Les prismes optiques sont des composants optiques de précision qui contrôlent la direction, l'orientation ou la composition spectrale de la lumière grâce à la réfraction, à la réflexion interne ou à des surfaces traitées. Dans les systèmes de défense, ils sont utilisés pour l'imagerie, l'observation, la détection électro-optique, l'optique infrarouge, les ensembles laser, les télémètres, les instruments de navigation et les architectures compactes d'acheminement du faisceau.
Cette page présente des fournisseurs de prismes optiques proposant des prismes à angle droit, en toit, de type Porro, penta, de type Dove, en coin, des séparateurs de faisceaux, des prismes dispersifs et des prismes à coin.
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Optique d'imagerie thermique : au service de l'excellence des systèmes EO de défense
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Un prisme optique est un composant optique transparent comportant plusieurs faces planes disposées selon des angles définis afin de contrôler la direction, l’orientation ou la composition spectrale de la lumière. En fonction de sa géométrie et de son matériau, un prisme peut rediriger un faisceau par réfraction, réflexion interne totale ou via des surfaces réfléchissantes revêtues, tandis que d’autres configurations permettent de faire pivoter ou d’inverser une image, de séparer des longueurs d’onde, de diviser un trajet optique ou de renvoyer la lumière vers sa source.
Prismes optiques de Torrent Photonics
Dans les systèmes optiques de défense, des prismes optiques de précision sont utilisés dans les équipements d’observation, les capteurs électro-optiques, les systèmes d’imagerie infrarouge, les viseurs d’armes, les télémètres, les ensembles laser et les instruments de navigation. La géométrie requise du prisme, le verre optique ou le matériau cristallin, la qualité de surface, la tolérance angulaire et les revêtements sont sélectionnés en fonction de facteurs tels que la longueur d’onde de fonctionnement, le trajet du faisceau, les exigences en matière d’image, l’espace disponible et les conditions environnementales du système.
Les prismes permettent de rediriger la lumière selon des angles contrôlés avec précision, ce qui offre aux concepteurs la possibilité de replier un trajet optique sans devoir recourir exclusivement à des miroirs montés séparément. Les prismes optiques à angle droit, les prismes optiques pentagonaux, les prismes optiques rhomboïdaux et les configurations similaires peuvent ainsi acheminer la lumière entre les lentilles, les détecteurs, les oculaires et d’autres composants, tout en contribuant à préserver une configuration mécanique compacte.
Les ensembles de prismes sont largement utilisés pour contrôler l’orientation de l’image au sein des systèmes visuels et d’imagerie ; différentes géométries permettent d’inverser, de redresser, de faire pivoter ou de redresser l’image selon les besoins. Les configurations de prismes de Porro, de toit, d’Amici, de Schmidt-Pechan à toit, d’Abbe-Koenig et de prisme de Dove à rotation d’image sont particulièrement utiles dans l’optique binoculaire, les périscopes, les lunettes et autres instruments à vision directe où l’image doit parvenir à l’observateur dans la bonne orientation.
Un prisme séparateur de faisceau divise la lumière incidente entre deux ou plusieurs chemins optiques, généralement à l’aide d’un revêtement partiellement réfléchissant appliqué sur une interface interne. Parmi les modèles, on trouve des prismes séparateurs de faisceaux dichroïques et des séparateurs de faisceaux cubiques non polarisants, tandis que les ensembles de prismes dichroïques et trichroïques permettent de séparer ou de combiner différentes bandes spectrales pour l’imagerie multicanaux, la détection et d’autres systèmes optiques sélectifs en longueur d’onde.
Les prismes dispersifs séparent la lumière car l’indice de réfraction d’un matériau optique varie en fonction de la longueur d’onde, ce qui fait que les différentes longueurs d’onde quittent le prisme selon des angles différents. Les modèles de prismes équilatéraux, à dispersion de Littrow et de Pellin-Broca peuvent donc être utilisés lorsque la séparation spectrale ou la sélection de longueurs d’onde est requise, la séparation angulaire qui en résulte étant déterminée à la fois par la dispersion du matériau et par la géométrie du prisme.
Un prisme laser peut dévier, replier, diviser ou renvoyer un faisceau laser au sein d’un ensemble optique, permettant ainsi un acheminement contrôlé du faisceau dans les équipements de télémétrie, de désignation, d’alignement, d’étalonnage et de détection. Les configurations de cubes d’angle peuvent également servir de rétroréflecteurs laser, car leurs trois faces réfléchissantes mutuellement perpendiculaires renvoient la lumière incidente approximativement vers sa source sur une plage d’angles d’incidence.
Les prismes peuvent intégrer plusieurs fonctions optiques dans un volume relativement réduit, ce qui les rend utiles lorsque les trajets des faisceaux doivent être acheminés à travers des boîtiers aux dimensions très restreintes. Les micro-prismes optiques et les ensembles de prismes compacts permettent de rediriger la lumière dans des espaces restreints, tandis que les composants multifonctions peuvent combiner la réflexion, la division de faisceau, l’orientation d’image ou la séparation spectrale au sein d’un même ensemble.
La géométrie d’un prisme optique détermine la manière dont la lumière traverse le composant et influence donc le choix des modèles les mieux adaptés à des applications spécifiques d’imagerie, de laser, d’observation ou de détection.
| Type de prisme | Géométrie | Fonction optique principale | Applications typiques dans le domaine de la défense |
| Prisme à angle droit | Triangulaire, 45°-45°-90° | Permet une déviation du faisceau de 90° ou une réflexion de 180°, selon la manière dont le prisme est utilisé. | Systèmes d’imagerie, optique laser et ensembles compacts de repliement de faisceau. |
| Prisme équilatéral | Trois angles de 60° | Sépare les longueurs d’onde par dispersion spectrale. | Spectromètres et systèmes de capteurs sensibles à la longueur d’onde. |
| Prisme de Dove | Forme tronquée à angle droit | Fait pivoter une image en fonction de l’orientation angulaire du prisme. | Systèmes de suivi optique et d’orientation d’image. |
| Prisme de Porro | Prisme réfléchissant à angle droit | Combine la redressement de l’image et le repliement du trajet optique. | Optiques binoculaires et d’observation. |
| Prisme en toit | Deux surfaces réfléchissantes en toit qui se croisent | Permet de redresser l’image tout en repliant le trajet optique. | Systèmes de visée et d’observation compacts. |
| Prisme pentagonal | Prisme à cinq faces | Assure une déviation fixe du faisceau de 90°. | Systèmes d’alignement, de visée et de métrologie. |
| Demi-prisme penta | Géométrie penta réduite | Permet une déviation du faisceau dans une géométrie plus compacte. | Ensembles optiques destinés à des espaces restreints. |
| Prisme de Schmidt | Prisme à réflexions multiples | Combine le repliement du faisceau et l’orientation de l’image. | Optiques compactes d’imagerie et d’observation. |
| Prisme de Pechan | Prisme à réflexions multiples compact | Permet de contrôler l’orientation de l’image au sein d’ensembles de prismes compacts. | Systèmes de visualisation et d’imagerie à longueur de trajet optique limitée. |
| Prisme de Schmidt-Pechan | Ensemble de prismes appariés | Redonne une image droite au sein d’un trajet optique relativement court. | Jumelles, lunettes de visée et systèmes d’observation. |
| Prisme d’Amici | Configuration à prismes en toit | Assure la redressement et l’orientation de l’image. | Optiques à vision directe et de visée. |
| Prisme rhomboïdal | Géométrie en parallélogramme | Permet un déplacement parallèle d’un faisceau sans modifier sensiblement sa direction. | Acheminement du faisceau et alignement optique. |
| Prisme en coin | Faible différence angulaire entre les faces | Permet un déviation angulaire précise d’un faisceau optique. | Systèmes d’alignement et de guidage du faisceau. |
| Prisme à coins | Trois faces réfléchissantes mutuellement perpendiculaires | Renvoie la lumière incidente approximativement vers sa source par rétroréflexion. | Systèmes de télémétrie, de suivi et d’alignement laser. |
Le matériau utilisé pour un prisme optique influe sur sa plage de transmission, sa dispersion, son indice de réfraction, sa résistance aux conditions environnementales, son comportement thermique et sa compatibilité avec les revêtements optiques ; le choix du matériau doit donc être pris en compte parallèlement à la géométrie du prisme et à la bande spectrale visée.
Parmi les autres matériaux utilisés pour les prismes, on trouve le quartz, le silicium, le sulfure de zinc, ainsi qu’une gamme de verres et de cristaux optiques supplémentaires. Le matériau le plus approprié dépend donc de la bande de longueurs d’onde requise, des caractéristiques de transmission, des conditions environnementales, ainsi que de la compatibilité avec la géométrie et les revêtements du prisme sélectionné.
Les prismes optiques sont utilisés dans l’ensemble des assemblages visuels et d’imagerie, car ils permettent de replier des trajets optiques relativement longs dans des boîtiers compacts, tout en conservant ou en corrigeant l’orientation requise de l’image. Les systèmes à prismes optiques de type Porro et à prismes en toit sont courants dans les optiques de type jumelles, tandis que les prismes de périscope, les prismes de lunette, les prismes de lunette de visée et les configurations associées permettent de rediriger et de redresser les images au sein des équipements d’observation, de visée et de conduite de tir.
Les systèmes électro-optiques utilisent des prismes pour acheminer la lumière entre les optiques d’objectif, les filtres, les détecteurs et les multiples canaux de capteurs, souvent au sein d’ensembles très compacts. Les composants en verre et en silice fondue sont couramment associés aux systèmes dans le visible et le proche infrarouge, tandis qu’un prisme infrarouge (IR) fabriqué à partir de matériaux tels que le germanium, le ZnSe, le silicium ou d’autres milieux transmettant l’infrarouge peut prendre en charge l’infrarouge à ondes courtes (SWIR), l’infrarouge à ondes moyennes (MWIR) ou des architectures optiques à plus grande longueur d’onde, lorsque le matériau choisi offre une transmission adaptée.
Les prismesoptiques laser permettent de contrôler le repliement, la déviation, la division et l’alignement du faisceau au sein des télémètres, des désignateurs de cible, des illuminateurs et d’autres équipements électro-optiques. Les conceptions de prismes séparateurs de faisceau, dichroïques et rétroréflecteurs à cube d’angle permettent de répartir l’énergie laser entre différents canaux optiques, de séparer des longueurs d’onde sélectionnées ou de fournir des trajets de retour contrôlés pour les fonctions de télémétrie et d’alignement.
Les prismes sont également intégrés dans les équipements de suivi optique, de navigation, de mesure et de référence, là où un acheminement précis du faisceau ou une déviation angulaire contrôlée est nécessaire. Les géométries de prismes de précision permettent d’établir des axes optiques définis, tandis que les prismes à cube d’angle et autres réflecteurs à prisme assurent la rétroréflexion pour les systèmes de suivi et de mesure laser ; enfin, les ensembles de prismes compacts peuvent prendre en charge des architectures de référence et de détection optiques où l’espace et l’alignement sont strictement contrôlés.
Plusieurs fonctions assurées par les prismes peuvent également être réalisées à l’aide d’autres composants optiques, bien que le comportement optique qui en résulte, le conditionnement, les exigences d’alignement et les considérations de fabrication puissent différer considérablement.
L’approche la plus appropriée dépend de facteurs tels que la longueur d’onde de fonctionnement, la qualité de faisceau requise, le volume disponible du système, la sensibilité à l’alignement, les conditions environnementales, ainsi que la nécessité ou non de fonctions telles que l’orientation de l’image ou la séparation spectrale.
Les progrès réalisés dans les domaines de la fabrication optique, des matériaux, des revêtements et de l’intégration des systèmes continuent d’élargir l’éventail des options de conception offertes aux fabricants et fournisseurs de prismes optiques sur mesure.
Ensemble, ces avancées permettent aux conceptions de prismes optiques sur mesure de combiner plusieurs fonctions optiques tout en répondant à des contraintes exigeantes en matière de taille, de poids, d’alignement, de couverture de longueurs d’onde et de performances globales du système.
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