Brevet FR2198160A1 — publié le 19740329

la présente invention a pour objet un coupleur de dérivation optique pour réseaux de transmission constitués de fibres optiques. Les lignes de fibres de verre sont particulierement appropriées à assurer la transmission d'informations à large bande dans un réseau de participants ou d'abonnés. En raison du faible coût matériel des divers brins constitutifs de la ligne, rien ne s'oppose à ce que llon attribue à chaque participant ou abonné un brin individuel, réalisant ainsi une transmission multiplex à faisceau sous la forme d'un câble comportant de multiples brins. L'inconvénient de telles transmissions dans lesquelles un brin individuel est attribué à chaque participant ou abonné consiste en ce que, au fur et à mesure que progresse la distribution, la section du cible va constamment en se réduisant, et que l'on doit pour cette raison pouvqir disposer de tout un échantillonnage de sections de cabales, alors qu'il n'est pas possible pour des raisons de fabrication, de montage et d'exploitation de disposer d'un diamètre de câble décroissant par gradins rapprochés. Une possibilité de surmonter cette difficulté consiste à dériver en certains endroits de la ligne de fibres de verre une certaine proportion de l'énergie transportée. La présente invention se donne ainsi pour but de concevoir un coupleur de dérivation optique pour de tels réseaux de transmission constitués de fibres optiques et gracie auquel on puisse, même ultérieurement, driver de l'énergie en certains emplacements choisis du réseau de transmission sans devoir pour autant influencer ou modifier ce réseau, et ceci en conservant la flexibilité qui est propre aux câbles optiques. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que le coupleur de dérivation optique se compose d'un substrat en verre présentant un indice de réfraction nl et dans lequel sont encastrées une ou plusieurs voies optiques principales en verre ayant la forme de canaux rectangulaires ou circulaires et possédant un indice de réfraction n2) nl, qu'à chaque vote optique principale est adjointe une voie optique dérivée constituée psr un canal de forme correspondante qui court parallèlement à une certaine distance et sur une certaine longueur de la voie principale sans venir à son contact, et que les fibres optiques en verre qui aboutissent ou substrat ou en partent sont soit collées sur ses faces frontales à l'emplacement des voies concernées soit introduites dans des perçages qui y sont prévus à cet effet. La distance ménagée entre les voies optiques principale et dérivée est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumiqre employée, tandis que la longueur sur laquelle la voie optique dérivée court parallèlement à la voie optique principale est de l'ordre de grandeur de quelques centaines de fois cette même longueur d'onde. Si nécessaire, le coupleur de dérivation optique selon l'invention peut également inclure des amplificateurs optiques. Dans une forme de réalisation avantageuse du coupleur de dérivation optique selon l'invention, a longueur de la voie optique dérivée et sa distance de la voie optique principale sont choisies de anir telle que l'énergie se répartisse par parts égales entre les dux voies. Un avantage essentiel du coupleur de dérivation optique selon l'invention consiste en ce qu il est possible d'effectuer dans un réseau d base déjà établi des extensions ultérieures du nombre de participants ou 4'abonnés, ceci grâce à l'insertion de manchons de dérivation lesquels peuvent être équipés s'il est besoin d'amplificateurs optiques, ces extensions étant réalisées de façon simple et sans influencer ni modifier le réseau existant. L'invention sera expliquée ci-après plus en détail à la lumière de quelques e > emples de réalisation, donnés à simple titre illustratif et en se référant aux dessins ci-annexés, en lesquels la figure 1 représente en plan un coupleur de dérivation optique selon 1'invention, muni d'une seule voie optique principale et d'une seule voie optique dérivée ; et la figure 2 représente en perspective un cpupleur de dérivation optique selon l'invention, et comportant trois voies optiques principales et autant de voies optiques dérivées. Le principe du coupleur de dérivation optique repose sur le couplage de guides d'ondes superficielles et sur le transfert d'énergie correspondant d'une voie à l'autre Le couplage résulte uniquement d'un effet de proximité sans au'il soit nécessaire de réaliser une liaison matérielle entre les deux voies concernées. Entre deux guides d'ondes superficielles disposés parallèlement l'un à l'autrc et présentant meme vitesse de phase se produit en effet, après une certaine distance désignée sous le nom de longueur d'échange ,un échange complut d'énergie entre une voie alimentée et une voie non-alimentce. Toutefois, pour la réalisation d'une dérivation sur un réseau de transmission, on recherche non pas un échange complet d'énergie mais seulement un échange partiel. Si, par exemple, dix participants ou abonnés doivent être alimentés par la même voie, l'énergie disponible est divisée en dix parts égales, le rapport de répartition étan essentiellement régi par les deux paramètres suivants 10) par l'intensité du couplage qui est elle-même une fonction exponentielle de la distance entre les deux lignes disposées en parallèle l'une sur l'autre 2 ) par la différence des constantes de phase ss1-ss 2 des deux lignes. La grandeur ##### = Ls est dénommée longueur d'onde de battement des deux lignes.L'importance d'échange d'énergie dépend du facteur in 2% I , et par conséquent du rapport de la longueur sur laquelle les deux lignes courent en parallèle à la longueur d'onde de battement La constante de phase ss de la ligne concernée est fixée par l'indice de réfraction n2 de la voie optique. Sur la figure I des dessins, les repères numériques 1, 2 et 5 désignent respectivement le coupleur de dérivation optique, la voie optique principale, et 1( oe e optique dérivée qui est couplée avec la voie optique principale 2 par l'intermédiaire d'une trajectoire parallèle de longueur 1 et située à une distance d de la voie principale. Si 1 est égale à la longueur dite d'échange, on se trouve alors en présence d'une liaison entre brins de rapport 1:1, ce qui revient à dire que la totalité de l'énergie transportée dans la voie optique principale 2 est dérivée dans la voie optique dérivée 5. La figure 2 représente en perspective un coupleur de dérivation optique 1 comportant trois voies optiques principales 2, 3 et 4 à chacune desquelles est adjointe une voie optique dérivée 5, 6 ou 7 disposée parallèlement à la voie principale correspondante et sans entrer en contact avec elle. Pour dériver par couplage de chacune des voies optiques principales une partie de l'énergie q'elle transporte dans la voie optique dérivée associée, le distance d est choisie égale à l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière empla yée, tandis que la longueur 1 sur laquelle les deux oies courent parallèlement l'une à l'autre est choisie égale à un ordr- de grandeur de quelques centaines de fois cette même longueur d'onde. La réalisation du coupleur de dérivation optique consiste à encastrer dans un substrat autant de voies optiques que l'on désire de brins de transmission, chacune de ces voies étant associée à une voie optique dérivée Plus précisément, a chaque voie optique principale est associée une voie optique dérivée qui court parallèlement à elle sur une longueur 1 et à une distance d. L'indice de réfraction du substrat et celui des ~oies optiques doivent coincider avec ceux des brins extérieurs de raccordement, ceci afin d'empêcher des hénomènes de réflexion.La filtration des brins aboutissant au coupleur de dérivation optique ou en partant peut etre effectuée par simple collage Si l'on désire obtenir non pas un échange d'énergie par tiel) rais un échange d'énergie total, en d'autres termes si l'on désire réaliser une épissure sans contact, la longueur 1 est choisie égale à la longueur dite d'échange, ce qui revient à dire ou le rapport de répartition est égal à 1 t. Le coupleur de dérivation optique ainsi accordé sur la longueur d'échange ne constitue alors rien d'autre qu'une épissure de raccordement sans contact. Du fait que le coup leur Je dérivation optique selon la présente invention constitue un élément fortement miniaturisé, on peut recourir pour sa fabrication aux procédés microscopiques de l'optique intégrée. REVEND I CA T IONS 1. Coupleur de dérivation optique pour réseaux de trans- mission constitués de fibres optiques, caractérisé par le fait qu'il se compose d'un substrat l' en verre présentant un indice de réfraction nl et dans lequel sont encastrées une ou plusieurs voies optiques principales (2,3 4 en verre ayant la forme de canaux rectangulaires ou circulaires et possédant un indice de réfraction n2 > n1, qu'à chaque voie optique principale est adjointe une voie optique drivée (5, 6, 7 constituée par un canal de forme correspondante qui court parallèlement à une certaine distance 'd' et sur une certaine longueur (1) de la voie principale sans venir à son contact, et que les fibres optiques en verre qui aboutissent au substrat ou en partent sont soit collées sur ses faces frontales à l'emplacement des voies concernées soit introduites dans des perçages qui y sont prévus à cet effet. 2.Coupleur de dérivation optique selon la revendication l, caractérisé par le fait que la distance 'd entre voies optiques principale et dérivée est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière employée. 3. Coupleur de dérivation optique selon a revendication \ caractétisé par le fait que la longueur 1' sur laquelle la voie optique dérivée court parallèlement à la voie optique principale est de l'ordre de grandeur de quelques centaines de fois la longueur d'onde de la lumière employée. 4. Coupleur de dérivation optique selon 'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il inclut en outre des amplificateurs optiques. 5. Coupleur de dérivation optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la longueur r de la voie optique dérivée et sa distance îd de la voie optique principale sont choisies de manière telle que l'énergie se répartisse par parts égales entre les deux voies.