 100%.

Les figures 2A, 3A et 4A montrent des motifs réalisables, à savoir des créneaux (figure 2A), des dents de scie (figure 3A) et des sinusoïdes (figure 4A).

Les figures 2B, 3B et 4B montrent l'existence d'un plan de symétrie P pour chacun des motifs des figures 2A, 3A et 4A.

On considère plus particulièrement les créneaux de la figure 2A dont l'espacement est noté a et le pas b.

On désigne par "taux de remplissage" le rapport (b-a)/b qui est inférieur à 1.

La profondeur optimum à donner aux créneaux est également fonction de ce taux de remplissage.

En général, pour un motif donné, la profondeur de gravure du réseau est minimale pour un taux de remplissage égal à 0,5.

On considère maintenant un réseau de diffraction focalisant par transmission, conforme à la présente invention, qui est schématiquement représenté en coupe transversale sur la figure 5 et en perspective partielle sur la figure 6.

Ce réseau est destiné à être utilisé avec un faisceau lumineux 10 à rayons parallèles, de longueur d'onde déterminée B.

Ce réseau comprend un substrat 11 qui est transparent à cette longueur d'onde X et sur une face duquel est formé un ensemble de reliefs 12.

Cet ensemble de reliefs est délimité par un niveau plan inférieur 13 et un niveau plan supérieur 14 qui est parallèle au niveau inférieur 13.

Les reliefs 12 forment des arcs successifs dont le pas A va en diminuant d'un côté à l'autre du substrat 11 comme on le voit sur la figure 6.

De cette façon, lorsqu'on éclaire la face portant les reliefs 12, par le faisceau 10, à travers le substrat 11, sous une incidence oblique (l'angle d'incidence du faisceau 10 par rapport à la normale N au réseau étant encore noté Oj sur la figure 5), cette incidence étant fonction du pas moyen  des arcs, ce faisceau 10 est focalisé avec une grande efficacité en un point noté F sur la figure 5.

Le réseau est susceptible de fonctionner aussi en l'éclairant du côté de la face portant les reliefs.

Les performances obtenues seraient identiques mis à part de légères aberrations apportées par la traversée de la face sans reliefs par un faisceau oblique et convergent.

Ce qui a été dit précédemment à propos du réseau classique de la figure 1 peut être appliqué au réseau conforme à l'invention des figures 5 et 6 en remplaçant le paramètre A par À dans les formules (1) et (2).

C'est ainsi que chaque relief, vu en coupe transversale, possède un plan de symétrie P.

Dans l'exemple des figures 5 et 6, les reliefs ont, vus en coupe transversale, la forme de créneaux.

Cependant, on peut également utiliser des reliefs formant par exemple des dents de scie ou des sinusoïdes ou ayant tout autre forme possédant un plan de symétrie.

La profondeur h des reliefs 12 est déterminée de manière à obtenir une efficacité de diffraction maximale pour le réseau.

Comme on l'a vu plus haut, on se place pour ce faire dans les conditions de Bragg au premier ordre de diffraction.

Dans ce cas, comme on l'a vu, l'angle d'émergence 0d du faisceau diffracté 16 est égal à Oi et l'on a une déviation totale D égale à 2oui.

Dans le cas des figures 5 et 6, où les reliefs ont, vus en coupe transversale, la forme de créneaux, on peut choisir le taux de remplissage (moyen) de ces créneaux ainsi que la profondeur h de ceux-ci de manière à obtenir une grande efficacité de diffraction pour le réseau.

De préférence, le pas moyen des arcs successifs est égal à la longueur d'onde X du faisceau lumineux 10.

Ainsi ce faisceau lumineux 10 est focalisé avec une très grande efficacité lorsque la face sur laquelle sont formées les reliefs 12 est éclairée, à travers le substrat 11, par le faisceau lumineux 10 avec un angle d'incidence Oj de 30".

Le substrat 11 est par exemple en silice.

On pourrait également utiliser un tel substrat sur une face duquel serait déposée une couche d'un matériau transparent au faisceau lumineux de longueur d'onde X, les reliefs étant alors formés dans cette couche de matériau transparent.

Avec un substrat 11 en silice, le réseau conforme à l'invention est apte à fonctionner dans le domaine ultraviolet.

Avec un matériau tel que la silice, l'efficacité de diffraction dans les conditions de
Bragg pour une gravure optimisée des reliefs 12 est supérieure à 90%, pour une ouverture inférieure à f/3, quelle que soit la direction de polarisation du faisceau lumineux incident 10 pour laquelle le profil est optimisé.

On précise que les optimisations sont obtenues à l'aide d'un logiciel du genre de celui dont il a été question plus haut.

On a donc vu comment obtenir un réseau de diffraction focalisant par transmission conforme à l'invention, ce réseau ayant une très forte efficacité de diffraction dans l'ordre 1 et réalisant une déviation D de 60".

Pour la longueur d'onde X considérée, la fonction du réseau conforme à l'invention des figures 5 et 6 est de modifier le faisceau lumineux incident 10.

Ce réseau transforme donc un front d'onde 18 (plan ou sphérique) en un front d'onde sphérique 20.

D'une manière générale le réseau transforme un front d'onde incident en un front d'onde émergent.

Lors de l'enregistrement du réseau, les fronts d'onde utilisés sont les conjugués des fronts d'ondes incidents et émergents réels (c'est-à-dire ceux qui interviennent lors de l'utilisation du composant).

Il n'y a pas de contrainte particulière sur ces fronts d'ondes FR si ce n'est que leur rayon de courbure R et leur diamètre D (voir la figure 6A) vérifient R > 3,5D afin de conserver une bonne efficacité de diffraction pour le réseau réalisé.

Les applications immédiates pour ce réseau de diffraction sont - les lentilles sphériques standards qui transforment
un front d'onde plan en un front d'onde sphérique
(d'où une focalisation en un point) ou qui
transforment un front d'onde sphérique en un front
d'onde plan (d'où une collimation), - les lentilles cylindriques qui transforment un front
d'onde plan en un front d'onde cylindrique (d'où une
focalisation sur une ligne) ou qui transforment un
front d'onde cylindrique en un front d'onde plan
(d'où une collimation), - la conjugaison, un front d'onde sphérique incident
étant alors transformé en un front d'onde sphérique
émergent.

La transformation d'un front d'onde 18 (plan ou sphérique) en un front d'onde sphérique 20 peut être réalisée par un hologramme enregistré par interférence entre une onde sphérique issue d'un point source et une onde de référence (plane ou sphérique).

La différence entre le réseau conforme à l'invention et un tel hologramme est l'origine de la différence de phase que l'on donne au faisceau lumineux incident.

Dans un hologramme, la différence de phase est donnée par une différence locale de l'indice de réfraction du matériau dans lequel est formé l'hologramme, cette différence étant proportionnelle à la quantité de lumière présente localement lors de l'enregistrement de cet hologramme.

A la surface du réseau conforme à l'invention, c'est le profil de la gravure qui donne la différence de phase.

Cependant, dans les deux cas, les franges d'interférence sont positionnées spatialement aux mêmes endroits (pour réaliser la même fonction)
Il est à noter que le profil de phase du réseau de diffraction conforme à l'invention est gravé à la surface du substrat 11 et non pas enregistré dans le volume de ce substrat 11.

Les degrés de liberté disponibles pour le profil de la gravure sont la forme, la profondeur et aussi le taux de remplissage qui, comme on l'a vu, permettent d'optimiser l'efficacité de diffraction pour un seul ordre.

De plus, la résistance du réseau de diffraction focalisant conforme à l'invention à un flux lumineux incident est identique à celle du matériau constitutif du substrat 11 sur lequel ce réseau est formé.

Cette résistance au flux lumineux est nettement supérieure à celle des gélatines bichromatées utilisées pour l'enregistrement des hologrammes.

On explique en faisant référence aux figures 7 et 8 un procédé de fabrication d'un réseau de diffraction focalisant par transmission, du genre de celui qui est représenté sur les figures 5 et 6 et qui permet la focalisation du faisceau lumineux 10 de longueur d'onde B.

On utilise le substrat de silice 11 qui est transparent à cette longueur d'onde x et l'on forme un hologramme apte à focaliser le faisceau lumineux 10 puis on inscrit la figure d'interférence contenue dans cet hologramme sur une face du substrat 11.

Pour ce faire, on recouvre cette face d'une couche 22 de résine photosensible dont l'épaisseur est égale à la profondeur h souhaitée pour les reliefs du réseaux.

On forme ensuite l'hologramme dans cette couche de résine photosensible 22.

Pour ce faire, on utilise une source lumineuse 24 apte à fournir un faisceau lumineux à rayons parallèles 26 de longueur d'onde B.

On réalise donc de préférence l'enregistrement de la figure d'interférence de l'hologramme à cette longueur d'onde d'utilisation X car, dans le cas contraire, il faudrait utiliser des fronts d'onde complexes et difficiles à obtenir.

Pour former l'hologramme dans la couche de résine photosensible 22, on envoie le faisceau lumineux 26 sous l'angle d'incidence Oj, de préférence égal à 30 , à travers le substrat 4, en direction de la face portant la couche de résine photosensible 22.

Au moyen d'un miroir semi-transparent 28 placé sur la trajectoire du faisceau 26, on prélève une partie 30 de celui-ci.

On dévie la partie 30 ainsi prélevée au moyen d'un miroir 32 de façon que le faisceau lumineux réfléchi par ce miroir 32 ait également un angle d'incidence Oi par rapport à la couche 22.

On dispose un écran opaque 34 percé d'un trou 36 sur le trajet de ce faisceau réfléchi pour que ce trou 36 constitue une source lumineuse ponctuelle.

On précise que le faisceau réfléchi par le miroir 32 est focalisé sur le trou 36 au moyen d'une optique appropriée 38.

Le diamètre du trou 36 est égal à quelques fois la longueur d'onde k.

La lumière issue de la source ponctuelle interfère, dans la couche de résine photosensible 22, avec la partie non prélevée 40 du faisceau 26, d'où la formation de l'hologramme recherché 42 dans cette couche (figure 8).

On développe ensuite la couche de résine photosensible 22 ainsi insolée et l'on grave le substrat 11 à travers la couche de résine photosensible développée.

Pour ce faire, on utilise par exemple un procédé de gravure ionique.

On obtient ainsi un réseau de diffraction focalisant conforme à l'invention, du genre de celui des figures 5 et 6.

On précise que les franges d'interférence de l'hologramme sont des courbes de même déphasage entre une surface d'onde sphérique et une surface d'onde plane inclinée.

Dlun côté du substrat 11, le pas de l'ensemble des franges d'interférence est faible, ce qui permettra une grande déviation des rayons lumineux tandis que de l'autre côté du substrat, le pas est plus grand et la déviation donnée aux rayons lumineux sera plus faible.

Sur les bords du composant, les franges d'interférence s'incurvent, d'où une déviation des rayons lumineux vers un point (foyer).

Localement, les franges peuvent être considérées comme rectilignes et l'on est alors dans un cas de diffraction conique : le vecteur d'onde incident n'est plus dans le plan défini par la normale au substrat et la normale locale aux franges.

La variation du pas et l'angle non nul entre ce plan et le- plan défini par la normale au substrat et le vecteur d'onde incident font que le composant ne fonctionne plus exactement dans les conditions de Bragg.

L'efficacité de diffraction baisse donc légèrement sur les bords.

On a calculé que pour un composant ouvert à f/7, l'efficacité de diffraction globale baissait de 3% par rapport à l'efficacité de diffraction obtenue dans les conditions de Bragg.

Il faut cependant noter que l'efficacité de diffraction de ce composant reste supérieure à 94% quelle que soit la polarisation incidente.

Pour une ouverture égale à f/3,5 et donc supérieure à la précédente, l'efficacité de diffraction du composant reste tout de même supérieure à 90% quelle que soit la direction de polarisation incidente pour laquelle le profil a été optimisé.

Le réseau de diffraction objet de l'invention constitue donc un composant diffractif focalisant de très grande efficacité à une longueur d'onde donnée, sans restriction de polarisation.

Cette longueur d'onde peut se situer dans le domaine visible ou le domaine ultraviolet.

Dans le domaine ultraviolet, ce composant est le seul composant diffractif focalisant de grande efficacité.

La qualité de focalisation est théoriquement limitée par la diffraction.

Le composant est réalisable en deux étapes : enregistrement holographique de la fonction optique à la longueur d'onde de fonctionnement, puis transfert de la figure d'interférence à la surface du substrat.

L'invention permet que le faisceau incident et le faisceau focalisé soient inclinés de 60 l'un par rapport à l'autre.

Le faisceau incident peut être collimaté ou non, l'enregistrement de la figure d'interférence ayant lieu de manière holographique.

Cependant, l'ouverture de l'optique réalisée ne doit pas dépasser f/3,5 pour conserver une forte efficacité de diffraction (supérieure ou égale à 90s).

La particularité supplémentaire de ce composant est sa résistance à un flux lumineux, cette résistance correspondant à celle du matériau dans lequel est formé le réseau de diffraction.

L'avantage de ce composant par rapport à une optique diffractive kinoforme standard est que sa gravure est binaire et donc plus simple à réaliser puisqu'il n'est pas nécessaire d'aligner avec une très grande précision des masques de gravure successifs.

Bien entendu, un réseau de diffraction conforme à l'invention, du genre de celui qui est représenté sur la figure 5, permet également de collimater un faisceau lumineux divergent envoyé vers la face du substrat 11 où sont les reliefs 12 (ou vers l'autre face de ce substrat).

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Réseau de diffraction focalisant par transmission, destiné à être utilisé avec un rayonnement de longueur d'onde déterminée, ce réseau étant caractérisé en ce qu'il comprend un élément solide (11) qui est transparent à cette longueur d'onde et sur une face duquel est formé un ensemble de reliefs (12), cet ensemble étant délimité par deux niveaux plans, les reliefs formant des arcs successifs dont le pas va en diminuant d'un côté à l'autre de l'élément, de sorte qu'en éclairant l'élément par le rayonnement, sous une incidence oblique fonction du pas moyen des arcs, ce rayonnement est focalisé avec une grande efficacité.

2. Réseau de diffraction selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque relief (12), vu en coupe transversale, possède un plan de symétrie (P).

3. Réseau de diffraction selon la revendication 2, caractérisé en ce que les reliefs (12) ont, vus en coupe transversale, une forme choisie dans le groupe comprenant les créneaux, les dents de scie et les sinusoïdes.

4. Réseau de diffraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la profondeur (h) des reliefs est déterminée de manière à obtenir une efficacité de diffraction maximale pour le réseau.

5. Réseau de diffraction selon la revendication 3, caractérisé en ce que les reliefs (12) ont, vus en coupe transversale, la forme de créneaux et en ce que le taux de remplissage de ces créneaux ainsi que la profondeur de ceux-ci sont déterminés de manière à obtenir une efficacité de diffraction maximale pour le réseau.

6. Réseau de diffraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pas moyen des arcs successifs est égal à ou voisin de la longueur d'onde du rayonnement avec lequel le réseau est destiné à être utilisé, de sorte que ce rayonnement est focalisé avec une très grande efficacité lorsque l'élément (11) est éclairé par le rayonnement, sous une incidence oblique voisine de 30".

7. Procédé de fabrication d'un réseau de diffraction focalisant destiné à être utilisé avec un rayonnement de longueur d'onde déterminée, ce réseau de diffraction comprenant un élément (11) qui est transparent à cette longueur d'onde, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes

--on forme un hologramme (42) apte à focaliser le

rayonnement, et

- on inscrit la figure d'interférence contenue dans

l'hologramme sur une face de l'élément (11).

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on recouvre cette face d'une couche de résine photosensible (22), on forme l'hologramme (42) dans cette couche, on développe la couche ainsi insolée et l'on grave la face de l'élément à travers la couche développée.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'hologramme (42) est formé à la longueur d'onde du rayonnement.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'hologramme (42) est formé sous une incidence oblique voisine de 30".