EP3003632A1 - Procédé d'obtention d'un substrat - Google Patents

Procédé d'obtention d'un substrat

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Publication number
EP3003632A1
EP3003632A1 EP14732264.8A EP14732264A EP3003632A1 EP 3003632 A1 EP3003632 A1 EP 3003632A1 EP 14732264 A EP14732264 A EP 14732264A EP 3003632 A1 EP3003632 A1 EP 3003632A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
laser line
laser
refractive index
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14732264.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emmanuel Mimoun
Brice DUBOST
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP3003632A1 publication Critical patent/EP3003632A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B27/00—Tempering or quenching glass products
    • C03B27/012—Tempering or quenching glass products by heat treatment, e.g. for crystallisation; Heat treatment of glass products before tempering by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1 ns or less
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    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/001—Phase modulating patterns, e.g. refractive index patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic materials other than metals or composite materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for obtaining a transparent substrate with modulated optical properties.
  • the invention also relates to an installation for treating a transparent substrate to give it modulated optical properties, and a transparent substrate with modulated optical properties.
  • the refractive index of the substrate In order to confer on a substrate particular optical and / or aesthetic properties, it is also known to spatially modulate the refractive index of the substrate. By such a modulation of the refractive index, it is in particular possible to adjust the light scattering properties of the substrate, in particular for light extraction purposes, for example for OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes ), or for light concentration purposes, for example for solar modules.
  • OLEDs Organic Light-Emitting Diodes
  • the refractive index of a substrate By modulating the refractive index of a substrate, it is also possible to adjust its light diffraction properties, especially for purposes of light redirection. Light redirection is particularly sought after in natural light applications, where it is desired to obtain a better distribution of natural light to improve visual comfort.
  • a conventional technique for creating a refractive index modulation pattern in a mineral glass substrate is ion exchange.
  • the composition of the glass matrix of the substrate is locally modified, by ion exchange between at least one element contained in the glass and at least one element provided by a medium brought into contact with the glass.
  • ion exchange which is carried out by migration under an electric field, makes it possible to create in the thickness of the glass an alternation of controlled-form zones, where the refractive index changes from one zone to another, without modifying the relief. initial surface of the glass.
  • ion exchange has the disadvantage of being a slow and expensive process involving multiple steps.
  • the depth likely to be reached by the ions inside the substrate is limited.
  • the invention more particularly intends to remedy by proposing a method of obtaining a transparent substrate with modulated optical properties which is at the same time economical, simple and fast, making it possible to reach high data rates. production, this method ensuring a high level of resolution for the modulation of the optical properties of the substrate and being applicable even for large sizes of substrates, this method being furthermore particularly flexible so as to allow, on a production line, rapid changes in the spatial structure of the optical properties for the same substrate or from one substrate to another.
  • the subject of the invention is a process for obtaining a transparent substrate with modulated optical properties, comprising a refractive index modulation pattern, characterized in that a transparent substrate is irradiated by means of laser radiation focused on the substrate in the form of at least one laser line, wherein the substrate at least partially absorbs the laser radiation, in that a relative displacement of the substrate and the laser line focused on the substrate is imposed according to a direction transverse to the longitudinal direction of the laser line and in that during this relative displacement, the power of the laser line is temporally modulated as a function of the speed of the laser line. relative displacement and dimensions of the pattern in the direction of relative movement.
  • a "laser line” is a focused laser beam in the form of a line having a longitudinal dimension greater than its transverse dimension, which is generated by one or more laser sources and all points according to the longitudinal direction of the line are illuminated simultaneously by the laser source or sources.
  • the laser line is obtained by irradiation at the same time of the entire surface of the line by the laser source or sources.
  • a direction is transverse to another direction when it forms a non-zero angle with this other direction.
  • a substrate is transparent when it passes at least partially the light.
  • the substrate to which the process according to the invention is applied must be at least partially absorbent at the wavelength of the laser radiation, in particular having an absorption of at least 1% / mm, preferably at least 10% / mm at this wavelength.
  • the substrate to which the method is applied may be a bare substrate, but also a coated substrate, that is to say having a coating on at least one of its faces. It is understood that, even in the case of a coated substrate, the refractive index modulation pattern created according to the method of the invention is a refractive index modulation pattern of the substrate itself. However, it is not excluded that the or each coating may also be impacted by the laser treatment, but in this case it will necessarily be in addition to the substrate. Cases where only coatings of the substrate, but not the substrate itself, are treated by the laser radiation are not within the scope of the present invention. When the substrate is coated, the or each coating must allow the laser radiation to pass to the substrate, and thus not be too reflective or absorbing at the wavelength of the laser radiation.
  • the inventors have found that, when a transparent substrate is irradiated with a laser beam, there occurs locally a permanent thermal origin modification of the substrate structure, which is similar to an optical effect. thermal quenching in the case of a mineral glass substrate, which locally generates a change in the refractive index of the substrate.
  • the inventors took advantage of this effect to form a refractive index modulation pattern on the surface or inside the substrate. In practice, this pattern is obtained by focusing on the substrate at least one laser line having a suitable intensity in the focal plane, and modulating in time the power of this laser line while the substrate and the laser line are in relative motion. . As the power of the laser line changes over time, the refractive index of the substrate is spatially modulated during the relative displacement.
  • the method according to the invention makes it possible to create, in a transparent substrate, any type of refractive index modulation pattern, by adjusting the temporal modulation of the power of the laser line as a function of the relative speed of displacement between the substrate and the laser line and the spatial structure of the desired pattern.
  • this method is applicable for substrates of all sizes, including large dimensions, the length of the laser line can be simply adapted to match the size of the desired pattern.
  • the temporal modulation of the power of the laser line can be particularly reactive, which makes it possible to reach both high levels of resolution and high production rates. Thanks to the invention, it is possible to quickly obtain a refractive index modulation pattern, even for large sizes of substrates, which would not be the case by scanning with a point laser beam.
  • the method according to the invention makes it possible, on a production line, to make rapid changes in the spatial structure of modulation of the refraction, whether for the same substrate or from one substrate to another on the line.
  • the substrate may be a mineral glass substrate, especially chosen from an oxide glass, a halide glass, a sulphide glass or a chalcogenide glass.
  • the oxide glass may be a silicate, borate, sulfate, phosphate, fluorophosphate or bismuthate.
  • the halide glass may be BeF 2 , ZrF, InF 3 or Cd - Zn - Cl.
  • the sulfide glass may be Ga - La - S.
  • the chalcogenide glass may be SE - As.
  • the substrate can be a substrate in polymeric organic material, especially chosen from polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), or fluorinated polymers such as ethylene tetrafluoroethylene (ETFE).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • ETFE fluorinated polymers
  • the substrate may be flat or curved, or even flexible. It can also be colorless or colored.
  • the substrate advantageously has at least one dimension greater than or equal to 0.5 m, especially 1 m, even 2 m and even 3 m.
  • the area of the main faces of the substrate is greater than or equal to 1 m 2 , more preferably greater than or equal to 1.4 m 2 .
  • the treated substrate is parallelepiped of length 1, 3 m and width 1, 1 m.
  • the thickness of the substrate generally varies between 0.5 mm and 19 mm, preferably between 0.7 mm and 9 mm, in particular between 2 mm and 8 mm, or even between 4 mm and 6 mm.
  • Substrates of polymeric organic material may have much lower thicknesses, for example between 25 and 100 ⁇ .
  • the laser line is generated by modules comprising one or more laser sources, as well as optical shaping and redirection.
  • Laser sources are conventionally laser diodes or fiber or disk lasers.
  • the laser diodes make it possible to economically achieve high power densities with respect to the electric power supply, for a small space requirement.
  • the size of the fiber lasers is even smaller, and the linear power obtained can be even higher, but at a higher cost.
  • Fiber lasers are understood to mean lasers in which the location of generation of the laser light is spatially offset from its place of delivery, the laser light being delivered by means of at least one optical fiber.
  • the laser light is generated in a resonant cavity in which is located the emitter medium which is in the form of a disk, for example a thin disk (about 0.1 mm thick) in Yb: YAG.
  • the light thus generated is coupled in one or more optical fibers which are directed to the treatment site.
  • the wavelength of the radiation of the or each laser line is advantageously in a range from 100 nm to 2000 nm, in particular from 100 to 350 nm or from 800 to 1000 nm.
  • the wavelength of the radiation of the or each laser line may be in a range from 5 m to 15 ⁇ , which can be obtained using CO2 lasers, for substrates absorbing such radiation.
  • the wavelength is, for example, 1030 nm (emission wavelength for a Yb: YAG laser).
  • the wavelength is for example 1070 nm.
  • the shaping and redirecting optics preferably comprise lenses and mirrors, and are used as means for positioning, homogenization and focusing of the radiation.
  • the positioning means have the function of arranging in a line the radiations emitted by the laser sources. They preferably include mirrors.
  • the homogenization means have the function of superimposing the spatial profiles of the laser sources in order to obtain a homogeneous linear power along the line.
  • the homogenization means preferably comprise lenses enabling the incident beams to be separated into secondary beams and the recombination of said secondary beams into a homogeneous line.
  • the means for focusing the radiation make it possible to focus the radiation on the substrate to be treated, in the form of a line of desired length and width.
  • the focusing means preferably comprise a converging lens.
  • the shaping optics are preferably grouped in the form of an optical head positioned at the output of the or each optical fiber.
  • the optical shaping of said optical heads preferably comprise lenses, mirrors and prisms and are used as means of transformation, homogenization and focusing of the radiation.
  • the transformation means comprise mirrors and / or prisms and serve to transform the circular beam, obtained at the output of the optical fiber, into a non-circular, anisotropic, line-shaped beam.
  • the transformation means increase the quality of the beam along one of its axes (fast axis, or axis of the width of the laser line) and reduce the quality of the beam according to the other (slow axis, or axis of the length of the laser line).
  • the homogenization means superimpose the spatial profiles of the laser sources in order to obtain a homogeneous linear power along the line.
  • the homogenization means preferably comprise lenses enabling the incident beams to be separated into secondary beams and the recombination of said secondary beams into a homogeneous line.
  • the means for focusing the radiation make it possible to focus the radiation at the level of the work plane, namely on the surface or in the volume of the substrate to be treated, in the form of a line of desired length and width.
  • the focusing means preferably comprise a focusing mirror or a converging lens.
  • the formatting and redirection optics in particular the positioning means, can be adjusted manually or using actuators to adjust their positioning remotely.
  • actuators which are usually motors or piezoelectric shims, can be manually controlled and / or adjusted automatically. In the latter case, the actuators will preferably be connected to detectors, as well as to a feedback loop.
  • At least a portion of the laser modules, or all of them, is preferably arranged in a sealed box, advantageously cooled, especially ventilated, to ensure their thermal stability.
  • the term "length" of the laser line means the largest dimension of the laser line, that is to say the dimension of the laser line in its longitudinal direction, and "width" of the laser line the dimension of the laser line in a direction perpendicular to its longitudinal direction.
  • the width w of the laser line corresponds to the distance, in this perpendicular direction, between the axis of the beam, where the intensity of the radiation is maximum, and the point where the intensity of the radiation is equal to 1 / e 2 times the maximum intensity. If the longitudinal axis of the laser line is named x, we can define a distribution of widths along this axis, named w (x).
  • the average width of the or each laser line is between 10 m and 1000 ⁇ , preferably between 30 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the term "average" means the arithmetic mean.
  • the width distribution is narrow in order to ensure a homogeneous treatment along the laser line when setting up the refractive index modulation pattern in the substrate.
  • the difference between the largest width and the smallest width is preferably at most 10%, more preferably at most 5% and even 3%, of the value of the average width.
  • the length of the or each laser line is preferably at least 10 cm, preferably in a range of 20 cm or 30 cm to 3 m.
  • the use of a single laser line is preferred for irradiating all or part of the width of the substrate.
  • the laser line is such that the ratio of the length of the laser line to the average width of the laser line is greater than or equal to 10, preferably greater than or equal to 30. According to a preferred characteristic, the ratio of the length of the laser line on the average width of the laser line is between 30 and 300,000.
  • the laser line is focused on the surface of the substrate.
  • the method according to the invention then makes it possible to obtain a refractive index modulation pattern on the surface of the substrate.
  • the laser line is focused in the volume of the substrate.
  • the method according to the invention then makes it possible to obtain a refractive index modulation pattern in the thickness of the substrate.
  • the longitudinal direction of the laser line is substantially perpendicular to the direction of relative displacement between the substrate and the laser line.
  • Other orientations of the laser line compared to the Relative direction of displacement are however also possible and, in general, the longitudinal direction of the laser line forms any non-zero angle with the direction of relative displacement.
  • the laser line is fixed and the substrate is displaced in translation in a direction transverse to the longitudinal direction of the laser line.
  • the substrate is moved in a substantially horizontal plane facing the laser line.
  • the substrate may be fixed, while the laser line is displaced facing the substrate, in particular using a mobile gantry.
  • both the substrate and the laser line can be moved.
  • the relative displacement between the substrate and the laser line may also be a movement other than a translational movement, for example a rotational movement, or a combination of a translational movement and a rotational movement.
  • the substrate may also be moved in a plane that is not horizontal, for example a vertical plane, or in any other orientation.
  • the conveyor system controls and controls the speed of travel.
  • the conveying means preferably comprises a rigid frame and a plurality of rollers.
  • the displacement of the substrate can be achieved by means of a film feed system in the form of a succession of rollers.
  • the flatness can be ensured by an adequate choice of the distance between the rollers, taking into account the thickness of the substrate, and therefore its flexibility, and the impact that heat treatment can have on the creation. of a possible arrow.
  • the laser may also be moved to adjust its distance to the substrate, which may be useful especially when the substrate is curved, but not only. Indeed, it is preferable that, for the or each laser line, the absolute value of the distance between the focal plane of the laser line and the substrate to be treated is less than or equal to 1 mm, in particular 0.5 mm, even 0.3 mm and even 0.1 mm. If the substrate or laser displacement system is not sufficiently precise as to the distance between the focal plane and the substrate, it should preferably be possible to adjust the distance between the laser and the substrate. This adjustment can be automatic, in particular regulated by measuring the distance upstream of the laser treatment.
  • All relative positions of the substrate and the laser sources forming the laser line are possible, as long as they allow satisfactory irradiation of the surface or volume of the substrate.
  • the or each laser source is generally arranged so as to irradiate the upper face and / or the lower face of the substrate. It is also possible to use several laser sources located on either side of the substrate, whether the latter is in a horizontal, vertical or any inclination position. These laser sources may be identical or different.
  • the relative speed of displacement between the substrate and each laser line is advantageously at least 3 m / min, especially 4 m / min or 5 m / min and even 6 m / min or 7 m / min, or 8 m / min. min and even 9 m / min or 10 m / min.
  • the relative speed of displacement between the substrate and each laser line varies during the treatment of the substrate. at most 10% in relative terms, in particular 2% and even 1% in relation to its nominal value.
  • the temporal modulation of the power of the laser line is obtained by temporally modulating the electrical input signal of the laser source or sources forming the laser line.
  • the term "electrical input signal of a laser source” is the electric power supply of the laser source or the electrical power supply of the laser source.
  • the response time to obtain the temporal modulation of the power of the laser line from a temporal modulation of the electrical input signal of the laser source or sources forming the laser line is more or less long, and depends on the time of the laser. switching on and off the or each laser source. Therefore, the resolution achievable with the method according to the invention, that is to say the smallest dimension of pattern likely to be obtained in the direction of relative displacement, is determined by the time of ignition and extinction of the each laser source, by the relative speed of displacement between the substrate and the laser line, and by the width of the laser line.
  • the time of ignition and extinction of a laser source is defined as the time required to go from 10% to 90% (or vice versa) of the nominal value of the power emitted by the source, the envelope of the power in the case of a pulsed laser source.
  • the time of ignition and extinction of a laser source is defined as the time required to go from 10% to 90% (or vice versa) of the nominal value of the power emitted by the source, the envelope of the power in the case of a pulsed laser source.
  • a refractive index modulation pattern having a spatial periodicity is obtained by imposing a temporal modulation of the electrical input signal of the laser source whose frequency is equal to the ratio of the relative speed of displacement between the substrate and the laser line over the period of the pattern.
  • a refractive index modulation pattern is obtained without spatial periodicity, by varying the temporal modulation of the electrical input signal of the laser source during the relative displacement of the substrate and of the laser line.
  • the temporal modulation of the electrical input signal may be different from one laser source to another forming the laser line. It is thus possible to locally adjust the power along the laser line, which allows a modulation of the refractive index also according to the longitudinal direction of the laser line. This makes it possible to gain even more flexibility in the spatial modulation of the refractive index of the substrate.
  • the average power flux-density of the laser line in the focal plane is greater than or equal to 10 3 W / cm 2 .
  • This power can be generated using a linear high-power laser source, in particular greater than 10 W / mm, operating in continuous (CW) or quasi-continuous (QCW) mode. , or using a pulsed laser source of lower average power, especially less than 100 mW / mm.
  • CW continuous
  • QCW quasi-continuous
  • a pulsed laser source of lower average power especially less than 100 mW / mm.
  • the substrate treatment process is more efficient because the thermal diffusion does not have time to take place.
  • the power of the laser line in the focal plane must be adjusted taking into account this thermal diffusion effect.
  • the average power flux-density of the laser line in the focal plane is greater than or equal to 10 3 W / cm 2 when it is generated using a pulsed laser source, and greater than or equal to 10 4 W / cm 2 when generated using a laser source operating in continuous or near-continuous mode.
  • the temperature experienced by the substrate during the process is of the order of 400 ° C in the case of a mineral glass substrate and 100 ° C in the case of a substrate of polymeric organic material.
  • the or each laser source forming the laser line is a continuous or quasi-continuous source.
  • the or each laser source forming the laser line is a pulsed source.
  • the power of the transmitted pulses is temporally modulated.
  • the repetition frequency is advantageously at least 10 kHz, especially 15 kHz and even 20 kHz, so as to be compatible with the modulation and the moving speeds used.
  • the laser line is fixed and the substrate has at least a first dimension and a second dimension transverse to each other, the method comprising at least a first step and a second step such that: in the first step, the substrate is displaced in translation parallel to its first dimension and transversely to the longitudinal direction of the laser line, and the power of the laser line is temporally modulated;
  • the substrate in the second step, is displaced in translation parallel to its second dimension and transversely to the longitudinal direction of the laser line, and the power of the laser line is temporally modulated.
  • the substrate undergoes at least two successive processing steps, a first step in a direction and a second step in a direction transverse to the direction of the first processing step.
  • the method according to the invention thus makes it possible to structure the index of refraction of the substrate in a mesh, with at least two directions of creation of the mesh.
  • Another object of the invention is a facility for processing a transparent substrate to give it modulated optical properties, by creating a refractive index modulation pattern in the substrate, this installation comprising:
  • one or more laser sources as well as formatting and redirection optics capable of generating at least one laser line
  • displacement means able to impose in operation a relative displacement of the substrate and of the laser line in a direction transverse to the longitudinal direction of the laser line, whereas the laser line is focused on the substrate
  • the subject of the invention is also a transparent substrate with modulated optical properties, of non-tempered mineral glass or of polymeric organic material, obtainable by the method described above, comprising a refractive index modulation pattern formed of a series of lines or portions of juxtaposed lines, where the value of the refractive index of the substrate changes from one line to another and a characteristic dimension for the change of value of the refractive index of the substrate, taken transversely to the longitudinal direction of the lines, is a multiple of a nominal dimension of between 10 m and 1000 ⁇ preferably between 10 m and 200 ⁇ .
  • the substrate, or the part of the substrate which actually comprises the refractive index modulation pattern has at least one dimension greater than or equal to 0.5 m, especially 1 m, or even 2 m and even 3 m .
  • the area of the main faces of the substrate, or of the part of the substrate which actually comprises the refractive index modulation pattern is greater than or equal to 1 m 2 , more preferably greater than or equal to 1, 4 m 2 .
  • the treated substrate is parallelepiped of length 1, 3 m and width 1, 1 m.
  • the value of the refractive index of the substrate changes continuously from one line to another.
  • the refractive index modulation pattern of the substrate is thus a pattern with a continuous refractive index variation perpendicular to the longitudinal direction of the lines or juxtaposed line portions of the pattern.
  • Such a continuous variation of refractive index can be obtained, for example, by temporally modulating the power of the laser line according to a function of sinusoidal signal type or triangular signal.
  • the refractive index modulation pattern may be present only on the surface of the substrate, on one or more of its surfaces, or present in the volume of the substrate.
  • FIG. 1 is a view from above of a substrate with modulated optical properties according to a first embodiment of the invention, obtained according to the method of the invention, the lower part of FIG. slot-type electric laser input laser sources (Examples 1 and 2);
  • FIG. 2 is a view from above of a substrate with modulated optical properties according to a second embodiment of the invention, obtained according to the method of the invention, the lower part of FIG. 2 showing the electrical power of FIG. sinusoidal type applied at the input of the laser sources (Example 3);
  • FIG. 3 is a view from above of a substrate with modulated optical properties according to a third embodiment of the invention, obtained according to the process of the invention, comprising two successive processing steps in two directions perpendicular to each other, in order to create a mesh, the lower part of FIG. 3 showing the slot-type electrical power applied at the input of the laser sources for each processing step (Example 4).
  • the laser line used for the implementation of the method is formed by InGaAs laser diode laser sources, which are quasi-continuous sources emitting at a wavelength of between 900 nm and 1000 nm.
  • the laser line has a length of 3.3 m, equal to the width i of the substrate, and an average width of 50 ⁇ .
  • the width of the laser line is homogeneous over the length of the line, so that the difference between the largest width and the smallest width is 3% of the average value, ie 1, 5 ⁇ .
  • the substrate is disposed on a roller conveyor so as to run in a direction X parallel to its length.
  • the laser line is fixed and positioned above the upper face of the substrate with its longitudinal direction Y which extends perpendicularly to the direction X of travel of the substrate, that is to say according to the width of the substrate, extending over the entire width.
  • the position of the focal plane of the laser line is adjusted to be in the center of the thickness of the substrate when it is positioned on the conveyor, the average power flux density of the laser line at the focal plane being 10 5 W / cm 2 .
  • the substrate is passed under the laser line at a speed of 10 m / min, the speed not varying by more than 1% in relative.
  • laser diode power is applied to the input power P e i ec in slot, as visible in the bottom of Figure 1, which shows the evolution of P e i ec based time t.
  • the period of the pulsed signal P e iec (t) is 1, 2 s and the pulse duration is 300 ms.
  • a substrate having a refractive index modulation pattern is thus obtained in which treated strips of width equal to 5 cm parallel to the length of the substrate are alternated with untreated strips of width equal to 15 cm parallel to the length of the substrate.
  • the treated strips have an index of refraction n2 increased by about 0.01 relative to the refractive index n1 of the untreated strips.
  • the laser line used for the implementation of the method is formed by Yb: YAG laser laser type laser sources coupled in an optical fiber of 300 ⁇ of core diameter, emitting at a length of wave of 1030 nm.
  • the laser line has a length of 3.3 m, equal to the width l of the substrate, and an average width of 50 ⁇ .
  • the width of the laser line is homogeneous on the length of the line, so that the difference between the largest width and the smallest width is 3% of the average value, ie 1, 5 ⁇ .
  • the substrate is disposed on a roller conveyor so as to run in a direction X parallel to its length.
  • the laser line is fixed and positioned above the upper face of the substrate with its longitudinal direction Y extending perpendicularly to the X direction of travel of the substrate, that is to say according to the width of the substrate, in s extending across this width.
  • the position of the focal plane of the laser line is adjusted to be in the center of the thickness of the substrate when it is positioned on the conveyor, the average power flux density of the laser line at the focal plane being 10 5 W / cm 2 .
  • the substrate is passed under the laser line at a speed of 10 m / min, the speed not varying by more than 1% in relative.
  • a control voltage of the power P e i ec is applied to the laser sources at the input, as can be seen in the bottom of FIG. 1, which shows the evolution of P e i ec as a function of time t.
  • the period of the square wave signal P e iec (t) is 1, 2 s and the pulse duration is 300 ms.
  • a substrate having a refractive index modulation pattern as shown in FIG. 1 is thus obtained, in which treated strips of width equal to 5 cm parallel to the length of the substrate are alternated with untreated strips of equal width. at 15 cm parallel to the length of the substrate.
  • the treated strips have an index of refraction n2 increased by about 0.01 relative to the refractive index n1 of the untreated strips.
  • the laser line used for the implementation of the method is formed by pulsed laser sources, with a pulse duration of 400 fs and a repetition rate of 500 kHz, emitting at a wavelength 1040 nm.
  • the laser line has a length of 3.3 m, equal to the width i of the substrate, and an average width of 50 ⁇ .
  • the width of the laser line is homogeneous over the length of the line, so that the difference between the largest width and the smallest width is 3% of the average value, ie 1, 5 ⁇ .
  • the substrate is disposed on a roller conveyor so as to run in a direction X parallel to its length.
  • the laser line is fixed and positioned above the upper face of the substrate with its longitudinal direction Y extending perpendicularly to the X direction of travel of the substrate, that is to say according to the width of the substrate, in s extending across this width.
  • the position of the focal plane of the laser line is adjusted to be in the center of the thickness of the substrate when it is positioned on the conveyor, the average power flux-density of the laser line at the focal plane being 10 3 W / cm 2 .
  • the substrate is passed under the laser line at a speed of 10 m / min, the speed not varying by more than 1% in relative.
  • the input diode is applied to a laser electric power P e i sinusoidal type ec, as shown at the bottom of Figure 2, which shows the evolution of P e i ec in function of time t.
  • the period of the sinusoidal signal Peiec (t) is 1, 2 s, which makes it possible to temporally modulate the power of the pulses of the laser sources as shown schematically in FIG. 2 where only a few pulses have been represented in the envelope of the sinusoidal signal. .
  • a substrate having a pattern of refractive index modulation with a spatial period of 15 cm is thus obtained, with a refractive index gradient alternately increasing and decreasing in the length direction of the substrate.
  • the zones of higher index have an index of refraction n2 increased by approximately 0.01 with respect to the index of refraction n1 of the areas of lower index, where the refractive index n1 corresponds to the refractive index of the untreated substrate.
  • the process according to the invention is applied to a clear silico-soda-lime glass substrate marketed under the name SGG Planilux by the company Saint-Gobain Glass, obtained by the float process but cut this time in accordance with a square shape 3.3 m side.
  • the method comprises two successive stages of treatment of the substrate, the first step being identical to the treatment applied to the substrate in the first embodiment, with the substrate running parallel to one of its sides C1, and the second step is also identical to the treatment applied to the substrate in the first embodiment, but the substrate moving this time parallel to another of its sides C2 perpendicular to the C1 side.
  • This second step is illustrated in FIG.
  • a substrate having a refractive index modulation pattern in the form of a mesh is thus obtained, the strands of the mesh being treated strips of width equal to 5 cm, which delimit between them untreated areas having a square shape of 15 cm.
  • the treated strips have an index of refraction n2 increased by about 0.01 relative to the refractive index n1 of the untreated square areas.

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Abstract

Dans ce procédé pour l'obtention d'un substrat transparent comportant un motif à modulation d'indice de réfraction, on irradie un substrat transparent au moyen d'un rayonnement laser focalisé sur le substrat sous la forme d'au moins une ligne laser, où le substrat absorbe au moins partiellement le rayonnement laser, on impose un déplacement relatif du substrat et de la ligne laser focalisée sur le substrat selon une direction (X) transversale à la direction longitudinale (Y) de la ligne laser et, au cours de ce déplacement relatif, on module temporellement la puissance de la ligne laser en fonction de la vitesse de déplacement relatif et des dimensions du motif selon la direction (X) de déplacement relatif.

Description

PROCEDE D'OBTENTION D'UN SUBSTRAT
La présente invention a trait à un procédé d'obtention d'un substrat transparent à propriétés optiques modulées. L'invention a également trait à une installation de traitement d'un substrat transparent pour lui conférer des propriétés optiques modulées, et à un substrat transparent à propriétés optiques modulées.
Il est connu de moduler les propriétés optiques et/ou esthétiques d'un substrat en créant à sa surface une texture ou un motif. Pour la création d'une texture de surface, des techniques classiques sont, notamment, la gravure, le sablage ou l'attaque acide. Pour la création d'un motif, des techniques classiques sont, notamment, la sérigraphie ou la lithographie. Ces techniques sont toutefois soit des techniques locales, qui sont difficiles à mettre en œuvre pour des grandes tailles de substrats et qui imposent un débit de production relativement faible, soit des techniques globales, qui ne présentent pas une résolution optimale. Certaines de ces techniques, en particulier l'attaque acide et la lithographie, présentent également des risques du fait des produits chimiques employés, ce qui complique leur utilisation à l'échelle industrielle.
En vue de conférer à un substrat des propriétés optiques et/ou esthétiques particulières, il est également connu de moduler spatialement l'indice de réfraction du substrat. Par une telle modulation de l'indice de réfraction, il est en particulier possible d'ajuster les propriétés de diffusion de la lumière du substrat, notamment à des fins d'extraction de lumière, par exemple pour des OLED (Organic Light- Emitting Diodes), ou à des fins de concentration de lumière, par exemple pour des modules solaires. En modulant l'indice de réfraction d'un substrat, il est également possible d'ajuster ses propriétés de diffraction de la lumière, notamment à des fins de redirection de la lumière. La redirection de lumière est particulièrement recherchée dans des applications d'éclairage par lumière naturelle, où l'on souhaite obtenir une meilleure répartition de la lumière naturelle pour améliorer le confort visuel. La création d'un motif à modulation d'indice de réfraction, en surface ou dans le volume d'un substrat, peut également permettre de modifier l'aspect visuel du substrat à des fins esthétiques. Une technique classique permettant la création d'un motif à modulation d'indice de réfraction dans un substrat en verre minéral est l'échange ionique. Avec cette technique, on modifie localement la composition de la matrice verrière du substrat, par échange ionique entre au moins un élément contenu dans le verre et au moins un élément apporté par un milieu mis en contact avec le verre. On peut notamment échanger des atomes de sodium contenus dans le verre avec des atomes d'argent apportés par un sel d'argent mis en contact avec le verre. Cet échange ionique, qui est réalisé par migration sous champ électrique, permet de créer dans l'épaisseur du verre une alternance de zones à forme contrôlée, où l'indice de réfraction change d'une zone à l'autre, sans modifier le relief initial de la surface du verre. L'échange ionique a toutefois l'inconvénient d'être un processus lent et coûteux, qui met en jeu des étapes multiples. De plus, la profondeur susceptible d'être atteinte par les ions à l'intérieur du substrat est limitée.
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un procédé d'obtention d'un substrat transparent à propriétés optiques modulées qui est à la fois économique, simple et rapide, permettant d'atteindre des hauts débits de production, ce procédé garantissant un haut niveau de résolution pour la modulation des propriétés optiques du substrat et étant applicable même pour des grandes tailles de substrats, ce procédé étant en outre particulièrement flexible de manière à permettre, sur une ligne de production, des changements rapides dans la structure spatiale des propriétés optiques pour un même substrat ou d'un substrat à un autre.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'obtention d'un substrat transparent à propriétés optiques modulées, comportant un motif à modulation d'indice de réfraction, caractérisé en ce qu'on irradie un substrat transparent au moyen d'un rayonnement laser focalisé sur le substrat sous la forme d'au moins une ligne laser, où le substrat absorbe au moins partiellement le rayonnement laser, en ce qu'on impose un déplacement relatif du substrat et de la ligne laser focalisée sur le substrat selon une direction transversale à la direction longitudinale de la ligne laser et en ce que, au cours de ce déplacement relatif, on module temporellement la puissance de la ligne laser en fonction de la vitesse de déplacement relatif et des dimensions du motif selon la direction de déplacement relatif.
Au sens de l'invention, une "ligne laser" est un faisceau laser focalisé sous la forme d'une ligne présentant une dimension longitudinale plus grande que sa dimension transversale, qui est généré par une ou plusieurs sources laser et dont tous les points selon la direction longitudinale de la ligne sont éclairés simultanément par la ou les sources laser. Ainsi, la ligne laser est obtenue par une irradiation au même instant de la totalité de la surface de la ligne par la ou les sources laser.
Au sens de l'invention, une direction est transversale à une autre direction lorsque qu'elle forme un angle non nul avec cette autre direction. De plus, au sens de l'invention, un substrat est transparent lorsqu'il laisse passer au moins partiellement la lumière.
Le substrat auquel on applique le procédé selon l'invention doit être au moins partiellement absorbant à la longueur d'onde du rayonnement laser, en particulier présenter une absorption d'au moins 1 %/mm, de préférence d'au moins 10%/mm à cette longueur d'onde.
Dans le cadre de l'invention, le substrat auquel on applique le procédé peut être un substrat nu, mais aussi un substrat revêtu, c'est-à-dire comportant un revêtement sur au moins une de ses faces. Il est bien entendu que, même dans le cas d'un substrat revêtu, le motif à modulation d'indice de réfraction créé selon le procédé de l'invention est un motif à modulation d'indice de réfraction du substrat lui-même. On n'exclut toutefois pas que le ou chaque revêtement puisse être aussi impacté par le traitement laser, mais dans ce cas il le sera forcément en plus du substrat. Des cas où seuls des revêtements du substrat, mais pas le substrat lui-même, sont traités par le rayonnement laser n'entrent pas dans le champ de la présente invention. Lorsque le substrat est revêtu, le ou chaque revêtement doit laisser passer le rayonnement laser vers le substrat, et donc ne pas être trop réfléchissant ou absorbant à la longueur d'onde du rayonnement laser.
Les inventeurs ont constaté que, lorsqu'un substrat transparent est irradié avec un faisceau laser, il se produit localement une modification permanente d'origine thermique de la structure du substrat, qui s'apparente à un effet de trempe thermique dans le cas d'un substrat en verre minéral, ce qui génère localement un changement de l'indice de réfraction du substrat. Les inventeurs ont tiré parti de cet effet pour former un motif à modulation d'indice de réfraction à la surface ou à l'intérieur du substrat. En pratique, ce motif est obtenu en focalisant sur le substrat au moins une ligne laser présentant une intensité adaptée dans le plan focal, et en modulant dans le temps la puissance de cette ligne laser tandis que le substrat et la ligne laser sont en déplacement relatif. Comme la puissance de la ligne laser change avec le temps, l'indice de réfraction du substrat est modulé spatialement au cours du déplacement relatif.
Le procédé selon l'invention permet de créer, dans un substrat transparent, tout type de motif à modulation d'indice de réfraction, en ajustant la modulation temporelle de la puissance de la ligne laser en fonction de la vitesse de déplacement relatif entre le substrat et la ligne laser et de la structure spatiale du motif souhaité. De manière avantageuse, ce procédé est applicable pour des substrats de toutes dimensions, y compris de grandes dimensions, la longueur de la ligne laser pouvant être simplement adaptée pour correspondre à la taille du motif souhaité. La modulation temporelle de la puissance de la ligne laser peut être particulièrement réactive, ce qui permet d'atteindre à la fois des hauts niveaux de résolution et des hauts débits de production. Grâce à l'invention, il est possible d'obtenir rapidement un motif à modulation d'indice de réfraction, même pour des grandes tailles de substrats, ce qui ne serait pas le cas par balayage avec un faisceau laser ponctuel. En outre, grâce à la possibilité de moduler de manière réactive la puissance de la ligne laser, le procédé selon l'invention permet, sur une ligne de production, d'opérer des changements rapides dans la structure spatiale de modulation de l'indice de réfraction, que ce soit pour un même substrat ou d'un substrat à un autre sur la ligne.
Le substrat peut être un substrat en verre minéral, notamment choisi parmi un verre d'oxyde, un verre d'halogénure, un verre de sulfure, un verre de chalcogénure. Le verre d'oxyde peut être un silicate, borate, sulfate, phosphate, fluorophosphate ou bismuthate. Le verre d'halogénure peut être de type BeF2, ZrF , lnF3 ou Cd - Zn - Cl. Le verre de sulfure peut être Ga - La - S. Le verre de chalcogénure peut être Se - As. En variante, le substrat peut être un substrat en matériau organique polymérique, notamment choisi parmi le polycarbonate, le polyméthacrylate de méthyle, le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN), ou encore les polymères fluorés tels que l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE). Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible. Il peut également être incolore ou coloré.
Le substrat présente avantageusement au moins une dimension supérieure ou égale à 0,5 m, notamment 1 m, voire 2 m et même 3 m. De préférence, l'aire des faces principales du substrat est supérieure ou égale à 1 m2, encore de préférence supérieure ou égale à 1 ,4 m2. Dans un mode de réalisation avantageux, le substrat traité est parallélépipédique de longueur 1 ,3 m et de largeur 1 ,1 m. Dans le cas d'un substrat en verre, l'épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 mm et 9 mm, notamment entre 2 mm et 8 mm, voire entre 4 mm et 6 mm. Des substrats en matériau organique polymérique peuvent avoir des épaisseurs nettement plus faibles, par exemple comprises entre 25 et 100 μιτι.
De préférence, la ligne laser est générée par des modules comprenant une ou plusieurs sources laser, ainsi que des optiques de mise en forme et de redirection.
Les sources laser sont classiquement des diodes laser ou des lasers à fibre ou à disque. Les diodes laser permettent d'atteindre de manière économique de fortes densités de puissance par rapport à la puissance électrique d'alimentation, pour un faible encombrement. L'encombrement des lasers à fibres est encore plus réduit, et la puissance linéique obtenue peut être encore plus élevée, pour un coût toutefois plus important.
On entend par lasers fibrés des lasers dans lesquels le lieu de génération de la lumière laser est déporté spatialement par rapport à son lieu de délivrance, la lumière laser étant délivrée au moyen d'au moins une fibre optique.
Dans le cas d'un laser à disque, la lumière laser est générée dans une cavité résonnante dans laquelle se trouve le milieu émetteur qui se présente sous la forme d'un disque, par exemple un disque mince (d'environ 0,1 mm d'épaisseur) en Yb:YAG. La lumière ainsi générée est couplée dans une ou plusieurs fibres optiques qui sont dirigées vers le lieu de traitement. La longueur d'onde du rayonnement de la ou chaque ligne laser est avantageusement comprise dans un domaine allant de 100 nm à 2000 nm, notamment de 100 à 350 nm ou de 800 à 1000 nm. En fonction du spectre d'absorption du substrat traité, il peut être approprié d'utiliser des diodes laser de puissance émettant à une longueur d'onde choisie parmi 808 nm, 880 nm, 915 nm, 940 nm ou 980 nm, ou bien des lasers à excimère émettant un rayonnement dans le domaine de l'ultraviolet, entre 100 nm et 350 nm, notamment entre 240 nm et 300 nm. En variante, la longueur d'onde du rayonnement de la ou chaque ligne laser peut être comprise dans un domaine allant de 5 m à 15 μιτι, ce qui peut être obtenu à l'aide de lasers à CO2, pour des substrats absorbant un tel rayonnement. Dans le cas d'un laser à disque, la longueur d'onde est par exemple de 1030 nm (longueur d'onde d'émission pour un laser Yb :YAG). Pour un laser à fibre, la longueur d'onde est par exemple de 1070 nm.
Dans le cas de sources laser non fibrées, les optiques de mise en forme et de redirection comprennent de préférence des lentilles et des miroirs, et sont utilisées comme moyens de positionnement, d'homogénéisation et de focalisation du rayonnement. Les moyens de positionnement ont pour fonction de disposer selon une ligne les rayonnements émis par les sources laser. Ils comprennent de préférence des miroirs. Les moyens d'homogénéisation ont pour fonction de superposer les profils spatiaux des sources laser afin d'obtenir une puissance linéique homogène tout au long de la ligne. Les moyens d'homogénéisation comprennent de préférence des lentilles permettant la séparation des faisceaux incidents en faisceaux secondaires et la recombinaison desdits faisceaux secondaires en une ligne homogène. Les moyens de focalisation du rayonnement permettent de focaliser le rayonnement sur le substrat à traiter, sous la forme d'une ligne de longueur et de largeur voulues. Les moyens de focalisation comprennent de préférence une lentille convergente.
Dans le cas de sources laser fibrées, les optiques de mise en forme sont de préférence regroupées sous la forme d'une tête optique positionnée à la sortie de la ou chaque fibre optique. Les optiques de mise en forme desdites têtes optiques comprennent de préférence des lentilles, des miroirs et des prismes et sont utilisées comme moyens de transformation, d'homogénéisation et de focalisation du rayonnement. Les moyens de transformation comprennent des miroirs et/ou des prismes et servent à transformer le faisceau circulaire, obtenu en sortie de la fibre optique, en un faisceau non circulaire, anisotrope, en forme de ligne. Pour cela, les moyens de transformation augmentent la qualité du faisceau selon l'un de ses axes (axe rapide, ou axe de la largeur de la ligne laser) et diminuent la qualité du faisceau selon l'autre (axe lent, ou axe de la longueur de la ligne laser). Les moyens d'homogénéisation superposent les profils spatiaux des sources laser afin d'obtenir une puissance linéique homogène tout au long de la ligne. Les moyens d'homogénéisation comprennent de préférence des lentilles permettant la séparation des faisceaux incidents en faisceaux secondaires et la recombinaison desdits faisceaux secondaires en une ligne homogène. Enfin, les moyens de focalisation du rayonnement permettent de focaliser le rayonnement au niveau du plan de travail, à savoir à la surface ou dans le volume du substrat à traiter, sous la forme d'une ligne de longueur et de largeur voulues. Les moyens de focalisation comprennent de préférence un miroir focalisant ou une lentille convergente.
Les optiques de mise en forme et de redirection, notamment les moyens de positionnement, peuvent être ajustées manuellement ou à l'aide d'actuateurs permettant de régler leur positionnement à distance. Ces actuateurs, qui sont généralement des moteurs ou des cales piézoélectriques, peuvent être commandés manuellement et/ou être réglés automatiquement. Dans ce dernier cas, les actuateurs seront de préférence connectés à des détecteurs, ainsi qu'à une boucle de rétroaction.
Au moins une partie des modules laser, voire leur totalité, est de préférence disposée en boîte étanche, avantageusement refroidie, notamment ventilée, afin d'assurer leur stabilité thermique.
Dans le cadre de l'invention, on désigne par "longueur" de la ligne laser la plus grande dimension de la ligne laser, c'est-à-dire la dimension de la ligne laser selon sa direction longitudinale, et par "largeur" de la ligne laser la dimension de la ligne laser selon une direction perpendiculaire à sa direction longitudinale. Comme il est d'usage dans le domaine des lasers, la largeur w de la ligne laser correspond à la distance, selon cette direction perpendiculaire, entre l'axe du faisceau, où l'intensité du rayonnement est maximale, et le point où l'intensité du rayonnement est égale à 1 /e2 fois l'intensité maximale. Si l'axe longitudinal de la ligne laser est nommé x, on peut définir une distribution de largeurs selon cet axe, nommée w(x).
Selon une caractéristique, la largeur moyenne de la ou chaque ligne laser est comprise entre 10 m et 1000 μιτι, de préférence entre 30 μιτι et 200 μιτι. Dans l'ensemble de cette description, on entend par « moyenne » la moyenne arithmétique. Sur toute la longueur de la ligne laser, la distribution de largeurs est étroite afin d'assurer un traitement homogène le long de la ligne laser lors de la mise en place du motif à modulation d'indice de réfraction dans le substrat. Ainsi, la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut de préférence au plus 10%, encore de préférence au plus 5% et même 3%, de la valeur de la largeur moyenne.
La longueur de la ou chaque ligne laser est de préférence d'au moins 10 cm, de préférence comprise dans un domaine allant de 20 cm ou 30 cm à 3 m. L'utilisation d'une ligne laser unique est préférée pour irradier toute ou partie de la largeur du substrat. Il est toutefois également possible d'utiliser plusieurs lignes laser disposées avec leurs directions longitudinales parallèles les unes aux autres, éventuellement disjointes.
Selon une caractéristique, la ligne laser est telle que le rapport de la longueur de la ligne laser sur la largeur moyenne de la ligne laser est supérieur ou égal à 10, de préférence supérieur ou égal à 30. Selon une caractéristique préférée, le rapport de la longueur de la ligne laser sur la largeur moyenne de la ligne laser est compris entre 30 et 300000.
Dans un mode de réalisation, la ligne laser est focalisée à la surface du substrat. Le procédé selon l'invention permet alors d'obtenir un motif à modulation d'indice de réfraction en surface du substrat.
Dans un autre mode de réalisation, la ligne laser est focalisée dans le volume du substrat. Le procédé selon l'invention permet alors d'obtenir un motif à modulation d'indice de réfraction dans l'épaisseur du substrat.
Selon une caractéristique avantageuse, la direction longitudinale de la ligne laser est sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement relatif entre le substrat et la ligne laser. D'autres orientations de la ligne laser par rapport à la direction de déplacement relatif sont toutefois également possibles et, de manière générale, la direction longitudinale de la ligne laser forme un angle quelconque non nul avec la direction de déplacement relatif.
Dans un mode de réalisation, la ligne laser est fixe et le substrat est déplacé en translation selon une direction transversale à la direction longitudinale de la ligne laser. De manière avantageuse, le substrat est déplacé dans un plan sensiblement horizontal en regard de la ligne laser.
D'autres modes de réalisation sont également possibles. Par exemple, le substrat peut être fixe, alors que la ligne laser est déplacée en regard du substrat, notamment à l'aide d'un portique mobile. En variante, à la fois le substrat et la ligne laser peuvent être déplacés. Le déplacement relatif entre le substrat et la ligne laser peut également être un mouvement autre qu'un mouvement de translation, par exemple un mouvement de rotation, ou une combinaison d'un mouvement de translation et d'un mouvement de rotation. Le substrat peut également être déplacé dans un plan qui n'est pas horizontal, par exemple un plan vertical, ou selon toute autre orientation.
Lorsque le substrat est déplacé, notamment en translation, il peut être mis en mouvement à l'aide de tous moyens mécaniques de convoyage, par exemple à l'aide de bandes, de rouleaux, de plateaux en translation, de coussins d'air. Le système de convoyage permet de contrôler et réguler la vitesse du déplacement. Le moyen de convoyage comprend de préférence un châssis rigide et une pluralité de rouleaux. Dans le cas d'un substrat en matériau organique polymérique souple, le déplacement du substrat peut être réalisé à l'aide d'un système d'avance de films sous forme d'une succession de rouleaux. Dans ce cas, la planéité peut être assurée par un choix adéquat de la distance entre les rouleaux, en tenant compte de l'épaisseur du substrat, et donc de sa flexibilité, et de l'impact que peut avoir le traitement thermique sur la création d'une éventuelle flèche.
Le laser peut également être mis en mouvement de manière à ajuster sa distance au substrat, ce qui peut être utile en particulier lorsque le substrat est bombé, mais pas seulement. En effet, il est préférable que, pour la ou chaque ligne laser, la valeur absolue de la distance entre le plan focal de la ligne laser et le substrat à traiter soit inférieure ou égale à 1 mm, notamment 0,5 mm, voire 0,3 mm et même 0,1 mm. Si le système de déplacement du substrat ou du laser n'est pas suffisamment précis quant à la distance entre le plan focal et le substrat, il convient de préférence de pouvoir ajuster la distance entre le laser et le substrat. Cet ajustement peut être automatique, notamment régulé grâce à une mesure de la distance en amont du traitement laser.
Toutes les positions relatives du substrat et des sources laser formant la ligne laser sont possibles, du moment qu'elles permettent une irradiation satisfaisante de la surface ou du volume du substrat. Lorsque le substrat est disposé horizontalement, la ou chaque source laser est généralement disposée de manière à irradier la face supérieure et/ou la face inférieure du substrat. Il est également possible d'utiliser plusieurs sources laser situées de part et d'autre du substrat, que ce dernier soit en position horizontale, verticale, ou selon toute inclinaison. Ces sources laser peuvent être identiques ou différentes.
La vitesse de déplacement relatif entre le substrat et chaque ligne laser est avantageusement d'au moins 3 m/min, notamment 4 m/min ou 5 m/min et même 6 m/min ou 7 m/min, ou encore 8 m/min et même 9 m/min ou 10 m/min. Afin de limiter les incertitudes de positionnement du substrat relativement à la ligne laser lors de la mise en place du motif à modulation d'indice de réfraction dans le substrat, la vitesse de déplacement relatif entre le substrat et chaque ligne laser varie lors du traitement d'au plus 10% en relatif, notamment 2% et même 1 % par rapport à sa valeur nominale.
Selon une caractéristique avantageuse, la modulation temporelle de la puissance de la ligne laser est obtenue en modulant temporellement le signal électrique d'entrée de la ou des sources laser formant la ligne laser. Au sens de l'invention, on entend par "signal électrique d'entrée d'une source laser", soit le courant électrique d'alimentation de la source laser, soit la puissance électrique d'alimentation de la source laser.
Le temps de réponse pour obtenir la modulation temporelle de la puissance de la ligne laser à partir d'une modulation temporelle du signal électrique d'entrée de la ou des sources laser formant la ligne laser est plus ou moins long, et dépend du temps d'allumage et d'extinction de la ou chaque source laser. Dès lors, la résolution atteignable avec le procédé selon l'invention, c'est-à-dire la plus petite dimension de motif susceptible d'être obtenue selon la direction de déplacement relatif, est déterminée par le temps d'allumage et d'extinction de la ou chaque source laser, par la vitesse de déplacement relatif entre le substrat et la ligne laser, et par la largeur de la ligne laser. Le temps d'allumage et d'extinction d'une source laser est défini comme le temps nécessaire pour passer de 10% à 90% (ou inversement) de la valeur nominale de la puissance émise par la source, de l'enveloppe de la puissance dans le cas d'une source laser puisée. Ainsi, pour des sources laser dont le temps d'allumage et d'extinction est de l'ordre de 100 s, il est possible d'obtenir des motifs dont la dimension dans la direction de déplacement relatif est de l'ordre de 50 μιτι. Pour des sources laser dont le temps d'allumage et d'extinction est de l'ordre de 2 ms, il est possible d'obtenir des motifs dont la dimension dans la direction de déplacement relatif est de l'ordre de 1 mm. Pour des sources laser dont le temps d'allumage et d'extinction est de l'ordre de 20 ms, il est possible d'obtenir des motifs dont la dimension dans la direction de déplacement relatif est de l'ordre de 1 cm. Il est possible de limiter l'influence des temps d'extinction et d'allumage des sources laser en modulant la puissance émise par les sources sans les éteindre complètement.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on obtient un motif à modulation d'indice de réfraction présentant une périodicité spatiale, en imposant une modulation temporelle du signal électrique d'entrée de la source laser dont la fréquence est égale au rapport de la vitesse de déplacement relatif entre le substrat et la ligne laser sur la période du motif.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on obtient un motif à modulation d'indice de réfraction sans périodicité spatiale, en faisant varier la modulation temporelle du signal électrique d'entrée de la source laser au cours du déplacement relatif du substrat et de la ligne laser.
De manière avantageuse, lorsque la ligne laser est formée à l'aide de plusieurs sources laser indépendantes, la modulation temporelle du signal électrique d'entrée peut être différente d'une source laser à une autre formant la ligne laser. Il est ainsi possible d'ajuster localement la puissance le long de la ligne laser, ce qui permet une modulation de l'indice de réfraction également selon la direction longitudinale de la ligne laser. Cela permet de gagner encore en flexibilité dans la modulation spatiale de l'indice de réfraction du substrat.
Selon une caractéristique, la puissance surfacique moyenne de la ligne laser dans le plan focal est supérieure ou égale à 103 W/cm2. Cette puissance peut être générée à l'aide d'une source laser de haute puissance linéique, notamment supérieure à 10 W/mm, opérant en mode continu (Continuous Wave, ou CW) ou quasi-continu (Quasi Continuous Wave, ou QCW), ou à l'aide d'une source laser puisée de plus faible puissance moyenne, notamment inférieure à 100 mW/mm. Dans le cas d'une source laser puisée, le processus de traitement du substrat est plus efficace car la diffusion thermique n'a pas le temps d'avoir lieu. La puissance de la ligne laser dans le plan focal doit être ajustée en tenant compte de cet effet de diffusion thermique. De préférence, la puissance surfacique moyenne de la ligne laser dans le plan focal est supérieure ou égale à 103 W/cm2 lorsqu'elle est générée à l'aide d'une source laser puisée, et supérieure ou égale à 104 W/cm2 lorsqu'elle est générée à l'aide d'une source laser opérant en mode continu ou quasi-continu.
La température subie par le substrat lors du procédé est de l'ordre de 400°C dans le cas d'un substrat en verre minéral et de 100°C dans le cas d'un substrat en matériau organique polymérique.
Dans un mode de réalisation, la ou chaque source laser formant la ligne laser est une source continue ou quasi-continue.
Dans un autre mode de réalisation, la ou chaque source laser formant la ligne laser est une source puisée. Dans ce cas, on module temporellement la puissance des impulsions émises. Lorsque le rayonnement est puisé, la fréquence de répétition est avantageusement d'au moins 10 kHz, notamment 15 kHz et même 20 kHz, de manière à être compatible avec la modulation et les vitesses de déplacement utilisées.
Dans un mode de réalisation, la ligne laser est fixe et le substrat a au moins une première dimension et une deuxième dimension transversales entre elles, le procédé comprenant au moins une première étape et une deuxième étape telles que : - dans la première étape, on déplace le substrat en translation parallèlement à sa première dimension et transversalement à la direction longitudinale de la ligne laser, et on module temporellement la puissance de la ligne laser ;
- dans la deuxième étape, on déplace le substrat en translation parallèlement à sa deuxième dimension et transversalement à la direction longitudinale de la ligne laser, et on module temporellement la puissance de la ligne laser.
Dans ce mode de réalisation, le substrat subit au moins deux étapes successives de traitement, une première étape selon une direction et une deuxième étape selon une direction transversale à la direction de la première étape de traitement. Le procédé selon l'invention permet ainsi de structurer l'indice de réfraction du substrat selon un maillage, avec au moins deux directions de création du maillage.
Un autre objet de l'invention est une installation de traitement d'un substrat transparent pour lui conférer des propriétés optiques modulées, par la création d'un motif à modulation d'indice de réfraction dans le substrat, cette installation comprenant :
- une ou plusieurs sources laser ainsi que des optiques de mise en forme et de redirection propres à générer au moins une ligne laser,
- des moyens de déplacement aptes à imposer en fonctionnement un déplacement relatif du substrat et de la ligne laser selon une direction transversale à la direction longitudinale de la ligne laser, alors que la ligne laser est focalisée sur le substrat,
- des moyens de modulation temporelle de la puissance de la ligne laser en fonction de la vitesse de déplacement relatif et des dimensions du motif selon la direction de déplacement relatif.
L'invention a également pour objet un substrat transparent à propriétés optiques modulées, en verre minéral non trempé ou en matériau organique polymérique, susceptible d'être obtenu par le procédé décrit ci-dessus, comportant un motif à modulation d'indice de réfraction formé d'une série de lignes ou de portions de lignes juxtaposées, où la valeur de l'indice de réfraction du substrat change d'une ligne à une autre et une dimension caractéristique pour le changement de valeur de l'indice de réfraction du substrat, prise transversalement à la direction longitudinale des lignes, est un multiple d'une dimension nominale comprise entre 10 m et 1000 μιτι, de préférence entre 10 m et 200 μιτι.
Selon une caractéristique, le substrat, ou la partie du substrat qui comporte effectivement le motif à modulation d'indice de réfraction, présente au moins une dimension supérieure ou égale à 0,5 m, notamment 1 m, voire 2 m et même 3 m. De préférence, l'aire des faces principales du substrat, ou de la partie du substrat qui comporte effectivement le motif à modulation d'indice de réfraction, est supérieure ou égale à 1 m2, encore de préférence supérieure ou égale à 1 ,4 m2. Dans un mode de réalisation avantageux, le substrat traité est parallélépipédique de longueur 1 ,3 m et de largeur 1 ,1 m. Un avantage de l'invention est l'obtention rapide d'un motif à modulation d'indice de réfraction, même pour des grandes tailles de substrats, avec un haut niveau de résolution.
Dans un mode de réalisation, la valeur de l'indice de réfraction du substrat change continûment d'une ligne à une autre. Le motif à modulation d'indice de réfraction du substrat est ainsi un motif avec une variation continue d'indice de réfraction perpendiculairement à la direction longitudinale des lignes ou portions de lignes juxtaposées du motif. Une telle variation continue d'indice de réfraction peut être obtenue, par exemple, en modulant temporellement la puissance de la ligne laser selon une fonction de type signal sinusoïdal ou signal triangulaire.
Selon l'invention, le motif à modulation d'indice de réfraction peut être présent uniquement en surface du substrat, sur l'une ou plusieurs de ses surfaces, ou présent dans le volume du substrat.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation d'un procédé et d'un substrat selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un substrat à propriétés optiques modulées conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, obtenu selon le procédé de l'invention, la partie inférieure de la figure 1 montrant la puissance électrique de type créneau appliquée en entrée des sources laser (Exemples 1 et 2) ;
- la figure 2 est une vue de dessus d'un substrat à propriétés optiques modulées conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, obtenu selon le procédé de l'invention, la partie inférieure de la figure 2 montrant la puissance électrique de type sinusoïdale appliquée en entrée des sources laser (Exemple 3) ;
- la figure 3 est une vue de dessus d'un substrat à propriétés optiques modulées conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, obtenu selon le procédé de l'invention comprenant deux étapes successives de traitement selon deux directions perpendiculaires entre elles, de manière à créer un maillage, la partie inférieure de la figure 3 montrant la puissance électrique de type créneau appliquée en entrée des sources laser pour chaque étape de traitement (Exemple 4).
EXEMPLE 1
On applique le procédé conforme à l'invention à un substrat en verre clair silico-sodo-calcique commercialisé sous la dénomination SGG PLANILUX par la société Saint-Gobain Glass, obtenu par le procédé float puis découpé selon une forme rectangulaire de longueur L = 6 m et de largeur i - 3,3 m.
La ligne laser utilisée pour la mise en œuvre du procédé est formée par des sources laser de type diodes laser InGaAs, qui sont des sources quasi-continues émettant à une longueur d'onde comprise entre 900 nm et 1000 nm. La ligne laser a une longueur de 3,3 m, égale à la largeur i du substrat, et une largeur moyenne de 50 μιτι. La largeur de la ligne laser est homogène sur la longueur de la ligne, de sorte que la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut 3% de la valeur moyenne, soit 1 ,5 μιτι.
Le substrat est disposé sur un convoyeur à rouleaux de manière à défiler selon une direction X, parallèlement à sa longueur. La ligne laser est fixe et positionnée au-dessus de la face supérieure du substrat avec sa direction longitudinale Y qui s'étend perpendiculairement à la direction X de défilement du substrat, c'est-à-dire selon la largeur du substrat, en s'étendant sur toute cette largeur.
La position du plan focal de la ligne laser est ajustée pour être au centre de l'épaisseur du substrat lorsque celui-ci est positionné sur le convoyeur, la puissance surfacique moyenne de la ligne laser au niveau du plan focal étant de 105 W/cm2.
On fait défiler le substrat sous la ligne laser à une vitesse de 10 m/min, la vitesse ne variant pas de plus de 1 % en relatif. Au cours du défilement du substrat sous la ligne laser, on applique en entrée des diodes laser une puissance électrique Peiec en créneau, comme visible dans le bas de la figure 1 , qui montre l'évolution de Peiec en fonction du temps t. La période du signal en créneau Peiec(t) est de 1 ,2 s et la durée de pulsation est de 300 ms.
Comme montré sur la figure 1 , on obtient ainsi un substrat comportant un motif à modulation d'indice de réfraction dans lequel des bandes traitées de largeur égale à 5 cm parallèlement à la longueur du substrat sont alternées avec des bandes non traitées de largeur égale à 15 cm parallèlement à la longueur du substrat. Les bandes traitées ont un indice de réfraction n2 augmenté de 0,01 environ par rapport à l'indice de réfraction n1 des bandes non traitées. EXEMPLE 2
Comme dans l'exemple 1 , on applique le procédé conforme à l'invention à un substrat en verre clair silico-sodo-calcique commercialisé sous la dénomination SGG PLANILUX par la société Saint-Gobain Glass, obtenu par le procédé float puis découpé selon une forme rectangulaire de longueur L = 6 m et de largeur l - 3,3 m.
Dans l'exemple 2, la ligne laser utilisée pour la mise en œuvre du procédé est formée par des sources laser de type laser à disque Yb:YAG couplé dans une fibre optique de 300 μιτι de diamètre de cœur, émettant à une longueur d'onde de 1030 nm. La ligne laser a une longueur de 3,3 m, égale à la largeur l du substrat, et une largeur moyenne de 50 μιτι. La largeur de la ligne laser est homogène sur la longueur de la ligne, de sorte que la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut 3% de la valeur moyenne, soit 1 ,5 μιτι.
Le substrat est disposé sur un convoyeur à rouleaux de manière à défiler selon une direction X, parallèlement à sa longueur. La ligne laser est fixe et positionnée au-dessus de la face supérieure du substrat avec sa direction longitudinale Y qui s'étend perpendiculairement à la direction X de défilement du substrat, c'est-à-dire selon la largeur du substrat, en s'étendant sur toute cette largeur.
La position du plan focal de la ligne laser est ajustée pour être au centre de l'épaisseur du substrat lorsque celui-ci est positionné sur le convoyeur, la puissance surfacique moyenne de la ligne laser au niveau du plan focal étant de 105 W/cm2.
On fait défiler le substrat sous la ligne laser à une vitesse de 10 m/min, la vitesse ne variant pas de plus de 1 % en relatif. Au cours du défilement du substrat sous la ligne laser, on applique en entrée sur les sources laser une tension de commande de la puissance Peiec en créneau, comme visible dans le bas de la figure 1 , qui montre l'évolution de Peiec en fonction du temps t. Comme dans l'exemple 1 , la période du signal en créneau Peiec(t) est de 1 ,2 s et la durée de pulsation est de 300 ms.
On obtient ainsi un substrat comportant un motif à modulation d'indice de réfraction tel que montré sur la figure 1 , dans lequel des bandes traitées de largeur égale à 5 cm parallèlement à la longueur du substrat sont alternées avec des bandes non traitées de largeur égale à 15 cm parallèlement à la longueur du substrat. Les bandes traitées ont un indice de réfraction n2 augmenté de 0,01 environ par rapport à l'indice de réfraction n1 des bandes non traitées.
EXEMPLE 3
Comme dans les exemples 1 et 2, on applique le procédé conforme à l'invention à un substrat en verre clair silico-sodo-calcique commercialisé sous la dénomination SGG PLANILUX par la société Saint-Gobain Glass, obtenu par le procédé float puis découpé selon une forme rectangulaire de longueur L = 6 m et de largeur i = 3,3 m.
Dans l'exemple 3, la ligne laser utilisée pour la mise en œuvre du procédé est formée par des sources laser puisées, avec une durée d'impulsion de 400 fs et un taux de répétition de 500 kHz, émettant à une longueur d'onde de 1040 nm. La ligne laser a une longueur de 3,3 m, égale à la largeur i du substrat, et une largeur moyenne de 50 μιτι. La largeur de la ligne laser est homogène sur la longueur de la ligne, de sorte que la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut 3% de la valeur moyenne, soit 1 ,5 μιτι.
Le substrat est disposé sur un convoyeur à rouleaux de manière à défiler selon une direction X, parallèlement à sa longueur. La ligne laser est fixe et positionnée au-dessus de la face supérieure du substrat avec sa direction longitudinale Y qui s'étend perpendiculairement à la direction X de défilement du substrat, c'est-à-dire selon la largeur du substrat, en s'étendant sur toute cette largeur.
La position du plan focal de la ligne laser est ajustée pour être au centre de l'épaisseur du substrat lorsque celui-ci est positionné sur le convoyeur, la puissance surfacique moyenne de la ligne laser au niveau du plan focal étant de 103 W/cm2.
On fait défiler le substrat sous la ligne laser à une vitesse de 10 m/min, la vitesse ne variant pas de plus de 1 % en relatif. Au cours du défilement du substrat sous la ligne laser, on applique en entrée des diodes laser une puissance électrique Peiec de type sinusoïdale, comme visible dans le bas de la figure 2, qui montre l'évolution de Peiec en fonction du temps t. La période du signal sinusoïdal Peiec(t) est de 1 ,2 s, ce qui permet de moduler temporellement la puissance des puises des sources laser comme montré schématiquement sur la figure 2 où seuls quelques puises ont été représentés dans l'enveloppe du signal sinusoïdal.
Comme montré sur la figure 2, on obtient ainsi un substrat comportant un motif à modulation d'indice de réfraction de périodicité spatiale de 15 cm, avec un gradient d'indice de réfraction alternativement croissant et décroissant dans la direction de longueur du substrat. Les zones de plus haut indice ont un indice de réfraction n2 augmenté de 0,01 environ par rapport à l'indice de réfraction n1 des zones de plus bas indice, où l'indice de réfraction n1 correspond à l'indice de réfraction du substrat non traité.
EXEMPLE 4
Comme précédemment, on applique le procédé conforme à l'invention à un substrat en verre clair silico-sodo-calcique commercialisé sous la dénomination SGG PLANILUX par la société Saint-Gobain Glass, obtenu par le procédé float mais découpé cette fois-ci selon une forme carrée de 3,3 m de côté.
Dans ce mode de réalisation, le procédé comprend deux étapes successives de traitement du substrat, la première étape étant identique au traitement appliqué au substrat dans le premier mode de réalisation, avec le substrat qui défile parallèlement à l'un de ses côtés C1 , et la deuxième étape étant également identique au traitement appliqué au substrat dans le premier mode de réalisation, mais le substrat défilant cette fois-ci parallèlement à un autre de ses côtés C2 perpendiculaire au côté C1 . Cette deuxième étape est illustrée sur la figure 3.
Comme montré sur la figure 3, on obtient ainsi un substrat comportant un motif à modulation d'indice de réfraction sous la forme d'un maillage, les brins du maillage étant des bandes traitées de largeur égale à 5 cm, qui délimitent entre elles des zones non traitées ayant une forme carrée de 15 cm de côté. Les bandes traitées ont un indice de réfraction n2 augmenté de 0,01 environ par rapport à l'indice de réfraction n1 des zones carrées non traitées.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'obtention d'un substrat transparent à propriétés optiques modulées, comportant un motif à modulation d'indice de réfraction, caractérisé en ce qu'on irradie un substrat transparent au moyen d'un rayonnement laser focalisé sur le substrat sous la forme d'au moins une ligne laser, où le substrat absorbe au moins partiellement le rayonnement laser, en ce qu'on impose un déplacement relatif du substrat et de la ligne laser focalisée sur le substrat selon une direction (X) transversale à la direction longitudinale (Y) de la ligne laser et en ce que, au cours de ce déplacement relatif, on module temporellement la puissance de la ligne laser en fonction de la vitesse de déplacement relatif et des dimensions du motif selon la direction (X) de déplacement relatif.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la ligne laser est focalisée à la surface du substrat.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la ligne laser est focalisée dans le volume du substrat.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la direction longitudinale (Y) de la ligne laser est sensiblement perpendiculaire à la direction (X) de déplacement relatif.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne laser est fixe et on déplace le substrat en translation selon une direction (X) transversale à la direction longitudinale (Y) de la ligne laser.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on module temporellement la puissance de la ligne laser en modulant temporellement le signal électrique d'entrée de la ou chaque source laser formant la ligne laser.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le motif à modulation d'indice de réfraction présente une périodicité spatiale et la fréquence de modulation temporelle du signal électrique d'entrée de la source laser est égale au rapport de la vitesse de déplacement relatif entre le substrat et la ligne laser sur la période du motif.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la modulation temporelle du signal électrique d'entrée de la source laser varie au cours du déplacement relatif du substrat et de la ligne laser.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la ligne laser est formée à l'aide de plusieurs sources laser indépendantes, la modulation temporelle du signal électrique d'entrée étant différente d'une source laser à une autre formant la ligne laser.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne laser a une largeur moyenne comprise entre 10 μιτι et 1000 μιτι, de préférence entre 30 μιτι et 200 μιτι.
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puissance surfacique moyenne de la ligne laser dans le plan focal est supérieure ou égale à 103 W/cm2.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque source laser formant la ligne laser est une source continue ou quasi-continue.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que la ou chaque source laser formant la ligne laser est une source puisée et on module temporel lement la puissance des impulsions émises.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur d'onde du rayonnement de la ou chaque ligne laser est comprise dans un domaine allant de 100 nm à 2000 nm ou dans un domaine allant de 5 μιτι à 15 μιτι.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne laser est fixe et le substrat a au moins une première dimension (L ; C1 ) et une deuxième dimension (i ; C2) transversales entre elles, le procédé comprenant au moins une première étape et une deuxième étape telles que :
- dans la première étape, on déplace le substrat en translation parallèlement à sa première dimension (L ; C1 ) et transversalement à la direction longitudinale (Y) de la ligne laser, et on module temporellement la puissance de la ligne laser ;
- dans la deuxième étape, on déplace le substrat en translation parallèlement à sa deuxième dimension (i ; C2) et transversalement à la direction longitudinale (Y) de la ligne laser, et on module temporellement la puissance de la ligne laser.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat a au moins une dimension supérieure à 1 m, notamment à 3 m.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement relatif est d'au moins 3 mètres par minute.
18. Installation de traitement d'un substrat transparent pour lui conférer des propriétés optiques modulées, par la création d'un motif à modulation d'indice de réfraction dans le substrat, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- une ou plusieurs sources laser ainsi que des optiques de mise en forme et de redirection propres à générer au moins une ligne laser,
- des moyens de déplacement aptes à imposer en fonctionnement un déplacement relatif du substrat et de la ligne laser selon une direction (X) transversale à la direction longitudinale (Y) de la ligne laser, alors que la ligne laser est focalisée sur le substrat,
- des moyens de modulation temporelle de la puissance de la ligne laser en fonction de la vitesse (v) de déplacement relatif et des dimensions du motif selon la direction (X) de déplacement relatif.
19. Substrat transparent à propriétés optiques modulées, en verre minéral non trempé ou en matériau organique polymérique, susceptible d'être obtenu par le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte un motif à modulation d'indice de réfraction formé d'une série de lignes ou de portions de lignes juxtaposées, où la valeur de l'indice de réfraction du substrat change d'une ligne à une autre et une dimension caractéristique pour le changement de valeur de l'indice de réfraction du substrat, prise transversalement à la direction longitudinale des lignes, est un multiple d'une dimension nominale comprise entre 10 m et 1000 μιτι, de préférence entre 10 m et 200 μιτι.
20. Substrat transparent selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'aire des faces principales du substrat, ou de la partie du substrat qui comporte effectivement le motif à modulation d'indice de réfraction, est supérieure ou égale à 1 m2, de préférence supérieure ou égale à 1 ,4 m2.
21 . Substrat transparent selon l'une quelconque des revendications 19 ou
20, caractérisé en ce que la valeur de l'indice de réfraction du substrat change continûment d'une ligne à une autre.
22. Substrat transparent selon l'une quelconque des revendications 19 à
21 , caractérisé en ce que le motif à modulation d'indice de réfraction est présent en surface du substrat.
23. Substrat transparent selon l'une quelconque des revendications 19 à 21 , caractérisé en ce que le motif à modulation d'indice de réfraction est présent dans le volume du substrat.
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