Brevet FR2154598A1 — publié le 19730511

La présente invention concerne un guide d'ondes optiquesmultimode comprenant un filament creux photoconducteur ayant un indice de réfraction relativement faible, contenant une âme en matière photoconductrice ayant un indice de réfraction relativement élevé. Il est connu d'utiliser plusieurs éléments photoconducteurs disposés en une formation généralement parallèle et serrée, pour acheminer vers un plan image la lumière formant une image optique dans un plan objet. Chacun de ces éléments travaille suivant le principe de la réflexion interne, sur les parois latérales,de la plus grande partie de la lumière qui a pénétré dans l'élément à une de ses extrémités et le traverse Jusqu'à l'extrémité de sortie. Les dispositifs de ce genre ne se sont malheureusement point avérés complètement satisfaisants, en raison principalement du faible rendement de transmission de la lumière. L'invention a pour objet un.guide d'ondes optiquesayant un rendement de transmission de la lumière élevé. Suivant l'invention, l'âme photoconductrice de la fibre est constituée d'un liquide organique. L'invention va être décrite sur un exemple de forme de réalisation illustré par les dessins Joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un guide d'ondes optiques selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un filament selon l'invention - la figure 3 est un graphique montrant la perte de transmission en fonction de la longueur d'une fibre en verre ayant un diamètre extéri-ur- de 0,0127 cm rempli de bromobenzène pour la longueurNd'orwe de 6328 A - la figure 4 est un graphique montrant la perte en décibels par mètre en fonction de la longueur d'onde pour une fibre similaire à celle utilisée pour établir le graphique de la figure 3. Le guide d'ondes optiques 11 dont la structure est schématisée à la figure 1 comprend plusieurs filaments parallèles rapprochés 12. Comme on peut le voir plus particulièrement à la figure 2, chaque filament 12 comporte une gaine 13 et une (9me 14 constituée d'un liquide organique qui présente des propriétés photoconductrices satisfaisantes. La matière constituant la gaine 13 a un indice de réfraction plus faible que la matière constituant l'me 14 de sorte que la réflexion interne de la lumière parcourant le filament se produit sur les surfaces de la paroi latérale de l'ame sans pénétrer ou entre absorbé par la gaine. Les filaments 12 peuvent être sélectionnés judicieusement parmi les fibres creuses composées de verre blanc à base de soude, chaux et silicate (nD= 1,52) ou de quartz fondu (nD= 1,458). Les dimensions de chaque groupe de filaments dépendent du but envisagé pour le dispositif et la section transversale des filaments dépend du taux de résolution ou de définition voulu pour 11 image. Les extrémités opposées de chaque groupe de filaments peuvent être finies ou polies du point de vue optique en sorte de recevoir aisément la lumière incidente provenant d'un moyen prévu à une extrémité du dispositif et d'émettre aisément la lumière reçue vers un moyen disposé près de l'ex- trémité opposée. L'dme 14 consiste en un liquide organique ayant un indice de réfraction plus élevé que celui de la matière constituant la gaine 13. Les composés organiques convenant pour constituer l'âme 14 peuvent être choisis dans le groupe comprenant les composés répondant aux formules (c) leurs composés deutérés et (d) leurs mélanges, où x, y et z représentent des éléments choisis dans le groupe comprenant le brome, le fluor, le chlore et l'hydrogène. Parti culièrement utiles sont le bromobenzène (n= 1,560) et l'o-di- chlorobenzène t = 1,549). Des études ont toutefois révélé que les composés ci-dessus ne sont efficaces que conjointement à des fibres de verre creuses.Dans le cas où la gaine est constituée de quartz, il a été déterminé qu'un liquide organique convenable du point de vue transmission de la lumière consiste en tétrachlorure de carbone (qui perd sa différence d'indice de réfraction à la température ambiante) conjointement à un liquide organique aromatique du type décrit plus haut, tel que le chlorobenzène, le bromobenzène et analogue, ou des alkyles halogénés tels que CBrCl3, CBr3F, C2C14, l'hexachlorobutadiène et analogue. Ces composés sont utilisés en quantités allant Jusqu'à 20% en poids du mélange total. Quelques exemples typiques vont être décrits ciraprès Exemple 1 On choisit des tubes en verre de plomb ayant un diamètre extérieur de 16 mm, une épaisseur de paroi de 1,3 mm et un indice de réfraction de 1,52. On a tiré les tubes dans une atmosphère d'air en tronçons de 50 m environ de long et de 0,0127 cm environ de diamètre extérieur sur des tambours en aluminium de 26,67 cm de diamètre. Comme liquides organique s on choisit le bromobenzène et l'o-dichlorobenzène. Ces liquides sont purifiés par distillation et introduits dans les fibres creuses sous pression hydrostatique dans une cellule en monel avec un plongeur en téflon. La plupart des saletés se trouvent éliminées par la dis- tillation,et le remplissage hydrostatique des fibres évite l'introduction de bulles d'air. La cellule de remplissage est pourvue d'une fenêtre en quartz permettant d'introduire la lumière dans la fibre et maintenue en place en la faisant passer par une aiguille hypodermique fixée ensuite à la cellule par une garniture de seringue hypodermique du type Luer. La fibre est fixée à l'extrémité de l'aiguille hypodermique au moyen d'un adhésif époxyde. On emplit cinquante mètres de fibres en moins de 30 minutes et la configuration décrite est utilisée pour injecter la lumière en vue de mesurer les pertes. Ces mesures sont effectuées à une longueur d'onde de 6328 X au moyen d'un laser hélium-néon travaillant en mode transversal unique avec une puissance d'environ 3,5 mW. La lumière est concentrée dans la fibre au moyen d'un obJectif de microscope ayant un facteur d'agrandissement de 5x. L'extrémité sortie de la fibre est immergée dans une cellule contenant le même liquide que l'âme et le faisceau lumineux émergeant tra verse une fenêtre en verre et irradie le détecteur d'un appareil de mesure. L'immersion de l'extrémité de la fibre permet à la lumière se trouvant dans la gaine de verre de se réfracter vers l'extérieur en sorte que la lumière qui irradie le détecteur est celle qui a traversé l'âme. Le niveau de sortie de la lumière est alors mesuré en fonction de la longueur de la fibre en brisant des tronçons successifs à l'extrémité de la fibre.La figure 3 montre graphiquement les résultats, l'énergie lumineuse exprimée en milliwatts (mW) étant portée en ordonnées et la longueur de la fibre en mètres étant portée en abscisses. La perte mesurée dans la fibre est de 0,140 dB/m. D'une manière similaire, des mesures ont été effectuées au moyen de lumière non cohérente produite par une source à arc au Xénon (lampe Osram XB0450) de puissance élevée en utilisant un jeu de filtres ayant une bande passante de 100 pour diverses longueurs d'onde entre 5600 et 9400 . Dans ce cas, la puissance a été mesurée pour la longueur totale de la fibre et pour une longueur de quatre mètres après séparation d'un tronçon de e mètres. Les résultats sont illustrés graphiquement à la figure 4. En ordonnées est portée la perte et en abscisses est portée la longueur d'onde.Les lignes d'absorption à 6000 , 7000 et 8800 environ peuvent être attribuées à des harmoniques des lignes de vibration carbone-hydrogène dans le bromobenzène à 3.069 cl 1. Les harmoniques de cette ligne sont indiquées par les flèches verticales sur la figure 4. Une structure similaire est obtenue en remplissant une fibre d'o-dichloro benzène (ligne d'absorption à 3071 cl 1). La perte moyenne à o 6328 A est estimée être comprise entre 0,125 et 0,150 dB/m, valeur qui est notablement plus petite que la valeur de 0,24 dB/m à la même longueur d'onde pour la lumière non cohérente. La perte plus élevée pour la lumière nbn cohérente est attribuée dans une grande mesure aux modes de vibration d'ordres plus élevés qui ont une perte plus élevée par suite des imperfections du guide d'ondes à la surface de séparation entre la gaine et l'âme. Exemple 2 On répète le processus de l'exemple 1 en utilisant des fibres creuses en quartz fondu (nD = 1,458) et un mélange de tétrachlorure de carbone et de 20% en poids du mélange de chlorobenzène. La perte mesurée dans la fibre s'avère être. de 0,040 dB/m à la longueur d'onde de 6328 . La caractéristique recherchée suivant l'invention est une absorption faible dans la région intéressante et elle se manifeste par un spectre infrarouge sans lignes fortes ou avec lignes fortes autant que possible en dehors de la région infrarouge, Des études ont montré que l'utilisation de composés deutérés des liquides organique s a pour effet de déplacer les fondamentales dues aux vibrations carbone-hydrogène de 3 à 4,3 microns. REVENDICATIONS Guide d'ondes optiques multimode comprenant un filament creux photoconducteur ayant un indice de réfraction relativement faible, contenant une âme en matière photoconductrice ayant un indice de réfraction relativement élevé, caractérisé en e que ladite âme photoconductrice est constituée d'un liquide organique. 2.- Guide d'ondes optiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide organique est choisi dans le groupe comprenant (c) leurs composés deutérés et (d) leurs mélanges, où x, y et z représentent des éléments choisis dans le groupe comprenant le brome, le fluor, le chlore et l'hydrogène. 3.- Guide d'ondes optiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filament est une fibre de verre creuse. 4.- Guide d'ondes optiques selon la revendication 1, caractérisé es ce que le liquide organique est du bromobenzène. 5.- Guide d'ondes optiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que le liquide organique est de l'o-dichlorobenzène. 6.- Guide dindes optiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fibre de verre creuse est constituée de quartz, et en ce que le liquide organique est un mélange de tétrachlorure de carbone et d'un composé choisi dans le groupe de composés répondant à la formule où x et y sont des substituants choisis dans le groupe comprenant 1 hydrogène et les halogènes, les radicaux CC13Br, CBr3F, C2C14 et l'hexachlorobutadiène. 7. Guide d ondes optiques seion la revendication 6, caractérisé en ce que le composé est le chlorobenzène. 8.- Guide d ondes selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chlorobenzène est présent en une quantité allant jusqu'à 20% en poids du mélange total.