Désopilant ancistrus

Y a-t-il des experts de la diffraction ici ?

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Bonjour à tous,

 

J'ai pu découvrir récemment qu'il existait des lentilles diffractives utilisées en photographie dont le but était à la fois de réduire l’encombrement des systèmes mais aussi de corriger l’aberration chromatique longitudinale induite par le système réfractif.

Dans ce cas il s'agit d'un système diffractif accolé à un système réfractif.

 

Or apparemment la photographie n'est pas l'unique domaine dans lequel ce type de lentille est utilisée, certains ophtalmo proposent des implants réalisés à partir d'une lentille diffractive. Et ce qui est particulier c'est que le système arrive à la fois à produire un foyer à distance finie (à l'ordre 1) mais également un ordre 0 où la lumière n'est pas déviée: https://www.gatinel.com/wp-content/uploads/2010/01/gatinel-fondamentaux-implants-multifocaux.pdf

 

Je cite (3eme page du pdf):       "Fig. 2: Représentation schématique d’une structure diffractive de type kinoforme telle qu’utilisée pour la réalisation d’implants diffractifs pour une lumière monochromatique (pour plus de clarté, seule la transmission par une moitié de l’implant est représentée). Si la hauteur des marches diffractive est calculée pour être égale ou proche de la moitié d’une longueur d’onde considérée dans le matériau, alors 40 % de la lumière n’est plus diffractée dans l’ordre 1 et semble traverser le réseau (ordre 0) sans être déviée. Si la hauteur de marches correspond exactement à la longueur d’onde, l’essentiel de l’énergie lumineuse est diffracté dans l’ordre 1."

 

 

Un point m'échappe, comment peut on avoir une partie de l'onde incidente non déviée ? Chaque zones diffracte la lumière, et c'est pas interférences que l'on forme le foyer à l'ordre 1 (et les autres 2,3 etc...), comment un ordre 0 peut il exister ? 

 

Voila merci d'avance pour vos réponses.

 

Edited by Désopilant ancistrus

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En gris dans leur papier, ça s'apparente à de la lentille de Fresnel, il me semble

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Ca me fait penser aux radiotélescopes de type Nancay (longueurs d'onde > 10cm ou un truc comme ça).

Quand la taille caractéristique des éléments qui composent un miroir sont de l'ordre de la longueur d'onde, alors les ondes sont toutes réfléchies. Sinon le miroir est transparent à ces longueurs d'onde.
Pour un radiotélescope centimétrique ou décimétrique, on peut utiliser un grillage (comme ceux des jardins, avec des gros trous dedans). Les ondes qui ont ~la même longueur que la grille de notre grillage (quelques cm) vont être absorbées, et les autres vont passer au travers.

Je pense que c'est avec ce genre d'analogie qu'on peut comprendre qu'une grille comme celle décrite dans le pdf est transparente (ordre 0) si la taille des marches est différente de celle de la longueur d'onde, et que les ondes sont diffractées (ordre 1) si la taille des marches est proche de celle de la longueur d'onde, même si les marches sont pleines (en verre par ex).

Pour la lentille de Fresnel, comme celle qu'ils ont utilisée à l'Observatoire de Nice (http://userpages.irap.omp.eu/~lkoechlin/publisenligne/papierFresnelV1.pdf) , ça doit être la même chose. Si les trous de la grille sont trop gros, la lumière passe au travers (ordre 0) sans être diffractée, tandis que certains photons qui frolent les éléments de la grille pourront être diffractés.

M'enfin j'ai dit ça avec mes mots tout simples, je ne sais pas si on peut trouver une explication plus argumentée.

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Ce projet de l'OMP est extrêmement intéressant (merci Matthieu ;)).

Si quelqu'un qui bosse dessus passe par là, j'aurais des questions à lui poser (en rapport avec le sujet du fil)

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Il y a 4 heures, Alain MOREAU a dit :

j'aurais des questions à lui poser (en rapport avec le sujet du fil)

 

 Hi Al',

 

Tu fais bien de préciser !

Parce que en matière d'expert en distractions , tu t'imposes plus que tout autre. :P

 

Je sors. :ph34r:

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Citation

Pour la lentille de Fresnel, comme celle qu'ils ont utilisée à l'Observatoire de Nice (http://userpages.irap.omp.eu/~lkoechlin/publisenligne/papierFresnelV1.pdf) , ça doit être la même chose. Si les trous de la grille sont trop gros, la lumière passe au travers (ordre 0) sans être diffractée, tandis que certains photons qui frolent les éléments de la grille pourront être diffractés.

Bonjour, oui il s’agit du même type de système. Mais je ne pense pas que cela ne passe réellement comme ça. Il me semble que ce sont toutes les ondes diffractées par les différents motifs qui interférent et donnent les différents ordres.

Edited by Désopilant ancistrus

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Ça ne doit pas être incompatible. C'est pour ça que j'ai dit 'SI' les trous sont trop gros. Je suppose qu'ils ont taillé la grille de sorte que toutes les longueurs d'ondes visibles soit diffractées.

 

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j'ai bossé un peu sur les lentilles diffractives. toute la lumière peut être déviée dans un ordre particulier si, pour l'ensembles des points de la surface, les interférences sont constructives pour cet ordre. dans ce cas tu as 100% d'efficacité, et rien dans les autres ordres.

 

en vrai, ca peut marcher uniquement pour un élément parfaitement réalisé, pour une longueur d'onde précise, pour une direction de l'onde incidente donnée, etc... quand tu fait varier la longueur d'onde, que tu ajoutes des défauts de fabrication, que tu changes la direction d'incidence, tu as des interférences qui ne sont pas parfaitement constructives, donc la lumière "fuite" dans les autres ordres.

 

pour les applications photos, Canon avait un double diffractif pour achromatiser la différence de marche et avoir une meilleure efficacité sur l'ensemble du spectre. et encore, ca n'a pas bien pris car dans le cas de lumière forte dans une autre direction, ca faisait de la lumière parasite... bref c'est une techno assez "touchy", mais qui apporte un degré de liberté qui peut être interessant dans certains cas. 

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Bonjour, merci pour ta réponse.

 

Oui mais justement, dans l'article il parle d'un déphasage de λ/2 pour avoir un ordre 0 qui ne dévie pas la lumière. Et c'est ce point qui m'échappe. La lentille parfaitement constructive (ex. de soret) a λ entre ses zones claires, et une multitude de foyers à distance finie. (ex. 1m, 0.5, 0.33 etc...)

 

Edited by Désopilant ancistrus

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je ne trouve pas l'endroit de l'article auquel tu fais référence pour le lambda/2... dans l'ordre 0, par définition, l'effet de la structure diffractive est nul. donc pas déviation.

 

pour la structure diffractive, il peut y en avoir de toute sorte: des structures en transmission, des structures en phase, des structures avec des niveaux discrets, ou des structures continues, etc...

 

si tu as une structure diffractive en phase, binaire (2 niveaux), que la différence de marche entre les deux niveaux est de lambda/2, et que les deux niveaux se partagent exactement la moitié de la surface chacun, alors tu as des interférences parfaitement destructives donc pas d'énergie dans l'ordre zéro.

mais avec ces structures binaires, tu n'as pas 100% d'efficacité dans l'ordre 1.

 

la structure qui permet d'avoir 100% d'efficacité dans l'ordre 1 est une structure en "dent de scie" (structure dite "blasée") avec des sauts de phase de lambda entre chaque dent

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Voici la citation de l'article: 

Citation

 Si la hauteur des marches diffractive est calculée pour être égale ou proche de la moitié d’une longueur d’onde considérée dans le matériau, alors 40 % de la lumière n’est plus diffractée dans l’ordre 1 et semble traverser le réseau (ordre 0) sans être déviée. Si la hauteur de marches correspond exactement à la longueur d’onde, l’essentiel de l’énergie lumineuse est diffracté dans l’ordre 1."

Citation

pour la structure diffractive, il peut y en avoir de toute sorte: des structures en transmission, des structures en phase, des structures avec des niveaux discrets, ou des structures continues, etc...

en transmission: par ex les réseaux ?

continue: lentille de soret ?

des structures avec des niveaux discrets: par ex un CD ?

des structures en phase: comme la lentille de fresnel ?

 

Citation

si tu as une structure diffractive en phase, binaire (2 niveaux), que la différence de marche entre les deux niveaux est de lambda/2, et que les deux niveaux se partagent exactement la moitié de la surface chacun, alors tu as des interférences parfaitement destructives donc pas d'énergie dans l'ordre zéro.

 

Mais justement, il parle d’énergie dans l'ordre 0.

 

Edited by Désopilant ancistrus

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il y a pas mal de choses qui se mélangent dans ce qu'il dit. si tu as une structure "blasée" (en dents de scie comme dessiné dans son article), il faut que le saut de phase soit de lambda entre chaque dent pour avoir 100% d'efficacité dans l'ordre 1.

 

mais ce n'est pas la hauteur des dents. si l'indice est de 1.5, il faut que les dents fassent 2 lambda de haut, pour que le déphasage soit de 1lambda. 

 

pour les types de diffractif, la lentille de soret, la modulation est sur la transmission et binaire (la lumière est transmise ou pas). tu peux avoir des structures diffractives en phase, pour lesquelles la structure est transparente partout, mais avec une modulation de la phase (par exemple via des marches/dents de scie, ou des modulation d'indice). 

 

il y a vraiment beaucoup de choix dans les combinaisons possibles:

les lentilles de soret, c'est en transmission, le diffractif est en transmission/absorption et binaire

les CD/DVD, oui, c'est en réflexion, le diffractif est en phase (pas d'absortion) et binaire.

les diffractifs pour pointeurs lasers, c'est en transmission, le diffractif est en phase, et binaire

les DOE comme ici, c'est en transmission, le diffractif est en phase et multiniveaux

les réseaux holographiques comme ici, c'est en réflexion, le diffractif est en phase, et continu (pas de niveaux) 

 

 

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Bonjour,

 

Le problème c'est que je ne suis jamais sur que l'on parle de la même chose. Ce sont des principes pas forcement simple à appréhender et il est assez difficile d’expliquer...ce quel'on arrive pas à expliquer^^

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