Façonnage du front D ' onde DOSSIER à un point focal bien défini en sortie, il est donc nécessaire de contrôler l’ onde incidente avec un grand nombre de degrés de liberté [ 2 ]. Bien qu’ il existe des miroirs déformables dotés de plusieurs milliers d’ actionneurs, ces dispositifs sont généralement fabriqués sur mesure pour des applications spécifiques, ce qui les rend extrêmement coûteux.
Avec l’ introduction des modulateurs spatiaux de lumière, ou SLMs selon l’ acronyme anglais, tels que les SLMs à cristaux liquides [ 3 ] et les matrices de micromiroirs [ 4 ], ou DMDs, une correction comparable à celle effectuée par les miroirs déformables est devenue possible, mais avec un nombre bien plus élevé de degrés de liberté grâce à la haute résolution spatiale de ces dispositifs, et à un coût bien plus raisonnable. La possibilité de façonner le front d’ onde de manière reconfigurable a ouvert la voie à de nombreuses applications, notamment en imagerie et en télécommunication [ 1,2 ].
L’ OUTIL: LES MODULATEURS SPATIAUX DE LUMIÈRE Compte tenu de l’ importance centrale des SLMs, nous commençons par présenter les principaux types de SLMs utilisés en laboratoire, en exposant clairement leurs avantages et inconvénients respectifs comme résumé dans la table 1.
Modulateurs à cristaux liquides Les premiers modulateurs qui ont permis de contrôler la phase avec un grand nombre de degrés de liberté, c ' est-à-dire de l ' ordre ou supérieur à un million de pixels, sont les modulateurs à cristaux liquides( abréviés de l ' anglais LCOS-SLM ou, par abus de langage, simplement SLM) [ 3 ]. Originellement dérivés de la technologie d ' affichage pour ordinateurs ou télévisions, ils utilisent des cristaux liquides dont l’ orientation peut être contrôlée en modulant le champ électrique par l ' application d ' un voltage entre deux électrodes( voir figure2). Etant biréfringents, les cristaux liquides font en sorte que, pour une onde polarisée suivant l ' axe actif du modulateur, l ' indice optique perçu passe de l ' indice ordinaire à l ' indice extraordinaire, modifiant ainsi le chemin optique et donc la phase de la lumière. Ils présentent des efficacités de diffraction élevées, supérieur à 90 %, et des profondeurs de modulation supérieures à 8 bits. Bien qu’ ils introduisent des aberrations modérées, celles-ci peuvent être corrigées par l’ application d’ un masque de phase. Leur principale limitation est un lent temps de réponse, quantifié comme le temps nécessaire pour passer de 10 % à 90 % d’ une modulation de 2π, et de l’ ordre de 100 ms. Il existe certaines versions spécialisées permettant d’ atteindre de temps de l’ ordre de la milliseconde.
Matrices de micromiroirs Les dispositifs à micromiroirs numériques, ou DMD, initialement développés pour les vidéoprojecteurs, sont des systèmes micro-électromécaniques( MEMS) constitués de micromiroirs, chacun monté sur un axe et contrôlable individuellement [ 4 ]. Ces micromiroirs peuvent basculer rapidement entre deux
Table 1. Comparaison des différents types de SLM.
CRISTAUX LIQUIDES DMD PLM Modulation d’ amplitude Non Binaire Non Modulation de phase 8-12 bits Non 4 bits Fréquence de modulation * 10 – 1000 Hz 1 – 10 kHz 1 kHz Taux de remplissage ~ 95 % ~ 92 % ~ 95 % Efficacité de diffraction ** ~ 95 % ~ 8 % ~ 75 % Coût ~ 20 000 € 1 000 – 15 000 € ~ 3 000 € Aberrations Modérées Importantes Modérées
* Pour les SLMs à cristaux liquides, on prend l’ inverse du temps de réponse de 10 % a 90 % d’ une modulation de 0 à 2π. ** Cette valeur prend en compte les pertes due à l’ utilisation d’ hologrammes en modulation de phase.
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