FR2979761A1 - Dispositif de protection d'un site contre des impacts de foudre - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un dispositif (200) de protection contre la foudre comportant un système laser (20) pour la génération d'une impulsion ultracourte, ledit système laser comportant un oscillateur laser (21) permettant de délivrer une impulsion incidente de durée d'impulsion donnée, et une chaîne amplificatrice (29) pour amplifier l'impulsion incidente à un niveau d'énergie supérieur à une énergie seuil pour provoquer un phénomène de filamentation. La chaîne amplificatrice comportant : - un étireur (22) destiné à étirer temporellement l'impulsion incidente, - un milieu amplificateur (23) destiné à amplifier l'impulsion étirée, - un compresseur (24) destiné à compresser temporellement ladite impulsion amplifiée, de telle sorte que la durée de l'impulsion ainsi compressée soit sensiblement égale à celle de l'impulsion incidente, - des moyens (25, 26) pour contrôler une distance à partir de laquelle commence le phénomène de filamentation.

Description

La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs de protection contre la foudre. L'invention concerne un dispositif de protection destiné à protéger des sites/infrastructures au sol des effets des impacts directs de la foudre. Plus particulièrement, le dispositif permet l'interception et le déclenchement de la foudre aux moyens d'impulsions laser ultracourtes, par exemple pour guider la foudre vers un paratonnerre. L'invention s'applique en particulier à la protection de bâtiments, d'infrastructures et de sites sensibles tels que par exemple des sites aéroportuaires, des sites militaires, des bases de lancement, des complexes pétrochimiques. Une activité orageuse à proximité d'un site sensible, tel que par exemple une zone aéroportuaire, peut entraîner une perturbation importante du trafic aérien. Tout d'abord, les aéronefs peuvent être foudroyés lors des phases de décollage ou d'atterrissage, ou simplement lorsqu'ils sont sur le tarmac. En conséquence, ils peuvent faire l'objet d'une inspection et contribuent donc à la congestion du tarmac. Ensuite, des dispositifs aéroportuaires, tel que par exemple des antennes radar, des systèmes d'atterrissage aux instruments, sont fréquemment foudroyés. Il en résulte une forte perturbation du fonctionnement de l'aéroport et dans certains cas extrêmes il est nécessaire de détourner les aéronefs vers d'autres aéroports. Pour finir, le personnel de l'aéroport réduit ses activités en extérieur en cas d'orage pour des raisons de sécurité. De nombreuses autres infrastructures sont aussi sujettes au foudroiement et la mise en place d'un dispositif visant à réduire cette menace présente un intérêt économique et opérationnel important.

Les dispositifs existants aujourd'hui pour se protéger des impacts de la foudre consistent généralement en des paratonnerres positionnés sur les bâtiments les plus élevés du site à protéger. Ces paratonnerres permettent de canaliser la décharge électrique de la foudre à partir d'un point donné. Cependant, leur rayon de protection est relativement limité. Généralement, une zone de protection apportée par un paratonnerre de hauteur h correspond approximativement à une surface au sol de rayon 3h centrée sur ledit paratonnerre. D'autre part, ils n'ont pas vocation à déclencher la foudre, mais simplement à intercepter un impact de foudre. Leur efficacité sur la réduction globale de la menace, en l'occurrence la réduction de la charge électrique nuageuse, est donc relativement limitée. De plus, de nombreux systèmes présents sur un site aéroportuaire, tels que par exemple les aéronefs ou encore les radars, ne peuvent être protégés par un paratonnerre. La présente invention se propose d'améliorer la protection de sites dits sensibles soumis au risque d'impacts de foudre. Un but de l'invention est d'augmenter la probabilité d'interception du foudroiement et ainsi mieux protéger l'environnement immédiat. Un autre but de l'invention est d'augmenter la probabilité de déclenchement du foudroiement, et ainsi de contribuer au vidage électrique des nuages. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif capable de renforcer l'action du paratonnerre classique. Pour atteindre les buts mentionnés ci-dessus, l'invention propose un dispositif de protection d'un site contre des impacts de foudre qui permet d'assurer une protection efficace sur un site étendu en contrôlant des lieux d'attachements initiaux de la foudre sur ledit site.

Au sens de l'invention, on entend par site protégé étendu un site dont les dimensions caractéristiques sont comprises entre quelques dizaines de mètres et quelques kilomètres. Par lieux d'attachements initiaux, on entend les lieux initiaux de départ ou d'arrivée de décharges. L'invention consiste à détourner des lieux d'attachements initiaux naturels de la foudre vers les lieux d'attachements privilégiés souhaités, sans risque et/ou adaptés pour recevoir des impacts de foudre, tels que par exemple des paratonnerres. L'invention a plus précisément pour objet un dispositif de protection d'un site contre des impacts de foudre comportant un système laser pour la génération d'une impulsion ultracourte, dite impulsion de sortie, ledit système laser comportant: - un oscillateur laser permettant de délivrer une impulsion dite incidente de durée d'impulsion donnée, et - une chaîne amplificatrice pour amplifier l'impulsion incidente à une puissance crête supérieure à une puissance seuil pour provoquer un phénomène de filamentation dans l'air atmosphérique, ladite chaîne amplificatrice comportant : - un étireur destiné à étirer temporellement l'impulsion incidente, - un milieu amplificateur, comportant un ou plusieurs étages d'amplification, destiné à amplifier ladite impulsion étirée, - un compresseur destiné à compresser temporellement ladite impulsion amplifiée, de telle sorte que la durée de l'impulsion ainsi compressée soit sensiblement égale à celle de l'impulsion incidente. La chaîne amplificatrice comporte en outre des moyens pour contrôler une distance à partir de laquelle commence le phénomène de filamentation. Ces moyens sont des moyens additionnels, autres que l'étireur, le milieu amplificateur ou le compresseur. Par impulsion ultracourte, on entend une impulsion typiquement comprise entre 10 femtosecondes et 10 picosecondes. Le système laser est décrit dans le cas de la génération d'une impulsion ultracourte, mais il est généralisable à la génération d'une série d'impulsions ultracourtes sans se départir du cadre de l'invention. Dans ce cas, la chaîne amplificatrice amplifie tout ou partie des impulsions incidentes à une puissance crête supérieure à une puissance seuil pour provoquer un phénomène de filamentation dans l'air atmosphérique. De préférence, le système laser utilisé est un système laser 25 femtoseconde. Ainsi, en présence de conditions orageuses propices à l'occurrence d'un impact de foudre, le système laser est en fonctionnement et émet un faisceau laser impulsionnel délivrant une série d'impulsions, ledit faisceau se propageant dans l'air, en direction des nuages. 30 Lors de la propagation dans l'air du faisceau laser impulsionnel, et lorsqu'une puissance crête du faisceau excède quelques gigawatts, un phénomène de filamentation apparaît spontanément dans ledit faisceau laser impulsionnel. A ce régime d'intensité, un équilibre dynamique s'établit entre la diffraction, l'effet Kerr et la défocalisation par l'air ionisé, permettant la formation, dans le sillage du faisceau impulsionnel, d'un canal de plasma autoguidé qui résulte en une structure filamenteuse constituée d'un ou plusieurs filaments, et dont la longueur peut atteindre des centaines de mètres. Cet ensemble de filaments permet alors de rendre attractif un chemin pour la propagation de décharges naturelles de foudre. Lorsqu'un ensemble de filaments est formé et lorsque la foudre tombe, elle est détournée d'un point d'attachement naturel initial (c'est-à-dire un point où la foudre tomberait naturellement en l'absence du faisceau laser impulsionnel) grâce aux filaments qui guident le canal foudre vers le point d'attachement souhaité. La filamentation induite par le système laser permet alors de rendre attractif le chemin pour la propagation de leaders au départ ou en direction du point d'attachement souhaité.

De préférence, le système laser est combiné avec un paratonnerre et est réglé de manière à ce que le faisceau affleure une pointe dudit paratonnerre. Suivant l'invention, en contrôlant les moyens additionnels ajoutées dans la chaine amplificatrice, la zone de filamentation peut ainsi être réglée pour se propager en direction ou en éloignement des nuages, c'est à dire débuter soit au niveau d'une pointe du paratonnerre, soit au niveau du nuage, soit entre les deux. L'invention permet par conséquent d'une part, lorsque la filamentation est produite au niveau du paratonnerre, d'intercepter le foudroiement et permet d'autre part, lorsque la filamentation est produite au niveau du nuage, de déclencher le foudroiement. Ce dispositif présente ainsi un avantage sur les dispositifs de l'art antérieurs que sont principalement les paratonnerres, en permettant d'une part d'augmenter considérablement la probabilité d'interception du foudroiement par les paratonnerres, donc de mieux protéger l'environnement immédiat, et d'autre part d'augmenter la probabilité de déclenchement du foudroiement, et ainsi contribuer au vidage électrique des nuages. L'invention permet ainsi le contrôle des points d'attachement de la foudre à l'aide du système laser pour la protection d'une infrastructure au sol telle que par exemple, et de manière non limitative, un site aéroportuaire, un site de lancement de missiles/lanceurs, des terrains d'opération. Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention répond en outre 5 aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Dans un mode de réalisation du dispositif de protection, les moyens pour contrôler une distance à partir de laquelle commence le phénomène de filamentation comportent des moyens de variation de la dérive temporelle de la 10 fréquence instantanée de l'impulsion de sortie. La dérive temporelle de la fréquence instantanée d'une impulsion est couramment dénommée « chirp » par l'homme du métier. Ainsi, la chaîne amplificatrice proposée par l'invention présente une architecture particulière permettant de passer d'un régime d'amplification 15 d'impulsion à un autre, de façon simplifiée, sans nécessiter ni le changement de composants la constituant ni le réalignement de la chaîne. De préférence, la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie est réalisée par recompression incomplète. Par recompression incomplète, on entend que l'étirement temporel 20 donné à une impulsion dans un premier temps n'est que partiellement recompressé par le compresseur dans un second temps. Cette recompression incomplète donne lieu à une impulsion ayant un `chirp' généralement linéaire qui peut être soit positif ou négatif. Quelque soit le sens du chirp, positif ou négatif, la filamentation commence ainsi à une distance plus éloignée du 25 système laser par rapport à une impulsion parfaitement recomprimée. Dans un exemple de réalisation, les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie comportent un dazzler. Un dazzler est un système comprenant : 30 - un cristal dans lequel une onde acoustique est créée par interaction acousto-optique et qui diffracte l'impulsion, ce qui permet de modifier la phase et l'amplitude de l'impulsion, donc son étirement temporel, - un générateur radiofréquence qui applique une onde radiofréquence de forme appropriée au cristal afin de générer dans ledit cristal une onde acoustique appropriée, et - un moyen de calcul, relié au générateur radiofréquence, qui calcule la forme de l'onde radiofréquence permettant d'obtenir l'impulsion recherchée. L'utilisation d'un dazzler permet avantageusement une variation rapide de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie, avec un temps de réponse compris par exemple entre cent et neuf cent 10 femtosecondes. Le moyen de calcul peut être avantageusement programmé pour que le générateur radiofréquence fournisse à chaque impulsion une commande différente, par exemple la possibilité de faire varier d'une impulsion à une autre l'étirement temporel de ladite impulsion. Le taux de répétition maximum d'un 15 dazzler est typiquement de l'ordre de 30 kHz. Dans un mode de réalisation préféré, le dazzler 25 est positionné en amont de l'étireur, selon une direction d'émission de l'impulsion incidente. Dans un tel mode de réalisation, le dazzler offre une flexibilité plus importante pour modifier rapidement la forme de l'impulsion d'une impulsion à une autre. 20 Dans un autre mode de réalisation, le dazzler 25 peut aussi être positionné en aval de l'étireur, selon une direction d'émission de l'impulsion incidente, soit en amont du milieu amplificateur, soit en aval d'un premier étage d'amplification lorsque le milieu amplificateur comporte plusieurs étages d'amplification. Dans ce mode de réalisation, l'impulsion présente une 25 meilleure recompression jusqu'à sa durée initiale (avant étirement) car il est ainsi possible de tenir compte des distorsions de phase introduites par la chaîne amplificatrice. Dans un autre exemple de réalisation, le compresseur de la chaîne amplificatrice comporte deux éléments dispersifs, par exemple de type prisme 30 ou réseau, et les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie comportent des moyens de déplacement mécanique d'au moins un élément dispersif entre une première et une deuxième position de sorte à faire varier l'écart entre les deux éléments dispersifs, ce qui permet de modifier la phase et l'amplitude de l'impulsion, donc son étirement temporel et par conséquent la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie. L'utilisation de moyens de déplacement mécaniques permet 5 avantageusement de réaliser un système laser de faible encombrement. Les moyens de déplacement sont préférentiellement pilotés par une électronique de commande, externe au système laser, qui déclenche le déplacement de l'élément dispersif de manière contrôlée, par exemple suivant un profil temporel prédéterminé, ou à la fréquence du système laser, ou un 10 multiple inverse (F/n) de cette fréquence. Dans un autre exemple de réalisation, les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie comportent un dazzler et des moyens de déplacement mécanique d'un élément dispersif et sont utilisés de manière alternative. Ainsi, il est possible 15 d'utiliser dans un premier temps les moyens de déplacement mécanique pour contrôler le début de la zone de filamentation à la distance souhaitée, puis dans un deuxième temps, le dazzler pour un réglage plus fin. Selon une caractéristique avantageuse, ledit dispositif de protection est piloté par une électronique de commande qui déclenche le dispositif de 20 protection (par la mise en fonctionnement du système laser) de manière continue lors de périodes d'activité orageuse constatées par exemple par le personnel du site. Selon une autre caractéristique avantageuse, ledit dispositif de protection est piloté par une électronique de commande qui déclenche le 25 dispositif de protection lors de la détection d'une décharge naturelle en approche du site. Dans un exemple de réalisation, l'électronique de commande reçoit des données issues de mesures d'un champ électrostatique externe, l'analyse de la forme temporelle de ce champ électrostatique permettant de déterminer si un évènement foudre est en préparation. 30 L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 5b, dans lesquelles : la figure 1 illustre schématiquement un dispositif de test de détournement de la foudre, la figure 2a illustre, dans le cadre du dispositif de test, l'attachement de la foudre en un point naturel en l'absence d'un système laser, la figure 2b illustre, dans le cadre du dispositif de test, le détournement de la foudre vers un point privilégié en présence d'un système laser en fonctionnement, la figure 3 représente un schéma simplifié d'un dispositif de protection selon l'invention associé à un paratonnerre, la figure 4 illustre un schéma d'une chaîne amplificatrice selon l'invention, les figures 5a et 5b illustrent deux exemples de zones de départ du phénomène de filamentation obtenus à partir du dispositif selon l'invention. Pour illustrer le détournement de la foudre de son point d'attachement naturel initial vers un point d'attachement privilégié souhaité, un dispositif de test est réalisé et illustré sur la figure 1. Le dispositif de test comporte une large électrode, dite électrode HV 10, reliée à un générateur de haute tension 17 et placée au dessus de deux électrodes, dites première 11 et seconde 12 électrodes, lesdites première et seconde électrodes étant reliées à une masse 13. La première électrode 11 représente un point d'attachement géométrique d'une structure à protéger, dit point d'attachement naturel de la foudre, et présente avantageusement la forme d'un pic, forme géométrique utilisée pour les paratonnerres pour attirer la foudre.

La seconde électrode 12 représente un point d'attachement géométrique de la même structure à protéger, dit point d'attachement souhaité ou sacrificiel de la foudre, et présente avantageusement la forme d'une sphère, forme géométrique moins adaptée pour attirer la foudre que la première électrode 11 en forme de pic.

Le dispositif de test comporte en outre un système laser 14. Ledit système laser 14 comporte une source de rayonnement lumineux cohérent du type laser émettant des impulsions ultracourtes, de type femtoseconde, et une électronique associée (comportant une chaîne amplificatrice). Par exemple, dans le cadre de ce test, la source est une source femtoseconde ENSTAmobile, développée par Amplitude Technologies dont les caractéristiques principales sont : - énergie impulsionnelle : 350 millijoules ; - durée impulsionnelle : 50 femtosecondes ; - puissance crête : 7 térawatts. Le faisceau laser impulsionnel 15 est dirigé, au moyen de moyens optiques 18 adaptés connu en soi, par exemple du type miroir, à proximité immédiate de la seconde électrode 12 et en direction de l'électrode HV 10. Lors de la propagation dans l'air d'un faisceau laser impulsionnel de type femto seconde, issu du système laser, et lorsque sa puissance crête excède quelques gigawatts, un phénomène de filamentation apparaît spontanément dans ledit faisceau impulsionnel. A ce régime d'intensité, le faisceau impulsionnel s'effondre sur lui-même par effet Kerr et un équilibre dynamique s'établit entre la diffraction, l'effet Kerr et la défocalisation par l'air ionisé, permettant de maintenir une intensité très élevée dans un coeur du faisceau impulsionnel sur une grande distance. Cet équilibre dynamique permet la formation, dans le sillage du faisceau impulsionnel, d'un canal de plasma auto-guidé qui résulte en une structure filamenteuse constituée d'un ou plusieurs filaments, et dont la longueur peut atteindre des centaines de mètres. Cet ensemble de filaments permet alors de rendre attractif un chemin pour la propagation de décharges naturelles. Ainsi dans le cadre du test, lorsque le système laser 14 est en fonctionnement, ledit système laser génère un faisceau laser 15 sous la forme d'une série d'impulsions laser de haute puissance. Les impulsions laser sont focalisées en temps et en espace, au moyen de moyens électroniques et optiques adaptés, de sorte que la puissance crête des impulsions laser excède la puissance critique pour un effet auto focalisant des impulsions laser, de sorte que des filaments 16 vont se former dans le sillage des impulsions laser. Les filaments 16 s'étendent jusqu'à une surface de l'électrode HV 10. Les filaments 16 permettent alors de rendre attractif un chemin pour la propagation de 2 9 79 76 1 10 décharges au départ ou en approche de la seconde électrode et de polarité positive comme négative. Les dimensions du dispositif de test sont définies de sorte à obtenir une décharge dite naturelle entre la première électrode 11 et l'électrode HV 10 5 lorsque le système laser 14 n'est pas en fonctionnement. A titre d'exemple non limitatif, et comme illustré sur la figure 1, la distance di entre l'électrode HV 10 et la première électrode 11 est sensiblement de 2.2 mètres, la distance d2 entre l'électrode HV 10 et la seconde électrode 12 est sensiblement de 2.5 mètres et la distance d3 entre 10 les première 11 et seconde 12 électrodes est sensiblement de 1 mètre. Le système laser 14 est placé à une distance d'au moins 20m des électrodes. Le faisceau impulsionnel est focalisé avec une lentille d'une focale de 10m et génère un réseau d'une quarantaine de filaments sur une longueur de 5m, reliant virtuellement la seconde électrode à l'électrode HV. 15 Les résultats obtenus à partir de ce dispositif de test sont illustrés sur les figures 2a et 2b. Lorsque le système laser 14 n'est pas en fonctionnement, la décharge a lieu naturellement entre la première électrode 11 et l'électrode HV 10, comme illustré sur la figure 2a. 20 Lorsque le système laser 14 est en fonctionnement, comme illustré sur la figure 2b, la décharge est attirée et guidée par les filaments induits par le système laser vers la seconde électrode 12, malgré la présence de la première électrode qui présente une forme géométrique plus propice à l'attachement de la décharge. La décharge a lieu entre la seconde électrode 12 et l'électrode HV 25 10. Ce dispositif de test permet de démontrer la possibilité de détourner la foudre vers un point d'attachement privilégié, au moyen de la source laser femtoseconde de haute puissance. Ce détournement de la foudre peut être avantageusement mis en 30 oeuvre sur un site tel que par exemple, et de manière non limitative, un site aéroportuaire, moyennant des adaptations nécessaires à réaliser pour assurer une protection étendue du site. Suivant un mode de réalisation de l'invention, comme illustré sur la 2 9 79 76 1 11 figure 3, un dispositif 200 de protection contre la foudre est combiné à un paratonnerre 30 et comporte un système laser 20 associé à un miroir 40 placé à proximité du paratonnerre 30. Le système laser 20 génère un faisceau impulsionnel 28, sous la 5 forme d'impulsions laser, passant à proximité d'une pointe 31 du paratonnerre 30, via le miroir 40. Le système laser 20 est préférentiellement déporté du paratonnerre 30 pour ne pas subir de dommages si la foudre venait à tomber sur ledit paratonnerre. 10 De préférence, le système laser 20, le miroir 40 et une zone entre le système laser et le miroir sont cloisonnés pour protéger le personnel circulant dans cet espace, la puissance en sortie du système laser étant relativement importante. Le système laser 20 est une source laser impulsionnelle 15 femtoseconde, constituée d'un oscillateur 21, associée à une chaîne amplificatrice 29. De préférence, la chaîne amplificatrice 29 est une chaîne amplificatrice d'impulsions à dérive de fréquence, ou CPA (pour Chirped Pulse Amplification en anglais), fréquemment utilisée pour l'amplification d'impulsions lumineuses 20 ultracourtes. Une amplification directe d'impulsions ultracourtes conduirait à une détérioration des composants optiques de l'amplificateur bien avant d'avoir atteint le niveau d'énergie recherché. Le principe de la chaine CPA est décrit sur la figure 4. Une impulsion initiale ou incidente, en sortie de l'oscillateur laser 21, est étirée temporellement 25 par un étireur 22 de telle sorte que la durée de l'impulsion est multipliée par un facteur généralement compris entre 1000 et 100 000. L'impulsion étirée est ensuite amplifiée par un milieu amplificateur 23, comportant un ou plusieurs étages d'amplification. L'impulsion amplifiée en sortie du milieu amplificateur est alors compressée temporellement, par un compresseur 24, pour atteindre 30 sa durée d'impulsion initiale, permettant ainsi d'obtenir une impulsion ultracourte de forte puissance, dite impulsion de sortie. L'étireur 22 et le compresseur 24 comportent généralement des éléments dispersifs 221, 241 très similaires, de type prisme ou réseau, généralement au moins deux éléments dispersifs mis en regard l'un de l'autre de sorte à former une cavité. Dans l'exemple de la figure 4, les éléments dispersifs de l'étireur et du compresseur sont constitués de deux réseaux en regard.

L'étireur 22 et le compresseur 24 sont ainsi dimensionnés pour obtenir un taux d'étirement ajusté à la durée de l'impulsion incidente. Dans les chaînes existantes, lorsque l'on veut travailler avec des impulsions incidentes différentes, il est alors nécessaire, pour ajuster le taux d'étirement, de modifier la configuration de l'étireur et du compresseur de la 10 chaîne CPA, et de changer certains des composants optiques, notamment les réseaux ou prismes, ce qui nécessite un réalignement de la chaîne. Un tel réalignement est compliqué et couteux en temps. Par ailleurs, cela nécessite de prévoir de nombreux composants spécifiques, ce qui se révèle très couteux. La chaîne amplificatrice 29 de l'invention présente une architecture 15 particulière permettant, par des moyens simples et ne nécessitant pas de changement de composants dans la chaîne CPA, de varier la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie, par exemple en modifiant l'étirement temporel d'une impulsion, et donc de changer le régime de fonctionnement temporel à un autre. Cette modification de la dérive temporelle 20 de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie permet par conséquent de contrôler une distance à partir de laquelle commence la zone de filamentation. Pour cela, dans un premier mode de réalisation de la chaîne CPA, les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie comportent un filtre dispersif acousto-optique 25 programmable, dit dazzler 25. Dans l'exemple non limitatif de la figure 4, le dazzler est introduit entre l'étireur 22 et le milieu amplificateur 23. Il est également possible, sans se départir du cadre de l'invention, d'introduire le dazzler entre l'oscillateur laser 21 et l'étireur 22. 30 Un dazzler 25 est un système comportant : - un cristal dans lequel une onde acoustique est créée par interaction acousto-optique et qui diffracte l'impulsion, ce qui permet de modifier la phase et l'amplitude de l'impulsion, donc son étirement temporel, - un générateur radiofréquence qui applique une onde radiofréquence de forme appropriée au cristal afin de générer dans ledit cristal une onde acoustique appropriée, et - un moyen de calcul, relié au générateur radiofréquence, qui calcule la forme de l'onde radiofréquence permettant d'obtenir l'impulsion recherchée. Dans un second mode de réalisation de la chaîne CPA, les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion (de sortie) comportent des moyens de déplacement mécaniques d'au moins un élément dispersif 241 du compresseur 24. Ces moyens, par exemple des moyens de translation, permettent de faire déplacer le au moins un élément dispersif d'une première position à au moins une deuxième position, de sorte à faire varier l'écart, en distance, entre les deux éléments dispersifs, permettant de définir, à chaque changement, des phases et des amplitudes spécifiques de l'impulsion de sortie, donc des étirements temporels différents de l'impulsion de sortie et par conséquent une variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie. Dans l'exemple non limitatif de la figure 4, seul un élément dispersif 241 est susceptible d'être déplacé. Par souci de clarté, les moyens de déplacement ne sont pas représentés sur les figures. Une flèche à double sens 26 illustre cependant les possibilités de déplacement de l'élément dispersif mobile en translation 241. Les moyens de translation sont par exemple formés d'une platine de 25 translation. L'utilisation de moyens de déplacement mécaniques permet avantageusement de réaliser un système laser de faible encombrement. Les moyens de translation sont préférentiellement pilotés par une électronique de commande (non représentée), externe au système laser 20, 30 qui déclenche le déplacement de l'élément dispersif 241 de manière contrôlée, par exemple suivant un profil temporel prédéterminé, ou à une fréquence du système laser 20, ou un multiple inverse (F/n) de cette fréquence. Le dispositif de protection 200 permet ainsi de contrôler la distance à partir de laquelle commence le phénomène de filamentation, sans nécessiter un changement de composants au niveau du système laser. Ainsi, le dispositif de protection 200 ainsi mis en place sur un site que l'on souhaite protéger, permet : - lorsque ledit dispositif est réglé pour que le phénomène de filamentation débute à proximité de la pointe 31 du paratonnerre 30 situé à proximité du système laser 20, de forcer l'attachement initial de la foudre sur ledit paratonnerre, comme illustré sur la figure 5a, - lorsque ledit dispositif est réglé pour que le phénomène de filamentation débute à proximité d'un nuage, de déclencher la foudre, comme illustré sur la figure 5b, - lorsque ledit dispositif est réglé pour que le phénomène de filamentation débute entre la pointe du paratonnerre et le nuage, soit d'intercepter soit de déclencher la foudre, suivant la proximité du paratonnerre ou du nuage. Le début de la filamentation se propage ainsi soit en direction, soit en éloignement des nuages. Le dispositif de protection est piloté par une électronique de commande (non représentée sur les figures). L'électronique de commande permet le déclenchement du fonctionnement du système laser impulsionnel durant une période prédéfinie. Dans un exemple de mise en oeuvre du dispositif de protection, par défaut, le dispositif de protection ne fonctionne pas et n'est déclenché qu'au cours d'une activité orageuse. Ce déclenchement peut être tel que le dispositif de protection fonctionne de manière continue durant de périodes d'activité orageuse constatées par exemple par le personnel du site et ou lors de la détection d'une décharge naturelle de foudre sur le site. Pour permettre la détection d'une décharge naturelle de foudre, l'électronique de commande reçoit en entrée, dans le présent exemple, des 30 données issues de mesures d'un champ électrostatique externe, via des capteurs connus de l'homme du métier. Cette électronique de commande peut être une électronique dédiée au système laser et installée par exemple à proximité dudit système laser.

Alternativement, l'électronique de commande peut être une des fonctions gérées par un des calculateurs multifonctions usuellement présents à bord des aéronefs. Il est envisageable de disposer une pluralité de couples dispositif de protection - paratonnerre sur un même site à protéger afin de couvrir une zone encore plus étendue. Il est par exemple envisageable de disposer ces couples de telle sorte à établir un corridor sécurisé pour le décollage et l'atterrissage des aéronefs sur un site aéroportuaire. L'utilisation d'un tel dispositif de protection présente l'avantage, dans le cas d'un site aéroportuaire, d'une réduction du foudroiement des aéronefs au sol, en phase d'atterrissage ou de décollage, d'une réduction du nombre d'impact de foudre sur les éléments sensibles et naturellement proéminents. Bien que le dispositif de protection contre la foudre suivant l'invention soit décrit de manière détaillé pour une application sur un site aéroportuaire, ledit dispositif de protection contre la foudre est aussi applicable, à titre d'exemples non limitatifs, sur des bases de lancements où le dispositif permettrait de protéger un pas de tir d'une fusée ou d'un missile, ou encore sur des sites pétrochimiques.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1 - Dispositif (200) de protection contre la foudre comportant un système laser (20) pour la génération d'une impulsion ultracourte, dite impulsion de sortie, ledit système laser comportant : - un oscillateur laser (21) permettant de délivrer une impulsion dite incidente de durée d'impulsion donnée, et - une chaîne amplificatrice (29) pour amplifier l'impulsion incidente à une puissance crête supérieure à une puissance seuil pour provoquer un phénomène de filamentation, ladite chaîne amplificatrice comportant : - un étireur (22) destiné à étirer temporellement l'impulsion incidente, - un milieu amplificateur (23) destiné à amplifier ladite impulsion étirée, - un compresseur (24) destiné à compresser temporellement ladite impulsion amplifiée, de telle sorte que la durée de l'impulsion ainsi compressée soit sensiblement égale à celle de l'impulsion incidente, caractérisé en ce que la chaîne amplificatrice (29) comporte des moyens (25, 26) pour contrôler une distance à partir de laquelle commence le phénomène de filamentation.
2. 2 - Dispositif de protection (200) selon la revendication 1 dans lequel les moyens (25, 26) pour contrôler une distance à partir de laquelle commence le phénomène de filamentation comportent des moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie.
3. 3 - Dispositif de protection (200) selon la revendication 2 dans lequel les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie comportent un dazzler (25).
4. 4 - Dispositif de protection (200) selon la revendication 3 dans lequel le dazzler (25) est positionné en amont de l'étireur (22), selon une direction d'émission de l'impulsion incidente.
5. 5 - Dispositif de protection (200) selon l'une des revendications 2 à 4 danslequel le compresseur (24) comporte deux éléments dispersifs (241) et les moyens de variation de la dérive temporelle de la fréquence instantanée de l'impulsion de sortie comportent des moyens de déplacement mécanique d'au moins un élément dispersif (241).
6. 6 - Dispositif de protection (200) selon l'une des revendications précédentes comportant une électronique de commande apte à déclencher le système laser (20) durant une phase prédéfinie.