FR2971063A1 - Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge. - Google Patents

Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge. Download PDF

Info

Publication number
FR2971063A1
FR2971063A1 FR1150724A FR1150724A FR2971063A1 FR 2971063 A1 FR2971063 A1 FR 2971063A1 FR 1150724 A FR1150724 A FR 1150724A FR 1150724 A FR1150724 A FR 1150724A FR 2971063 A1 FR2971063 A1 FR 2971063A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
plane
wave
optical
aforesaid
optical wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1150724A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2971063B1 (fr
Inventor
Pierre Tournois
Daniel Kaplan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fastlite SARL
Original Assignee
Fastlite SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fastlite SARL filed Critical Fastlite SARL
Priority to FR1150724A priority Critical patent/FR2971063B1/fr
Priority to PCT/FR2012/050100 priority patent/WO2012104515A1/fr
Publication of FR2971063A1 publication Critical patent/FR2971063A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2971063B1 publication Critical patent/FR2971063B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/33Acousto-optical deflection devices
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
    • G02F1/116Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves using an optically anisotropic medium, wherein the incident and the diffracted light waves have different polarizations, e.g. acousto-optic tunable filter [AOTF]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif AOTF pour le filtrage acousto-optique programmable de haute résolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge, comprenant un cristal acousto-optique biréfringent TR, un transducteur T assurant la génération d'une onde acoustique transversale, permettant une diffraction d'une onde optique incidente ordinaire O , d'incidence θ , en une onde optique extraordinaire Od, d'angle θ , sachant que la susdite diffraction est équivalente à une réflexion proche de la normale au plan d'onde de la susdite onde optique incidente O , le susdit angle θ de l'onde optique diffractée O est équivalent à la susdite incidente θ de l'onde optique incidente O , majorée d'une valeur comprise entre 160 et 180 degrés.

Description

10 La présente invention concerne un dispositif AOTF (Acousto Optic Tunable Filter) pour le filtrage acousto-optique programmable de haute résolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge.
Le dispositif présenté s'applique au filtrage acousto-optique programmable 15 pour le domaine du moyen infrarouge allant d'une longueur d'onde X dans le vide de 5 à 30 µm.
Un dispositif AOTF est défini comme un dispositif réalisant par diffraction acousto-optique la sélection d'une longueur d'onde unique dans le 20 rayonnement d'un faisceau optique incident. Le choix de la longueur d'onde est programmable par variation de la fréquence du signal acoustique. Pour pouvoir être utilisé avec une large variété de sources non collimatées, la sélection en longueur d'onde doit être indépendante de l'angle d'incidence à l'intérieur d'une ouverture angulaire donnée. Grâce à leur ouverture angulaire, 25 les filtres AOTF peuvent travailler avec des sources étendues de lumière blanche et fournir des images multispectrales de ces sources.
Ces dispositifs se distinguent des filtres AOPDF décrits par D.KAPLAN et P.TOURNOIS dans : "Theory and Performance of the Acousto-Optic 30 Programmable Dispersive Filter used for Femtosecond Laser Pulse Shaping" J. Phys. IV France 12, Pr5-69/75 (2002), qui sont conçus de manière à optimiser la résolution spectrale pour une source collimatée, comme un laser et présentent une faible acceptance angulaire. La principale utilisation de ces filtres AOPDF est la programmation en phase et en amplitude des impulsions lasers ultracourtes.
Une fonction d'AOTF est théoriquement possible à implanter simplement en utilisant la configuration de diffraction contra-directive par un réseau dans un matériau isotrope. Pour une telle diffraction on considère, le vecteur d'onde ko d'une onde optique incidente, le vecteur d'onde kd de l'onde diffractée et le vecteur d'onde K de l'onde acoustique. Tous les vecteurs sont parallèles à une même une direction, les plans d'onde acoustiques sont normaux à cette direction, les vecteurs d'onde ko et kd étant de directions opposées. La diffraction correspond à une réflexion de l'onde optique incidente par le réseau acoustique. La conservation des vecteurs d'onde, de la fréquence 15 optique et l'isotropie du matériau entrainent la relation : kd - ko = K Pour une petite déviation epsilon de l'angle du vecteur d'onde optique incident, la longueur du vecteur K a une dépendance quadratique en epsilon, qui introduit une dépendance de la fréquence acoustique suffisamment faible 20 pour permettre l'ouverture angulaire non nulle nécessaire à la fonction d'un AOTF. La longueur du vecteur d'onde acoustique est deux fois la longueur des vecteurs d'onde optique et donc la longueur d'onde acoustique deux fois inférieure à la longueur d'onde optique. Pour des longueurs d'onde optique de l'ordre du micromètre dans le vide et donc un demi micromètre dans un 25 matériau d'indice optique typique 2, la longueur d'onde acoustique est d'un quart de micromètre. Pour les matériaux acousto-optiques courants, dont les vitesses de propagation sont supérieures à 1000 m/s, les fréquences acoustiques correspondantes sont supérieures à 4 GHz. Les longueurs d'atténuation acoustique à ces fréquences sont de l'ordre ou inférieures au millimètre, ce qui empêche l'utilisation pratique du principe simple défini ci-dessus 9 ce principe n'a donc jamais pu être utilisé pour réaliser un AOTF.
Dans l'état de l'art, c'est l'utilisation de matériaux anisotropes qui a permis la réalisation de filtres AOTF. Les matériaux optiquement anisotropes présentent des modes de propagation distincts ayant des indices optiques et des vecteurs d'onde différents pour une même longueur d'onde. L'interaction acoustooptique permet ainsi de coupler deux modes de vecteurs d'ondes proches mais distincts. Il s'agit alors d'une diffraction co-directive. Le vecteur d'onde acoustique a dans ce cas une longueur très inférieure à la longueur des vecteurs d'onde optiques. La fréquence acoustique est plus faible et n'est pas une limite à ce type d'application.
Deux catégories de filtres AOTF dans des matériaux anisotropes ont été 15 proposés: 1) Les filtres dits colinéaires présenté par Harris et al. dans le brevet US 3,679,288 ci-après dénommé Harris. Dans ce type de configuration, les trois directions de vecteurs d'onde, optique incident, optique diffracté et acoustique sont parallèles ou quasi-parallèles. Pour des matériaux comme 20 le Niobate de Lithium, il est montré qu'il est possible de satisfaire à-ces conditions tout en maintenant une dépendance faible de la longueur d'onde filtrée en fonction de l'orientation du faisceau incident. 2) Les filtres non-colinéaires ont été proposés par [I.C. Chang "Noncollinear Acousto-Optic Filter with Large Angular Aperture " Applied Physics 25 Letters 25, 370-372 (1974)] et brevet US 5,329,397 ci-après dénommé Chang. Ces filtres s'affranchissent de la condition de colinéarité afin de permettre l'utilisation de matériaux performants courants comme le Dioxyde de Tellure dont la symétrie ne permet pas de réaliser la configuration des filtres colinéaires. Un autre avantage du non parallélisme 30 est que le faisceau incident et le faisceau diffracté peuvent être séparés géométriquement sans recourir à des polariseurs.
Les publications et brevets ci-dessus et les publications similaires de la littérature concernant les AOTF dans les matériaux anisotropes, concernent toutes des configurations de diffraction co-directive comme indiqué par exemple dans la figure 3 de Harris et les figures 3 et 4 de Chang.
Il faut noter que la résolution spectrale de ces filtres à configuration codirective diminue lorsqu'on augmente la longueur d'onde acoustique, la résolution relative étant donnée en ordre de grandeur par le nombre de période de l'onde acoustique contenue dans la longueur d'interaction. Si par exemple, le vecteur onde acoustique est de longueur 10 fois inférieure au vecteur d'onde optique, pour une longueur d'onde optique de 10 microns la longueur d'onde acoustique est de 100 microns et le nombre de périodes dans une longueur d'un centimètre est de l'ordre de 100, correspondant à une résolution de 10 cm-1.
La présente invention concerne des dispositifs optiques dans le domaine Infra Rouge (5 à 30 microns). Son principe est d'utiliser la configuration contra-directive, avec un vecteur d'onde acoustique de l'ordre de deux fois le vecteur d'onde optique, pour obtenir une résolution élevée. Cette configuration n'a jamais été utilisée dans l'état de l'art pour réaliser -des-AOTF, en raison des fréquences acoustiques plus élevées auxquelles elle conduit. La fréquence acoustique est réduite dans la présente invention par deux facteurs : l'application à des longueurs d'onde optique élevée, et l'utilisation de matériaux ayant des vitesses de propagation 25 acoustique faible pour l'orientation choisie.
Les halogénures de mercure (Hg2C12, Hg2Br2, Hg2I2) sont des matériaux tétragonaux ayant des vitesses de propagation acoustique selon la direction [110] respectivement de 347, 282, 253 m/s. 30 L'ordre de grandeur des fréquences à 10 microns est alors 200 MHz, permettant des longueurs d'atténuation acoustiques dépassant le centimètre.
A noter que des filtres de type AOTF non-colinéaire à configuration codirective ont été proposés Knuteson et al. dans« Crystal growth, fabrication, and design of mercurous bromide acousto-optic tunable filters » Opt. Eng. 46, 064001 (2007) et de type AOPDF pour sources collimatées par P.Tournois: "Design of Acousto-Optic Programmable Filters in Mercury Halides for Mid-Infrared Laser Pulse Shaping" Optics Comm. 281, 4054-4056 (2008).
Pour la configuration contra-directive, l'ordre de grandeur des longueurs d'onde acoustique pour une onde optique incidente à 10 microns est alors 2.5 microns et le nombre de période 4000 pour un cm, soit une résolution de 0.25 cm-1, améliorée d'un facteur 40 par rapport à un filtre non-colinéaire de même longueur.
Par ailleurs, l'utilisation de matériaux anisotropes biréfringents tétragonaux va permettre d'incorporer l'avantage de la sélection du faisceau diffracté par polarisation et la direction géométrique.
Comme il sera apparent dans l'analyse ci-dessous, la conception détaillée du dispositif dans un matériau demande de s'écarter légèrement de la configuration contra-directive parfaite. Les ordres de grandeurs discutés plus haut restent cependant valables.
Les halogénures de Mercure tels : le Calomel (Hg2C12), le Bromure de 25 Mercure (Hg2Br2 ) et le Iodure de Mercure ( Hg2I2 ) appartiennent à la classe cristalline tétragonale . Les indices optiques ordinaire no et extraordinaire ne sont, respectivement dans le moyen infrarouge : no = 1.898, 2.05 et 2.26 et ne = 2.445, 2.75 et 3.21. L'indice extraordinaire courant nd, suivant un axe qui fait un angle 0, avec l'axe [110], s'écrit : 30 nd (Bd ) = none / \1no cos' Od + ne sin' 0d (1) Pour les cristaux de la classe tétragonale, une onde acoustique transversale pure se propage dans le plan contenant les axes [110] et [001] avec une polarisation perpendiculaire à ce plan, appelé plan de diffraction. Sa vitesse est donnée par : V (0A) - -elio cos2 0A +V' 001 sin' 0A T;lo= 347, 282, 253 m/s et Vooi = 1084, 1008, 871 m/s étant les vitesses acoustiques respectivement du Calomel, du Bromure de Mercure et de l'Iodure de Mercure suivant les axes [110] et [001] et 0A l'angle que fait le vecteur d'onde acoustique avec l'axe [110]. La propagation de l'énergie acoustique se fait selon un angle /3A tel que tan A, = (Voo, /V,Io)2.tan0A (3) Dans le cas d'une diffraction contra-directive dans un tel matériau , une onde ordinaire caractérisée par un vecteur d'onde ko de direction 00 avec l'axe [110], et une onde extraordinaire de vecteur d'onde kd de direction 0d avec l'axe [110], où 0d - 0o est proche de 180 degrés, sont couplés par une onde acoustique dont la longueur du vecteur d'onde K est proche de 2 fois la longueur de ko et dont la direction est proche d'une parallèle à ko et kd. Ainsi l'onde optique résultant de l'interaction acousto-optique entre une onde optique incidente et une onde acoustique transversale, est de polarisation perpendiculaire à celle de ladite onde optique incidente et se propage selon une direction contra-directive à l'onde incidente. La direction optique 0, et la direction de propagation acoustique 0A fixent la direction optique 0d par la condition de conservation des vecteurs d'onde et de la fréquence. (2) La conception détaillée du dispositif, selon l'invention, nécessite donc de rechercher les combinaisons 80 et 8g minimisant la dépendance de la fréquence optique filtrée en fonction des orientations optiques.
L'invention a pour objet un dispositif AOTF pour le filtrage acousto-optique programmable de haute résolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge, comprenant : un cristal acousto-optique biréfringent TR constitué d'un halogénure de mercure biréfringent de la classe tétragonale ayant une vitesse de propagation minimale inférieure à 400 m/s selon la direction cristalline [110] perpendiculaire à l'axe de biréfringence [001], un transducteur T assurant la génération d'une onde acoustique transversale de vecteur d'onde K, se propageant dans un plan P contenant la susdite direction cristalline [110] et le susdit axe de biréfringence [001], permettant une diffraction d'une onde optique incidente ordinaire Oo, d'incidence 8o par rapport à ladite direction cristalline [110] , se propageant dans ledit plan P avec une polarisation perpendiculaire audit plan P, en une onde optique extraordinaire Od, d'angle 8d par rapport à ladite direction cristalline [110], se propageant dans ledit plan P avec une polarisation dans ledit plan P, soit de produire une diffraction inverse d'une onde optique incidente extraordinaire se propageant dans ledit plan P avec une polarisation dans ledit plan P en une onde optique ordinaire se propageant dans le plan P avec une polarisation perpendiculaire audit plan P, sachant que : la susdite diffraction est équivalente à une réflexion proche de la normale au plan d'onde de la susdite onde optique incidente Oo, le susdit angle 8d de l'onde optique diffractée Od est équivalent à la susdite incidence 8o de l'onde optique incidente Oo, majorée d'une valeur comprise entre 160 et 180 degrés, et, la direction de propagation de la susdite onde acoustique transversale de vecteur d'onde K est choisie égale au susdit angle d'incidence 00 de propagation de l'onde optique incidente ordinaire Oo par rapport à la direction [110] multiplié par un facteur 17 dont la valeur est proche de 0,8. Un mode de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique du diagramme des vecteurs d'onde de l'interaction acousto-optique dans une configuration contra-directive ;
15 La figure 2 représente les courbes équi- (fil) dans un diagramme ( 90 , 9A ) pour le calomel ; La figure 3 représente la variation du facteur de qualité MZ en fonction de B0 pour les trois halogénures ; La figure 4 représente la variation de la longueur d'onde filtrée en fonction de 80 pour les trois halogénures autour de la valeur de 80 optimisant M2 ; et
25 La figure 5 est une représentation schématique d'une structure de Filtre Acousto-Optique Programmable AOTF pour le domaine infrarouge.
L'exemple représenté sur la figure 1, concerne le diagramme des vecteurs d'onde de l'interaction. 20 30 A partir d'un repère orthonormé Ox, Oy, sont représentés les axes [110] et [001] du cristal acousto-optique biréfringent, respectivement selon les axes Ox, Oy ; le plan défini par les deux axes [110] et [001] sera dit plan de diffraction P.
Soit Co la courbe indicatrice d'indice ordinaire et Ce la courbe indicatrice d'indice extraordinaire ; ces deux courbes Co, Ce, coupent respectivement l'axe [110] en no : indice ordinaire et ne : indice extraordinaire.
Soit 4, un vecteur d'onde optique caractérisant une onde ordinaire polarisée perpendiculairement au plan de diffraction, d'origine O, aboutissant au point A situé sur la courbe Co, et faisant un angle 0o avec l'axe [110] et K un vecteur d'onde acoustique contra-directif partant de A , faisant un angle 0A avec l'axe [110] et de longueur AB, où B est le point d'intersection avec la courbe Ce. Le vecteur OB définit un vecteur kd , qui satisfait la conservation des vecteurs d'onde. L'onde acoustique de vecteur K diffracte l'onde ordinaire de vecteur ko en onde extraordinaire de vecteur kd et réciproquement. On peut utiliser cette configuration pour réaliser un filtre ayant pour entrée l'onde ordinaire et pour sortie filtrée l'onde extraordinaire ou réciproquement.
Pour fixer la conception de l'AOTF, il est nécessaire d' étudier la dépendance du filtrage en fonction de la direction de propagation optique. A ce titre, la formule suivante donnée par P.Tournois dans : « Design of Acousto-Optic Programmable Filters in Mercury Halides for Mid-Infrared Laser Pulse Shaping » Optics Comm. 281, 4054-4056 (2008), concerne la longueur du vecteur d'onde acoustique K en fonction de 0o et 0A . K [cos(0o - 0A) + 28 sin(0a ) sin(0A )] + J(1 + 28). [cos2 (00 - BA) + 28 sin' (8A) (4) (5) ko [1+ 28 sine (0A)] où : 8 = (ne - no) l 2no 2971063 -10- La longueur d'onde filtrée est donnée par la relation : f = noV(0A). k (6) 0
1/y1 caractérise la fréquence optique filtrée exprimée en cm-1. 5 La figure 2 montre les courbes équi- (fit) dans un diagramme (00 , 0A) pour le matériau Hg2C12. Sur ce diagramme, les points à tangente horizontale correspondent à des configurations où la fréquence optique filtrée est indépendante de l'orientation 10 optique (angle 00 ) au premier ordre. En tirets sur la figure, une droite A, définie par 0A = 77.0o, est représentée avec = 0,79. Cette droite A joint avec une bonne approximation les points de tangente horizontale et peut donc être utilisée comme critère de conception d'un AOTF à ouverture angulaire élevée.
15
Un examen de diagrammes similaires pour les matériaux Bromure et Iodure de Mercure conduit à une conclusion similaire, sous réserve d'une valeurs de 17 valant 0.76 et 0.72 respectivement pour le Bromure et l'Iodure de Mercure. 20 Le facteur de mérite MZ qui caractérise l'intensité de l'interaction acoustooptique et qui détermine l'efficacité de la diffraction est donné par : no[na(0a)f p2 (7) MZ __ p [V (OA)r où : p = 7.19, 7.307, 7.70 g/cm3 sont les densités du Calomel, du Bromure et de l'Iodure de Mercure et p le coefficient élasto-optique efficace donné par : 25 p = - [(p' - p12) / 2]sin 00 cos 0A + p4,, cos 00 sin 0A (8) avec : =0.551, p12 =0.44, 124, =0 (9) 2971063 Dans l'exemple représenté sur la figure 3, la variation de MZ en fonction de 00, pour la condition 0A =17.00, est indiquée pour les trois halogénures en utilisant les valeurs de précitées. M2 passe, pour Oo = 25° environ, par un maximum de : 53, 147 et 485 mm2/GW respectivement pour le Calomel 5 (courbe Cl), le Bromure de Mercure (courbe C2) et l'Iodure de Mercure (courbe C3). Cet angle de 25 degrés constitue un choix préférable pour l' invention.
Pour cet angle particulier 00 de 25° : 10 0d= 195.70°, 194.53°, 193.01°, 0A= 19.81°, 19.06°, 18.03°, NA= 74.12°, 77.24°, 75.47°, V = 491.5, 423.5, 361.4 m/s et ( f 2) = 2100, 1997, 1938 m/s, 15 respectivement pour les trois halogénures, soit les courbes C1, C2, C3 concernant respectivement le Calomel (Hg2C12), le Bromure de Mercure (Hg2Br2) et le Iodure de Mercure (Hg2I2).
Dans l'exemple représenté sur la figure 4, (f2%i.) est représenté en fonction de 20 Oo , autour de 00 = 25°, pour les trois halogénures, soit les courbes C1, C2, C3 concernant respectivement le Calomel (Hg2C12), le Bromure de Mercure (Hg2Br2) et le Iodure de Mercure (Hg2I2).
Une très large indépendance de la longueur d'onde filtrée X en fonction de 25 l'angle d'incidence existe autour de Go= 25°. Dans l'exemple représenté sur la figure 5, un dispositif AOTF pour le filtrage acousto-optique programmable de haute résolution spectrale et de grande ouverture dans le domaine infrarouge est réalisé dans un cristal de Calomel. 2971063 -12- Ce dispositif fait intervenir un cristal acousto-optique biréfringent représenté de façon schématique par un trapèze rectangle TR, situé dans un plan d'interaction acousto-optique P, lequel est défini par les deux axes [110] et [001] dudit cristal acousto-optique. 5 Le côté AB est parallèle à l'axe [001] ; les côtés BC et FA sont parallèles à l'axe [110] ; le côté CF fait un angle 8A de 19,81° avec le segment de droite AB. Le côté CF comprend un transducteur piézo-électrique T de longueur CD. Ledit transducteur piézo-électrique T génère un faisceau acoustique 10 transverse, dont l'onde de cisaillement est polarisée perpendiculairement audit plan d'interaction P ; ce faisceau est représenté schématique par deux segments de droite CC' et DD' parallèles ; le point C' est situé sur le segment de droite AB, et le point D' est situé sur le segment de droite FA; les deux segments de droite CC' et DD' font un angle ,6A de 74,12° avec le segment de 15 droite BC.
Un faisceau optique ordinaire incident O'°, parallèle au plan d'interaction P, de polarisation perpendiculaire audit plan P, est appliqué sur une face d'entrée S du cristal acousto-optique TR, laquelle face d'entrée S est représentée par le 20 susdit segment de droite AB ; l'incidence 0% dudit faisceau optique ordinaire incident O'° est de 53,33° par rapport à l'axe [110].
Ce faisceau incident 0'o pénètre dans le cristal acousto-optique TR; un faisceau O° à l'intérieur du cristal est représenté schématiquement par deux 25 segments de droite parallèles, respectivement AE et A'D ; l'angle 8o dudit faisceau optique 0° est de 25° par rapport à l'axe [110].
Un faisceau optique extraordinaire Od est généré par interaction avec le susdit faisceau acoustique dans le cristal acousto-optique ; l'angle 8d, représenté par 30 un angle (8d - 7r), dudit faisceau optique Od est de 195,70° par rapport à l'axe [110]. 2971063 -13- Le susdit faisceau optique extraordinaire Od, après interaction dans le cristal acousto-optique est ensuite extrait du cristal acousto-optique, représenté par un faisceau optique extraordinaire O'd; l'angle O'd représenté par un angle (O'd- 7c), dudit faisceau optique O'd est de 225,25° par rapport à l'axe [110]. 5 Avantageusement, ce dispositif, selon l'invention, permet de produire soit une diffraction d'une onde optique incidente ordinaire d'incidence Oo par rapport à ladite direction cristalline [110] , se propageant dans ledit plan P avec une polarisation perpendiculaire audit plan P, en une onde optique 10 extraordinaire Od, d'angle Od par rapport à ladite direction cristalline [110], se propageant dans ledit plan P avec une polarisation dans ledit plan P, soit une diffraction inverse d'une onde optique incidente extraordinaire se propageant dans ledit plan P avec une polarisation dans ledit plan P en une onde optique ordinaire se propageant dans le plan P avec une polarisation perpendiculaire 15 audit plan P.
A titre d'exemple de réalisation, à partir d'un cristal de Calomel de dimension permettant une longueur d'interaction acousto-optique de 1 cm, la fréquence acoustique étant de 210 MHz pour une longueur d'onde de 10 microns, la 20 densité de puissance à appliquer au transducteur acoustique pour une diffraction totale de chacune dés longueurs d'onde est d'environ 2.5 W/mm2 à 5 gm et 10 W/mm2 à 10 µm.
La résolution spectrale est de : 0.5 nm à 5 µm et 2 nm à 10 µm soit : 0.2 cm 1.
25 Sans changer cette résolution, l'angle d'acceptance angulaire est de :1.5° à 5 gm et 3 ° à 10 µm.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1 Dispositif AOTF de filtrage acousto-optique programmable de haute résolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine 5 infrarouge comprenant : un cristal acousto-optique biréfringent (TR) constitué d'un halogénure de mercure biréfringent de la classe tétragonale ayant une vitesse de propagation minimale inférieure à 400 m/s selon la direction cristalline [110] perpendiculaire à l'axe de biréfringence [001], 10 un transducteur (T) assurant la génération d'une onde acoustique transversale de vecteur d'onde (I), se propageant dans un plan (P) contenant la susdite direction cristalline [110] et le susdit axe de biréfringence [001], permettant une diffraction d'une onde optique incidente ordinaire (0,1 d'incidence (80) par rapport à ladite direction 15 cristalline [110] , se propageant dans ledit plan (P) avec une polarisation perpendiculaire audit plan (P), en une onde optique extraordinaire (Od), d'angle (8d) par rapport à ladite direction cristalline [110], se propageant dans ledit plan (P) avec une polarisation dans ledit plan (P), soit de produire une diffraction inverse d'une onde optique 20 incidente extraordinaire se propageant dans ledit plan (P) avec une polarisation dans ledit plan (P) en une onde optique ordinaire se propageant dans le plan (P) avec une polarisation perpendiculaire audit plan (P), caractérisé en ce que la susdite diffraction est équivalente à une réflexion 25 proche de la normale du plan d'onde de la susdite onde optique incidente (Oo), le susdit angle (8d) de l'onde optique diffractée (Od) est équivalent à la susdite incidence (80) de l'onde optique incidente (Oo), majorée d'une valeur comprise entre 160 et 180 degrés, et en ce que la direction de propagation de la susdite onde acoustique transversale de vecteur d'onde (K) est choisie égale au susdit 30 angle d'incidence (8o) de propagation de l'onde optique incidente ordinaire 2971063 -15- (Oo) par rapport à la direction [110] multiplié par un facteur 77 dont 1a valeur est proche de 0, 8.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit transducteur (T) est un transducteur piézo-électrique disposé sur une surface du cristal acousto-optique biréfringent ('1 R), perpendiculairement au susdit plan (P).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que la valeur du facteur 17 est 0,79 pour un halogénure de mercure biréfringrent de la classe tétragonale tel le Calomel (Hg2C12).
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du facteur 77 est 0,76 pour un halogénure de 15 mercure biréfringrent de la classe tétragonale tel le Bromure de Mercure (Hg2Br2).
  5. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du facteur 17 est 0,72 pour un halogénure de 20 mercure biréfringrent de la classe tétragonale tel l'Iodure de Mercure (Hg2I2).
  6. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de (00) est approximativement égale à 25 degrés. 25
FR1150724A 2011-01-31 2011-01-31 Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge. Active FR2971063B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1150724A FR2971063B1 (fr) 2011-01-31 2011-01-31 Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge.
PCT/FR2012/050100 WO2012104515A1 (fr) 2011-01-31 2012-01-17 Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1150724A FR2971063B1 (fr) 2011-01-31 2011-01-31 Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2971063A1 true FR2971063A1 (fr) 2012-08-03
FR2971063B1 FR2971063B1 (fr) 2013-02-08

Family

ID=45688892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1150724A Active FR2971063B1 (fr) 2011-01-31 2011-01-31 Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge.

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2971063B1 (fr)
WO (1) WO2012104515A1 (fr)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2040109A1 (fr) * 2007-09-24 2009-03-25 Fastlite Procédé et dispositif pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution dans le domaine infrarouge

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3679288A (en) 1970-11-13 1972-07-25 Chromatix Tunable acousto-optic method and apparatus
US5329397A (en) 1992-08-04 1994-07-12 Chang I Cheng Acousto-optic tunable filter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2040109A1 (fr) * 2007-09-24 2009-03-25 Fastlite Procédé et dispositif pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution dans le domaine infrarouge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KNUTESON D J ET AL: "Crystal growth, fabrication, and design of mercurous bromide acousto-optic tunable filters", OPTICAL ENGINEERING, vol. 46, no. 6, 064001, June 2007 (2007-06-01), SPIE USA, pages 064001-1 - 064001-6, XP002659673, ISSN: 0091-3286 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2971063B1 (fr) 2013-02-08
WO2012104515A1 (fr) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2497205A1 (fr) Gyrolaser a etat solide stabilise a quatre modes sans zone aveugle
Pierson et al. Acousto-optic interaction model with mercury halides (Hg2Cl2 and Hg2Br2) as AOTF cristals
EP1717634A1 (fr) Génération d'onde par compensation de déphasage de propagation d'ondes dans un milieu optiquement non linéaire
EP2668541A1 (fr) Cellule electro- optique massive ayant une structure fine et a base de materiaux a coefficients electro - optiques geants, son procede de fabrication
US20090080061A1 (en) Method and device for high resolution acousto-optic programmable filtering in the infrared region
Desmarchelier et al. Achromatic polarization rotator imprinted by ultrafast laser nanostructuring in glass
EP2596392B1 (fr) Convertisseur de polarisation a symétrie cylindrique bidirectionnel et procédé de conversion de polarisation cartésien-cylindrique
EP2545409B1 (fr) Modulateur de phase à base de cristal liquide à structure hélicoïdale
FR2971063A1 (fr) Dispositif aotf pour le filtrage acousto-optique programmable de haute resolution spectrale et de grande ouverture angulaire dans le domaine infrarouge.
Issa et al. Double pass in acousto-optic tunable filter for telecommunication network
FR2902940A1 (fr) Oscillateur parametrique optique avec retour de pompe a maintien de phase achromatique.
FR2693004A1 (fr) Dispositif de collimation de faible encombrement, en particulier pour visuel de casque.
EP2981860B1 (fr) Dispositif pour la mise en forme temporelle en amplitude et en phase d'impulsions lumineuses ultra-breves
EP3968064A1 (fr) Dispositif de filtrage optique
Yoshida et al. THz pulse generation using a contact grating device composed of TiO2/SiO2 thin films on LiNbO3 crystal
FR2555769A1 (fr) Dispositif optique convertisseur de frequence et gyrometre comprenant un tel dispositif
FR2771519A1 (fr) Moyens pour la generation de rayonnements optiques accordables au moins en frequence
EP2745169B1 (fr) Procédé de réalisation d'un dispositif de phase à base de cristal liquide twisté à structure optimisée fonctionnant en lumière non polarisée
FR3023929A1 (fr) Procede et dispositif pour le filtrage acousto-optique dispersif programmable.
WO2008125489A1 (fr) Procede de fabrication d'une cellule electro-optique a base de psflc et/ou psaflc, cellule electro-optique, dispositif et casque correspondants
FR3070771B1 (fr) Systeme de conversion de frequence ameliore
FR2869117A1 (fr) Dispositif de modulation spatiale d'un faisceau lumineux et applications correspondantes
FR2882158A1 (fr) Microstructure a emission thermique coherente et procede pour generer un rayonnement thermique coherent
FR2730323A1 (fr) Convertisseur de frequence optique a haut rendement
FR2940450A1 (fr) Dispositif et procede pour etudier une zone d'etude par onde acoustique

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13