Lentille à plasma

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Montage expérimental pour l'étude de la déviation d'une onde électromagnétique par une lentille à plasma. Partie gauche : une antenne cornet et une lentille de Fresnel pour l'émission et la focalisation de l'onde. Partie droite : l'enceinte de confinement du plasma entre les deux bobines de Helmhotz.

Il s’agit là d’un dispositif quasi-optique original, conçu pour dévier un faisceau non pas lumineux mais électromagnétique, par exemple des ondes radar en bande X. Aucun mouvement mécanique. La commande consiste à faire varier les propriétés d'une lentille un peu spéciale - en plasma - un état de la matière constitué d’ions et d’électrons aux propriétés très particulières.

Ce plasma est obtenu par la production d’une décharge électrique confinée dans une enceinte de gaz - hélium, néon ou xénon - à très basse pression. Un champ magnétique quasiment uniforme, généré par deux bobines de Helmhotz, structure le plasma et lui donne une géométrie cylindrique, ce qui constitue la lentille à plasma. La densité d‘électrons est maximale dans l’axe du cylindre et s’annule sur la paroi de l’enceinte.

Une onde électromagnétique, produite par une antenne cornet et focalisée par une lentille de Fresnel, rencontre ce plasma à densité électronique radialement variable et subit une déviation de son axe de propagation. L’angle de cette déviation peut être modifié en contrôlant la densité d’électrons, par exemple en changeant la pression du gaz dans l’enceinte, ou en modulant le courant de décharge.

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Déviation d'un faisceau Gaussien d'ondes électromagnétiques en bande X . En pointillé la trace de l'enceinte à plasma.

Etude : Sylvain Bolioli, Jean-Pierre Lopez, Pierre Borderies, ingénieurs au département Electromagnétisme et radar de l'Onera