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Questions fréquentes - Cedrat Technologies

Produits et technologie
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  • Électronique pour actionneurs (à venir)
À propos de nous

À propos des Fast Steering Mirrors (FSM)

Fondamentaux et technologie

Un Fast Steering Mirror (FSM) utilise des actionneurs piézoélectriques ou magnétiques pour incliner un miroir autour de deux axes (Rx et Ry). Chaque axe utilise généralement une paire d’actionneurs en configuration push-pull afin d’assurer un pilotage du faisceau précis et rapide.

  • Fast Steering Mirror (FSM) : il s’agit d’un système complet de pilotage du faisceau avec le miroir déjà intégré.
  • Dynamic Tip-Tilt (DTT) mechanism : il s’agit de la même plateforme d’actionnement tip-tilt sans le miroir, permettant l’intégration d’un miroir personnalisé.
  • Beam Steering & Beam Stabilization : permet un contrôle angulaire rapide et précis d’un faisceau optique afin de maintenir un alignement stable et la stabilité globale du système.
  • Jitter stabilization : corrige le jitter haute fréquence du faisceau causé par les vibrations, les perturbations mécaniques et la turbulence atmosphérique.
  • Pointing, Acquisition & Tracking (PAT) : maintient un alignement stable de la ligne de visée (LOS), permet une acquisition rapide du faisceau et assure son suivi continu une fois l’alignement établi.
  • Point-Ahead Mechanism (PAM) : compense le désalignement angulaire entre deux terminaux optiques en mouvement afin de maintenir un alignement stable du faisceau optique.
  • Fast Steering Mirror (FSM) : il s’agit d’un système compact de pilotage du faisceau en tip-tilt, offrant une bande passante élevée, une réponse rapide et une stabilisation précise du faisceau, adapté aux applications laser haute énergie (HEL).
  • Galvanomètre : utilise un moteur pour faire pivoter un miroir afin d’effectuer un balayage angulaire, mais offre une bande passante plus faible et une réponse plus lente qu’un FSM.
  • Miroir déformable : modifie la forme de sa surface pour corriger le front d’onde, mais dispose de capacités limitées de pilotage du faisceau et peut nécessiter des conceptions spécifiques pour fonctionner avec des lasers haute énergie (HEL).

Performances et caractéristiques techniques

  • Nominal Stroke (Total Stroke pk-pk) : plage angulaire maximale sur laquelle un Fast Steering Mirror peut pivoter d’un côté à l’autre à 1 Hz et à température ambiante.
  • Loaded Blocked – Free Resonance Frequency : fréquence à laquelle le miroir entre en résonance lorsque les actionneurs sont électriquement bloqués (loaded) par rapport à leur état libre (free).
  • Control Bandwidth : plage de fréquences sur laquelle un Fast Steering Mirror peut suivre avec précision un signal de commande. La bande passante de contrôle est définie à -3 dB du full stroke.
    • Piezoelectric FSM : la bande passante de contrôle est généralement d’environ un tiers de la fréquence de résonance (~1/3 de la fréquence de résonance).
    • Magnetic FSM : la bande passante de contrôle peut approcher la fréquence de résonance et, dans certains cas, la dépasser.
  • Resolution : plus petit mouvement angulaire que le Fast Steering Mirror peut réaliser.
  • Accuracy : différence entre la position commandée et la position réelle du miroir dans des conditions réelles de fonctionnement.
  • Precision : capacité du Fast Steering Mirror à atteindre de manière répétée la même position lorsqu’il reçoit la même commande.
Four target plots illustrating the difference between accuracy and precision in Fast Steering Mirror positioning

Fig. A: Précis et exact

Fig. B: Précis mais pas exact

Fig. C: Exact (la moyenne est centrée) mais pas précis

Fig. D: Ni exact (la moyenne n’est pas centrée) ni précis

Radar chart illustrating the trade-off between Fast Steering Mirror stroke, bandwidth, and mirror size

Pour sélectionner le Fast Steering Mirror adapté, il faut d’abord définir les principales exigences, telles que la taille du miroir, le stroke, la bande passante de contrôle, la résolution, etc.

Il existe toujours un compromis entre les performances, notamment entre le stroke, la bande passante et la taille du miroir. Il n’est donc pas possible de maximiser tous les paramètres simultanément : ils doivent être équilibrés en fonction de l’application.

Sélection technique

  • Piezoelectric Fast Steering Mirror : utilise des actionneurs piézoélectriques pour le mécanisme de pilotage du faisceau. Il peut atteindre un stroke angulaire mécanique d’environ ~1° (≈20 mrad pk-pk) et une bande passante élevée (>1 kHz).
  • Magnetic Fast Steering Mirror : utilise des Moving Iron Controllable Actuators (MICA™) et offre un stroke angulaire plus important, jusqu’à ~5° de stroke angulaire mécanique (>50 mrad pk-pk), avec une bande passante pouvant atteindre ~300 Hz (-3 dB).
  • Moving Iron Controllable Actuator (MICA™) : l’actionneur MICA™ utilise un champ magnétique contrôlé, dans lequel un aimant permanent crée un champ magnétique fixe et des bobines modifient activement ce champ afin de contrôler la force exercée sur une pièce en fer mobile, permettant un mouvement bidirectionnel.
  • Voice-Coil Actuator (VCA) : le voice-coil actuator fonctionne en faisant circuler un courant dans une bobine placée dans un champ magnétique permanent. La force de Lorentz déplace directement la bobine (ou l’aimant) afin de produire un mouvement linéaire.

Par rapport au voice-coil actuator, la technologie MICA™ offre un faible auto-échauffement, une faible consommation électrique, une conception légère, un encombrement réduit ainsi que d’autres avantages au niveau du système.

Cedrat Technologies peut intégrer des miroirs personnalisés en Carbure de Silicium (SiC), Dioxyde de Silicium (SiO₂), Aluminium (Al) ou d’autres matériaux de substrat, avec des revêtements optiques à haute réflectivité adaptés aux exigences de l’application.

Ces miroirs peuvent être optimisés pour des applications telles que les systèmes d’armes laser haute énergie (HEL) et le traitement industriel au laser, notamment la découpe laser, le soudage laser et d’autres applications laser haute puissance.

Pour les clients disposant déjà d’un miroir ou travaillant avec un fournisseur privilégié, nous pouvons également fournir le mécanisme FSM sans miroir, permettant ainsi d’intégrer votre miroir personnalisé au Fast Steering Mirror.

L’électronique de commande dépend de la technologie du FSM (piézoélectrique ou magnétique) et du fait que le système fonctionne en boucle ouverte ou en boucle fermée.

Contrôleurs pour Piezo FSM :

  • CCBu20-NS : carte de contrôle compacte deux axes, optimisée pour les applications New Space et conçue pour résister à des environnements sévères tels que les radiations et les vibrations.
  • CCBu20 & CCBu40 : contrôleurs compacts tout-en-un deux axes avec contrôle en boucle fermée intégré et algorithmes PID dédiés. Différents niveaux de puissance sont disponibles pour répondre aux performances requises du FSM.
  • CAu10 : amplificateur extra-miniature à deux canaux pour le contrôle en boucle ouverte.
  • Rack-based Drivers : électroniques sur rack dédiées aux applications de laboratoire et comprenant des racks alimentés (RK42F-3U, RK42F-4U, RK84F-4U), des cartes amplificateurs (LA75, SA75, SP75), des conditionneurs de capteurs (SG75, ECS75) et des cartes de contrôle numériques (UC55).

Contrôleurs pour Magnetic FSM :

  • MCLA18 et MCSA480 : amplificateurs de commutation compacts conçus pour un contrôle efficace des mécanismes M-FSM.

Les capteurs sont utilisés pour le contrôle fin du mouvement et sont généralement nécessaires au fonctionnement en boucle fermée afin d’améliorer la précision, la résolution et la stabilisation du faisceau. Deux technologies de capteurs sont disponibles :

  • Strain Gauges (SG) : capteurs avec contact qui mesurent la déformation. Ils constituent l’option de capteur standard pour la plupart des Fast Steering Mirrors piézoélectriques.
  • Eddy Current Sensors (ECS) : capteurs sans contact qui mesurent une distance. Ils constituent une option standard sur certains Fast Steering Mirrors piézoélectriques et peuvent également être utilisés avec des Fast Steering Mirrors magnétiques.

Applications et solutions

Space et New Space :

Cedrat Technologies dispose de plus de 30 ans d’expérience dans le domaine spatial. Les Fast Steering Mirrors sont utilisés dans les Optical Communication Terminals (OCT) pour les Optical Feeder Links (OFL) et les Optical Inter-Satellite Links (OISL), ainsi que pour l’imagerie terrestre, la stabilisation du faisceau, la stabilisation du jitter et les Point Ahead Mechanisms (PAM).

Optronique et Défense :

Les Fast Steering Mirrors sont utilisés dans des systèmes électro-optiques, notamment les gimbals, les systèmes Infrared Search and Track (IRST) et les caméras IR super-résolution. Ils sont également utilisés dans les systèmes laser haute énergie (HEL) pour la stabilisation du faisceau, la compensation du beam wander et la compensation des vibrations.

Usinage laser :

Les Fast Steering Mirrors sont utilisés dans les systèmes d’usinage laser pour la technologie de wobble, afin d’améliorer les performances lors de la découpe laser, du soudage laser, du perçage laser, du marquage laser, de la structuration de surface et de la fabrication additive (AM).

Conditions environnementales et qualification spatiale

Cedrat Technologies dispose de plus de 30 ans d’expérience dans le domaine spatial. Les Fast Steering Mirrors de CTEC sont qualifiés pour les applications spatiales et conçus pour fonctionner sous vide, dans de larges plages de température, dans des environnements soumis aux radiations et dans d’autres conditions environnementales sévères.

Nous pouvons également fournir et qualifier des solutions FSM pour différentes exigences environnementales, en fonction de l’application du client et du niveau de qualification requis.

À propos de notre entreprise

Informations générales

Cedrat Technologies (CTEC) est une entreprise française de haute technologie spécialisée dans les technologies mécatroniques avancées. CTEC développe des actionneurs intelligents, des mécanismes, des capteurs, des électroniques de commande et des systèmes mécatroniques complets pour des applications industrielles, scientifiques, aérospatiales et optoélectroniques exigeantes.

Cedrat Technologies (CTEC) conçoit, développe, fabrique et industrialise des produits et systèmes mécatroniques avancés. L’expertise de CTEC couvre les mécanismes, les actionneurs piézoélectriques et magnétiques, les capteurs, l’électronique et les systèmes de contrôle. CTEC peut accompagner les projets depuis les études de faisabilité et la conception préliminaire jusqu’au prototypage, aux essais, à la qualification et à l’industrialisation.

Cedrat Technologies (CTEC) a son siège à Meylan, près de Grenoble, en France, au cœur de l’un des principaux pôles technologiques et d’innovation d’Europe. CTEC est également présente à l’international à travers ses filiales, notamment Cedrat Technologies India et Cedrat Technologies (Shanghai) en Chine.

Cedrat Technologies (CTEC) possède plusieurs décennies d’expérience dans le domaine de la mécatronique avancée et plus de 30 ans d’expérience dans les applications spatiales. Les activités spatiales de CTEC ont débuté avec le CNES dans les années 1990 et ont contribué au développement de technologies telles que l’actionneur breveté APA® (Amplified Piezoelectric Actuator).

Secteurs d'activité et solutions

Cedrat Technologies (CTEC) intervient dans un large éventail de secteurs et d’applications exigeants, notamment le Space and New Space, l’optronique, l’instrumentation scientifique, l’aéronautique, les machines de production et les technologies médicales. Les technologies de CTEC sont utilisées lorsque les applications nécessitent des mouvements précis, une grande précision de positionnement, une réponse rapide, un contrôle des vibrations ou des solutions mécatroniques compactes.

Oui. Cedrat Technologies (CTEC) développe des systèmes mécatroniques sur mesure lorsque les produits standards ne répondent pas pleinement aux exigences d’une application. Les développements personnalisés de CTEC peuvent combiner des mécanismes, des actionneurs, des capteurs, une électronique dédiée et des systèmes de contrôle, chaque élément étant adapté aux spécifications techniques et à l’environnement de fonctionnement du client.

Oui. Cedrat Technologies (CTEC) propose un portefeuille de produits mécatroniques standards pouvant être utilisés comme briques technologiques, ainsi que des solutions entièrement personnalisées développées pour des applications spécifiques. Les produits standards de CTEC peuvent accélérer le développement, tandis que l’ingénierie sur mesure de CTEC permet d’adapter le mécanisme, l’actionnement, la détection, l’électronique et le système de contrôle aux exigences spécifiques de performance et d’intégration.

Oui. Cedrat Technologies (CTEC) peut développer des systèmes mécatroniques complets en combinant plusieurs disciplines au sein d’un même projet. Selon l’application, un système peut intégrer un mécanisme, un actionnement piézoélectrique ou magnétique, des capteurs, une électronique de commande dédiée et un logiciel de contrôle. Les équipes d’ingénierie pluridisciplinaires de CTEC travaillent ensemble tout au long du processus de développement afin de garantir les performances et l’intégration au niveau système.

Ingénierie et développement de produits

Cedrat Technologies (CTEC) peut accompagner ses clients tout au long du cycle de développement d’un produit. Les services peuvent inclure les études de faisabilité, la conception préliminaire, la conception détaillée, le prototypage, la fabrication, l’assemblage, l’intégration et les essais (MAIT), la qualification et l’industrialisation. CTEC peut adapter le processus de développement aux exigences techniques du projet, aux objectifs de production et au marché cible.

Oui. Cedrat Technologies (CTEC) peut accompagner les projets depuis les premières étapes de faisabilité et de définition du concept jusqu’à la conception, au prototypage, aux essais, à la qualification et à l’industrialisation. En combinant son expertise en ingénierie et en fabrication, CTEC peut prendre en compte les exigences de performance technique, de fabricabilité, de qualité, de coût, de chaîne d’approvisionnement et de production tout au long du développement.

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