TFP TFP Lame à faces parallèles ϕ λ/2 ϕ λ/4 Sens de propagation z x
FIGURE5.6 – Montage utilisé pour séparer le faisceau laser en deux faisceaux parallèles. Le
faisceau entre par une première lame séparatrice de polarisation (TFP) après réflexion sur deux miroirs. La portion du faisceau polarisée horizontalement est transmise et l’autre est réfléchie par les deux lames séparatrices de polarisation. La polarisation de ce second fais- ceau est rendue horizontale par le double passage au travers d’une lame quart d’onde, ce qui lui permet d’être ensuite transmis par la seconde lame séparatrice de polarisation. Une lame à face parallèles est placée au niveau de ce double passage afin de modifier la phase du second faisceau par rapport au premier (voir partie 3). Deux miroirs permettent ensuite de rapprocher les faisceaux avant de les faire se propager au travers de la lentille L1. L’intérêt de
ce montage est de pouvoir modifier indépendamment de tout autre paramètre la distance entre les faisceaux grâce à la platine de translation sur laquelle est placé le miroir en amont de la première lame séparatrice de polarisation. La modification de l’écart entre les faisceaux permet de modifier directement l’angle entre les faisceaux au niveau du piège.
Plusieurs possibilités sont envisageables pour séparer le faisceau en deux en amont de la première lentille L1. La plus simple serait d’utiliser une séparatrice50/50. Cependant,
un montage à une seule séparatrice de nous permettrait pas de contrôler indépendam- ment l’entraxe des faisceaux et le centrage sur l’axe optique de la lentille L1. En effet, l’entraxe entre les faisceaux est directement liée à l’angle entre les faisceaux au niveau du piège, et c’est un paramètre sur lequel on aimerait pouvoir agir indépendamment des
autres paramètres de notre système. Nous avons donc choisi d’utiliser deux lames sépa- ratrices de polarisation, notées TFP sur la figure 5.6. En amont de la première lame, nous plaçons une lame demi-onde permettant de régler la balance de puissance entre les deux faisceaux. La polarisation horizontale est transmise par la lame pour former le premier faisceau qui poursuit son chemin jusquà la lentille L1. La polarisation verticale est quant à elle réfléchie une première fois sur la première lame séparatrice pour former le second faisceau. Ce second faisceau est tout d’abord réfléchi par la deuxième lame séparatrice puis rétroréfléchi sur un miroir plan. Ce faisant il passe deux fois à travers une lame quart d’onde et voit sa polarisation tourner de 90°. Il peut alors traverser la deuxième lame sé- paratrice et repartir parallèlement au premier faisceau et avec la même polarisation que celui-ci. Grâce à cette configuration, on peut alors régler finement l’entraxe des deux faisceaux en translatant le miroir précédant la première lame séparatrice et ce sans mo- difier le centrage sur la lentille L1(voir figure 5.6). Au niveau du piège, seul l’angle entre
les faisceaux est modifié.
Afin de contrôler le déphasage entre les deux faisceaux, et donc la position des franges d’interférence entre les deux faisceaux au niveau du piège, une lame à face parallèles est ajoutée entre la seconde lame séparatrice et le miroir de rétroréflexion. Une rotation ¡ de la lame telle que représentée sur le schéma 5.6 permet de modifier la longueur du chemin optique parcouru par le second faisceau. Par rapport à d’autres dispositifs de déphasage, la lame à faces parallèles présente l’avantage d’être peu onéreuse, facile à mettre en place et de ne pas modifier l’axe de propagation du faisceau. Nous avons une lame de 10 mm d’épaisseur et de diamètre 50,4 mm prévue à cet effet. Pour réaliser la rotation, la lame sera fixée sur une platine de rotation manuelle qui n’est pas encore déterminée.
Le déphasage ajouté par rotation d’un degré de la lame dépend de l’inclinaison ini- tiale de cette dernière. La figure 5.7 donne le déphasage ajouté sur le second faisceau transport pour une rotation d’1 mrad en fonction de l’inclinaison initiale de la lame. Ainsi, plus la lame est inclinée, plus le déphasage ajouté par rotation de la lame sera grand. Il nous reste à évaluer la précision que nous souhaitons et la mettre en accord avec la précision de la platine de rotation que nous choisirons.
Une inquiétude que nous avons eu porte sur la stabilité du déphasage d’un faisceau par rapport à l’autre au cours du transport. En effet, pour un alignement imparfait, le déplacement de L1pourrait engendrer une différence de marche si l’épaisseur de verre
traversée dans les optiques n’est pas identique pour les deux faisceaux. Un test du mon- tage a été effectué pour quantifier les fluctuations de différence de phase au cours du transport et est présenté dans la partie 3.
0 2 4 6 8 10 Inclinaison initiale de la lame [°]
0 2 4 6 Phase ajout ´ee [rad]
Phase totale ajout´ee
par rotation d’1 mrad d’une lame de 10 mm d’´epaisseur
FIGURE5.7 – Évolution de la phase ajoutée sur un des faisceaux transport pour une rotation
d’1 mrad en fonction de l’inclinaison initiale de la lame. La lame présente une épaisseur de 10 mm et le substrat est de l’UVFS.