Brevet FR2298237A1 — publié le 19760813

La présente invention concerne un système de transmission optique par guides de lumiere. L'invention se rapporte plus particulizrement à un système de transmission du type comportant plusieurs émetteurs d'ondes lumineuses et au moins autant de récepte;rs d'ondes lumineuse et dans lequel chaque émetteur doit pouvoir entre relié aux diYtérent-- récepteurs, la transmission optique sreffectuant au moyen de guides de lumiere. Une telle configuration correspond notamment à im réseau constitué par une pluralité d'abonnés qu'il est nécessaire de pouvoir relier entre eux et ne comportant pas pour ce faire d'unité centrale. te terme abonné exprime les différents points à relier étant entendu que chacun d'eux possède soit un émetteur, soit un récepteur ou les deux. Pour permettre les différentes liaisons prévues entre chaque émetteur et les différents récepteurs, il est nécessaire soit d'utiliser un nombre très élevé de guides de lumière si l'on effectue des liaisons point à point, ou d'utiliser des dispositifs d'interconnexion de guides de lumière ou coupleurs optiques. La première solution aboutit à une structure- complexe et n'est guère envisa- geable pour des dispositifs émetteurs et récepteurs constitués par des convertisseurs optoélectriqv.es en-semiconducteur et qui présentent une a-ire de. rayonnement de faibles dimensions.La seconde solution aboutit également à une structure complexe en mettant en oeuvre un nombre qui peut être élevé de guides ou de coupleurs optiques compte tenu que ceux-ci ne permettent généralement que des divisions simples, binaires 9u ternaires, de l'énergie lumineuse reçue par une voie d'entrée qui se subdivise dans deux ou plus de voies de sortie. La présente invention permet de résoudre le problème posé en ne mettant en oeuvre qu'un seul dispositif coupleur optique et d'obtenir une configuration simple ne comportait qu'un seul guide de lumière respectivement pour chaque émetteur et chaque récepteur. Suivant une caractéristique de l'invention il est réalisé ui- système de transmission optique par guides de lumière comportant tne plurali4.G d1émetteurs d'ondes lumineuses connecté à une pluralité de récepteurs d'ondes lumineuses au moyen de guides de lumière et des moyens d'interconnexion de guides, ces derniers comportant un dispositif coupleur formé par un élément de guide de lumière pour délimiter un milieu transparent de propagation compris entre une première et une deuxième face plane et une surface latérale, lesdits guides étant rassemblés, chacun par une de leurs extrémités en deux groupes respectivement à 11 endroit desdites faces, unpremier groupe pour connecter séparément lesdits émetteurs à la première face et un deuxième groupe pour connecter séparément lesdits récepteurs à la deuxième face. tes particularités et avantages de l'invention apparaitront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées où les mêmes éléments sont désignés avec les mêmes repères et qui représentent - la figure 1, un schéma simplifié d'un dispositif coupleur de guides de lumière conforme à l'invention - la igure 2, un schéma d'un système de transmission optique utilisant un coupleur selon Ta figure 1 1 - la figure 3, une vue longitudinale en coupe du dispositif coupleur réalisé en fibre optique - la figure 4, une vue latérale du dispositif coupleur de la figure 3 - la figure 5, un exemple de réalisation monobloc du dispositif coupleur - et la figure 6, un exemple de réalisation en creux du dispositif coupleur. te dispositif coupleur optique mis en oeuvre pour interconnecter l'un quelconque des guides de lumière d'un premier groupe de guides à tous les guides d'un second groupe est représenté sur la figure 1. Il est constitué au moyen d'un élément de guide de lumière qui forme n milieu transparent de propagation 1 délimité par deux faces terminales 2 et 3, et une surface latérale 4. Les faces 2 et 3 sont planes et selon une réalisation préférée elles se trouvent dans deux plans parallèles P1 et P2 perpendiculaires à un axe de propagation optique Z et sont identiques et centrées sur l'axe Z. Une première face 2 constitue la face d'entrée et la seconde face 3 celle de sortie, chacune des faces forme une aire plane à l'intérieur d'un contour fermé 5. Dans les conditions de réalisation précitée la deuxième face 3 résulte de la translation le long de l'axe Z de la première face 2 à une distance L qui représente la longueur du coupleur.La surface latérale 4 est définie par la surface comprise entre les faces d'extrémité 2 et 3 et qui est engendrée par une génératrice parallèle à l'axe Z en s'appuyant sur le contour 5. Selon le principe de la transmission optique dans un guide de lumière, il est entendu qutun rayonnement lumineux dans le milieu 1 subit une réflexion totale au contact de la paroi latérale 4. Suivant un mode préféré de réalisation, le contour 5 est une circonférence, le milieu 1 étant un cylindre qui peut correspondre au coeur d'un élément de fibre optique. Cette forme de réalisation n'est pas à considérer limitative, le coupleur peut présenter un contour 5 fe-nné de forme quelconque et par exemple celui d'un polygone. La face d'entrée 2 est associée aux guides du premier groupe de guides 6 par une de leurs extrémités, la seconde extrémité de chacun de ces guides étant associée à un émetteur optique comme représenté sur la figure 2. De même les guides du deuxième groupe 7 sont associés par une de leurs extrémités à la face de sortie 3 et par leur seconde extrémité à-un récepteur d'ondes lumineuses. L'émetteur en fonctionnement à un instant considéré produit des ondes lumineuses qui sont transmises par le guide associé jusqu'à la face d'entrée i du coupleur qui répartit l'énergie lumineuse reçue sur la face de sortie 3. Chaque groupement 6 ou 7 de guides de lumière est présenté sur la face correspondante en sorte que les axes des guides sont parallèles à la direction Z dans la partie terminale des guides et que les faces d'extrémité des différents guides se trouvent positionnés sensiblement dans un même plan constitué par celui de la face correspondante du coupleur ou par un plan parallèle à cette face 2 ou 3 et situé à proximité. Sur la figure 1 le plan P3 de regroupement des guides 7 a été placé sciemment à distance de la face de sortie 3 pour montrer plus clairement la disposition terminale des guides. tes caractéristiques dimensionnelles du coupleur sont déterminées telles que d'une part, les aires des faces 2 et 3 sont suffisantes pour recevoir les extrémités des groupes de guides respectifs et donc en considération du groupement 6 ou 7 qui comporte le nombre le plus élevé de guide lorsque ce nombre est différent pour l'entrée et pour la sortie, d'autre part, la longueur L du coupleur est suffisante pour que le rayonnement produit par un guide quelconque du groupe 6 se retrouve réparti sur la totalité de l'aire de la face de sortie 3 en sorte de produire un éclairement sensiblement homogène. En conséquence les guides du groupe 7 reçoivent une fraction, sensiblement la même pour chacun d'eux, de l'énergie lumineuse transmise dans le coupleur par réflexion totale sur la paroi 4.Pour obtenir ces conditions de fonctionnement, la longueur L est déterminée en tenant compte de l'ouverture numérique des guides de lumière. Si l'on considère que les guides 6 et 7 sont réalisés en fibre optique et présentent par exemple une valeur d'ouverture numérique de 15 environ, la valeur de la dimension L doit être de l'ordre de quatre fois le diamètre des faces 2 et 3 en considérant celles-ci circulaires. De manière plus précise la longueur L doit être égale où supérieure à D.tgu,D étant le diamètre considéré et u l'angle limite correspondant à l'ouverture numérique des guides.Une distribution lumineuse sensiblement uniforme est assurée dans de bonnes conditions en choisissant pour la longueur L une valeur plus importante en sorte que le rayonnement subit plusieurs réflexiors sur la paroi latérale 4 avant d'aboutir à la face de sortie 3, dans ce but la valeur L est de préférence choisie de l'ordre de deux fois le diamètre des faces ou plus. La figure 2 représente un système de transmission correspondant à la configuration précitée dans lequel chaque émetteur est connecté par un guide à l'entrée 2 du coupleur 10 et où chaque récepteur est relié par un guide à la sortie 3 du coupleur. te système comporte n points d'émission El à En correspondant chacun à un émetteur optique, tel un convertisseur opto-électrique par exemple, et p points de réception R1 à Rp qui correspondent inversement chacun à un récepteur d'ondes lumineuses pouvant être également du type convertisseur optoélectrique. Chacun des n points d'émission se trouve relié par le coupleur aux p points de réception. Dans une application à la transmission de messages entre abonnés chaque poste d'abonné tel 11 comporte soit un récepteur R1, soit un émetteur El ou les deux. N'importe quel abonné peut ainsi correspondre avec n'importe quel autre, l'identification des abonnés intéressés par la réception du message pouvant être faite de manière connue telle que par un codage d'adresse. Pour d'autres applications, tel que notamment la transmission de signaux de commande, les émetteurs et les récepteurs peuvent être en nombre quelconque et localisés en des points distincts. La figure 3 représente un coupleur réalisé au moyen d'une fibre optique unique composé d'un coeur 12 et d'une gaine 13. te coeur 12 est en un matériau transparent dont l'indice de réfraction est égal à ou peu différent de celui du coeur 14 des guides des groupements 6 et 7 considérés également réalisés en fibre optique. Pour plus de clarté du dessins les éléments coeur 12 et 14 n'ont pas été hachurés. tes moyens utilisés pour positionner les guides sur les faces d'entrée et de sortie sont considérés réalisés selon de techniques connues. Il peut être procédé à. un maintien par collage comme représenté pour les guides situés à gauche de la figure 3, le matériau de liaison 15 étant un verre ou un plastique transparent d'indice de réfraction corresiondant à celui du coeur des guides. Dans ce type de montage les extrémités des guides sont fixes. Il peut également être procédé à un maintien mécanique comme représenté pour les guides situés à droite de la figure 3, à l'aide d'un manchon support 16 percé de trous pour le passage des guides. tes guides ainsi maintenus mécaniquement sont dits montés en entrémité libre, un interface d'air de très faible épaisseur étant ménagé entre leur extrémité et la face correspondante du coupleur. La périphérie du coupleur peut être rendue réfléchissante par un dépôt métallique 17 en sorte que des rayons éventuellement réfractés dans le milieu de gaine 13 sont réfléchis par la surface réfléchissante 17 et récupérés. La figure 4 représente le même montage que celui de la figure 3 vu selon la direction F. La figure 5 se rapporte à une forme monobloc de réalisation du coupleur qui est constitué par un bloc en matériau transparent 20 tel qu'un bloc massif de verre, celui-ci peut avoir la forme parallélipipédique représentéeen considérant les faces de forme rectan guiaire. Les cercles en pointillé sur l'une des faces montrent un arrangement possible dans ce cas des guides associés en lignes et en colonnes. Le bloc transparent 20 est revêtu sur sa surface latérale d'un matériau 21 destiné à produire la réflexion totale et qui peut être par exemple un dépôt métallique ou, une couche d'un matériau transparent en verre ou en plastique dont l'indice de réfraction est inférieur à celui de l'élément 20, ce matériau transparent pouvant être lui-même encore revêtu par un dépôt métallique comme dans le cas de la figure 3 précédente. La figure 6 se rapporte à une forme de réalisation en creux. te milieu 1 de propagation est constitué par de l'air. Le coupleur est réalisé sous forme d'un bloc 22 comportant une partie évidée qui représente le milieu transparent 1, la paroi latérale 4 étant réfléchissante. Sur l'exemple figuré, la partie évidée est cylindrique, le bloc 22 pouvant être en métal et usiné en sorte que la paroi 4 présente un poli optique. Des parties terminales telles que celle repérée 16 sur la figure 3 peuvent être prévus pour supporter et recevoir les guides de lumière 6 et 7. REVENDICATIONS 1. Système de transmission optique par guides de lumière comportant une pluralité d'émetteurs d'ondes lumineuses connectés à une pluralité de récepteurs d'ondes lumineuses au moyen de guides de lumière et des moyens d'interconnexion de guides, caractérisé en ce que les moyens d'interconnexion comportent un dispositif coupleur formé par un élément de guide de lumière (10) pour délimiter un milieu transparent de propagation (1) compris entre une première et une deuxième face plane (2-3) et une surface latérale (4), lesdits guides étant rassemblés chacun par une de leurs extrémités, en deux groupes respectivement à l'endroit desdites faces, un premier groupe pour connecter séparément lesdits émetteurs à la première face et un deuxième groupe pour connecter séparément lesdits récepteurs à la deuxième face. 2. Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de liaison (15-16) assurent le maintien mécanique des guides de chaque groupe pour obtenir une disposition parallèle de leur partie terminale c8té coupleur avec leurs extrémités situés sensiblement dans le plan de la face correspondante de l'élément de guide et en regard de celle-ci, les dimensions dudit élément de guide étant déterminées pour obtenir une répartition sensiblement homogène sur la deuxième face des ondes lumineuses transmises par l'un quelconque des guides du premier groupe. 3. Système de traasmission selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites faces planes sont identiques et centrées sur un axe (Z), ladite surface latérale est formée par les génératrices parallèles audit axe et s'appuyant sur lesdites faces et la distance (L) séparant les faces est déterminée en fonction de l'ouverture numérique des guides de lumière. 4. Système de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit coupleur a une forme cylindrique, ladite distance étant au moins égale au diamètre desdites faces multiplié par tgu où u est l'angle d'ouverture numérique. 5. Système de transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit coupleur est un élément de fibre optique (12-13). 6. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications et 4, caractérisé en ce que ledit coupleur est formé par un bloc (20) parallélipipédique en matériau transparent recouvert sur sa paroi latérale d'un matériau assurant ia réflexion totale du rayonnement propagé 7. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit milieu transparent est formé par une partie évidée d'un bloc métallique (21) constituant ledit cou p'e1lr. La paroi latérale de ladite partie évidée étant polie. 8. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la surface latérale du coupleur est recouverue sur sa périphérie extérieure par un dépôt métallique (17). 9. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les guides sont en fibre optique, lesdits moyens de liaison comportant un matériau transparent (15) dans le cas de montage à extrémités fixes des fibres par collage et un dispositif support mécanique (16) dans le cas de montage à extrémités libres avec interface d'air. 10. Système de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et comportant des stations émettrices et/ou réceptrices, les émetteurs étant reliés chacun par ledit coupleur à tous les récepteurs.