Montage expérimental

Pour la validation expérimentale, on a décidé d’utiliser comme sources lumineuses dif-férentes sources lasers pour obtenir des résultats sur une large bande spectrale. Les différents lasers ont leurs faisceaux collimatés permettant d’avoir un angle d’incidence identique pour chaque laser et ne pas avoir à refaire l’alignement comme présentée Figure 5.38.

Les lasers utilisés sont : un laser à l’Argon ayant plusieurs longueurs d’onde : 457.9, 476.5, 488, 496.5, 501.7 et 514.5 nm ; des lasers de type diode ; des laser à états solides pom-pés par diode, ayant pour longueur d’onde : 405, 532, 593 et 671 nm. Tous les faisceaux sont alignés et collimatés, le faisceau polychromatique obtenu peut être utilisé dans la suite pour nos caractérisations.

Figure 5.38 : Montage des différents lasers pour obtenir un faisceau contenant plusieurs longueurs d’onde en entrée du montage acousto-optique

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Figure 5.39 : Schéma de la génération du signal acoustique du montage expérimental

Entre les sources lasers et l’AOTF une adaptation optique a lieu pour obtenir un faisceau plus large mais toujours collimaté à l’entrée du composant, le faisceau a alors la dimension prévue lors de la conception.

Le signal électrique permettant l’envoi de la fréquence acoustique adéquate sur les élec-trodes est délivré par un générateur de fréquence dans lequel on choisit soit d’envoyer une unique fréquence, soit de balayer en fréquence sur la plage de notre choix. Il dispose de plusieurs sorties permettant d’envoyer des signaux différents sur différentes entrées de l’AOTF. Cependant avant d’envoyer le signal sur l’AOTF il est nécessaire d’utiliser des am-plificateurs prévus à cet effet, ayants des gains de 30 dB, ce qui permet d’envoyer des puis-sances idéales au bon fonctionnement des AOTFs. Une puissance RF. trop importante pour-rait endommager le composant, il est donc essentiel lors de la phase de montage de com-mencer à faible puissance et de calculer la puissance maximale à ne pas dépasser.

Notre composant ayant 5 électrodes nous avons choisis d’envoyer un signal différent à l’électrode centrale par rapport aux 4 autres. D’une part parce qu’elle est plus large et d’autre part car elle sera toujours utilisée. Le signal envoyé aux 4 autres électrodes est créé avec une sortie du générateur de fréquence et divisé en 4 par un diviseur 4 voies.

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Nous avons placé des déphaseurs aux électrodes les plus éloignées pour tenter de pallier le déphasage entre les entrées des électrodes. On peut aussi jouer sur le déphasage de l’élec-trode centrale en inversant la sortie du générateur de fréquence. L’AOTF et les déphaseurs sont alimentés grâce à un générateur de tension. Ce système de génération du signal acous-tique est présenté à la Figure 5.39.

Ensuite les faisceaux diffractés engendrés sont mesurés grâce à une photodiode reliée à un oscilloscope.

Figure 5.40 : Photographie du montage expérimental

Le montage expérimental que nous avons utilisé est présenté sur la Figure 5.40.

Les différentes expériences ont été réalisées pour chaque longueur d’onde, pour les deux modes d’interaction, pour différents cas d’électrodes activées ou non.

Pour obtenir les deux modes d’interaction, des lames quart-d’onde ont été utilisées afin d’obtenir un faisceau incident de polarisation rectiligne à 45° permettant d’obtenir les deux modes en sortie.

V.2. Résultats expérimentaux

Les choix des électrodes que l’on active sont les suivants : - Cas 1 : Electrode centrale activée seule, [3], W=3 mm - Cas 2 : Trois électrodes centrales activées, [234], W= 7mm

- Cas 3 : Electrodes périphériques activées seules (donc sans la centrale), [1245], W = 8mm

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Le cas 3 est un cas particulier permettant d’obtenir une longueur d’interaction intermé-diaire. Cependant le déphasage qui a lieu entre les électrodes se fait ressentir d’autant plus dans ce cas-là, étant donné la discontinuité entre les électrodes 2 et 4.

De plus, l’électrode centrale recevait une puissance supérieure aux 4 autres (en effet, le signal des 4 autres voies passe dans un diviseur de voie) ce qui influe sur les résultats du cas numéro 3.

Bien que les fils entre le générateur de fréquence et l’AOTF soient identiques pour les 4 voies et que les parties électriques de chacune des électrodes soient identiques, nous avons remarqué un déphasage entre les voix. Nous avons alors ajouté des déphaseurs sur les élec-trodes les plus éloignées (1 et 5) pour les cas 3 et 4. Il y a des répercussions sur la forme de la réponse fréquentielle de l’AOTF, en effet et les lobes secondaires ne sont pas autant réduit qu’attendu.

Les résultats ont été enregistrés et moyennés sur au moins 12 mesures chacun, permet-tant d’avoir des signaux très peu bruités. Pour un souci de présentation, les résultats ont été normalisés, en effet, selon les différentes longueurs d’onde, le rendement maximum n’attei-gnaient pas totalement 100% (notamment à cause de différences entre les deux modes pour une même longueur d’onde, selon les optiques utilisées), rendant les courbes moins compa-rables visuellement.

a) Comparaison avec la théorie

Les trois figures suivantes (Figure 5.41, Figure 5.42 et Figure 5.43) montrent la compa-raison entre les résultats théoriques et les résultats expérimentaux pour 𝜆 = 514 nm pour le cas 1, 2 et 4 c’est-à-dire lorsque les électrodes activées sont à la suite les unes des autres.

Cette première comparaison permet de valider que le système répond comme attendu, à savoir qu’il est possible de maintenir des bandes passantes très similaires sur toute la plage de fonctionnement du composant. La bande passante à 50% théorique est plus fines car c’est le cas idéal, approché dans la pratique. Notons que pour le cas 4, les bandes passantes théo-riques et expérimentales sont quasiment identiques. On remarque aussi que les bandes pas-santes diminuent avec l’augmentation du nombre d’électrodes activées.

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Figure 5.41 : Résultats expérimentaux comparés à la théorie pour l’efficacité pour les deux modes pour 514 nm et l’électrode centrale activée (cas 1).

Figure 5.42 : Résultats expérimentaux comparés à la théorie pour l’efficacité pour les deux modes pour 514 nm et les trois électrodes au centre activées (cas 2).

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Figure 5.43 : Résultats expérimentaux comparés à la théorie pour l’efficacité pour les deux modes pour 514 nm et toutes les électrodes activées (cas 4).

Figure 5.44 : Résultats expérimentaux comparés à la théorie pour l’efficacité pour les deux modes pour 514 nm et les électrodes périphériques activées (cas 3)

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On remarque quelques phénomènes intéressants dans cet exemple (514 nm), notam-ment la hauteur des lobes secondaires. Dans le cas 1 et 2, les lobes secondaires sont plus faibles que prévu, cependant le cas 4 montre des lobes secondaires bien plus élevés. Cette observation est liée au déphasage introduit entre les électrodes, l’analyse théorique étant va-lide pour un déphasage nul. Ces lobes secondaires sont d’autant plus élevés pour le cas 3 (Figure 5.44) notamment parce que la puissance envoyée aux 4 électrodes activées est relati-vement faible. On remarquera en revanche que la bande passante est plus fine pour le cas 3. En effet, on est en dessous de la bande passante théorique pour cette longueur d’interaction. Ce phénomène s’explique par le déphasage introduit entre les électrodes. En faisant varier le déphasage on peut jouer sur la finesse de la bande passante, cependant toujours avec une augmentation des lobes secondaires.

Figure 5.45 : Résultats expérimentaux normalisés pour 514 nm et pour le mode o ver e pour tous les cas.

Lorsque l’on compare les 4 cas ensemble, on voit bien que les amplitudes des efficacités pour les cas 2 et 3 sont toujours plus faibles que celle du cas 1. Cependant malgré l’augmen-tation apparent des lobes secondaires, on remarque qu’ils sont atteints pour des fréquences acoustiques initialement comprises dans le pic principal du cas 1. Cette observation permet de conclure qu’il y a tout de même une meilleure bande passante fréquentielle (à 50%), et donc une amélioration des performances.

b) Résultats pour chaque longueur d’onde

Les résultats obtenus pour les différentes longueurs d’onde entre 458 nm et 671 nm et sont visibles de la Figure 5.46 à la Figure 5.54, pour les deux modes et pour les 4 cas. Les remarques faites précédemment pour 514 nm sont valables pour les autres longueurs d’onde, ce qui valide la possibilité d’utiliser notre composant une large bande spectrale (ici à minima 458 – 671 nm). Cela valide aussi qu’on observe bien une réduction de la bande passante (fréquentielle et donc spectrale) avec l’augmentation du nombre d’électrodes activées.

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Figure 5.46 : Résultats pour 458 nm, pour les deux modes et les 4 cas.

Figure 5.47 : Résultats pour 476 nm, pour les deux modes et les 4 cas.

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Figure 5.49 : Résultats pour 496 nm, pour les deux modes et les 4 cas.

Figure 5.50 : Résultats pour 501 nm, pour les deux modes et les 4 cas.

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Figure 5.52 : Résultats pour 532 nm, pour les deux modes et les 4 cas.

Figure 5.53 : Résultats pour 593 nm, pour les deux modes et les 4 cas.

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Finalement, si l’on compare directment le cas 1 et 4 pour toutes les longueurs d’onde on remarque d’autant plus facilement la réduction de la bande passante fréquentielle pour chaque test, et notamment le fait qu’elle soit constante sur tout le spectre.

Figure 5.55 : Résultats expérimentaux normalisés de l’efficacité de diffraction pour toutes les lon-gueurs d’onde disponibles pour le cas 1(en trait plein) et 4 (en pointillé) comparé (mode e vers o).

On remarque aussi moins de recouvrement fréquentiel pour nos différentes longueurs d’onde même lorsqu’elles sont très proches, i.e. lorsque l’on aura un faisceau lumineux avec un spectre étendu la différentiation des longueurs d’onde sera plus facile (meilleure résolu-tion).