Mesures caractéristiques du SLM

Nous avons réglé l’état de polarisation du faisceau à diffracter sur le SLM, puis calibré le déphasage appliqué. Nous voulons maintenant mesurer expérimentalement l’efficacité du SLM avec la carte de phase réalisant la mise en forme du faisceau à l’injection de la fibre, puis la tenue de la matrice aux flux optique, ainsi que le temps de réponse des cristaux liquides en fonction de la configuration du SLM décrite précédemment.

 Efficacité de diffraction avec la carte de phase « 1 vers 7 » en régime continu et impulsionnel Nous souhaitons connaître expérimentalement l’efficacité de diffraction d’une carte de phase réalisant la mise en forme du faisceau, à savoir la création de 7 sous faisceaux répartis hexagonalement. Connaissant l’efficacité de diffraction de la carte de phase simulée, nous allons pouvoir vérifier expérimentalement l’efficacité de diffraction en régime continu et impulsionnel.

Les comparaisons seront faites avec la même carte de phase pour l’expérience et la simulation, car nous avons pu voir qu’en fonction des combinaisons de phases en entrée, l’efficacité de diffraction peut varier, comme on peut le voir sur la Figure 3.14 (c).

Nous avons déjà mesuré la réflectivité du SLM (62%) donc l’efficacité de la carte de phase est notée comme le rapport de l’efficacité du SLM sur la réflectivité :

R R P P _SLM incident utile motif n diffractio      / 3.19 Avec R la réflectivité du SLM. Simulation : η = 79,7% Régime continu : η = 79,0 ± 0,5% Régime impulsionnel : η = 80,6 ± 0,5%

Les écarts entre simulation, régime continu et impulsionnel proviennent très certainement des instruments utilisés pour les mesures. Nous pouvons tout de même noter un très bon accord entre simulation et expérience et aucune dégradation n’est observée sur les faisceaux diffractés par le SLM.

 Tenue au flux optique

Nous souhaitons vérifier la tenue du SLM au flux optique, de manière à ce qu’il n’y ait pas de chute de l’efficacité de diffraction avec l’augmentation de l’intensité optique sur la matrice du SLM. La matrice du SLM possède une tenue au flux de 2 W/cm² (donnée constructeur), le faisceau incident sur la matrice fait 6 mm de diamètre à 1/e². D’après les données constructeur, notre faisceau incident au SLM ne doit pas dépasser 565 mW.

Nous avons dans un premier temps affiché la carte de phase réalisant la diffraction 1 vers 7 faisceaux. Puis nous avons mesuré la puissance diffractée dans l’ordre +1 utile, pour comparer à la puissance incidente au SLM (ce rapport nous donne l’efficacité totale du SLM). Ensuite nous augmentons la puissance incidente au SLM petit à petit jusqu’à la puissance maximale délivrée par le préamplificateur (275 mW en continu et 40 W crête en impulsionnel). Nous avons réalisé cette mesure en régime continu, puis en régime impulsionnel (la largeur des impulsions à mi-hauteur fait 178 ns et le taux de répétition des impulsions est de 20 kHz). A noter qu’en régime impulsionnel, la puissance en sortie du préamplificateur est limitée par la diffusion Brillouin stimulée.

Figure 3.19 Efficacité de diffraction du SLM dans l’ordre +1 en fonction de la puissance incidente en régime continu (a) et impulsionnel (b)

Comme nous pouvons le voir sur la Figure 3.19, l’augmentation de la puissance sur la matrice de cristaux liquides ne dégrade pas l’efficacité de combinaison du modulateur spatial, ce qui est rassurant étant donné que l’on n’atteint pas la limite imposé par le constructeur.

Dans un second temps, nous voulons vérifier la tenue au flux en fonction du temps pour le régime continu et impulsionnel, pour cela nous mettons en place le même montage que précédemment, sauf que la puissance en sortie du préamplificateur et incidente au SLM est réglée au maximum (275 mW en régime continu et 40 W de puissance crête en régime impulsionnel). Nous faisons le test sur une durée totale de 20 minutes avec un point de mesure toutes les deux minutes.

Figure 3.20 Efficacité de diffraction du SLM en fonction du temps pour les deux régimes (continu et impulsionnel).

Nous pouvons conclure qu’avec les puissances incidentes misent en jeu sur le SLM, ce dernier maintient son efficacité en fonction du temps, comme nous le voyons sur la Figure 3.20.

Nous souhaitons désormais mesurer le temps de réponse de la matrice du SLM en fonction de la configuration d’adressage des cristaux (18-6, 5-6 et 5-5). Pour effectuer cette mesure nous affichons un faisceau hors de l’ordre zéro avec le SLM en affichant une rampe de phase. Nous plaçons une photodiode dans le plan focal de la lentille servant à imager le faisceau. Puis, nous affichons une autre rampe de phase qui décale la position du faisceau dans le plan focal de la lentille, de façon à ce que la photodiode ne perçoit plus la lumière du faisceau. Ainsi nous pouvons mesurer le temps « de montée » et « de descente » des cristaux liquides, il s’agit en fait du temps de réponse de la matrice à la carte de phase appliquée, c’est pourquoi nous utiliserons la même carte de phase pour faire l’ensemble des mesures.

configuration Temps de montée (10%-90%) Temps de descente (90%-10%)

18-6 73,1 ms 27,7 ms

5-5 111,9 ms 66,9 ms

5-6 146,8 ms 79,4 ms

Pour un système de combinaison cohérente, il est nécessaire de pouvoir corriger les variations de phases causées par les perturbations environnementales (bruit thermique et mécanique). Donc un temps de réponse court est plus adapté à la mise en phase d’amplificateurs en parallèle. Néanmoins, on remarque sur le tableau précédent que la configuration 18-6 est la plus rapide, nous avons donc un compromis entre le temps de réponse du SLM et le bruit de phase engendré par les fluctuations des cristaux.

Notre choix s’est donc tourné vers la configuration 5-5 qui offre 192 niveaux d’orientation des cristaux accessibles, ce qui est largement suffisant pour un système de combinaison cohérente. La configuration 5-5 a l’avantage de posséder de faibles fluctuations de phase en sortie (en tout cas plus faibles que la configuration 5-6) et son temps de réponse est plus rapide que pour la configuration 5-6. Cette dernière offre la possibilité d’orienter les cristaux sur 384 niveaux, mais cela revient à sur-échantillonner les niveaux de phases adressables numériquement (256 niveaux).