Dispositivo modular de recombinación interferométrica.

Dispositivo modular de recombinación interferométrica de varios haces electromagnéticos,

UHF o de una de las bandas de frecuencias superiores que incluyen las frecuencias ópticas, desde el ámbito del infrarrojo e incluyendo el del ultravioleta pasando por el ámbito de la luz visible, estando estos haces suministrados a partir de una fuente, comprendiendo el dispositivo colectores asociados (21, 22, 23), particularmente para sintetizar un colector único de grandes dimensiones, caracterizado porque comprende al menos un módulo en el que están incluidos:

- una pluralidad de montajes divisores (31, 32, 33) asociados a dichos colectores (21, 22, 23) e incorporando cada uno un divisor de haz (5) dotado de medios de intercepción (S1, S2 o S3) posicionados para dividir en partes una pluralidad de haces incidentes procedentes de uno de dichos colectores, atravesando una de estas partes el divisor, mediante una abertura realizada a tal efecto, siendo la otra o las otras interceptadas por una o varias superficies de los medios de intercepción que está preparada o preparadas para reflejar, cada una, una parte de los haces en una dirección diferente dada o, como alternativa, para absorberla;

- al menos un acoplador (42) que se dispone para asegurar una recombinación interferométrica de los haces que recibe y que está realizado mediante la unión de guías de ondas, de acuerdo con una estructura en X o en Y, recibiendo cada una de las guías un haz procedente de un colector diferente, recibiendo estas guías un haz constituido por una de las partes que resulta de la división realizada por dicho divisor de haz.

Dispositivo modular de recombinación interferométrica La invención se refiere a un dispositivo modular de recombinación interferométrica y un divisor de haz electromagnético que constituye uno de los elementos que permiten constituir este dispositivo.

El dispositivo será usado particularmente para permitir una recombinación interferométrica precisa de haces electromagnéticos elementales procedentes de un mismo objeto fuente. El dispositivo y el divisor están previstos para ser usados con haces electromagnéticos constituidos por ondas que permitan dicha reconstitución y, por lo tanto, en particular por ondas UHF o por una de las bandas de frecuencias superiores que incluyen las frecuencias ópticas que van desde el ámbito del infrarrojo al del ultravioleta, pasando por el ámbito de la luz visible.

Es posible sintetizar, en términos de poder de resolución, un colector y particularmente un colector óptico de grandes dimensiones, de manera modular a partir de colectores más pequeños, por ejemplo con fines de observación astronómica. Esta técnica puede usarse particularmente en campos tales como el de la observación de la tierra y el de la astronomía espacial con muy alta resolución. Esta técnica también puede utilizarse con fines de detección de objetos reducidos mediante interferometría coronográfica. Uno de los principales problemas vinculados a la realización de un dispositivo que funciona como interferómetro, de acuerdo con esta técnica, es obtener una recombinación suficientemente precisa de los haces elementales que proceden cada uno de uno de los diferentes colectores, llamados en este caso de síntesis, que son explotados para obtener el colector de grandes dimensiones. Es particularmente importante que los haces elementales tengan características de fase y de amplitud exactamente de acuerdo con las necesidades del interferómetro, allí donde se superponen.

Este problema se complica por el hecho de que, en algunas aplicaciones, es necesario fraccionar la energía del haz elemental, suministrada por un colector de síntesis, para distribuirla entre varios brazos del interferómetro, lo que induce una reducción de la amplitud media de la energía disponible en cada una de las vías definidas por estos brazos.

Un segundo problema planteado está vinculado a que la interferencia entre haces elementales se realiza en cada punto de la sección del haz combinado que se obtiene, cuando se superponen coaxialmente haces elementales. Debido a esto, la menor diferencia de amplitud, con respecto al nivel ideal, que afecta a la distribución espacial entre haces elementales es decir, por lo tanto, transversalmente con respecto a la dirección de propagación, se traduce en un error de intensidad de acuerdo con esta distribución espacial. La señal registrada que se deriva de la detección de los haces elementales combinados, integra el cúmulo de errores de intensidad y es, por lo tanto, errónea. El error que afecta a la señal registrada puede variar en grandes proporciones, ya que está afectado por la menor variación de coaxialidad entre haces elementales combinados.

En la mayoría de los casos, está previsto realizar la recombinación interferométrica de los haces elementales procedentes de los colectores de síntesis, en modo "pupila", con haces elementales que deben estar perfectamente alineados. Un divisor de haz (beam-splitter) de tipo lámina semi-transparente se utiliza generalmente con este fin, sin embargo la selectividad en materia de longitud de onda de las propiedades de reflexión y de transmisión de dicho divisor, que corresponde a la cromaticidad en el ámbito óptico visible, constituye un serio inconveniente. En efecto, las disparidades, introducidas de este modo entre haces elementales, inducen errores inaceptables que no se pueden corregir posteriormente, e impiden obtener una precisión satisfactoria de recombinación interferométrica.

La invención propone, por lo tanto, un dispositivo de recombinación interferométrica compuesto por al menos un y generalmente por una pluralidad de módulos de recombinación. El documento US 5 015 100 divulga un divisor de haz.

El dispositivo y por consiguiente el módulo que permite realizarlo están previstos para permitir una recombinación interferométrica óptima de haces electromagnéticos elementales y, más particularmente, de haces suministrados, a partir de una misma fuente, por una pluralidad de colectores que están asociados, particularmente para sintetizar un colector óptico de grandes dimensiones.

El dispositivo de la invención se define mediante la reivindicación 1.

De acuerdo con una realización del dispositivo de acuerdo con la invención, el o los acopladores de un módulo se obtienen cada uno mediante unión local de al menos dos fibras ópticas de modo único acopladas en una estructura en X o en Y, recibiendo cada una de las fibras en un extremo de entrada un haz que le es trasmitido a partir de un colector por medio de al menos un divisor de haz, procediendo los haces recibidos por un mismo acoplador de colectores diferentes.

De acuerdo con una variante de esta realización del dispositivo de acuerdo con la invención, un módulo de dispositivo comprende al menos una óptica de focalización que transmite una parte de haz incidente procedente de un divisor de haz hacia un extremo de entrada de una de las fibras comprendidas por un acoplador, usándose esta óptica para modular la amplitud del haz aplicado al extremo de entrada de la fibra.

De acuerdo con otra variante de realización, un módulo es susceptible de comprender al menos dos divisores de haz montados en cascada.

De acuerdo con una realización, el dispositivo asegura una recombinación interferométrica de haces ópticos transmitidos por colectores, de tipo telescopio, que están orientados hacia una misma fuente de radiación, el dispositivo comprende una pluralidad de módulos tal como se han previsto anteriormente, que están asociados cada uno a al menos dos de los colectores para recombinar de manera interferométrica los haces ópticos que llegan de estos colectores.

El divisor de haz comprende medios de intercepción posicionados o posicionables para poder interceptar al menos una parte de un haz incidente a dividir para reflejarlo en parte o eventualmente en su totalidad en al menos una dirección por una superficie reflectante, estando el número de direcciones previstas fijado por el número de superficies reflectantes que reciben el haz a dividir en la configuración geométrica seleccionada para los medios de intercepción, y/o para absorber al menos una parte del haz interceptado por medio de una superficie absorbente, mientras permite el paso a su través de la eventual parte del haz incidente que no es interceptada.

De acuerdo con una realización de un divisor, los medios de intercepción están constituidos por una superficie reflectante de borde circular que se hace incompleta mediante la creación de una abertura correspondiente a la ausencia de un sector o de un segmento de la superficie reflectante, plana o curva, para asegurar una división geométrica de un haz a dividir en cuyo trayecto se interpone esta superficie permitiendo obtener dos haces, uno reflejado por la superficie y el otro transmitido a través de la abertura en proporciones correspondientes a las dimensiones respectivas de la abertura y de la superficie reflectante situadas en el trayecto del haz a dividir sometido a división por el divisor.

De acuerdo con otra realización de un divisor, los medios de intercepción están constituidos por una superficie reflectante de borde circular que se hace incompleta mediante la creación de una abertura central que permite obtener un resultado que corresponde globalmente al obtenido con la realización prevista anteriormente.

De acuerdo con otra realización de un divisor, los medios de intercepción están constituidos por una pluralidad de superficies reflectantes, planas o cóncavas que están reunidas y cuyos bordes unidos delimitan las caras laterales de una pirámide, que se interpone en el trayecto de un haz a dividir y cuya cúspide está orientada para ser alcanzada primero por dicho haz a dividir, asegurando cada superficie la reflexión en una dirección que le es propia de un haz reflejado que corresponde a la parte del haz a dividir que ésta recibe.

De acuerdo con una variante de realización, los medios de intercepción están constituidos por dos superficies reflectantes reunidas en un diedro, que se interpone en el trayecto de un haz a dividir y cuya arista... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo modular de recombinación interferométrica de varios haces electromagnéticos, UHF o de una de las bandas de frecuencias superiores que incluyen las frecuencias ópticas, desde el ámbito del infrarrojo e incluyendo el del ultravioleta pasando por el ámbito de la luz visible, estando estos haces suministrados a partir de una fuente, comprendiendo el dispositivo colectores asociados (21, 22, 23) , particularmente para sintetizar un colector único de grandes dimensiones, caracterizado porque comprende al menos un módulo en el que están incluidos:

- una pluralidad de montajes divisores (31, 32, 33) asociados a dichos colectores (21, 22, 23) e incorporando cada uno un divisor de haz (5) dotado de medios de intercepción (S1, S2 o S3) posicionados para dividir en partes una pluralidad de haces incidentes procedentes de uno de dichos colectores, atravesando una de estas partes el divisor, mediante una abertura realizada a tal efecto, siendo la otra o las otras interceptadas por una o varias superficies de los medios de intercepción que está preparada o preparadas para reflejar, cada una, una parte de los haces en una dirección diferente dada o, como alternativa, para absorberla;

- al menos un acoplador (42) que se dispone para asegurar una recombinación interferométrica de los haces que recibe y que está realizado mediante la unión de guías de ondas, de acuerdo con una estructura en X o en Y, recibiendo cada una de las guías un haz procedente de un colector diferente, recibiendo estas guías un haz constituido por una de las partes que resulta de la división realizada por dicho divisor de haz.

2. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el o los acopladores (42, 43) de un módulo se obtienen cada uno mediante unión local de al menos dos fibras ópticas de único modo acopladas en una estructura en X o en Y, recibiendo cada una de las fibras en un extremo de entrada un haz que les es transmitido a partir de un colector por medio de al menos un divisor de haz, procediendo los haces recibidos por un mismo acoplador de colectores diferentes.

3. Dispositivo, de acuerdo con la reivindicación 2, en el que un módulo comprende al menos una óptica de focalización (6 ó 7) que transmite una parte de haz incidente procedente de un divisor de haz hacia un extremo de entrada de una de las fibras comprendidas por un acoplador, usándose esta óptica para modular en amplitud el haz aplicado al extremo de entrada de la fibra.

4. Dispositivo, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un módulo comprende al menos dos divisores de haz montados en cascada.

5. Dispositivo de recombinación interferométrica, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se tratan haces ópticos transmitidos por colectores, de tipo telescopio, orientados hacia una misma fuente de radiación, caracterizado porque comprende una pluralidad de módulos que están asociados, cada uno, a al menos dos de los colectores para recombinar de manera interferométrica los haces ópticos procedentes de estos colectores.

6. Dispositivo de recombinación interferométrica, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el divisor de haz electromagnético UHF o de una de las bandas de frecuencias superiores que incluyen las frecuencias ópticas desde el ámbito del infrarrojo e incluyendo el del ultravioleta pasando por el ámbito de la luz visible comprende medios de intercepción (S1, S2, S3 o S4) posicionados o posicionables para poder interceptar al menos una parte respectivamente de una pluralidad de haces incidentes a dividir (Fi) para reflejarlos en parte o eventualmente en su totalidad en al menos una dirección por una superficie reflectante (SF1) , estando el número de direcciones previstas fijado por el número de superficies reflectantes (SF1, SF2, S3 o SF41, SF42, SF43, SF44) que reciben los haces a dividir (Fi) en la configuración geométrica seleccionada para los medios de intercepción, y/o para absorber al menos una parte de los haces interceptados por medio de una superficie absorbente, mientras se permite el paso a su través de la eventual parte de los haces incidentes que no es interceptada.

7. Dispositivo de recombinación interferométrica, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de intercepción están constituidos por una superficie reflectante (SF1 o SF2) de borde circular que se hace incompleta mediante la creación de una abertura correspondiente a la ausencia de un sector o de un segmento de la superficie reflectante, plana o curva, para asegurar una división geométrica de un haz a dividir (Fi) en cuyo trayecto se interpone esta superficie permitiendo obtener dos haces, uno reflejado (Fr) por la superficie y el otro (Ft) transmitido a través de la abertura en proporciones correspondientes a las dimensiones respectivas de la abertura y de la superficie reflectante situadas en el trayecto del haz a dividir sometido división por el divisor.

8. Dispositivo de recombinación interferométrica, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de intercepción están constituidos por una superficie reflectante (SF3) de borde circular que se hace incompleta mediante creación de una abertura central para asegurar una división geométrica de un haz a dividir (Fi) en cuyo el trayecto se interpone esta superficie permitiendo obtener dos haces, uno reflejado (Fr) por la superficie y el otro (Ft) transmitido a través de la abertura central en proporciones correspondientes a las dimensiones respectivas de la abertura y de la superficie reflectante situadas en el trayecto del haz a dividir sometido a división por el divisor.

9. Dispositivo de recombinación interferométrica, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de intercepción están constituidos por una pluralidad de superficies reflectantes (SF41 a SF44) , planas o cóncavas que se reúnen y cuyos borde de unión delimitan las caras laterales de una pirámide, que se interpone en el trayecto de un haz a dividir (Fi) y cuya cúspide está orientada para ser alcanzada en primer lugar por

dicho haz a dividir, asegurando cada superficie la reflexión, en una dirección que le es propia, de un haz reflejado que corresponde a la parte del haz a dividir que ésta recibe.

10. Dispositivo de recombinación interferométrica, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de intercepción están constituidos por dos superficies reflectantes (SF41 a SF44) reunidas en un diedro, está interpuesto en el trayecto de un haz a dividir (Fi) y presenta una arista orientada para ser alcanzada en primer lugar por dicho haz a dividir, asegurando cada cara la reflexión, en una dirección que le es propia, de un haz reflejado que corresponde a la parte del haz a dividir que ésta recibe.