FR2970572A1 - Perfectionnement aux dispositifs de protection de l'oeil - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif électro-optique de commutation entre un état transparent à la lumière et un état opaque comportant un polariseur (5) et un analyseur (6), caractérisé en ce qu'il comporte, entre le polariseur (5) et l'analyseur (6), un pavé actif formé de baguettes (10) d'un matériau biréfringent et polarisable électriquement, chaque baguette (10) étant située entre une paire d'électrodes, le dispositif étant transparent à la lumière au droit desdites baguettes (10) lorsque le matériau des baguettes (10) est polarisé électriquement, le dispositif comportant de plus au moins une bande (4) d'un matériau photoconducteur disposée sur au moins une partie de la périphérie du pavé actif, le matériau de chaque bande (4) étant apte à, lorsqu'il est frappé par une quantité de lumière suffisante, générer suffisamment d'électrons pour augmenter sa conductivité et induire une chute du champ électrique dans le matériau des baguettes (10) et induire une modification de sa biréfringence, le dispositif devenant alors opaque à la lumière.

Description

PERFECTIONNEMENT AUX DISPOSITIFS DE PROTECTION DE L'CEIL

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un dispositif électro-optique de protection contre les agressions optiques. Plus précisément, elle concerne un dispositif électro-optique de protection contre les agressions optiques, essentiellement constituées par un rayonnement laser, par une commutation rapide entre un état transparent et un état opaque. Le dispositif objet de l'invention peut être placé en face d'un oeil humain ou d'un autre dispositif pour former une protection vis-à-vis d'un rayonnement laser. ETAT DE L'ART Les lasers se sont considérablement développés et ont des applications dans de nombreux domaines, civils et militaires. La durée des impulsions lumineuses peut s'étaler entre quelques femtosecondes (1015 s) et quelques millisecondes (10-3 s). Les longueurs d'onde de fonctionnement des lasers se sont multipliées. Les lasers sont des dispositifs dangereux. En effet, si un rayon laser entre dans la pupille d'un ceil, l'énergie lumineuse se focalise sur la rétine et cause des dommages potentiellement irréversibles à la rétine. Par conséquent, dans le domaine civil, il est souvent dangereux de manipuler les rayons lasers. Une fausse manoeuvre peut blesser l'utilisateur ou une autre personne. De même, dans le domaine militaire, le rayonnement laser peut être utilisé comme une arme utilisée sur les champs de bataille. Il peut endommager les yeux des soldats qui observent le théâtre des opérations militaires, soit à travers un instrument optique, soit à l'oeil nu. Plusieurs dispositifs de protection des yeux ont été envisagés. Il s'agit notamment de dispositifs comportant des filtres optiques que l'on dispose en face de l'oeil et qui arrêtent les rayonnements lasers. Dans le cas d'un utilisateur humain, les filtres peuvent arrêter facilement les rayonnements lasers dans le domaine des infrarouges et des ultraviolets. De tels filtres réduisent peu la visibilité de l'utilisateur dans le domaine visible, puisque les radiations concernées ne sont pas perceptibles à l'ceil. Le problème est plus complexe lorsque le laser utilisé fonctionne dans le domaine visible. Le filtre doit bloquer le rayonnement laser pour quelques raies laser connues, tout en présentant un maximum de transmission autour de cette raie d'émission. Cette exigence est extrêmement contraignante pour ce qui concerne la conception et la réalisation du filtre. Puisque les filtres doivent être opaques à des bandes spectrales placées dans le spectre visible, il est inévitable que la perception visuelle soit sensiblement dégradée, par exemple en ce qui concerne le rendu des couleurs. Dans ces conditions, le problème de la protection contre une émission laser est encore plus délicat à résoudre lorsque le rayonnement peut couvrir tout le domaine visible. De tels rayonnements lasers sont rencontrés notamment dans le domaine militaire. II n'est évidemment pas possible de concevoir un filtre optique, pour protéger un oeil d'un rayonnement laser, qui couvre assez rapidement l'ensemble du spectre du domaine visible sans perturber considérablement la perception visuelle de l'utilisateur. Les systèmes actifs de commutation optiques utilisent des systèmes électroniques qui ne sont pas assez rapides pour permettre une commutation et par conséquent une protection efficace d'un oeil d'un utilisateur. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier ces inconvénients. Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif électro-optique de protection contre les agressions optiques par commutation entre un état transparent à la lumière et un état opaque, et protéger un objet du rayonnement laser, et ce pour l'ensemble des longueurs d'onde au moins du spectre visible. Un autre but de l'invention est que la commutation se passe 30 indépendamment de toute commande issue d'un système électronique annexe. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif électro-optique de protection par commutation rapide entre un état transparent à la lumière et un état opaque. La commutation s'effectue préférentiellement en un temps de l'ordre de la nanoseconde. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif électro-optique de protection contre les agressions optiques qui soit électriquement autonome et léger, et qui puisse notamment être utilisé par un fantassin sur un champ de bataille. Enfin, un autre but de l'invention est de proposer un dispositif électrooptique de protection dont le niveau de commutation soit adapté au niveau de lumière que l'on veut arrêter dans le dispositif.

A cet effet, l'invention propose un dispositif électro-optique de commutation entre un état transparent à la lumière et un état opaque comportant un polariseur et un analyseur, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le polariseur et l'analyseur, un pavé actif formé de baguettes d'un matériau biréfringent et polarisable électriquement, chaque baguette étant située entre une paire d'électrodes, le dispositif étant transparent à la lumière au droit desdites baguettes lorsque le matériau des baguettes est polarisé électriquement, le dispositif comportant de plus au moins une bande d'un matériau photoconducteur disposée sur au moins une partie de la périphérie du pavé actif, le matériau de chaque bande étant apte à, lorsqu'il est frappé par une quantité de lumière suffisante, générer suffisamment d'électrons pour augmenter sa conductivité et induire très rapidement une chute du champ électrique dans le matériau des baguettes et induire une modification de sa biréfringence, le dispositif devenant alors opaque à la lumière.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - le dispositif comporte un pavé de compensation constitué d'un matériau biréfringent situé au droit du pavé de baguettes, les axes optiques (a2, b2) du pavé de compensation étant croisés par rapport aux axes optiques (a1, b1) du pavé actif ; - les axes de polarisation du polariseur et de l'analyseur forment un angle de 45° à +/- 8° par rapport aux axes optiques (a1, b1) des baguettes du pavé actif ; - il comporte une lentille divergente en amont du polariseur et une lentille convergente en aval de l'analyseur de sorte que le dispositif est afocal ; Il faut noter que dans la présente description, le terme « amont » correspond au côté de l'environnement d'où provient l'agression laser et le terme « aval » fait référence au côté réception des rayonnement provenant de l'environnement. - les lentilles divergente et convergente sont des lentilles asphériques ou asphéro-diffratives ; -les lentilles asphéro-diffractives comportent des motifs diffractifs situés du côté du pavé actif et du pavé de compensation si le dispositif en comporte un ; - le matériau polarisable et biréfringent comporte un cristal du type KNbO3 ; - le matériau photoconducteur est de l'AsGa ; et - les baguettes comportent dans le pavé actif au moins une découpe supplémentaire perpendiculaire. L'invention concerne également des lunettes de protection comportant 20 un tel dispositif ou un dispositif de protection d'un système électro-optique sensible dans le spectre visible. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit 25 être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 représente schématiquement le trajet d'un rayon lumineux à travers un dispositif de commutation optique selon l'invention; - La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective de deux pavés d'un dispositif selon l'invention; 30 - La figure 3 représente schématiquement une vue de face d'un pavé actif ; - La figure 4 représente schématiquement une vue en coupe d'une rainure d'un pavé optique; - La figure 5 représente schématiquement un motif de transmission en « croix de Malte » à travers les deux pavés, hors optique; - La figure 6 représente schématiquement une autre vue en coupe d'un dispositif selon l'invention; - La figure 7 représente schématiquement la disposition possible de bandes photoconductrices autour du pavé actif ; - Les figures 8 et 9 représentent le passage d'un état transparent à un état opaque ; - La figure 10 représente schématiquement une plaque de support d'un 10 pavé; - La figure 11 représente schématiquement un dispositif de polarisation des baguettes; et - La figure 12 représente schématiquement la disposition d'un pavé actif par rapport à un pavé de compensation. 15 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 représente schématiquement le trajet d'un rayon lumineux 9 à travers un dispositif possible de commutation optique entre un état transparent et un état opaque pour protéger un oeil 100 contre un rayonnement laser. 20 Sur la figure 1, le dispositif selon l'invention est transparent vis-à-vis de la lumière et peut atteindre l'oeil 100. Dans toute la suite de la description, on prendra pour exemple un oeil à protéger contre un rayonnement laser. Cependant, l'oeil 100 peut être tout dispositif optique ou tout autre objet que l'on veut protéger d'un 25 rayonnement électromagnétique quelconque dans le spectre visible. En référence aux figures 1 et 2, un dispositif de protection électrooptique de commutation comporte principalement un pavé actif formé de baguettes 10 et situé entre un polariseur 5 et un analyseur 6. Le polariseur 5 polarise la lumière selon un plan de vibration confondu 30 avec son plan de sélection. La polarisation optique effectuée par le polariseur 5 est une polarisation rectiligne. Préférentiellement, le polariseur 5 est réalisé dans un film plastique mince, ou tout autre matière appropriée pour la fabrication de polariseurs minces et légers. On adapte la taille et la qualité des polariseurs à la qualité de blocage final du rayonnement. L'analyseur 6 ne laisse passer que les rayons lumineux d'une certaine polarisation.

Les baguettes 10 sont constituées d'un matériau biréfringent ayant d'une manière générale deux axes a1 et b1 de biréfringence et polarisable électriquement. Le pavé actif est sous forme d'un rectangle dont les côtés s'étendent selon les axes a1 et b1 du matériau biréfringent. Chaque baguette 10 est située entre une paire d'électrodes 13. Les 10 électrodes 13 seront décrites plus en détail dans la suite de la présente description. Préférentiellement, les axes de polarisation du polariseur et de l'analyseur forment un angle de 45° à Al- 8° par rapport aux axes optiques a1 et b1 des baguettes 10 du pavé actif. 15 La propagation d'un rayon lumineux est possible à travers le matériau des baguettes 10. L'effet recherché dans les baguettes 10 est l'effet électrooptique. L'indice de réfraction du matériau des baguettes 10 dépend de l'application d'un champ électrique dans ledit matériau. En appliquant grâce aux électrodes 13 un champ électrique au matériau des baguettes 10, on 20 fait varier l'indice de réfraction dans une direction perpendiculaire au rayon lumineux traversant le matériau. Cette modification de la biréfringence du matériau se traduit par une modification de la polarisation d'un faisceau optique traversant le matériau. Le matériau de chaque baguette 10 modifie ainsi la polarisation optique d'une onde lumineuse polarisée se propageant 25 dans ledit matériau. La variation de la polarisation optique du rayon lumineux est fonction de l'état de biréfringence du matériau de chaque baguette 10 (fonction de la polarisation électrique du matériau). Le matériau des baguettes 10 peut comporter plusieurs types de cristaux biréfringents, un seul étant choisi pour les baguettes. D'une façon 30 générale, le matériau des baguettes 10 comporte un matériau compatible avec la rapidité de commutation optique du dispositif. Dans une première partie de la présente description, on s'attache à un matériau des baguettes 10 comportant un cristal biréfringent uniaxe, c'est à dire dont les valeurs d'indices de réfraction selon les axes optiques a1 et b1 sont identiques. Ainsi, le matériau des baguettes 10 comporte par exemple un cristal du type KNSBN (Potassium Sodium Strontium Baryum Niobate), et/ou du type SBN (Strontium Baryum Niobate) et/ou du type KDP (Potassium Deutérium Phosphore). Comme on le verra dans la suite de la présente description, d'autres types de cristaux sont utilisables. Dans tous les cas, l'axe optique du dispositif référencé par c sur la figure 2 est perpendiculaire aux axes de biréfringence a1 et b1 du cristal du 10 pavé actif. Comme le montrent schématiquement les figures 1 et 2, et plus précisément la figure 7, le dispositif comporte de plus au moins une bande 4 d'un matériau photoconducteur disposées sur au moins une partie de la périphérie du pavé actif. Chaque bande 4 peut être d'un bloc sur toute la 15 longueur d'un côté du pavé actif, ou peuvent ne recouvrir qu'une partie de cette longueur. Le dispositif peut ainsi comporter une seule bande 4 sur une partie de la périphérie du pavé actif, ou plusieurs bandes 4 sur toute la périphérie. Le nombre et la disposition des bandes 4 autour du pavé actif dépend de la vitesse de commutation que l'on souhaite obtenir. 20 Préférentiellement, les bandes 4 ne sont pas situées au droit du polariseur 5. Autrement dit, le polariseur 5 ne couvre préférentiellement que la surface au droit du pavé actif et non pas la surface au droit de la périphérie du pavé actif. On ne diminue pas l'intensité de la lumière incidente sur les bandes 4 du fait du polariseur 5. 25 Les bandes 4 sont opaques à la lumière visible, car elles comportent un matériau photoconducteur qui absorbe la lumière. On rappelle qu'un matériau photoconducteur est un matériau dont la conductivité électrique augmente en fonction de l'intensité du flux lumineux incident. Les bandes 4 comportent avantageusement un matériau qui a préférentiellement une 30 mobilité électrique typiquement de 5 000 cm.V-'.s'. Préférentiellement également, le matériau des bandes 4 a une résistivité électrique de l'ordre de 10$ S2.cm. Ainsi préférentiellement, le matériau de chaque bande 4 comporte un matériau du type arséniure de gallium (AsGa).

L'AsGa est mentionné pour ses propriétés de commutation intéressantes, mais on peut utiliser n'importe quel matériau photoconducteur, sensible dans le spectre visible et dont la mobilité des porteurs est compatible avec la rapidité de réaction recherchée pour le dispositif. On a représenté schématiquement aux figures 8 et 9 le principe de fonctionnement d'un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention. La figure 8 représente schématiquement en perspective éclatée un dispositif selon l'invention dans un premier état, transparent à la lumière. La figure 8 montre le pavé actif formé des baguettes 10 comprises entre les électrodes 13. Le pavé actif comporte des bandes 4 à sa périphérie et est situé entre le polariseur 5 et l'analyseur 6. On rappelle que le nombre de bandes 4 dépend des performances souhaitées. Une seule bande 4 sur une partie uniquement de la périphérie du pavé actif est également envisageable. Les électrodes 13 sont polarisées électriquement de telle sorte qu'un champ électrique E polarise électriquement le matériau de chaque baguette 10. Le champ électrique E définit ainsi un premier état de biréfringence du matériau des baguettes 10. La différence de potentiel entre des électrodes 13 de polarités différentes est préférentiellement de l'ordre de quelques milliers de Volts. Le matériau de chaque bande 4 est toujours opaque à un rayonnement lumineux dans le domaine visible, et il absorbe toujours un tel rayonnement. Son rôle principal est de former une résistance variable dont la valeur de la résistance varie très rapidement lorsqu'il est soumis à un rayonnement. La valeur de la résistance formée par les bandes 4 est quasi infinie dans l'état transparent du dispositif. Un rayonnement lumineux 9 d'intensité relativement faible est incident 30 sur le dispositif. Ce rayonnement de faible intensité correspond au rayonnement lumineux ambiant en dehors de toute illumination laser.

L'effet de chaque rayon incident 9 est différent en fonction de sa position d'incidence, à savoir s'il est incident sur le dispositif au droit d'une baguette 10 ou d'une bande 4. Le rayon lumineux 9 de faible intensité est absorbé par chaque bande 5 4. On rappelle que préférentiellement, le rayon 9 est incident sur chaque bande 4 sans passer par le polariseur 5. Du fait de la faible intensité du rayonnement 9, le matériau des bandes 4 reste isolant électrique et la polarisation électrique de chaque baguette 10 et l'état de biréfringence défini par E sont conservés. 10 Par contre, un rayon incident 9 au droit d'une baguette 10 se propage à travers le matériau de chaque baguette 10, après avoir été polarisé par le polariseur 5. Le rayon lumineux se propageant à travers le matériau d'une baguette 10 est référencé par 9' sur la figure 8. La direction de polarisation optique du rayon lumineux 9' est modifiée lors de sa propagation en 15 fonction des propriétés optiques du matériau de chaque baguette 10 et en fonction de son état de biréfringence. Dans tous les cas de propagation de polarisation optique dans ce premier état, l'analyseur 6 en sortie du pavé actif est orienté, par rapport au polariseur d'entrée 5, de façon à laisser passer le rayon lumineux polarisé optiquement après sa propagation dans 20 le pavé actif. Les rayons lumineux après l'analyseur 6 sont référencés par 9" sur la figure 3. Les rayons lumineux 9" sont donc perçus par un oeil 100 situé derrière le dispositif. On comprend donc que lorsque le matériau de chaque baguette 10 est polarisé électriquement de façon à définir un premier état de biréfringence, 25 le dispositif est dans un état transparent, c'est-à-dire qu'il laisse passer une certaine quantité du rayon lumineux à travers les baguettes 10. On va maintenant expliquer le passage du mode transparent au mode opaque. La figure 9 montre un rayon incident 90 de plus forte intensité 30 s'additionnant au rayonnement de faible intensité 9, représentée schématiquement par les doubles flèches. La forte intensité lumineuse 90 correspond typiquement à un rayonnement laser.

Considérons tout d'abord l'effet d'un flux lumineux composé des rayons lumineux incidents 90 et des rayons 9 au droit d'une bande 4. Comme l'intensité du rayon lumineux 90 est plus importante, la conductivité électrique du matériau des bandes 4 va fortement augmenter.

Autrement dit, le matériau de chaque bande 4 absorbe les photons de la lumière en produisant des électrons. Les électrons se propagent dans le matériau de chaque bande 4 selon un sens indiqué par les flèches 14 sur la figure 9, à savoir en direction des électrodes 13 de polarité positive. Une telle migration d'électrons vers les électrodes 13 provoque une chute de la différence de potentiel entre les électrodes 13 dans le matériau de chaque baguette 10. La chute de potentiel engendre une modification de biréfringence du matériau de chaque baguette 10. En d'autres termes, la résistance électrique des bandes 4 diminue très fortement - elle devient quasiment nulle - en un temps très court - de l'ordre de quelques nanosecondes. Les charges accumulées sur les parois des électrodes 13 vont donc se décharger très rapidement dans les bandes 4. La dissipation des charges dans les bandes 4 a pour effet d'annuler le champ électrique dans les baguettes 10 et de modifier l'état de biréfringence du matériau desdites baguettes 10.

On atteint l'état opaque du dispositif car le flux lumineux incident sur le polariseur 5 au droit d'une baguette 10 est arrêté par l'analyseur 6 en sortie de chaque baguette 10. En effet, le flux lumineux polarisé composé du rayon 9 et du rayon lumineux 90' de la figure 9 se propage dans le matériau de chaque baguette 10. Cependant, du fait de la modification de biréfringence du matériau de chaque baguette 10, la modification de la polarisation lumineuse des rayons 90' et 9' lors de la propagation dans le matériau des baguettes 10 est différente de celle du cas de la figure 8. Les rayons lumineux sont stoppés par l'analyseur de sortie 6, qui est orienté pour laisser passer uniquement les rayons lumineux du cas de la figure 8. Le dispositif est donc opaque à un flux lumineux de forte intensité. En outre, le niveau d'intensité lumineuse pour une commutation entre l'état opaque et l'état transparent est déterminé par la nature du matériau de chaque bande 4 et par la différence de potentiel appliquée au matériau des baguettes 10. On peut ainsi régler le niveau de protection que l'on souhaite obtenir. La quantité de lumière définissant la commutation optique du dispositif est compatible avec les seuils de protection oculaire définis dans les normes en vigueur. Un tel seuil d'Exposition Maximale Permise (EMP) est défini dans la norme IEC/CEI 60825 par exemple. Les exemples numériques suivants sont donnés à titre d'exemples non limitatifs. Comme le montrent notamment les figures 1 et 2, une plaque 10 transparente 1 porte avantageusement le pavé actif, les électrodes 13 étant disposées dans des rainures 11 entre les baguettes 10. La figure 10 montre que le pavé actif doit être disposé sur la plaque 1 de telle sorte qu'il reste une surface libre de plaque 1 disponible pour la fixation d'au moins une bande 4. Chaque bande 4 est préférentiellement 15 placée à proximité des électrodes 13, sur la périphérie du pavé actif, afin d'éviter tout effet parasite lors de la dissipation des charges, et assurer une commutation la plus rapide possible. Les dimensions 16 de surface libre de plaque 1 sont de l'ordre de 5 mm. La plaque 1 est en matériau optique transparent. Il peut par exemple 20 être en quartz, en silice ou en pyrex. La plaque a une épaisseur comprise entre quelques centaines de pm et 1 mm. L'épaisseur de la plaque doit être suffisante pour assurer la rigidité de l'ensemble tout en minimisant l'encombrement du dispositif. Avantageusement, pour former le pavé actif formé de baguettes 10, on 25 colle, comme le montre la figure 4, une plaque de matériau biréfringent et polarisable électriquement sur la plaque 1. La couche de colle est référencée par 3 sur la figure 4. On utilise par exemple une colle optique transparente dont la transparence est suffisante dans la bande 450 nm - 750 nm. La colle doit 30 être relativement souple pour pouvoir supporter les variations thermo élastiques du pavé actif et de la plaque 1, dans le domaine de température nominal qui est par exemple de -40°C à +70°C. Le collage doit être le meilleur possible, et éviter les défauts du type bulle, décollage local, etc. L'épaisseur typique de la couche de colle est de l'ordre de 20 à 30 pm. On creuse ensuite des rainures 11 dans la plaque de matériau biréfringent et polarisable électriquement, ainsi que dans la couche de colle 3 et la plaque 1, jusqu'à une profondeur 40 inférieure à 30 pm. La figure 4 montre que les électrodes métalliques recouvrent l'ensemble de l'espace entre deux baguettes 10, ainsi que les parois latérales des baguettes 10 formant chaque rainure. La découpe des rainures 11 s'effectue dans la plaque de matériau biréfringent selon une direction sensiblement parallèle à l'axe b1 et sensiblement perpendiculaire à l'axe a1. L'orientation de la découpe par rapport à l'axe b1 doit être inférieure à 30 minutes d'arc. La figure 10 montre que la longueur 17 du pavé actif selon l'axe a1 du cristal biréfringent est typiquement de 10 mm, voire davantage. La largeur 17 du pavé actif selon l'axe b1 du cristal biréfringent est de 10 mm, -0 1+4 mm. La cote d'épaisseur selon l'axe c du cristal est comprise entre 50 pm et 150 pm, +1-5 pm. La figure 3 montre que le pas 30 des baguettes 10 est de l'ordre de 500 pm. La largeur 31 d'une baguette 10 est de 380 pm +/- 20 pm, et la 20 largeur d'une rainure 11 est de l'ordre de 120 pm +/- 20 pm. La distance 110 de la figure 4 est inférieure à 140 pm et la distance 11 est supérieure à 100 pm. Cette finesse de période permet à un utilisateur d'avoir une visibilité relativement bonne lorsque le dispositif est dans l'état transparent. En effet, 25 même s'il y a des électrodes 13 opaques à la lumière, le fait de placer le dispositif en face d'une pupille humaine d'un oeil 100 fait qu'il y a un moyennage de l'image sur la surface totale de la pupille. La résolution de l'ceil humain ne permet pas en effet de remarquer l'alternance des bandes opaques et transparentes avec une telle finesse, si le dispositif est placé à 30 une distance de l'ceil 100, comprise entre 1 et 1.5 cm par exemple. Il est préférable d'effectuer dans le matériau du pavé actif le moins de découpes possible, car elles sont délicates à effectuer. Cependant, si on souhaite une vitesse de commutation supérieure, on peut effectuer une ou plusieurs découpes supplémentaires de chaque baguette 10 selon le sens longitudinal. On peut ainsi faire passer une électrode dans ladite découpe supplémentaire et diminuer la distance aux bandes 4. Les charges seront ainsi plus rapidement dissipées dans les bandes 4, du fait de la réduction de la distance aux bandes 4. On peut par exemple compléter la découpe en baguettes parallèles à l'axe b1 par une découpe supplémentaire à mi baguette parallèle à l'axe a1. On rappelle que d'autres types de cristaux que ceux décrits jusqu'à présent sont utilisables pour le matériau des baguettes 10.

On peut par exemple utiliser un cristal biréfringent biaxe, c'est à dire dont les valeurs d'indices de réfraction selon les axes optiques référencés par a2 et b2 sont différents. Dans ce cas, et comme le montrent notamment les figures 1 et 6, le dispositif comporte un pavé 20 de compensation constitué d'un matériau biréfringent biaxe de mêmes indices que ceux du matériau pour les baguettes 10. Le pavé de compensation 20 ne présente cependant pas de baguettes ni de rainures. II se présente uniquement sous forme d'une plaque de même géométrie que le pavé actif. Le pavé 20 de compensation est situé au droit du pavé de baguettes 10 en amont de l'analyseur 6. II faut noter que dans la présente description, le terme « amont » correspond au côté de l'environnement d'où provient l'agression laser et le terme « aval » fait référence au côté réception des rayonnement provenant de l'environnement. Les axes optiques a2 et b2 du pavé 20 de compensation sont croisés par rapport aux axes optiques a1, b1 du pavé actif. Les axes a1 et a2 forment un angle droit entre eux, et les axes b1 et b2 forment également un angle droit entre eux. Le pavé 20 de compensation peut ainsi compenser les effets de la différence d'indices entre les axes optiques lors de la propagation d'un rayon lumineux dans le matériau des baguettes 10.

Préférentiellement, le matériau des baguettes 10 comporte un cristal biréfringent biaxe du type KNbO3 (Niobate de Potassium). Dans ce cas, le matériau du pavé de compensation 20 est également du KNbO3.

L'écart d'épaisseur entre le pavé actif et le pavé de compensation est faible pour permettre la meilleure compensation possible. Dans le cas d'un cristal de KNbO3, l'écart d'épaisseur est typiquement de 1 à 2 pm environ. L'épaisseur prise en compte pour la comparaison des 5 épaisseurs est celle au centre des pavés. Dans le cas où il y a un écart d'épaisseur, le pavé actif est celui de moindre épaisseur. On peut en effet dans ce cas trouver une valeur du champ électrique E à appliquer aux baguettes 10 pour annuler la valeur de la transmission optique du dispositif dans l'état opaque. Par contre, dans le 10 cas où le pavé actif est plus épais que le pavé de compensation, une telle valeur du champ électrique n'est pas possible à trouver, et la transmission optique du dispositif passe par un minimum qui n'est pas nul dans l'état « opaque » du dispositif. On peut fabriquer les pavés séparément en surveillant très 15 précisément l'épaisseur des pavés ou on peut également fabriquer un pavé unique de largeur double, qui est ensuite séparé en deux parties. Le prisme résiduel, à savoir l'angle entre les deux faces de chaque pavé est typiquement de 20 secondes d'arc ou moins. Le prisme résiduel peut être orienté selon un axe quelconque par rapport aux axes a1, b1, a2 20 et b2 du cristal de chaque pavé. L'écart de perpendicularité entre le plan moyen de la lame de chaque cristal - à savoir la moyenne des deux faces - et l'axe optique c doit être typiquement de 10 minutes d'arc. Les pavés doivent être découpés selon les axes a1, b1, a2 et b2 à 25 mieux que 30 minutes d'arc. Les deux faces de chaque pavé doivent être polies. La planéité par face doit être inférieure à À/4 (À=632 nm) sur 900/0 de la surface. La rugosité par face doit être autour de 5 nm RMS sur 90% de la surface. Le dispositif comporte très avantageusement une plaque transparente 30 2 portant le pavé de compensation. Les caractéristiques de la plaque 2 sont similaires à celles de la plaque 1. Préférentiellement, le dispositif comporte un pavé de compensation uniquement dans le cas où le matériau du pavé actif est un cristal biréfringent biaxe. Cependant, on peut également placer un pavé de compensation au droit du pavé actif dans le cas d'un matériau biréfringent uniaxe. On améliore ainsi la transmission du rayon lumineux et on peut effectuer des réglages optiques fins. Dans ce cas, le pavé de compensation comporte le même matériau que celui du pavé actif, ou un matériau dont les propriétés optiques sont proches. II s'agit alors d'une plaque de cristal biréfringent, comportant par exemple un cristal du type KNSBN (Potassium Sodium Strontium Baryum Niobate), et/ou du type SBN (Strontium Baryum Niobate) et/ou du type KDP (Potassium Deutérium Phosphore).

Sur les figures et notamment sur la figure 12, le pavé de compensation 20 est situé en dessous du pavé actif. II peut bien entendu être placé au dessus du pavé actif. Le pavé actif et le pavé de compensation peuvent être jointifs ou non. Avantageusement, le dispositif comporte une optique permettant de limiter ou supprimer le motif de transmission classique et connu de l'homme du métier sous le nom de « croix de Malte » et visible à la figure 5. Ce motif de transmission est inhérent au type de cristal utilisé dans le dispositif. Ce motif de croix de Malte est directement dû à l'incidence de la trajectoire des rayons dans le matériau des pavés. Il faut noter que la compacité du motif de croix de Malte est approximativement inversement proportionnel à l'épaisseur des pavés. Pour atténuer ou supprimer le motif, il faut avoir une incidence constante dans le champ, ou suffisamment faible. A cet effet, on ajoute une optique de champ au dispositif. On corrige ensuite la modification de l'incidence. On place alors en amont du polariseur 5 une lentille divergente 7 pour atténuer l'incidence des rayons lumineux sur les pavés et en aval de l'analyseur 6 une lentille convergente 8 pour compenser ensuite la modification d'incidence.

La figure 6 montre que, préférentiellement, la lentille divergente 7 est une lentille asphérique ou asphéro-diffrative en amont du polariseur 5 grâce à la présence d'un motif diffractif 63 en aval de la lentille 7, et la lentille convergente 8 est une lentille asphérique ou asphéro-diffrative en aval de l'analyseur 6 grâce à la présence d'un motif diffractif 63 en amont de la lentille 8, de sorte que le dispositif est afocal. Les motifs diffractifs 63 sont donc placés à l'intérieur du dispositif, à proximité du ou des pavés. Des moyens 62 permettent un accès au remplissage du dispositif. On remplit en effet le dispositif d'un liquide anticlaquage, qui empêche le claquage électrique entre les électrodes 13 placées très proches les unes des autres. Le liquide anticlaquage est par exemple un fluide de la marque « Fluorinert » ou un équivalent. De plus, les lentilles 7 et 8 forment lames étanches, afin d'éviter une fuite du liquide de remplissage.

Des moyens 64 permettent un réglage d'alignement des deux pavés les uns par rapport aux autres, pour compenser les éventuel défauts d'un pavé par rapport à l'autre. On peut grâce aux moyens 64 effectuer un réglage de rotation d'un pavé par rapport à l'autre, ou d'inclinaison d'un pavé par rapport à l'autre.

La figure 11 montre schématiquement que le dispositif comporte également des moyens 21 et 22 permettant de mettre à un même potentiel toutes les électrodes 13 d'une même polarité. Les électrodes d'une polarité sont reliées entre elles pour former un peigne d'électrodes 13, les électrodes 13 d'une polarité opposée étant également reliées entre elles sous forme d'un autre peigne. Les deux peignes s'encastrent l'un dans l'autre du côté des dents, de sorte que les baguettes 10 s'étendent entre les dents des peignes imbriqués. Les moyens 21 et 22 sont disposés en dehors du dispositif, dans un boîtier électrique isolé par exemple. Des connecteurs 65 visibles sur la figure 6 permettent une telle liaison vers le boîtier.

Le dispositif final a une épaisseur très fine de l'ordre de quelques millimètres, et on peut obtenir des dimensions de l'ordre de 5 cm2, de l'ordre de grandeur de verres de lunettes de vue classiques. Le dispositif obtenu s'intègre donc facilement à des dispositifs de lunettes d'un fantassin pour des applications militaires.

La commutation de l'état transparent à l'état opaque s'effectue avec une constante de temps égale à quelques nanosecondes environ. Ceci est dû aux propriétés du commutateur optique des bandes 4, comportant préférentiellement de l'AsGa.

Une fois que le rayon lumineux est arrêté, et que le rayonnement redevient d'intensité faible, le matériau 11 se repolarise avec une constante de temps qui est moins critique, de l'ordre de quelques dixièmes de seconde, puisque le rayonnement lumineux est de nouveau inoffensif pour l'ceil. Le dispositif redevient progressivement transparent aux intensités lumineuses faibles.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif électro-optique de commutation entre un état transparent à la lumière et un état opaque comportant un polariseur (5) et un analyseur (6), caractérisé en ce qu'il comporte, entre le polariseur (5) et l'analyseur (6), un pavé actif formé de baguettes (10) d'un matériau biréfringent et polarisable électriquement, chaque baguette (10) étant située entre une paire d'électrodes (13), le dispositif étant transparent à la lumière au droit desdites baguettes (10) lorsque le matériau des baguettes (10) est polarisé électriquement, le dispositif comportant de plus au moins une bande (4) d'un matériau photoconducteur disposée sur au moins une partie de la périphérie du pavé actif, le matériau de chaque bande (4) étant apte à, lorsqu'il est frappé par une quantité de lumière suffisante, générer suffisamment d'électrons pour augmenter sa conductivité et induire très rapidement une chute du champ électrique dans le matériau des baguettes (10) et induire une modification de sa biréfringence, le dispositif devenant alors opaque à la lumière.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un pavé (20) de compensation constitué d'un matériau biréfringent situé au droit du pavé de baguettes (10), les axes optiques (a2, b2) du pavé de compensation étant croisés par rapport aux axes optiques (a1, b1) du pavé actif.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les axes de polarisation du polariseur et de l'analyseur forment un angle de 45° à +/- 8° par rapport aux axes optiques (a1, b1) des baguettes du pavé actif.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une lentille divergente (7) en amont du polariseur (5) et une30 lentille convergente (8) en aval de l'analyseur (6) de sorte que le dispositif est afocal.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les lentilles divergente (7) et convergente (8) sont des lentilles asphériques.
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les lentilles asphériques sont asphéro-diffractives.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lentilles asphéro-diffractives comportent des motifs diffractifs situés du côté du pavé actif et du pavé de compensation si le dispositif en comporte un.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau polarisable et biréfringent comporte un cristal du type KNbO3.
9. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau photoconducteur est de l'AsGa.
10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les baguettes (10) comportent dans le pavé actif au moins une découpe supplémentaire perpendiculaire.
11. 11. Lunette de fantassin, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10.
12. 12. Dispositif de protection d'un système électro-optique sensible dans le 30 spectre visible, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10.25