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WO2012123668A1 - Transmission and reception device, and related remote-detection system and transmission and reception method - Google Patents

Transmission and reception device, and related remote-detection system and transmission and reception method Download PDF

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WO2012123668A1
WO2012123668A1 PCT/FR2012/050503 FR2012050503W WO2012123668A1 WO 2012123668 A1 WO2012123668 A1 WO 2012123668A1 FR 2012050503 W FR2012050503 W FR 2012050503W WO 2012123668 A1 WO2012123668 A1 WO 2012123668A1
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WO
WIPO (PCT)
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signal
polarization
optical
transmission
return
Prior art date
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Application number
PCT/FR2012/050503
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French (fr)
Inventor
Julien SARRY
Michael BOUILLET
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UPWIND
Original Assignee
UPWIND
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Definitions

  • the present invention relates to a transmission and reception device, in particular a transmission and reception device arranged to send in different directions an optical transmission signal.
  • the field of the invention is more particularly that of the emission of an optical transmission signal in different directions.
  • the invention finds a particularly advantageous application, although it is not limiting, in the context of remote sensing systems such as LIDAR (for English “Light Detection and Ranging").
  • a well-known embodiment of such a transmitting and receiving device uses one or more rotating prisms, so as to deviate in a given direction depending on the orientation of the rotating prism, an optical transmission signal.
  • a disadvantage of such a device is that it is mechanically unstable and sensitive to vibration, as a result of mounting the prism on a rotating device.
  • transmission and reception devices implementing switches that use micromechanical systems to assign to one channel or another an optical transmission signal.
  • Such a switch implements many optical elements: it therefore has a high manufacturing cost and requires significant adjustments.
  • An object of the present invention is to provide a transmitting and receiving device which does not have the drawbacks of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide a robust transmission and reception device having a switching speed higher than that proposed in the transmission and reception devices of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide a robust transmission and reception device, having a long life.
  • Another object of the present invention is to provide a mechanically stable transmission and reception device.
  • Another object of the present invention is to provide an economical transmission and reception device.
  • Another object of the present invention is to provide a remote sensing system and a method associated with said transmitting and receiving device. Presentation of the invention
  • a transmission and reception device comprising:
  • the transmission and reception device furthermore comprises:
  • a controlled polarization rotator arranged in the emission channel, followed by;
  • a polarization splitter arranged for:
  • the return optical signal may correspond to the optical transmission signal, after reflection or backscattering on a target.
  • the polarization splitter deflects the optical transmission signal according to the polarization state of the optical transmission signal.
  • the switching is controlled via the control of the polarization rotator, the polarization separator being arranged passive: the deviation of the optical transmission signal may depend only on the polarization state of the optical transmission signal, said polarization being controlled by the polarization rotator.
  • the switching speed (speed to go from a deviation in one direction to a deviation in another direction) then depends only on the polarization rotator. It is thus possible to reach switching speeds of less than one millisecond.
  • the transmission and reception device makes it possible to obtain higher switching speeds than with mechanical or micromechanical switching.
  • the elements making up the transmission and reception device according to the invention are fixed relative to each other: a device that is mechanically stable and insensitive to vibrations is thus obtained.
  • One advantage is that the transmitting and receiving device then requires little maintenance and repair, which makes it available even in hard to reach places.
  • the transmission and reception device can withstand extreme environmental conditions (temperature, temperature gradient, electromagnetic field, etc.).
  • It can for example be shipped on a wind turbine nacelle.
  • the device according to the invention may be called a "circulator”: in addition to making it possible to direct an optical signal alternately in one of several predetermined directions, it receives return signals that it redirects in a single direction regardless of the direction of said return signals. .
  • the device according to the invention consists of simple and few components. An economic emission and reception device is thus obtained.
  • the device according to the invention also has the advantage of being compact, the number of essential elements being restricted.
  • the device according to the invention has the advantage that an optical transmission signal is emitted alternately and not simultaneously in different directions.
  • the at least one delay plate on at least one line of sight is located downstream of the polarization splitter, following the propagation of the optical transmission signal.
  • the delay blade is a passive element.
  • a delay plate is provided by line of sight.
  • At least one line of sight may also not include a delay blade.
  • the delay blade may be a quarter wave plate.
  • a quarter wave plate makes it possible to carry out a phase shift of 90 °. From a linearly polarized signal, a circularly polarized signal is obtained.
  • an optical signal can then pass:
  • the optical return signal then has a polarization turned 90 ° relative to the optical transmission signal.
  • Such a blade is particularly suitable in a case where the polarization separator comprises a birefringent crystal.
  • signal amplification means are arranged in the single transmission path between the polarization rotator and the polarization separator.
  • the only element subjected to high optical powers may be the polarization separator which is a passive element, in particular mechanically and electrically passive.
  • a delay plate may also be subjected to high optical powers, but without risk of deterioration because it is also a passive element, especially mechanically and electrically passive.
  • Such a device according to the invention is therefore particularly robust: fragile elements may be located in a low power path upstream of the amplification means.
  • the service life of the device according to the invention is therefore increased.
  • the signal amplification means may have a gain greater than or equal to 10 dB (optical decibels).
  • the transmission and reception device is bundled, the optical signal (transmission and return) flowing in at least one optical fiber.
  • An optical signal can thus be guided efficiently in the transmission and reception device according to the invention.
  • the optical signal can flow in at least one optical fiber in the transmission path, in the single return path, and where appropriate in the several predetermined directions.
  • the at least one optical fiber is advantageously a polarization-maintaining optical fiber.
  • the polarization rotator may comprise at least one of:
  • the polarization splitter may be arranged to deflect the optical transmission signal in a predetermined one of a plurality of fibers, depending on the polarization state of said signal.
  • the high power optical signal can be efficiently guided to other elements at the output of the transmitting and receiving device according to the invention.
  • the polarization splitter may comprise a multi-refractive crystal arranged to deflect the optical transmission signal in one of several predetermined directions, depending on its polarization state.
  • the polarization separator comprises a birefringent crystal arranged to deflect the optical transmission signal in one of two predetermined directions, as a function of its polarization state.
  • the invention also relates to a remote sensing system comprising:
  • a device for transmitting and receiving the invention receiving as an optical transmission signal the signal emitted by the source;
  • detection means arranged to receive a return optical signal from the single return channel of the transmitting and receiving device.
  • the detection means may implement presence detection, counting, routing information, any measurement, including a measurement of speed by measuring a Doppler shift.
  • This provides a remote sensing system with the advantages of the transmitting and receiving device according to the invention.
  • the detection means may be arranged in the single return path of a transmitting and receiving device according to the invention, and receive the return optical signal from the single return channel of said device.
  • the detection means can be shared for several unique return channels of several transmission and reception devices according to the invention, and receive a return optical signal from one of the unique return channels of each of the devices according to the invention.
  • the remote sensing system according to the invention may further comprise:
  • a coupler for combining the reference signal and the return optical signal.
  • the polarization of the reference signal as that of the feedback signal can be perfectly controlled, which makes it possible to implement a particularly precise heterodyne detection.
  • the invention finally relates to a transmission and reception method for deflecting an optical transmission signal in a predetermined direction as a function of its polarization state, suitable for being implemented in a transmission and reception device according to the invention, and comprising the following steps:
  • the rotation of the polarization signal may be a rotation of a zero angle.
  • FIG. 1 illustrates a first device embodiment according to the invention, for a first state of the polarization rotator
  • FIG. 2 illustrates the first embodiment of the device according to the invention, for a second state of the polarization rotator
  • FIG. 3 illustrates a second device embodiment according to the invention
  • FIG. 4 illustrates a third device embodiment according to the invention
  • FIG. 5 illustrates a first embodiment of a remote sensing system according to the invention, for a first state of the polarization rotator
  • FIG. 6 illustrates the first embodiment of a remote sensing system according to the invention, for a second state of the polarization rotator
  • FIG. 7 illustrates a second embodiment of a remote sensing system according to the invention.
  • FIGS. 8A and 8B illustrate more particularly a detail of a fourth device embodiment according to the invention.
  • a polarization rotator 11 receives an optical transmission signal.
  • the polarization rotator is for example formed by an electrooptic crystal 111 connected to means 112 for modifying the electric field in the electro-optical crystal 111.
  • a modification of the electric field in the electro-optical crystal 111 causes said electro-optical crystal to modify the polarization of an optical signal passing through it in different ways. It is easy to pilot the polarization rotator via a control means 112 changes the electric field in the crystal electro optical ⁇ 111.
  • the control can be managed manually, but it is preferably managed automatically.
  • an acousto-optic modulation implementing a crystal whose physical properties are modified by an acoustic wave, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it;
  • an electro-optical modulation implementing a matrix of liquid crystals, the physical properties are modified by an electric field, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it;
  • a photo-elastic modulation implementing a material whose physical properties are modified under the action of a physical pressure, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it;
  • a magneto-optical modulation implementing a material whose physical properties are modified under the action of a magnetic field, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it, (for example a Faraday rotator ).
  • the polarization rotator 11 is followed by a polarization separator 14.
  • An optical transmission signal 13 propagates from the polarization rotator 11 to the polarization separator 14 in a single transmission channel 81.
  • the polarization rotator 11 is controlled, which amounts to controlling the polarization state of the optical transmission signal 13 passing through the polarization rotator 11.
  • the transmission optical signal may be a pulsed signal, in particular when the transmitting and receiving device is used to send an optical transmission signal at a great distance (for example at least 1 km). Indeed, the return signal can be all the more attenuated in power that the distance traveled since the emission is large.
  • a high power signal is therefore preferably used to obtain a good quality of detection at a great distance, a pulsed signal making it possible to obtain these high powers (in terms of peak power).
  • the transmission optical signal may be a continuous signal, particularly when the transmitting and receiving device is used to send an optical transmission signal at a short distance (for example less than 1 km).
  • the polarization separator 14 is an entirely passive component, in particular electrically and mechanically: it remains identical during the use of the transmission and reception device 10 according to the invention, only its nature allows an optical signal, depending on its state. polarization, or deflected in one direction or another.
  • Beam switching speeds can be obtained in one direction and then much higher than with a device employing mechanical movement.
  • the switching time obtained is typically of the order of 100ps, for example between 10ps and 500ps.
  • a particularly robust device is obtained which makes it possible to obtain a long service life of the transmission and reception device 10 according to the invention.
  • Beam switching frequencies which are much higher than in the prior art can be implemented without reducing the lifetime of the transmitting and receiving device 10 according to the invention.
  • a switching frequency higher than Herz that can reach 1 kHz for at least one year. This allows in particular to detect short phenomena such as gusts of wind.
  • the increase in the robustness, the service life, the stability of the transmission and reception device 10 according to the invention are particularly advantageous, such emission and reception devices being able to be subjected to extreme environmental constraints, particularly in terms of temperature, temperature gradient, electromagnetic field, vibrations.
  • the transmitting and receiving device 10 avoids any untimely interruption of its operation. This has a certain advantage especially in the case where the device according to the invention is used in a LIDAR mounted on a wind turbine, used to measure a wind speed so as to stop the operation of the wind turbine in case of winds too strong and avoid.
  • Such transmitting devices 10 according to the invention can be located in locations that are difficult to access. This is the case for example when these devices are installed in a LIDAR system, located for example on a maritime platform, on a wind turbine nacelle, etc. It is particularly advantageous that they are robust and / or stable, to limit the need for maintenance.
  • the invention can for example be limited to maintenance a year at most.
  • Figure 1 shows the case where the polarization rotator 11 leaves the polarization of the low power optical signal 13 unchanged. This may correspond to means 112 for modifying the electric field at a voltage + VDC.
  • the low-power optical signal arriving on the polarization rotator 11 has for example a vertical rectilinear polarization (so-called polarization P in free space, or along the slow axis in a polarization-maintaining fiber). It emerges from the polarization rotator 11 with the same vertical rectilinear polarization.
  • a vertical double arrow 18 represents a vertical polarization.
  • a double horizontal arrow 19 represents a horizontal polarization.
  • the optical transmission signal 13 then passes through the polarization splitter 14 formed by a birefringent crystal, in particular a splitter cube.
  • the optical transmission signal 13 is simply transmitted through the polarization splitter 14, in the direction 16.
  • the optical transmission signal can be reflected or backscattered on a target not shown. It then returns at least partly in the direction in which it was emitted, in the form of an optical feedback signal 41, to the polarization separator 14, passing a second time by the delay plate 40.
  • the polarization separator 14 deflects the optical return signal 41 to a single return channel 82. This deflection still only depends on the polarization state of the optical feedback signal 41.
  • FIG. 2 presents the case where the polarization rotator 11 modifies the polarization of the optical transmission signal 13. This may correspond to means 112 for modifying the electric field set to a voltage -Vcc.
  • the optical transmission signal 13 arriving on the polarization rotator 11 has a vertical rectilinear polarization. It emerges from the polarization rotator 11 with a horizontal rectilinear polarization (so-called S-polarization in free space, or along the fast axis in a polarization-maintaining fiber). The optical transmission signal 13 then passes through the polarization separator 14. Its polarization being horizontal, the optical transmission signal 13 is deflected at 90 ° by the polarization separator 14, in the direction 17.
  • the optical transmission signal returns at least partly in the direction in which it was emitted, in the form of an optical feedback signal 41, to the polarization separator 14, passing a second time by the delay plate 40.
  • the polarization separator 14 deflects the return optical signal 41 to the single return channel 82. This deflection only depends on the polarization state of the optical feedback signal 41.
  • the transmission and reception device 10 according to the invention can be fiber-reinforced.
  • the various elements of the device 10 are connected by optical fiber.
  • the polarization separator 14 is for example a separator cube. However, any other polarization separator known to those skilled in the art can be envisaged.
  • a so-called "free-space” component can be envisaged, that is to say any crystal or multirefringent prism which, by its geometry and crystallographic orientation, refracts in a different manner a rectilinearly polarized beam, as a function of the polarization of said beam.
  • This component can then be encapsulated in a housing equipped with optical fiber couplers, with:
  • a predetermined direction sending fiber each sending fiber corresponding to a polarization state of the optical transmission signal at the output of the polarization rotator 11.
  • Examples include a Wollaston prism, a Glan- Taylor prism, a Glan-Thompson prism, a Nicol prism, a Glan- Foucault prism, and so on.
  • in-line component particularly in the context of a fiber transmission and reception device.
  • the so-called “in-line” components are made by welding fibers using the technique of fusion-stretching or abrasion-bonding, for example.
  • At least two optical fibers are placed joined under a torch.
  • the flame fuses the silica fibers, while pulling on them.
  • At least two fibers are polished to the core and then glued together so that the light guided in a first fiber passes into a second fiber with a desired coupling ratio.
  • the transmission and reception device 10 shown in FIG. 3 differs from the transmission and reception device 10 represented in FIGS. 1 and 2 only by the number of possible polarization states for the optical transmission signal 13 at the output of the polarization rotator 11, and therefore by the number of different directions 20i to 20 n in which the optical transmission signal 13 can be sent.
  • a delay plate 40 (not shown) is provided for at least one direction in which the transmission optical signal 13 may be sent.
  • the polarization rotator 11 no longer interrupts between only two states, but between n states (n integer strictly greater than 1) each corresponding to a rectilinear polarization of the transmission signal 13 at the output of the polarization rotator 11.
  • the polarization splitter 14 is formed by a multi-refractive crystal.
  • a crystal has for example n extraordinary axes, each corresponding to a direction in which the optical transmission signal 13 can be sent.
  • an optical feedback signal 41 may return according to predetermined directions 20i to 20 n (in the direction in which the corresponding optical transmission signal has been issued) to the polarization separator 14, which, depending on the polarization state of each optical feedback signal 41, can deflect them to a single return path.
  • the transmission and reception device 10 shown in FIG. 4 substantially corresponds to the transmission and reception device 10 shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 is used to describe precisely the role of the two quarter-wave plates 40.
  • the optical transmission signal 13 emerges from the polarization separator
  • the optical transmission signal 13 emerges from the polarization splitter 14 in the direction 17 'along a second line of sight.
  • each line of sight is placed a quarter-wave plate 40.
  • the optical transmission signal 13 emerging from the polarization splitter 14 in the direction 16 '(respectively 17') is vertically polarized (respectively horizontally);
  • the quarter-wave plates provide a means for the return optical signals 41 to have, when they arrive at the polarization splitter 14, a polarization adapted for the polarization splitter 14 to deflect all return signals to a single signal path. return.
  • the remote sensing system 50 as shown in FIGS. 5 and 6 also presents:
  • a laser source 51 emitting a vertically polarized signal
  • coupling means 53 for coupling together the reference signal, and the feedback signal 41;
  • - Heterodyne detection means 54 for measuring a Doppler shift of the feedback signal 41 relative to the reference signal.
  • the entire remote sensing system 50 is fiber-reinforced, in particular by polarization-maintaining fibers which make it possible to maintain rectilinear polarization throughout the system.
  • the laser source 51 continuously transmits a low power optical signal having a vertical polarization.
  • the amplification means 12 may be formed by an EDFA (for the English "Erbium Doped Fiber Amplifier", erbium doped fiber optical amplifier).
  • the low power optical signal emitted by the laser source 51 may be a pulsed signal, with a repetition rate of the pulses, for example of a few kiloherz.
  • the transmission optical signal 13 forms a low power optical signal.
  • the low power optical signal may have pulses of an energy of the order of nJ, for example between 1 and 100nJ.
  • the gain of the amplification means 12 is typically greater than 10 dB optical, for example of the order of 40 dB optical.
  • the transmission optical signal 13 Downstream of the amplification means 12, the transmission optical signal 13 forms a high power optical signal.
  • the high power optical signal has pulses with an energy greater than pJ, for example between 1 and 100 pJ.
  • Such energy may correspond to an average power of the order of 200mW continuously, for example between 200mW and 250mW continuously.
  • Such energy is sufficient to destroy fragile components such as the polarization rotator 11.
  • any fragile elements may then be placed upstream of the amplification means.
  • downstream of the amplification means to a simple polarization splitter 14 (and, where appropriate, a delay plate) which is a robust element (respectively robust elements), capable of withstanding strong optical powers, in particular that of high power optical signal.
  • the high-power optical signal does not pass through any mechanics or active component, thus making the transmission and reception device 10 according to the invention corresponding to this remote sensing system 50 particularly robust.
  • a device 10 according to the invention can thus be obtained having a very good service life.
  • the life of the polarization splitter 14 subjected to a high power optical signal is for example ten times greater than the life of a polarization rotator subjected to a high power optical signal.
  • FIG. 5 will first be described in greater detail, corresponding to a first state of the polarization rotator 11.
  • the polarizations in FIG. 5 correspond to the polarizations in FIG.
  • the coupling means 52 are located after the polarization rotator
  • the reference signal therefore has a horizontal polarization. We can speak of a local oscillator to designate this reference signal, the optical frequency of which serves as a reference for the measurement of the Doppler shift of the feedback signal 41.
  • the remote sensing system 50 may in this case be a LIDAR, and each line of sight further comprises a telescope (not shown) which focuses the transmit optical signal 13 at a desired distance from the remote sensing system 50.
  • Such a LIDAR is for example mounted on a wind turbine, and can measure the wind speed along at least one line of sight, preferably at least two.
  • the return signal 41 arriving on the polarization separator 14 has a vertical polarization.
  • the return signal 41 is therefore transmitted, without deviation, by the polarization separator 14, to the single return path.
  • the fiber 56 is crossed: the polarization state of the optical signal at the input of the fiber 56 is at 90 ° to the polarization state of the optical signal at the output of the fiber 56. This is done for example by twisting the fiber 56 (For the fiber input connector pins to be at 90 ° from the fiber output connectors, cross fiber is also known). We can also consider placing a simple half-wave plate.
  • an optical fiber which supplies a horizontally polarized return signal there is therefore an optical fiber which supplies a horizontally polarized reference signal, and an optical fiber which supplies a horizontally polarized reference signal.
  • an interference signal of the reference signal is obtained with the feedback signal 41, which is fed to the heterodyne detection means 54.
  • the heterodyne detection means 54 implement an analysis of the interference signal.
  • the interference between said signals whose frequencies are close (differ only in the Doppler shift due to the speed of atmospheric particles 55) produces a beat (slow pulse whose frequency is half the difference, in absolute value, of the frequencies two signals that interfere).
  • the quality of the beat depends on the concordance between the polarization states of the two signals that are interfered with.
  • the heterodyne detection means 54 comprise for example a photodiode connected to an acquisition and processing line.
  • the double arrows 18 or 19 represent the state of polarization of the optical signal in the optical fiber. Simple double arrows are chosen for the "go" optical signal (before crossing the atmosphere), and thick double arrows for the return signal (after crossing the atmosphere).
  • FIG. 6, corresponding to a second state of the polarization rotator 11, will be described in greater detail.
  • the polarizations in FIG. 6 correspond to the polarizations in FIG.
  • the reference signal this time has a vertical polarization.
  • the optical transmission signal 13 at the output of the polarization separator 14 also has a vertical polarization. Due to the presence of the quarter-wave plate 40 as described with reference to FIG. 4, the return signal 41 arriving on the polarization splitter 14 has a horizontal polarization. The return signal 41 is deflected at 90 ° by the polarization separator
  • the polarization separator 14 realizes a circulator, because one has:
  • phase-shift plate that is suitable for maintaining a single signal path.
  • the fiber 56 is crossed: the polarization state of the optical signal at the input of the fiber 56 is at 90 ° to the state of polarization of the optical signal at the output of the fiber 56.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of remote sensing system 50 according to the invention.
  • the polarization rotator alternates an optical signal between two states: vertical polarization and horizontal polarization.
  • coupling means 70 which separate an optical signal into two beam portions, for example 50% for one portion and 50% for the other.
  • Each beam portion is then sent to:
  • each transmission channel has a quarter-wave plate 40 and each polarization splitter 14 corresponds to a single return channel 82.
  • Coupling means 72 receive the two return channels 82 each corresponding to one of the polarization separators 14. On each return channel 82, the polarizations of the return signals are the same, for example vertical.
  • the coupling means 72 can perform on the one hand at least one polarization rotation, on the other hand at least one optical signal deviation, so that the optical signal at the output of the coupling means 72 has a cross polarization.
  • efficient coupling means can be realized by means of a polarization splitter cube receiving:
  • the coupling means 52 for taking a reference signal are located upstream of the polarization rotator 11.
  • a polarization rotator 71 makes it possible to rotate the polarization of the reference signal, for example by 0 ° or 90 °.
  • the coupling means 53 receive the reference signal, and the output signal of the coupling means 72.
  • delay plates also referred to as phase shift plates
  • FIGS. 8A and 8B show only the polarization separator 14, the single transmission channel 81, the single reception channel 82, and three lines of sight 20i, 20 2 and 20 3 .
  • Figure 8A shows the optical path of an optical transmission signal.
  • an optical transmission signal must have a polarization A (respectively B, respectively C) such that it is not deviated (respectively deflected by an angle a , respectively deviated by an angle ⁇ ) through the polarization separator 14.
  • Figure 8B shows the optical path of a return optical signal.
  • a return optical signal according to the line of sight 20i must be deflected by an angle ⁇
  • an optical return signal along the line of sight 20 2 must be deflected by an angle a
  • a return optical signal along line of sight 3 must be undeviated.
  • the blade 40 on the line of sight 20i so that two passes through it result in passing from the polarization A to a polarization D to have a deviation of an angle ⁇ ; the blade 40 on the line of sight 20 2 so that two passes therethrough result in passing from the polarization B to a polarization E to have a deviation of an angle a;
  • a delay plate may be transparent (or absent), in the case where it is found that for a line of sight, it is necessary to have a zero phase shift for the return optical signal to arrive in the single return path 82.

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Abstract

The present invention relates to a transmission and reception device (10) including: a single transmission channel (81) which conveys a linearly polarised optical transmission signal (13); a single feedback channel (82) which conveys a linearly polarised optical feedback signal (41), and which corresponds to a feedback of the optical transmission signal. The transmission and reception device (10) also includes: a controlled polarisation rotator (11), arranged in the transmission channel (81) and tracked by a polarisation separator (14) arranged so as to deflect the optical transmission signal (13), after passing through the polarisation rotator (11), in one predetermined direction (16) from among a plurality of directions according to the polarisation state thereof, each predetermined direction (16) defining a line of sight, and to deflect the optical feedback signal (41) from said predetermined direction toward the single feedback channel (82); and at least one waveplate (40) arranged on at least one line of sight. The invention also relates to a remote-detection system including such a transmission device, as well as to a method implemented in said device.

Description

« Dispositif d'émission et réception, système de télédétection et procédé d'émission et réception associés»  "Transmission and reception equipment, remote sensing system and associated transmission and reception method"

Domaine technique Technical area

La présente invention concerne un dispositif d'émission et réception, en particulier un dispositif d'émission et réception agencé pour envoyer dans différentes directions un signal optique d'émission.  The present invention relates to a transmission and reception device, in particular a transmission and reception device arranged to send in different directions an optical transmission signal.

Il concerne également un système de télédétection comprenant un tel dispositif, ainsi qu'un procédé mis en œuvre dans ce dispositif.  It also relates to a remote sensing system comprising such a device, as well as a method implemented in this device.

Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui de l'émission d'un signal optique d'émission dans différentes directions. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que ce ne soit pas limitatif, dans le cadre de systèmes de télédétections tels que les LIDAR (pour l'anglais « Light Détection and Ranging »). The field of the invention is more particularly that of the emission of an optical transmission signal in different directions. The invention finds a particularly advantageous application, although it is not limiting, in the context of remote sensing systems such as LIDAR (for English "Light Detection and Ranging").

Etat de la technique antérieure State of the art

On connaît dans l'art antérieur différents dispositifs d'émission et réception pour envoyer dans différentes directions un signal optique.  Various prior art transmission and reception devices are known in the prior art for sending an optical signal in different directions.

Un mode de réalisation bien connu d'un tel dispositif d'émission et réception utilise un ou des prismes tournants, de façon à dévier dans une direction donnée fonction de l'orientation du prisme tournant, un signal optique d'émission. A well-known embodiment of such a transmitting and receiving device uses one or more rotating prisms, so as to deviate in a given direction depending on the orientation of the rotating prism, an optical transmission signal.

Un inconvénient d'un tel dispositif est qu'il est mécaniquement instable et sensible aux vibrations, conséquence du montage du prisme sur un dispositif rotatif.  A disadvantage of such a device is that it is mechanically unstable and sensitive to vibration, as a result of mounting the prism on a rotating device.

Il est difficile d'obtenir une bonne répétabilité des positions, et en outre, les moteurs utilisés pour faire tourner le prisme sont chers et fragiles, ce qui augmente le coût et diminue la durée de vie du dispositif d'émission et réception. On connaît également des dispositif d'émission et réception mettant en œuvre des commutateurs qui utilisent des systèmes micromécaniques pour affecter à une voie ou une autre un signal optique d'émission. It is difficult to obtain a good repeatability of positions, and furthermore, the motors used to rotate the prism are expensive and fragile, which increases the cost and decreases the lifetime of the transmitting and receiving device. Also known are transmission and reception devices implementing switches that use micromechanical systems to assign to one channel or another an optical transmission signal.

Ces commutateurs sont très onéreux.  These switches are very expensive.

En outre, leur durée de vie est limitée, d'autant que comme tout dispositif utilisant un système mécanique ou micromécanique ils sont soumis à l'usure.  In addition, their life is limited, especially as any device using a mechanical or micromechanical system they are subject to wear.

Enfin, ils consomment beaucoup de puissance, et présentent des temps de commutation assez longs (de l'ordre du dixième de seconde).  Finally, they consume a lot of power, and have quite long switching times (of the order of a tenth of a second).

On connaît également dans l'art antérieur le brevet américain US 6,757,101 divulguant un commutateur optique pour traiter des signaux optiques à polarisation croisée. Also known in the prior art is US Pat. No. 6,757,101 disclosing an optical switch for processing cross-polarized optical signals.

Un tel commutateur met en œuvre de nombreux éléments optiques : il présente donc un coût de fabrication élevé et nécessite des réglages importants.  Such a switch implements many optical elements: it therefore has a high manufacturing cost and requires significant adjustments.

Un objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'émission et réception qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur. An object of the present invention is to provide a transmitting and receiving device which does not have the drawbacks of the prior art.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'émission et réception robuste présentant une vitesse de commutation supérieure à celle proposée dans les dispositifs d'émission et réception de l'art antérieur.  Another object of the present invention is to provide a robust transmission and reception device having a switching speed higher than that proposed in the transmission and reception devices of the prior art.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'émission et réception robuste, présentant une grande durée de vie.  Another object of the present invention is to provide a robust transmission and reception device, having a long life.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'émission et réception mécaniquement stable.  Another object of the present invention is to provide a mechanically stable transmission and reception device.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer un dispositif d'émission et réception économique.  Another object of the present invention is to provide an economical transmission and reception device.

Un autre objectif de la présente invention est de proposer un système de télédétection et un procédé associés audit dispositif d'émission et réception. Exposé de l'invention Another object of the present invention is to provide a remote sensing system and a method associated with said transmitting and receiving device. Presentation of the invention

Cet objectif est atteint avec un dispositif d'émission et réception comprenant :  This objective is achieved with a transmission and reception device comprising:

- une unique voie d'émission où transite un signal optique d'émission polarisé rectilignement ;  a single transmission channel in which a linearly polarized transmission optical signal passes;

- une unique voie de retour où transite un signal optique de retour polarisé rectilignement, et correspondant à un retour du signal optique d'émission.  a single return channel in which a rectilinear polarized return optical signal is transmitted, corresponding to a return of the optical transmission signal.

Le dispositif d'émission et réception selon l'invention comprend en outre :  The transmission and reception device according to the invention furthermore comprises:

- un rotateur de polarisation piloté, agencé dans la voie d'émission, suivi par ;a controlled polarization rotator, arranged in the emission channel, followed by;

- un séparateur de polarisation agencé pour : a polarization splitter arranged for:

- dévier le signal optique d'émission, après son passage par le rotateur de polarisation, dans une direction prédéterminée parmi plusieurs en fonction de son état de polarisation, chaque direction prédéterminée définissant une ligne de visée, et  deflecting the optical transmission signal, after passing through the polarization rotator, in one of several directions according to its polarization state, each predetermined direction defining a line of sight, and

- dévier le signal optique de retour provenant de ladite direction prédéterminée, vers l'unique voie de retour; et  deflecting the optical feedback signal from said predetermined direction to the single return path; and

- au moins une lame à retard agencée sur au moins une ligne de visée. Le signal optique de retour peut correspondre au signal optique d'émission, après réflexion ou rétrodiffusion sur une cible.  at least one delay plate arranged on at least one line of sight. The return optical signal may correspond to the optical transmission signal, after reflection or backscattering on a target.

On parle de déviation même si l'angle de déviation est nul pour l'une des directions prédéterminées.  One speaks of deviation even if the angle of deflection is zero for one of the predetermined directions.

On parle de directions d'émission différentes, même si elles sont parallèles entre elles.  We speak of different emission directions, even if they are parallel to each other.

Le séparateur de polarisation dévie le signal optique d'émission en fonction de l'état de polarisation du signal optique d'émission. The polarization splitter deflects the optical transmission signal according to the polarization state of the optical transmission signal.

La commutation est pilotée via le pilotage du rotateur de polarisation, le séparateur de polarisation étant agencé passif : la déviation du signal optique d'émission peut ne dépendre que de l'état de polarisation du signal optique d'émission, ladite polarisation étant pilotée par le rotateur de polarisation.  The switching is controlled via the control of the polarization rotator, the polarization separator being arranged passive: the deviation of the optical transmission signal may depend only on the polarization state of the optical transmission signal, said polarization being controlled by the polarization rotator.

La vitesse de commutation (vitesse pour passer d'une déviation dans une direction à une déviation dans une autre direction) ne dépend alors que du rotateur de polarisation . On peut ainsi atteindre des vitesses de commutation inférieures à une milliseconde. The switching speed (speed to go from a deviation in one direction to a deviation in another direction) then depends only on the polarization rotator. It is thus possible to reach switching speeds of less than one millisecond.

Le dispositif d'émission et réception selon l'invention permet d'obtenir des vitesses de commutation plus élevées qu'avec une commutation mécanique ou micromécanique.  The transmission and reception device according to the invention makes it possible to obtain higher switching speeds than with mechanical or micromechanical switching.

Les éléments composant le dispositif d'émission et réception selon l'invention sont fixes les uns par rapport aux autres : on obtient donc un dispositif mécaniquement stable et peu sensible aux vibrations. The elements making up the transmission and reception device according to the invention are fixed relative to each other: a device that is mechanically stable and insensitive to vibrations is thus obtained.

Un avantage est que le dispositif d'émission et réception nécessite alors peu de maintenance et réparation, ce qui permet de le disposer même à des endroits difficilement accessibles.  One advantage is that the transmitting and receiving device then requires little maintenance and repair, which makes it available even in hard to reach places.

Un autre avantage est que le dispositif d'émission et réception peut supporter des conditions environnementales (température, gradient de température, champ électro-magnétique,...) extrêmes.  Another advantage is that the transmission and reception device can withstand extreme environmental conditions (temperature, temperature gradient, electromagnetic field, etc.).

Il peut par exemple être embarqué sur une nacelle d'éolienne.  It can for example be shipped on a wind turbine nacelle.

On peut appeler « circulateur » le dispositif selon l'invention : en plus de permettre de diriger un signal optique alternativement dans une parmi plusieurs directions prédéterminées, il reçoit des signaux retour qu'il redirige dans une unique direction peu importe la direction desdits signaux retour. The device according to the invention may be called a "circulator": in addition to making it possible to direct an optical signal alternately in one of several predetermined directions, it receives return signals that it redirects in a single direction regardless of the direction of said return signals. .

Le dispositif selon l'invention est formé de composants simples et peu nombreux. On obtient donc un dispositif d'émission et réception économique. The device according to the invention consists of simple and few components. An economic emission and reception device is thus obtained.

Le dispositif selon l'invention présente également l'avantage d'être compact, le nombre d'éléments indispensables étant restreint. The device according to the invention also has the advantage of being compact, the number of essential elements being restricted.

Le dispositif selon l'invention présente l'avantage qu'un signal optique d'émission est émis alternativement et non simultanément selon différentes directions. The device according to the invention has the advantage that an optical transmission signal is emitted alternately and not simultaneously in different directions.

On assure ainsi une sécurité oculaire.  This ensures eye safety.

En outre, on évite tout bruit de mesure lié à des interférences entre eux de différents signaux optiques d'émission. L'au moins une lame à retard sur au moins une ligne de visée est située en aval du séparateur de polarisation, en suivant la propagation du signal optique d'émission . In addition, any measurement noise due to interference between them of different optical transmission signals is avoided. The at least one delay plate on at least one line of sight is located downstream of the polarization splitter, following the propagation of the optical transmission signal.

Elle permet de maîtriser la polarisation du signal optique de retour arrivant sur le séparateur de polarisation, de façon que le signal optique de retour soit renvoyé dans la direction souhaitée par le séparateur de polarisation, c'est-à-dire vers l'unique voie de retour.  It makes it possible to control the polarization of the optical feedback signal arriving on the polarization separator, so that the return optical signal is returned in the desired direction by the polarization separator, that is to say towards the single path back.

La lame à retard constitue un élément passif.  The delay blade is a passive element.

On peut avoir des lames à retard mettant en œuvre différents déphasages, selon la ligne de visée.  We can have delay blades using different phase shifts, depending on the line of sight.

On prévoit avantageusement une lame à retard par ligne de visée.  Advantageously, a delay plate is provided by line of sight.

Au moins une ligne de visée peut également ne comprendre aucune lame à retard . La lame à retard peut être une lame quart d'onde.  At least one line of sight may also not include a delay blade. The delay blade may be a quarter wave plate.

Une lame quart d'onde permet d'effectuer un déphasage de 90°. A partir d'un signal polarisé rectilignement, on obtient un signal polarisé circulairement.  A quarter wave plate makes it possible to carry out a phase shift of 90 °. From a linearly polarized signal, a circularly polarized signal is obtained.

Sur une ligne de visée, un signal optique peut alors passer :  On a line of sight, an optical signal can then pass:

- une première fois, dans le sens de l'émission, par la lame quart d'onde, puis  - a first time, in the direction of the emission, by the quarter-wave plate, then

une seconde fois, dans le sens de la réception, par la lame quart d'onde.  a second time, in the direction of reception, by the quarter-wave plate.

Le signal optique de retour a alors une polarisation tournée de 90° par rapport au signal optique d'émission .  The optical return signal then has a polarization turned 90 ° relative to the optical transmission signal.

Une telle lame est particulièrement adaptée dans un cas où le séparateur de polarisation comprend un cristal biréfringent.  Such a blade is particularly suitable in a case where the polarization separator comprises a birefringent crystal.

Selon une variante avantageuse de l'invention, des moyens d'amplification de signal sont agencés dans l'unique voie d'émission, entre le rotateur de polarisation et le séparateur de polarisation . According to an advantageous variant of the invention, signal amplification means are arranged in the single transmission path between the polarization rotator and the polarization separator.

Dans ce cas, le seul élément soumis à de fortes puissances optiques peut être le séparateur de polarisation qui est un élément passif, notamment mécaniquement et électriquement passif. Une lame à retard peut également être soumise à de fortes puissances optiques, mais sans risque de détérioration car c'est également un élément passif, notamment mécaniquement et électriquement passif. In this case, the only element subjected to high optical powers may be the polarization separator which is a passive element, in particular mechanically and electrically passive. A delay plate may also be subjected to high optical powers, but without risk of deterioration because it is also a passive element, especially mechanically and electrically passive.

Un tel dispositif selon l'invention est donc particulièrement robuste : des éléments fragiles peuvent être situés dans une voie basse puissance en amont des moyens d'amplification. Such a device according to the invention is therefore particularly robust: fragile elements may be located in a low power path upstream of the amplification means.

La durée de vie du dispositif selon l'invention est donc augmentée.  The service life of the device according to the invention is therefore increased.

Les moyens d'amplification de signal peuvent présenter un gain supérieur ou égal à lOdB (décibels optiques). The signal amplification means may have a gain greater than or equal to 10 dB (optical decibels).

De préférence, le dispositif d'émission et réception selon l'invention est fibré, le signal optique (d'émission et de retour) circulant dans au moins une fibre optique. Preferably, the transmission and reception device according to the invention is bundled, the optical signal (transmission and return) flowing in at least one optical fiber.

Un signal optique peut ainsi être guidé de façon efficace dans le dispositif d'émission et réception selon l'invention.  An optical signal can thus be guided efficiently in the transmission and reception device according to the invention.

Le signal optique peut circuler dans au moins une fibre optique dans la voie d'émission, dans l'unique voie de retour, et le cas échéant dans les plusieurs directions prédéterminées.  The optical signal can flow in at least one optical fiber in the transmission path, in the single return path, and where appropriate in the several predetermined directions.

L'au moins une fibre optique est avantageusement une fibre optique à maintien de polarisation. The at least one optical fiber is advantageously a polarization-maintaining optical fiber.

On peut ainsi maintenir très précisément la polarisation d'un signal optique circulant dans le dispositif d'émission et réception selon l'invention.  It is thus possible to maintain very precisely the polarization of an optical signal flowing in the transmission and reception device according to the invention.

Le rotateur de polarisation peut comprendre au moins un élément parmi : The polarization rotator may comprise at least one of:

- un modulateur acousto-optique ;  an acousto-optic modulator;

- un modulateur magnéto-optique ;  a magneto-optical modulator;

un modulateur électro-optique ;  an electro-optical modulator;

un modulateur à cristaux liquides ; et  a liquid crystal modulator; and

un modulateur photo-élastique,  a photo-elastic modulator,

pour faire alterner la polarisation du signal optique d'émission entre au moins deux états de polarisation. Le séparateur de polarisation peut être agencé pour dévier le signal optique d'émission dans une fibre prédéterminée parmi plusieurs, en fonction de l'état de polarisation dudit signal. to alternate the polarization of the optical transmission signal between at least two polarization states. The polarization splitter may be arranged to deflect the optical transmission signal in a predetermined one of a plurality of fibers, depending on the polarization state of said signal.

Ainsi, le signal optique haute puissance peut être guidé efficacement vers d'autres éléments, en sortie du dispositif d'émission et réception selon l'invention.  Thus, the high power optical signal can be efficiently guided to other elements at the output of the transmitting and receiving device according to the invention.

Le séparateur de polarisation peut comprendre un cristal multi-réfringent agencé pour dévier le signal optique d'émission dans une direction prédéterminée parmi plusieurs, en fonction de son état de polarisation. The polarization splitter may comprise a multi-refractive crystal arranged to deflect the optical transmission signal in one of several predetermined directions, depending on its polarization state.

Avantageusement, le séparateur de polarisation comprend un cristal biréfringent agencé pour dévier le signal optique d'émission dans une direction prédéterminée parmi deux, en fonction de son état de polarisation. Advantageously, the polarization separator comprises a birefringent crystal arranged to deflect the optical transmission signal in one of two predetermined directions, as a function of its polarization state.

L'invention concerne également un système de télédétection comprenant : The invention also relates to a remote sensing system comprising:

une source émettant un signal optique d'émission ;  a source emitting an optical transmission signal;

- un dispositif d'émission et réception l'invention, recevant comme signal optique d'émission le signal émis par la source ; et  a device for transmitting and receiving the invention, receiving as an optical transmission signal the signal emitted by the source; and

des moyens de détection agencés pour recevoir un signal optique de retour provenant de l'unique voie de retour du dispositif d'émission et réception.  detection means arranged to receive a return optical signal from the single return channel of the transmitting and receiving device.

Les moyens de détection peuvent mettre en œuvre une détection de présence, un comptage, un routage d'informations, toute mesure, notamment une mesure de vitesse par mesure d'un décalage Doppler.  The detection means may implement presence detection, counting, routing information, any measurement, including a measurement of speed by measuring a Doppler shift.

On obtient ainsi un système de télédétection présentant les avantages du dispositif d'émission et réception selon l'invention.  This provides a remote sensing system with the advantages of the transmitting and receiving device according to the invention.

Les moyens de détection peuvent être agencés dans l'unique voie de retour d'un dispositif d'émission et réception selon l'invention, et recevoir le signal optique de retour provenant de l'unique voie de retour dudit dispositif.  The detection means may be arranged in the single return path of a transmitting and receiving device according to the invention, and receive the return optical signal from the single return channel of said device.

Les moyens de détection peuvent être mutualisés pour plusieurs uniques voies de retour de plusieurs dispositifs d'émission et réception selon l'invention, et recevoir un signal optique de retour provenant de l'une des uniques voies de retour de chacun des dispositifs selon l'invention. The detection means can be shared for several unique return channels of several transmission and reception devices according to the invention, and receive a return optical signal from one of the unique return channels of each of the devices according to the invention.

Le système de télédétection selon l'invention peut en outre comprendre : The remote sensing system according to the invention may further comprise:

- un coupleur pour prélever une partie du signal optique d'émission dite signal référence, et  a coupler for taking a part of the optical transmission signal referred to as the reference signal, and

- en amont des moyens de détection formés par des moyens de détection hétérodyne, un coupleur pour combiner le signal référence et le signal optique de retour.  upstream of the detection means formed by heterodyne detection means, a coupler for combining the reference signal and the return optical signal.

La polarisation du signal référence comme celle du signal de retour peuvent être parfaitement maîtrisées, ce qui permet de mettre en œuvre une détection hétérodyne particulièrement précise. L'invention concerne enfin un procédé d'émission et réception pour dévier un signal optique d'émission dans une direction prédéterminée fonction de son état de polarisation, apte à être mis en œuvre dans un dispositif d'émission et réception selon l'invention, et comprenant les étapes suivantes : The polarization of the reference signal as that of the feedback signal can be perfectly controlled, which makes it possible to implement a particularly precise heterodyne detection. The invention finally relates to a transmission and reception method for deflecting an optical transmission signal in a predetermined direction as a function of its polarization state, suitable for being implemented in a transmission and reception device according to the invention, and comprising the following steps:

- émission d'un signal optique d'émission dans une unique voie d'émission; - rotation de la polarisation du signal optique d'émission ; transmitting an optical transmission signal in a single transmission channel; rotation of the polarization of the transmission optical signal;

- déviation du signal optique d'émission dans une direction prédéterminée fonction de son état de polarisation ;  - deviation of the optical transmission signal in a predetermined direction according to its polarization state;

retour du signal optique d'émission, sous forme d'un signal optique de retour, selon ladite direction prédéterminée ;  returning the optical transmission signal, in the form of an optical return signal, in said predetermined direction;

- déviation du signal optique de retour dans une unique voie de retour. - deviation of the optical return signal in a single return path.

La rotation du signal de polarisation peut être une rotation d'un angle nul.  The rotation of the polarization signal may be a rotation of a zero angle.

Les caractéristiques relatives au dispositif d'émission et réception selon l'invention, et au système de télédétection selon l'invention, peuvent se retrouver dans le procédé d'émission selon l'invention.  The characteristics relating to the transmission and reception device according to the invention, and to the remote sensing system according to the invention, can be found in the transmission method according to the invention.

En particulier, on peut prévoir au moins une étape de modification de la polarisation du signal optique, de façon que le signal optique de retour présente la polarisation adéquate pour être dévié dans une unique voie de retour. Description des figures et modes de réalisation In particular, it is possible to provide at least one step for modifying the polarization of the optical signal, so that the optical return signal has the appropriate polarization to be deflected in a single return path. Description of the Figures and Embodiments

D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :  Other advantages and particularities of the invention will appear on reading the detailed description of implementations and non-limiting embodiments, and the following appended drawings:

- la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, pour un premier état du rotateur de polarisation ;  FIG. 1 illustrates a first device embodiment according to the invention, for a first state of the polarization rotator;

- la figure 2 illustre le premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, pour un second état du rotateur de polarisation ;  FIG. 2 illustrates the first embodiment of the device according to the invention, for a second state of the polarization rotator;

- la figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention ;  FIG. 3 illustrates a second device embodiment according to the invention;

- la figure 4 illustre un troisième mode de réalisation de dispositif selon l'invention ;  FIG. 4 illustrates a third device embodiment according to the invention;

- la figure 5 illustre un premier mode de réalisation de système de télédétection selon l'invention, pour un premier état du rotateur de polarisation ;  FIG. 5 illustrates a first embodiment of a remote sensing system according to the invention, for a first state of the polarization rotator;

- la figure 6 illustre le premier mode de réalisation de système de télédétection selon l'invention, pour un second état du rotateur de polarisation ;  FIG. 6 illustrates the first embodiment of a remote sensing system according to the invention, for a second state of the polarization rotator;

- la figure 7 illustre un deuxième mode de réalisation de système de télédétection selon l'invention ; et  FIG. 7 illustrates a second embodiment of a remote sensing system according to the invention; and

- les figures 8A et 8B illustrent plus particulièrement un détail d'un quatrième mode de réalisation de dispositif selon l'invention.  FIGS. 8A and 8B illustrate more particularly a detail of a fourth device embodiment according to the invention.

On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 et 2, un premier mode de réalisation de dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention. Firstly, with reference to FIGS. 1 and 2, a first embodiment of a transmitting and receiving device 10 according to the invention will be described.

Un rotateur de polarisation 11 reçoit un signal optique d'émission. A polarization rotator 11 receives an optical transmission signal.

Le rotateur de polarisation est par exemple formé par un cristal électrooptique 111 relié à des moyens 112 de modification du champ électrique dans le cristal électro-optique 111.  The polarization rotator is for example formed by an electrooptic crystal 111 connected to means 112 for modifying the electric field in the electro-optical crystal 111.

Une modification du champ électrique dans le cristal électro-optique 111 amène ledit cristal électro-optique à modifier de différentes façons la polarisation d'un signal optique qui le traverse. On pilote facilement le rotateur de polarisation via un pilotage des moyens 112 de modification du champ électrique dans le cristal électro¬ optique 111. A modification of the electric field in the electro-optical crystal 111 causes said electro-optical crystal to modify the polarization of an optical signal passing through it in different ways. It is easy to pilot the polarization rotator via a control means 112 changes the electric field in the crystal electro optical ¬ 111.

Le pilotage peut être géré manuellement, mais il est de préférence géré automatiquement.  The control can be managed manually, but it is preferably managed automatically.

On peut envisager tout autre moyen connu de rotation de polarisation, notamment et de manière non limitative : Any other known means of polarization rotation may be envisaged, in particular and in a nonlimiting manner:

- une modulation acousto-optique mettant en œuvre un cristal dont les propriétés physiques sont modifiées par une onde acoustique, de sorte qu'il modifie la polarisation d'un faisceau optique le traversant ;  an acousto-optic modulation implementing a crystal whose physical properties are modified by an acoustic wave, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it;

- une modulation électro-optique mettant en œuvre une matrice de cristaux liquides les propriétés physiques sont modifiées par un champ électrique, de sorte qu'elle modifie la polarisation d'un faisceau optique le traversant ;  an electro-optical modulation implementing a matrix of liquid crystals, the physical properties are modified by an electric field, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it;

- une modulation photo-élastique mettant en œuvre un matériau dont les propriétés physiques sont modifiées sous l'action d'une pression physique, de sorte qu'il modifie la polarisation d'un faisceau optique le traversant ;  a photo-elastic modulation implementing a material whose physical properties are modified under the action of a physical pressure, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it;

- une modulation magnéto-optique mettant en œuvre un matériau dont les propriétés physiques sont modifiées sous l'action d'un champ magnétique, de sorte qu'il modifie la polarisation d'un faisceau optique le traversant, (par exemple un rotateur de Faraday).  a magneto-optical modulation implementing a material whose physical properties are modified under the action of a magnetic field, so that it modifies the polarization of an optical beam passing through it, (for example a Faraday rotator ).

Le rotateur de polarisation 11 est suivi par un séparateur de polarisation 14. The polarization rotator 11 is followed by a polarization separator 14.

Un signal optique d'émission 13 se propage depuis le rotateur de polarisation 11 vers le séparateur de polarisation 14 dans une unique voie d'émission 81.  An optical transmission signal 13 propagates from the polarization rotator 11 to the polarization separator 14 in a single transmission channel 81.

Le rotateur de polarisation 11 est piloté ce qui revient à piloter l'état de polarisation du signal optique d'émission 13 traversant le rotateur de polarisation 11.  The polarization rotator 11 is controlled, which amounts to controlling the polarization state of the optical transmission signal 13 passing through the polarization rotator 11.

Le signal optique d'émission peut être un signal puisé, en particulier lorsque le dispositif d'émission et réception est utilisé pour envoyer un signal optique d'émission à grande distance (par exemple au moins 1 km). En effet, le signal de retour peut être d'autant plus atténué en puissance que la distance parcourue depuis l'émission est grande. On utilise donc de préférence un signal haute puissance pour obtenir une bonne qualité de détection à grande distance, un signal puisé permettant d'obtenir ces hautes puissances (en parlant de puissance crête). The transmission optical signal may be a pulsed signal, in particular when the transmitting and receiving device is used to send an optical transmission signal at a great distance (for example at least 1 km). Indeed, the return signal can be all the more attenuated in power that the distance traveled since the emission is large. A high power signal is therefore preferably used to obtain a good quality of detection at a great distance, a pulsed signal making it possible to obtain these high powers (in terms of peak power).

Le signal optique d'émission peut être un signal continu, en particulier lorsque le dispositif d'émission et réception est utilisé pour envoyer un signal optique d'émission à courte distance (par exemple moins de 1 km). Le séparateur de polarisation 14 est un composant entièrement passif notamment électriquement et mécaniquement : il demeure identique durant l'utilisation du dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention, seule sa nature permet qu'un signal optique, en fonction de son état de polarisation, soit dévié dans une direction ou une autre.  The transmission optical signal may be a continuous signal, particularly when the transmitting and receiving device is used to send an optical transmission signal at a short distance (for example less than 1 km). The polarization separator 14 is an entirely passive component, in particular electrically and mechanically: it remains identical during the use of the transmission and reception device 10 according to the invention, only its nature allows an optical signal, depending on its state. polarization, or deflected in one direction or another.

On obtient un dispositif d'émission et réception 10 parfaitement stable, puisque tous les éléments sont fixes les uns par rapport aux autres.  We obtain a transmission and reception device 10 perfectly stable, since all the elements are fixed relative to each other.

On peut obtenir des vitesses de commutation du faisceau dans une direction puis une autre bien plus élevées qu'avec un dispositif mettant en œuvre un déplacement mécanique. Beam switching speeds can be obtained in one direction and then much higher than with a device employing mechanical movement.

Le temps de commutation obtenu est typiquement de l'ordre de lOOps, par exemple compris entre 10ps et 500ps.  The switching time obtained is typically of the order of 100ps, for example between 10ps and 500ps.

Du fait de l'absence de mouvement mécanique, on évite tout problème d'usure des mécaniques. Because of the absence of mechanical movement, it avoids any problem of mechanical wear.

On obtient un dispositif particulièrement robuste ce qui permet d'obtenir une grande durée de vie du dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention.  A particularly robust device is obtained which makes it possible to obtain a long service life of the transmission and reception device 10 according to the invention.

On peut mettre en œuvre des fréquences de commutation du faisceau bien plus élevées que dans l'art antérieur, sans réduire la durée de vie du dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention.  Beam switching frequencies which are much higher than in the prior art can be implemented without reducing the lifetime of the transmitting and receiving device 10 according to the invention.

On augmente ainsi à durée de vie égale une cadence de mesures, ce qui permet d'améliorer la précision des résultats obtenus.  This increases the lifetime of a measurement rate, which improves the accuracy of the results obtained.

On peut par exemple mettre en œuvre une fréquence de commutation supérieure au Herz, et pouvant atteindre 1kHz, pendant au moins un an. Cela permet notamment de détecter des phénomènes brefs tels que des rafales de vent. For example, it is possible to use a switching frequency higher than Herz that can reach 1 kHz for at least one year. This allows in particular to detect short phenomena such as gusts of wind.

Cela permet également de compenser un masquage qui peut être dû aux pales d'une éolienne, dans le cas où le dispositif selon l'invention est monté comme composant d'un LIDAR, sur une nacelle d'une éolienne.  This also makes it possible to compensate for masking which may be due to the blades of a wind turbine, in the case where the device according to the invention is mounted as a component of a LIDAR, on a nacelle of a wind turbine.

L'augmentation de la robustesse, la durée de vie, la stabilité du dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention est particulièrement avantageuse, de tels dispositifs d'émission et réception pouvant être soumis à des contraintes environnementales extrêmes notamment en terme de température, de gradient de température, de champ électromagnétique, de vibrations. The increase in the robustness, the service life, the stability of the transmission and reception device 10 according to the invention are particularly advantageous, such emission and reception devices being able to be subjected to extreme environmental constraints, particularly in terms of temperature, temperature gradient, electromagnetic field, vibrations.

Grâce à la robustesse du dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention, on évite toute interruption intempestive de son fonctionnement. Cela présente un avantage certain notamment dans le cas où le dispositif selon l'invention est utilisé au sein d'un LIDAR monté sur une éolienne, servant à mesurer une vitesse de vent de façon à arrêter le fonctionnement de l'éolienne en cas de vents trop forts et éviter.  Thanks to the robustness of the transmitting and receiving device 10 according to the invention, it avoids any untimely interruption of its operation. This has a certain advantage especially in the case where the device according to the invention is used in a LIDAR mounted on a wind turbine, used to measure a wind speed so as to stop the operation of the wind turbine in case of winds too strong and avoid.

De tels dispositifs d'émission 10 selon l'invention peuvent être situés à des emplacements difficiles d'accès. C'est le cas par exemple lorsque ces dispositifs sont installés dans un système LIDAR, situé par exemple sur une plate-forme maritime, sur une nacelle d'éolienne, etc. Il est alors particulièrement avantageux qu'ils soient robustes et/ou stables, pour limiter le besoin de maintenance.  Such transmitting devices 10 according to the invention can be located in locations that are difficult to access. This is the case for example when these devices are installed in a LIDAR system, located for example on a maritime platform, on a wind turbine nacelle, etc. It is particularly advantageous that they are robust and / or stable, to limit the need for maintenance.

Grâce à l'invention, on peut par exemple se limiter à une maintenance par an au maximum.  Thanks to the invention, it can for example be limited to maintenance a year at most.

Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, on prévoit simplement deux directions prédéterminées, c'est-à-dire que le signal optique d'émission 13 peut être envoyé alternativement dans une des deux directions 16 et 17 prédéterminées, selon sa polarisation. In the example shown in FIGS. 1 and 2, only two predetermined directions are provided, that is to say that the optical transmission signal 13 can be sent alternately in one of the two predetermined directions 16 and 17, depending on its polarization. .

La figure 1 présente le cas où le rotateur de polarisation 11 laisse la polarisation du signal optique basse puissance 13 inchangée. Cela peut correspondre à des moyens 112 de modification du champ électrique mis à une tension +VCC. Le signal optique basse puissance arrivant sur le rotateur de polarisation 11 présente par exemple une polarisation rectiligne verticale (dite polarisation P en espace libre, ou selon l'axe lent dans une fibre à maintien de polarisation) . Il émerge du rotateur de polarisation 11 avec la même polarisation rectiligne verticale. Figure 1 shows the case where the polarization rotator 11 leaves the polarization of the low power optical signal 13 unchanged. This may correspond to means 112 for modifying the electric field at a voltage + VDC. The low-power optical signal arriving on the polarization rotator 11 has for example a vertical rectilinear polarization (so-called polarization P in free space, or along the slow axis in a polarization-maintaining fiber). It emerges from the polarization rotator 11 with the same vertical rectilinear polarization.

Sur les figures, on représente à proximité d'un signal optique une double flèche qui représente l'état de polarisation dudit signal .  In the figures, there is shown in the vicinity of an optical signal a double arrow which represents the polarization state of said signal.

Une double flèche verticale 18 représente une polarisation verticale. A vertical double arrow 18 represents a vertical polarization.

Une double flèche horizontale 19 représente une polarisation horizontale. A double horizontal arrow 19 represents a horizontal polarization.

Le signal optique d'émission 13 passe ensuite par le séparateur de polarisation 14 formé par un cristal biréfringent, en particulier un cube séparateur. The optical transmission signal 13 then passes through the polarization splitter 14 formed by a birefringent crystal, in particular a splitter cube.

Sa polarisation étant rectiligne verticale, le signal optique d'émission 13 est simplement transmis à travers le séparateur de polarisation 14, selon la direction 16.  Since its polarization is vertical rectilinear, the optical transmission signal 13 is simply transmitted through the polarization splitter 14, in the direction 16.

Il passe une première fois par une lame à retard 40.  It passes a first time by a delay blade 40.

Le signal optique d'émission peut être réfléchi ou rétrodiffusé sur une cible non représentée. Il revient alors au moins en partie selon la direction dans laquelle il a été émis, sous la forme d'un signal optique de retour 41, vers le séparateur de polarisation 14, en passant une deuxième fois par la lame à retard 40.  The optical transmission signal can be reflected or backscattered on a target not shown. It then returns at least partly in the direction in which it was emitted, in the form of an optical feedback signal 41, to the polarization separator 14, passing a second time by the delay plate 40.

Le séparateur de polarisation 14 dévie le signal optique de retour 41 vers une unique voie de retour 82. Cette déviation encore fonction uniquement de l'état de polarisation du signal optique de retour 41.  The polarization separator 14 deflects the optical return signal 41 to a single return channel 82. This deflection still only depends on the polarization state of the optical feedback signal 41.

La figure 2 présente le cas où le rotateur de polarisation 11 modifie la polarisation du signal optique d'émission 13. Cela peut correspondre à des moyens 112 de modification du champ électrique mis à une tension -Vcc. FIG. 2 presents the case where the polarization rotator 11 modifies the polarization of the optical transmission signal 13. This may correspond to means 112 for modifying the electric field set to a voltage -Vcc.

Le signal optique d'émission 13 arrivant sur le rotateur de polarisation 11 présente une polarisation rectiligne verticale. Il émerge du rotateur de polarisation 11 avec une polarisation rectiligne horizontale (dite polarisation S en espace libre, ou selon l'axe rapide dans une fibre à maintien de polarisation) . Le signal optique d'émission 13 passe ensuite par le séparateur de polarisation 14. Sa polarisation étant horizontale, le signal optique d'émission 13 est dévié à 90° par le séparateur de polarisation 14, selon la direction 17. The optical transmission signal 13 arriving on the polarization rotator 11 has a vertical rectilinear polarization. It emerges from the polarization rotator 11 with a horizontal rectilinear polarization (so-called S-polarization in free space, or along the fast axis in a polarization-maintaining fiber). The optical transmission signal 13 then passes through the polarization separator 14. Its polarization being horizontal, the optical transmission signal 13 is deflected at 90 ° by the polarization separator 14, in the direction 17.

Il passe une première fois par une lame à retard 40.  It passes a first time by a delay blade 40.

Le signal optique d'émission revient au moins en partie selon la direction dans laquelle il a été émis, sous la forme d'un signal optique de retour 41, vers le séparateur de polarisation 14, en passant une deuxième fois par la lame à retard 40.  The optical transmission signal returns at least partly in the direction in which it was emitted, in the form of an optical feedback signal 41, to the polarization separator 14, passing a second time by the delay plate 40.

Le séparateur de polarisation 14 dévie le signal optique de retour 41 vers l'unique voie de retour 82. Cette déviation fonction uniquement de l'état de polarisation du signal optique de retour 41.  The polarization separator 14 deflects the return optical signal 41 to the single return channel 82. This deflection only depends on the polarization state of the optical feedback signal 41.

On précisera en référence à la figure 4 le rôle précis des lames à retard With reference to FIG. 4, the precise role of the delay plates will be specified.

40. 40.

Le dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention peut être fibré. Dans ce cas, les différents éléments du dispositif 10 sont reliés par fibre optique.  The transmission and reception device 10 according to the invention can be fiber-reinforced. In this case, the various elements of the device 10 are connected by optical fiber.

Le séparateur de polarisation 14 est par exemple un cube séparateur. On peut cependant envisager tout autre séparateur de polarisation connu de l'homme du métier. The polarization separator 14 is for example a separator cube. However, any other polarization separator known to those skilled in the art can be envisaged.

On peut notamment envisager un composant dit « free-space », c'est- à-dire tout cristal ou prisme multiréfringent qui, par sa géométrie et son orientation cristallographique réfracte de manière différente un faisceau polarisé rectilignement, en fonction la polarisation dudit faisceau. In particular, a so-called "free-space" component can be envisaged, that is to say any crystal or multirefringent prism which, by its geometry and crystallographic orientation, refracts in a different manner a rectilinearly polarized beam, as a function of the polarization of said beam.

Ce composant peut ensuite être encapsulé dans un boîtier doté de coupleurs de fibres optiques, avec :  This component can then be encapsulated in a housing equipped with optical fiber couplers, with:

- d'une part une fibre d'entrée pour amener au séparateur de polarisation 14 le signal optique d'émission, et une fibre de sortie pour récupérer un signal de retour ;  on the one hand, an input fiber for bringing the optical transmission signal to the polarization separator 14, and an output fiber for recovering a return signal;

- d'autre part une fibre d'envoi par direction prédéterminée, chaque fibre d'envoi correspondant à un état de polarisation du signal optique d'émission en sortie du rotateur de polarisation 11. On peut citer par exemple un prisme de Wollaston, un prisme de Glan- Taylor, un prisme de Glan-Thompson, un prisme de Nicol, un prisme de Glan- Foucault, etc. on the other hand a predetermined direction sending fiber, each sending fiber corresponding to a polarization state of the optical transmission signal at the output of the polarization rotator 11. Examples include a Wollaston prism, a Glan- Taylor prism, a Glan-Thompson prism, a Nicol prism, a Glan- Foucault prism, and so on.

On peut également envisager un composant dit « in-line », notamment dans le cadre d'un dispositif d'émission et réception 10 fibré. Les composants dits « in-line » sont fabriqués par soudage de fibres selon la technique de fusion-étirage ou d'abrasion-collage par exemple.  It is also possible to envisage a so-called "in-line" component, particularly in the context of a fiber transmission and reception device. The so-called "in-line" components are made by welding fibers using the technique of fusion-stretching or abrasion-bonding, for example.

Selon la technique de fusion-étirage, au moins deux fibres optiques sont placées jointives sous un chalumeau. La flamme fusionne la silice des fibres, pendant que l'on effectue une traction sur celles-ci.  According to the fusion-drawing technique, at least two optical fibers are placed joined under a torch. The flame fuses the silica fibers, while pulling on them.

Selon la technique d'abrasion-collage, au moins deux fibres sont polies jusqu'au cœur et collées ensuite ensemble de façon à ce que la lumière guidée dans une première fibre passe dans une deuxième fibre avec un ratio de couplage voulu.  According to the abrasion-bonding technique, at least two fibers are polished to the core and then glued together so that the light guided in a first fiber passes into a second fiber with a desired coupling ratio.

Le dispositif d'émission et réception 10 représenté à la figure 3 ne diffère du dispositif d'émission et réception 10 représenté aux figures 1 et 2 que par le nombre d'états de polarisation possibles pour le signal optique d'émission 13 en sortie du rotateur de polarisation 11, et donc par le nombre de directions différentes 20i à 20n dans lesquelles le signal optique d'émission 13 peut être envoyé. The transmission and reception device 10 shown in FIG. 3 differs from the transmission and reception device 10 represented in FIGS. 1 and 2 only by the number of possible polarization states for the optical transmission signal 13 at the output of the polarization rotator 11, and therefore by the number of different directions 20i to 20 n in which the optical transmission signal 13 can be sent.

On prévoit une lame à retard 40 (non représentée) pour au moins une direction dans laquelle le signal optique d'émission 13 peut être envoyé.  A delay plate 40 (not shown) is provided for at least one direction in which the transmission optical signal 13 may be sent.

Le rotateur de polarisation 11 n'alterne plus entre seulement deux états, mais entre n états (n entier strictement supérieur à 1) correspondant chacun à une polarisation rectiligne du signal d'émission 13 en sortie du rotateur de polarisation 11.  The polarization rotator 11 no longer interrupts between only two states, but between n states (n integer strictly greater than 1) each corresponding to a rectilinear polarization of the transmission signal 13 at the output of the polarization rotator 11.

Le séparateur de polarisation 14 est formé par un cristal multi- réfringent. Un tel cristal présente par exemple n axes extraordinaires, correspondant chacun à une direction dans laquelle le signal optique d'émission 13 peut être envoyé.  The polarization splitter 14 is formed by a multi-refractive crystal. Such a crystal has for example n extraordinary axes, each corresponding to a direction in which the optical transmission signal 13 can be sent.

Une réfringence d'ordre trois est par exemple décrite dans l'article de M.C. Netti, A. Harris, J. J. Baumberg, D. M. Whittaker, M. B. D. Charlton, M. E. Zoorob et G. J. Parker, « Optical trirefringence in photonic crystal waveguides », Physical Review Letters 86, p.1536 (2001). En fonction de sa polarisation, le signal optique d'émission 13 incident sur le séparateur de polarisation 14 est dévié dans l'une des n directions 20i à 20n. For example, a three-order refraction is described in the article by MC Netti, A. Harris, JJ Baumberg, DM Whittaker, MBD Charlton, ME Zoorob, and GJ Parker, "Optical trirefringence in photonic crystal waveguides," Physical Review Letters. , p.1536 (2001). Depending on its polarization, the transmission optical signal 13 incident on the polarization separator 14 is deflected in one of the n directions 20i to 20 n .

De la même façon qu'en référence aux figures 1 et 2, un signal optique de retour 41 peut revenir selon l'une des directions prédéterminées 20i à 20n (selon la direction dans laquelle le signal optique d'émission correspondant a été émis) jusqu'au séparateur de polarisation 14, qui, selon l'état de polarisation de chaque signal optique de retour 41, peut les dévier vers une unique voie de retour. Similarly in reference to Figures 1 and 2, an optical feedback signal 41 may return according to predetermined directions 20i to 20 n (in the direction in which the corresponding optical transmission signal has been issued) to the polarization separator 14, which, depending on the polarization state of each optical feedback signal 41, can deflect them to a single return path.

Le dispositif d'émission et réception 10 représenté à la figure 4 correspond sensiblement au dispositif d'émission et réception 10 représenté aux figures 1 et 2. On utilise la figure 4 pour décrire précisément le rôle des deux lames quart d'onde 40. The transmission and reception device 10 shown in FIG. 4 substantially corresponds to the transmission and reception device 10 shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 4 is used to describe precisely the role of the two quarter-wave plates 40.

Le signal optique d'émission 13 émerge du séparateur de polarisation The optical transmission signal 13 emerges from the polarization separator

14 dans la direction 16' selon une première ligne de visée. 14 in the direction 16 'according to a first line of sight.

Le signal optique d'émission 13 émerge du séparateur de polarisation 14 dans la direction 17' selon une deuxième ligne de visée.  The optical transmission signal 13 emerges from the polarization splitter 14 in the direction 17 'along a second line of sight.

Dans chaque ligne de visée est placée une lame quart d'onde 40.  In each line of sight is placed a quarter-wave plate 40.

Dans la première ligne de visée (respectivement la deuxième ligne de visée) :  In the first line of sight (respectively the second line of sight):

le signal optique d'émission 13 émergeant du séparateur de polarisation 14 selon la direction 16' (respectivement 17') est polarisé verticalement (respectivement horizontalement) ;  the optical transmission signal 13 emerging from the polarization splitter 14 in the direction 16 '(respectively 17') is vertically polarized (respectively horizontally);

- après passage à travers la lame quart d'onde 40, il est polarisé circulairement ;  after passing through the quarter-wave plate 40, it is circularly polarized;

il est ensuite réfléchi ou rétrodiffusé par une cible, et revient au moins partiellement selon la première (respectivement deuxième) ligne de visée sous la forme d'un signal de retour 41 ;  it is then reflected or backscattered by a target, and returns at least partially according to the first (respectively second) line of sight in the form of a return signal 41;

- il repasse à travers la lame quart d'onde 40 : sa polarisation est alors tournée à 90° de la polarisation du signal optique d'émission 13 émergeant du séparateur de polarisation 14 selon la direction 16' (respectivement 17') : il est donc dévié à 90° (respectivement non dévié) lors de son passage par le séparateur de polarisation 14, selon une unique voie de retour. Les lames quart d'onde forment un moyen pour que les signaux optiques de retour 41 présentent, lorsqu'il arrivent au séparateur de polarisation 14, une polarisation adaptée pour que le séparateur de polarisation 14 dévie tous les signaux de retour vers une unique voie de retour. - It passes through the quarter wave plate 40: its polarization is then rotated 90 ° of the polarization of the optical transmission signal 13 emerging from the polarization separator 14 in the direction 16 '(respectively 17'): it is therefore deflected at 90 ° (respectively undeviated) during its passage through the polarization separator 14, in a single return path. The quarter-wave plates provide a means for the return optical signals 41 to have, when they arrive at the polarization splitter 14, a polarization adapted for the polarization splitter 14 to deflect all return signals to a single signal path. return.

On va maintenant présenter, en référence aux figures 5 et 6, un premier mode de réalisation de système de télédétection 50 selon l'invention . With reference to FIGS. 5 and 6, a first embodiment of a remote sensing system 50 according to the invention will now be presented.

On retrouve le dispositif d'émission et réception tel que décrit en référence à la figure 4.  We find the sending and receiving device as described with reference to Figure 4.

Le système de télédétection 50 tel que représenté aux figures 5 et 6 présente également :  The remote sensing system 50 as shown in FIGS. 5 and 6 also presents:

une source laser 51 émettant un signal polarisé verticalement ;  a laser source 51 emitting a vertically polarized signal;

- des moyens de couplage 52 pour prélever une partie du signal émis par la source laser 51, la partie prélevée étant dite signal de référence, et le reste du signal étant amené à des moyens d'amplification 12 ;  coupling means 52 for taking a part of the signal emitted by the laser source 51, the sampled portion being said reference signal, and the remainder of the signal being fed to amplification means 12;

- des moyens d'amplification 12 ;  amplification means 12;

- des moyens de couplage 53 pour coupler ensemble le signal de référence, et le signal de retour 41 ;  coupling means 53 for coupling together the reference signal, and the feedback signal 41;

- des moyens de détection hétérodyne 54 permettant de mesurer un décalage Doppler du signal de retour 41 par rapport au signal de référence.  - Heterodyne detection means 54 for measuring a Doppler shift of the feedback signal 41 relative to the reference signal.

L'ensemble du système de télédétection 50 est fibré, en particulier par des fibres à maintien de polarisation qui permettent de conserver une polarisation rectiligne dans tout le système.  The entire remote sensing system 50 is fiber-reinforced, in particular by polarization-maintaining fibers which make it possible to maintain rectilinear polarization throughout the system.

La source laser 51 émet en permanence un signal optique basse puissance présentant une polarisation verticale. The laser source 51 continuously transmits a low power optical signal having a vertical polarization.

Les moyens d'amplification 12 peuvent être formés par un EDFA (pour l'anglais « Erbium Doped Fiber Amplifier », amplificateur optique à fibre dopée aux ions erbium) .  The amplification means 12 may be formed by an EDFA (for the English "Erbium Doped Fiber Amplifier", erbium doped fiber optical amplifier).

On peut également prévoir des moyens de mise en forme du signal, non représentés, en amont des moyens d'amplification 12. Le signal optique basse puissance émis par la source laser 51 peut être un signal puisé, avec un taux de répétition des impulsions par exemple de quelques kiloHerz. It is also possible to provide signal shaping means, not shown, upstream of the amplification means 12. The low power optical signal emitted by the laser source 51 may be a pulsed signal, with a repetition rate of the pulses, for example of a few kiloherz.

En amont des moyens d'amplification 12, le signal optique d'émission 13 forme un signal optique basse puissance.  Upstream of the amplification means 12, the transmission optical signal 13 forms a low power optical signal.

Le signal optique basse puissance peut présenter des impulsions d'une énergie de l'ordre du nJ, par exemple comprise entre 1 et lOOnJ.  The low power optical signal may have pulses of an energy of the order of nJ, for example between 1 and 100nJ.

Le gain des moyens d'amplification 12 est typiquement supérieur à 10 dB optiques, par exemple de l'ordre de 40dB optique.  The gain of the amplification means 12 is typically greater than 10 dB optical, for example of the order of 40 dB optical.

En aval des moyens d'amplification 12, le signal optique d'émission 13 forme un signal optique haute puissance.  Downstream of the amplification means 12, the transmission optical signal 13 forms a high power optical signal.

Le signal optique haute puissance présente des impulsions d'une énergie supérieure au pJ, par exemple comprise entre 1 et 100 pJ.  The high power optical signal has pulses with an energy greater than pJ, for example between 1 and 100 pJ.

Une telle énergie peut correspondre à une puissance moyenne de l'ordre de 200mW en continu, par exemple comprise entre 200mW et 250mW en continu.  Such energy may correspond to an average power of the order of 200mW continuously, for example between 200mW and 250mW continuously.

Une telle énergie suffit à détruire des composants fragiles tels que le rotateur de polarisation 11.  Such energy is sufficient to destroy fragile components such as the polarization rotator 11.

Selon l'invention, d'éventuels éléments fragiles peuvent alors être placés en amont des moyens d'amplification.  According to the invention, any fragile elements may then be placed upstream of the amplification means.

On peut se limiter en aval des moyens d'amplification à un simple séparateur de polarisation 14 (et le cas échéant une lame à retard) qui est un élément robuste (respectivement sont des éléments robustes), capable de supporter de fortes puissances optiques notamment celle du signal optique haute puissance.  It is possible to limit downstream of the amplification means to a simple polarization splitter 14 (and, where appropriate, a delay plate) which is a robust element (respectively robust elements), capable of withstanding strong optical powers, in particular that of high power optical signal.

Le signal optique haute puissance ne traverse aucune mécanique ni composant actif, rendant ainsi particulièrement robuste le dispositif d'émission et réception 10 selon l'invention correspondant à ce système de télédétection 50.  The high-power optical signal does not pass through any mechanics or active component, thus making the transmission and reception device 10 according to the invention corresponding to this remote sensing system 50 particularly robust.

On peut obtenir ainsi un dispositif 10 selon l'invention présentant une très bonne durée de vie. La durée de vie du séparateur de polarisation 14 soumis à un signal optique haute puissance est par exemple dix fois supérieure à la durée de vie d'un rotateur de polarisation soumis à un signal optique haute puissance. On va tout d'abord décrire plus en détail la figure 5, correspondant à un premier état du rotateur de polarisation 11. A device 10 according to the invention can thus be obtained having a very good service life. The life of the polarization splitter 14 subjected to a high power optical signal is for example ten times greater than the life of a polarization rotator subjected to a high power optical signal. FIG. 5 will first be described in greater detail, corresponding to a first state of the polarization rotator 11.

Les polarisations à la figure 5 correspondent aux polarisations à la figure 2.  The polarizations in FIG. 5 correspond to the polarizations in FIG.

Les moyens de couplage 52 sont situés après le rotateur de polarisation The coupling means 52 are located after the polarization rotator

11. Le signal de référence présente donc une polarisation horizontale. On peut parler d'oscillateur local pour désigner ce signal de référence, dont la fréquence optique sert de référence pour la mesure du décalage Doppler du signal de retour 41. 11. The reference signal therefore has a horizontal polarization. We can speak of a local oscillator to designate this reference signal, the optical frequency of which serves as a reference for the measurement of the Doppler shift of the feedback signal 41.

Le signal optique d'émission 13 en sortie du séparateur de polarisation The optical transmission signal 13 at the output of the polarization separator

14 présente également une polarisation horizontale. 14 also has a horizontal polarization.

Il est émis dans l'atmosphère, et est par exemple rétrodiffusé sur des particules atmosphériques 55 en mouvement pour revenir en direction du séparateur de polarisation 14 sous la forme d'un signal de retour 41.  It is emitted into the atmosphere, and is for example backscattered onto moving atmospheric particles 55 to return towards the polarization splitter 14 in the form of a return signal 41.

Le système de télédétection 50 peut dans ce cas être un LIDAR, et chaque ligne de visée comprend en outre un télescope (non représenté) qui focalise le signal optique d'émission 13 à une distance voulue du système de télédétection 50.  The remote sensing system 50 may in this case be a LIDAR, and each line of sight further comprises a telescope (not shown) which focuses the transmit optical signal 13 at a desired distance from the remote sensing system 50.

Un tel LIDAR est par exemple monté sur une éolienne, et permet de mesurer la vitesse du vent selon au moins une ligne de visée, de préférence au moins deux.  Such a LIDAR is for example mounted on a wind turbine, and can measure the wind speed along at least one line of sight, preferably at least two.

Du fait de la présence de la lame quart d'onde 40 telle que décrite en référence à la figure 4, le signal de retour 41 arrivant sur le séparateur de polarisation 14 présente une polarisation verticale.  Due to the presence of the quarter-wave plate 40 as described with reference to FIG. 4, the return signal 41 arriving on the polarization separator 14 has a vertical polarization.

Le signal de retour 41 est donc transmis, sans déviation, par le séparateur de polarisation 14, vers l'unique voie de retour.  The return signal 41 is therefore transmitted, without deviation, by the polarization separator 14, to the single return path.

La fibre 56 est croisée : l'état de polarisation du signal optique en entrée de la fibre 56 est à 90° de l'état de polarisation du signal optique en sortie de la fibre 56. On réalise cela par exemple en vrillant la fibre 56 (pour que les axes des connecteurs d'entrée de fibre soient à 90° des connecteurs de sortie de fibre, on parle aussi de fibre croisée) . On peut aussi envisager de placer une simple lame demi onde.  The fiber 56 is crossed: the polarization state of the optical signal at the input of the fiber 56 is at 90 ° to the polarization state of the optical signal at the output of the fiber 56. This is done for example by twisting the fiber 56 (For the fiber input connector pins to be at 90 ° from the fiber output connectors, cross fiber is also known). We can also consider placing a simple half-wave plate.

A l'entrée des moyens de couplage 53, on a donc une fibre optique qui amène un signal de retour polarisé horizontalement, et une fibre optique qui amène un signal de référence polarisé horizontalement. En sortie des moyens de couplage, on obtient un signal d'interférence du signal de référence avec le signal de retour 41, qui est amené aux moyens de détection hétérodyne 54. At the input of the coupling means 53, there is therefore an optical fiber which supplies a horizontally polarized return signal, and an optical fiber which supplies a horizontally polarized reference signal. At the output of the coupling means, an interference signal of the reference signal is obtained with the feedback signal 41, which is fed to the heterodyne detection means 54.

Les moyens de détection hétérodyne 54 mettent en œuvre une analyse du signal d'interférence. L'interférence entre lesdits signaux dont les fréquences sont proches (ne diffèrent que par le décalage Doppler dû à la vitesse de particules atmosphériques 55) produit un battement (pulsation lente dont la fréquence est la moitié de la différence, en valeur absolue, des fréquences des deux signaux qui interfèrent) .  The heterodyne detection means 54 implement an analysis of the interference signal. The interference between said signals whose frequencies are close (differ only in the Doppler shift due to the speed of atmospheric particles 55) produces a beat (slow pulse whose frequency is half the difference, in absolute value, of the frequencies two signals that interfere).

La qualité du battement dépend de la concordance entre les états de polarisation des deux signaux que l'on fait interférer entre eux.  The quality of the beat depends on the concordance between the polarization states of the two signals that are interfered with.

Ici, on voit que les deux signaux qui interfèrent entre eux présentent la même polarisation, d'où une excellente qualité de battement et donc une bonne qualité de la détection mise en œuvre.  Here, we see that the two signals that interfere with each other have the same polarization, hence an excellent beat quality and therefore a good quality of the detection implemented.

On peut en outre isoler de manière optimale le signal de retour 41 rétrodiffusé, qui présente la même polarisation que le signal de référence.  It is furthermore possible to optimally isolate the backscattered return signal 41, which has the same polarization as the reference signal.

Cela présente un avantage certain puisque le signal rétrodiffusé est généralement très faible et bruité.  This has a certain advantage since the backscattered signal is generally very weak and noisy.

Les moyens de détection hétérodyne 54 comprennent par exemple une photodiode reliée à une chaîne d'acquisition et de traitement.  The heterodyne detection means 54 comprise for example a photodiode connected to an acquisition and processing line.

Comme ci-avant, les doubles flèches 18 ou 19 représentent l'état de polarisation du signal optique dans la fibre optique. On choisi des doubles flèches simples pour le signal optique « aller » (avant traversée de l'atmosphère), et des doubles flèches épaisses pour le signal de retour (après traversée de l'atmosphère) .  As above, the double arrows 18 or 19 represent the state of polarization of the optical signal in the optical fiber. Simple double arrows are chosen for the "go" optical signal (before crossing the atmosphere), and thick double arrows for the return signal (after crossing the atmosphere).

On va ensuite décrire plus en détail la figure 6, correspondant à un deuxième état du rotateur de polarisation 11. Next, FIG. 6, corresponding to a second state of the polarization rotator 11, will be described in greater detail.

Les polarisations à la figure 6 correspondent aux polarisations à la figure 1.  The polarizations in FIG. 6 correspond to the polarizations in FIG.

Le signal de référence présente cette fois une polarisation verticale. Le signal optique d'émission 13 en sortie du séparateur de polarisation 14 présente également une polarisation verticale. Du fait de la présence de la lame quart d'onde 40 telle que décrite en référence à la figure 4, le signal de retour 41 arrivant sur le séparateur de polarisation 14 présente une polarisation horizontale. Le signal de retour 41 est dévié à 90° par le séparateur de polarisationThe reference signal this time has a vertical polarization. The optical transmission signal 13 at the output of the polarization separator 14 also has a vertical polarization. Due to the presence of the quarter-wave plate 40 as described with reference to FIG. 4, the return signal 41 arriving on the polarization splitter 14 has a horizontal polarization. The return signal 41 is deflected at 90 ° by the polarization separator

14, dans la même direction que le signal de retour décrit en référence à la figure 5. 14, in the same direction as the return signal described with reference to FIG. 5.

Le séparateur de polarisation 14 réalise un circulateur, car on a :  The polarization separator 14 realizes a circulator, because one has:

une unique voie d'arrivée au séparateur de polarisation 14,  a single arrival path to the polarization separator 14,

- au moins deux voies d'émission partant du séparateur de polarisation 14, et  at least two transmission paths starting from the polarization separator 14, and

une unique voie de retour.  a unique way back.

On peut parler de structure monostatique, pour désigner cette mutualisation de l'émission et la réception via le séparateur de polarisation 14.  One can speak of monostatic structure, to designate this mutualization of the emission and the reception via the polarization separator 14.

Dans l'exemple représenté aux figures 5 et 6, c'est une lame quart d'onde dans chaque voie d'émission qui permet d'avoir une unique voie de retour. In the example shown in FIGS. 5 and 6, it is a quarter-wave plate in each transmission channel which makes it possible to have a single return path.

En fonction notamment du nombre de voies d'émission dépendant du nombre d'états de polarisation possibles en sortie du rotateur de polarisation 11, on peut choisir dans au moins une ligne de visée une lame à décalage de phase adéquate pour conserver une unique voie de retour. La fibre 56 est croisée : l'état de polarisation du signal optique en entrée de la fibre 56 est à 90° de l'état de polarisation du signal optique en sortie de la fibre 56.  In particular, depending on the number of transmission paths depending on the number of possible polarization states at the output of the polarization rotator 11, it is possible to choose in at least one line of sight a phase-shift plate that is suitable for maintaining a single signal path. return. The fiber 56 is crossed: the polarization state of the optical signal at the input of the fiber 56 is at 90 ° to the state of polarization of the optical signal at the output of the fiber 56.

A l'entrée des moyens de couplage 53, on a donc une fibre optique qui amène un signal de retour polarisé verticalement, et une fibre optique qui amène un signal de référence polarisé verticalement.  At the input of the coupling means 53, there is therefore an optical fiber which supplies a vertically polarized return signal, and an optical fiber which supplies a vertically polarized reference signal.

La suite correspond à la description relatives à la figure 5 : en sortie des moyens de couplage, on obtient on obtient un signal d'interférence du signal de référence avec le signal de retour 41, qui est amené aux moyens de détection hétérodyne 54. La figure 7 présente un deuxième mode de réalisation de système de télédétection 50 selon l'invention . The following corresponds to the description relating to FIG. 5: at the output of the coupling means, an interference signal of the reference signal is obtained with the feedback signal 41, which is fed to the heterodyne detection means 54. Figure 7 shows a second embodiment of remote sensing system 50 according to the invention.

On retrouve les éléments système de télédétection 50 selon l'invention, mais dans une variante « doublée » .  We find the remote sensing system elements 50 according to the invention, but in a "doubled" variant.

Le rotateur de polarisation fait alterner un signal optique entre deux états : polarisation verticale et polarisation horizontale.  The polarization rotator alternates an optical signal between two states: vertical polarization and horizontal polarization.

En sortie du rotateur de polarisation 11 se trouvent des moyens de couplage 70 qui séparent un signal optique en deux portions de faisceau, par exemple 50% pour une portion, et 50% pour l'autre.  At the output of the polarization rotator 11 there are coupling means 70 which separate an optical signal into two beam portions, for example 50% for one portion and 50% for the other.

Chaque portion de faisceau est ensuite envoyée vers :  Each beam portion is then sent to:

- des moyens d'amplification 12 ;  amplification means 12;

un séparateur de polarisation 14.  a polarization separator 14.

Comme représenté aux figures 5 et 6, chaque voie d'émission présente une lame quart d'onde 40 et à chaque séparateur de polarisation 14 correspond une unique voie de retour 82.  As shown in FIGS. 5 and 6, each transmission channel has a quarter-wave plate 40 and each polarization splitter 14 corresponds to a single return channel 82.

On retrouve donc, pour chaque voie d'émission, le système de télédétection 50 tel que décrit en référence aux figures 5 et 6.  Thus, for each transmission channel, there is the remote sensing system 50 as described with reference to FIGS. 5 and 6.

Des moyens de couplage 72 reçoivent les deux voies de retour 82 correspondant chacune à l'un des séparateurs de polarisation 14. Sur chaque voie de retour 82, les polarisations des signaux retour sont les même, par exemple verticales.  Coupling means 72 receive the two return channels 82 each corresponding to one of the polarization separators 14. On each return channel 82, the polarizations of the return signals are the same, for example vertical.

Les moyens de couplage 72 peuvent réaliser d'une part au moins une rotation de polarisation, d'autre part au moins une déviation de signal optique, de façon que le signal optique en sortie des moyens de couplage 72 présente une polarisation croisée.  The coupling means 72 can perform on the one hand at least one polarization rotation, on the other hand at least one optical signal deviation, so that the optical signal at the output of the coupling means 72 has a cross polarization.

On peut par exemple réaliser des moyens de couplage efficaces grâce à un cube séparateur de polarisation recevant :  For example, efficient coupling means can be realized by means of a polarization splitter cube receiving:

- d'une part un signal de retour vertical qui n'est pas dévié par le cube séparateur ;  on the one hand a vertical return signal which is not deflected by the separator cube;

- d'autre part un signal de retour arrivant par une fibre croisée (voir ci- avant), qui arrive donc au cube séparateur avec une polarisation horizontale (tournée à 90°), et qui est alors dévié à 90° par le cube séparateur de façon qu'il se trouve confondu avec le signal de retour non dévié. Ainsi, on obtient en sortie des moyens de couplage 72 un signal optique de polarisation croisée, qui est la combinaison des deux signaux optiques de retour. - on the other hand a return signal arriving by a crossed fiber (see above), which therefore arrives at the separator cube with a horizontal polarization (turned at 90 °), and which is then deflected at 90 ° by the separator cube so that it is confused with the undirected return signal. Thus, at the output of the coupling means 72, an optical cross-polarization signal is obtained which is the combination of the two optical return signals.

A la différence de l'exemple représenté aux figures 5 et 6, les moyens de couplage 52 pour prélever un signal de référence sont situés en amont du rotateur de polarisation 11.  In contrast to the example shown in FIGS. 5 and 6, the coupling means 52 for taking a reference signal are located upstream of the polarization rotator 11.

Un rotateur de polarisation 71 permet de faire tourner la polarisation du signal de référence, par exemple de 0° ou 90°.  A polarization rotator 71 makes it possible to rotate the polarization of the reference signal, for example by 0 ° or 90 °.

Les moyens de couplage 53 reçoivent le signal de référence, et le signal de sortie des moyens de couplage 72.  The coupling means 53 receive the reference signal, and the output signal of the coupling means 72.

On peut donc effectuer, grâce au rotateur de polarisation 71, une détection hétérodyne au choix ou alternativement sur la polarisation verticale ou sur la polarisation horizontale, pour obtenir une qualité de battement optimale.  With the polarization rotator 71, it is therefore possible to carry out heterodyne detection optionally or alternatively on the vertical polarization or on the horizontal polarization, in order to obtain an optimum beat quality.

On va décrire, en référence aux figures 8A et 8B, des lames à retard (on parle aussi de lame à décalage de phase) selon l'invention. With reference to FIGS. 8A and 8B, delay plates (also referred to as phase shift plates) according to the invention will be described.

On a représenté par souci de clarté, aux figures 8A et 8B, uniquement le séparateur de polarisation 14, l'unique voie d'émission 81, l'unique voie de réception 82, et trois lignes de visée 20i, 202 et 203. For the sake of clarity, FIGS. 8A and 8B show only the polarization separator 14, the single transmission channel 81, the single reception channel 82, and three lines of sight 20i, 20 2 and 20 3 .

La figure 8A présente le chemin optique d'un signal optique d'émission. Figure 8A shows the optical path of an optical transmission signal.

Pour atteindre la ligne de visée 20i (respectivement 202, respectivement 203), un signal optique d'émission doit présenter une polarisation A (respectivement B, respectivement C) telle qu'il soit non dévié (respectivement dévié d'un angle a, respectivement dévié d'un angle β) à travers le séparateur de polarisation 14. To reach the line of sight 20i (respectively 20 2 , respectively 3 ), an optical transmission signal must have a polarization A (respectively B, respectively C) such that it is not deviated (respectively deflected by an angle a , respectively deviated by an angle β) through the polarization separator 14.

La figure 8B présente le chemin optique d'un signal optique de retour. Figure 8B shows the optical path of a return optical signal.

Pour atteindre l'unique voie de retour 82, un signal optique de retour selon la ligne de visée 20i doit être dévié d'un angle β, un signal optique de retour selon la ligne de visée 202 doit être dévié d'un angle a, un signal optique de retour selon la ligne de visée 203 doit être non dévié. To reach the single return path 82, a return optical signal according to the line of sight 20i must be deflected by an angle β, an optical return signal along the line of sight 20 2 must be deflected by an angle a a return optical signal along line of sight 3 must be undeviated.

On voit donc qu'il faut choisir :  We therefore see that we must choose:

la lame 40 sur la ligne de visée 20i de façon que deux passages par celle-ci ait pour résultat de passer de la polarisation A à une polarisation D pour avoir une déviation d'un angle β ; la lame 40 sur la ligne de visée 202 de façon que deux passages par celle-ci ait pour résultat de passer de la polarisation B à une polarisation E pour avoir une déviation d'un angle a ; the blade 40 on the line of sight 20i so that two passes through it result in passing from the polarization A to a polarization D to have a deviation of an angle β; the blade 40 on the line of sight 20 2 so that two passes therethrough result in passing from the polarization B to a polarization E to have a deviation of an angle a;

la lame 40 sur la ligne de visée 203 de façon que deux passages par celle-ci ait pour résultat de passer de la polarisation C à une polarisation F pour avoir une déviation d'un angle nul. the blade 40 on the line of sight 20 3 so that two passes therethrough result in passing from the polarization C to a polarization F to have a deviation of a zero angle.

Une lame à retard peut être transparente (ou absente), dans le cas où on s'aperçoit que pour une ligne de visée, il faut avoir un déphasage nul pour que le signal optique de retour arrive dans l'unique voie de retour 82.  A delay plate may be transparent (or absent), in the case where it is found that for a line of sight, it is necessary to have a zero phase shift for the return optical signal to arrive in the single return path 82.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

En particulier, on peut envisager toute variante sur le principe de l'exemple représenté à la figure 7, mettant en œuvre une pluralité de couples moyens d'amplification 12 et séparateur de polarisation 14, se partageant un ou plusieurs rotateurs de polarisation 11.  In particular, it is possible to envisage any variant on the principle of the example represented in FIG. 7, implementing a plurality of average amplification pairs 12 and polarization separator 14, sharing one or more polarization rotators 11.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif d'émission et réception (10) comprenant : A transmitting and receiving device (10) comprising: - une unique voie d'émission (81) où transite un signal optique d'émission (13) polarisé rectilignement ;  a single transmission channel (81) in which a linearly polarized transmission optical signal (13) passes through; - une unique voie de retour (82) où transite un signal optique de retour (41) polarisé rectilignement, et correspondant à un retour du signal optique d'émission ;  a single return channel (82) through which a rectilinearly polarized return optical signal (41) is transmitted, corresponding to a return of the optical transmission signal; caractérisé par : characterized by : - un rotateur de polarisation (11) piloté, agencé dans la voie d'émission (81), suivi par ; - a polarization rotator (11) controlled, arranged in the transmission path (81), followed by; - un séparateur de polarisation (14) agencé pour :  a polarization separator (14) arranged for: - dévier le signal optique d'émission (13), après son passage par le rotateur de polarisation (11), dans une direction prédéterminée (16, 17 ;16', 17'; 20i=i->n) parmi plusieurs en fonction de son état de polarisation, chaque direction prédéterminée (16, 17 ;16', 17'; 20i=i->n) définissant une ligne de visée, et - deflecting the optical transmission signal (13), after passing through the polarization rotator (11), in a predetermined direction (16, 17; 16 ', 17'; 20i = i- > n ) among a plurality of its polarization state, each predetermined direction (16, 17; 16 ', 17'; 20i = i- > n ) defining a line of sight, and - dévier le signal optique de retour (41) provenant de ladite direction prédéterminée, vers l'unique voie de retour (82) ; et deflecting the optical return signal (41) from said predetermined direction to the single return path (82); and - au moins une lame à retard (40) agencée sur au moins une ligne de visée. - At least one delay blade (40) arranged on at least one line of sight. 2. Dispositif d'émission et réception (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame à retard (40) est une lame quart d'onde. 2. Transmitting and receiving device (10) according to claim 1, characterized in that the delay plate (40) is a quarter wave plate. 3. Dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des moyens d'amplification de signal (12) agencés dans l'unique voie d'émission (81), entre le rotateur de polarisation (11) et le séparateur de polarisation (14). Transmitting and receiving device (10) according to one of the preceding claims, characterized by signal amplification means (12) arranged in the single transmission path (81) between the polarization rotator. (11) and the polarization separator (14). 4. Dispositif d'émission et réception (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'amplification de signal (12) présentent un gain supérieur ou égal à lOdB. 4. Transmitting and receiving device (10) according to claim 3, characterized in that the signal amplification means (12) have a gain greater than or equal to 10 dB. 5. Dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des précédentes, caractérisé en ce qu'il est fibré, le signal optique circulant dans au moins une fibre optique. 5. Transmitting and receiving device (10) according to any one of the preceding, characterized in that it is fiber-optic, the optical signal flowing in at least one optical fiber. 6. Dispositif d'émission et réception (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'au moins une fibre optique est une fibre optique à maintien de polarisation . 6. transmission and reception device (10) according to claim 5, characterized in that the at least one optical fiber is a polarization-maintaining optical fiber. 7. Dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotateur de polarisation (11) comprend au moins un élément parmi : 7. Transmission and reception device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the polarization rotator (11) comprises at least one of: - un modulateur acousto-optique ;  an acousto-optic modulator; - un modulateur magnéto-optique ;  a magneto-optical modulator; - un modulateur électro-optique ;  an electro-optical modulator; - un modulateur à cristaux liquides ; et  a liquid crystal modulator; and - un modulateur photo-élastique,  a photo-elastic modulator, pour faire alterner la polarisation du signal optique d'émission entre au moins deux états de polarisation . to alternate the polarization of the optical transmission signal between at least two polarization states. 8. Dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le séparateur de polarisation (14) est agencé pour dévier le signal optique d'émission (13) dans une fibre prédéterminée parmi plusieurs, en fonction de l'état de polarisation dudit signal . Transmitting and receiving device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization splitter (14) is arranged to deflect the optical transmission signal (13) in a predetermined one of several , depending on the polarization state of said signal. 9. Dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le séparateur de polarisation (14) comprend un cristal multi-réfringent agencé pour dévier le signal optique d'émission (13) dans une direction prédéterminée (16, 17 ; 16', 17' ; 20i=i->n) parmi plusieurs, en fonction de son état de polarisation . 9. Transmitting and receiving device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the polarization separator (14) comprises a multi-refractive crystal arranged to deflect the optical transmission signal (13) in a predetermined direction (16, 17; 16 ', 17'; 20i = i- > n) among several, depending on its polarization state. 10. Dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le séparateur de polarisation (14) comprend un cristal biréfringent agencé pour dévier le signal optique d'émission (13) dans une direction prédéterminée (16, 17 ; 16', 17') parmi deux, en fonction de son état de polarisation . 10. Transmission and reception device (10) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the polarization separator (14) comprises a birefringent crystal arranged to deflect the optical signal in a predetermined direction (16, 17; 16 ', 17') out of two, depending on its state of polarization. 11. Système de télédétection (50), caractérisé en ce qu'il comprend : 11. Remote sensing system (50), characterized in that it comprises: - une source (51) émettant un signal optique d'émission ;  a source (51) emitting an optical transmission signal; un dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, recevant comme signal optique d'émission le signal émis par la source ; et  a transmitting and receiving device (10) according to any one of the preceding claims, receiving as an optical transmission signal the signal emitted by the source; and des moyens de détection (54) agencés pour recevoir un signal optique de retour (41) provenant de l'unique voie de retour du dispositif d'émission et réception (10) .  detection means (54) arranged to receive a return optical signal (41) from the single return path of the transmitting and receiving device (10). 12. Système de télédétection (50), selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : 12. Remote sensing system (50) according to claim 11, characterized in that it further comprises: - un coupleur (52) pour prélever une partie du signal optique d'émission dite signal référence, et  a coupler (52) for taking a part of the optical transmission signal referred to as the reference signal, and - en amont des moyens de détection (54) formés par des moyens de détection hétérodyne, un coupleur (53) pour combiner le signal référence et le signal optique de retour (41).  - upstream of the detection means (54) formed by heterodyne detection means, a coupler (53) for combining the reference signal and the optical feedback signal (41). 13. Procédé d'émission et réception pour dévier un signal optique d'émission dans une direction prédéterminée fonction de son état de polarisation, apte à être mis en œuvre dans un dispositif d'émission et réception (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 13. Transmission and reception method for deflecting an optical transmission signal in a predetermined direction according to its state of polarization, adapted to be implemented in a transmission and reception device (10) according to any one of the Claims 1 to 10, characterized in that it comprises the following steps: - émission d'un signal optique d'émission (13) dans une unique voie d'émission (81) ;  transmitting an optical transmission signal (13) in a single transmission channel (81); - rotation de la polarisation du signal optique d'émission (13) ;  rotation of the polarization of the transmission optical signal (13); - déviation du signal optique d'émission (13) dans une direction prédéterminée (16, 17 ; 16', 17' ; 20i=i->n) fonction de son état de polarisation ; - deflection of the optical transmission signal (13) in a predetermined direction (16, 17; 16 ', 17'; 20 i = i- > n ) as a function of its state of polarization; - retour du signal optique d'émission, sous forme d'un signal optique de retour (41), selon ladite direction prédéterminée ;  - Return of the optical transmission signal in the form of an optical feedback signal (41) in said predetermined direction; - déviation du signal optique de retour (41) dans une unique voie de retour (82) .  - deflecting the optical feedback signal (41) in a single return path (82).
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