Brevet FR2296842A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne un procédé et un équipement de mesure permettant de mesurer la fonction de transfert d'une fibre optique. On sait que l'apparition d'éléments diélectriques d'atten'ua- tion très basse dans les longueurs d'ende optiques, a permis d'envisager l'utilisation de ces éléments dans des systèmes de transmission de lumière à distance plus ou moins longue. Dans ces systèmes, les conditions d'enploi nécessit@nt la connaissance exacte de la fonction de transfert de l'élément diélectrique transportant l'in- formation. L'invention concerne des fibres optiques, c'est-à-dire des éléments t@bulaires composés d'un ou de plusieurs diélectriques, tels que le verre, la silice, un liquide, une matière plastique, etc ..., mais en tous cas capable de conduire la lumière Cette fibre optique fait normaleent partie d'un conducteur constitué par une ou plusieurs fibres appelées à transmettre le mSie signal en parallèle, voire même d'un ctble couplet. Dans un système de transmission par fibre optique on utilise comme onde porteuse la lumière et la lumière est modulée par un signal de modulation e(t) qui constitue l'information à transmettre. La fibre optique présente un affaiblissement pour ces deux signaux. Pour la fréquence perteuse cet affaiblissement est en général appel "atténuation totale en fonction de la longueur d'onde de la lumière". Pour la fréquence de modulation cet affaiblissement est appelé "bande passante de la fibre". C'est le nodule de cet affaiblissement que l'appareil de l'invention vise à mesurer. Les gammes de fréquence mises en jeu étant tellement différentes, aucune confusion n'est possible : de l'ordre de 1014 Hertz pour l'atténuation totale en fonction de la longueur d'onde ; 108 Hertz pour la bande passante. L'invention concerne un appareil permettant de mesurer la bande passante R (#) d'une fibre optique où R (#) = S (#)/F (#), F (#) et S(#)étant les transformées de Fourier des signaux d'entr- f(t) et de sortie s(t) de la fibre. Les composants utilises conne sources de lumière et comme photodétecteurs ayant leur propre fonction de transfert, l'appareil permet d'effectuer une mesure du type "double pesée"' afin d'éliminer ces fonctions de transfert parasites. Partant d'une longueur L1 de câble à mesurer, on mesure par un analyseur de spectre le produit s F (#) = E (#) HL1 (#) D (#) puis pour une longueur L2 de câble à mesurer le produit S (#) = E (#) H, (#) D (#) 2 où D (#) et E (#) sont les fonctions de transfert du photodétectour et de la source de lumière.Des deux mesures ci-dessus, on déduit la "bande passante" du câble à mesurer en effectuant le rapport ((j) () R (C3) M --- M F (C > )) (gui) pour la longueur L2 r L1 L'invention va être maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 est un diagramme de blocs représentant 1'appareil de mesure de la bande passante d'une fibre optique - la Fig. 2 montre des courbes donnant' les réponses en fonction de la fréquence d'une photodiode EMI 30500 et d'une photodiode T I X L 69 t et - la Fig. 3 est une courbe montrant le spectre d'une fibre optique sur une longueur de 1 mètre, puis sur une longueur de 1 kilomètre et enfin la courbe obtenue en divisant les deux spectres pour s'affranchir des fonctions de transfert de la source et du photo détecteur Pour mesurer S (#) ) et F (#) on se sert de l'équipement de la Fig. 1 qui comprend Une source 3, excitée par un générateur d'impulsions électriques 1 et un amplificateur de puissance 2,émet des impulsions lumineuses suffisamment brèves de façon que le spectre E (#) soit relativement plat dans la plage de fréquence de mesure. La source 3 est à volonté soit un laser à gaz ou à solide comportant une cellule effectuant un blocage de modes, soit une diode électrolu- minescente, soit une diode électroluminescente 2 effet laser (diode laser). On a cependant intérêt évidemment à choisir la longueur d'onde d'émission de la source dans une plage eit le câble à mesurer présente un minimum d'atténuation de la lumière porteuse. Un élément d'injection 4 permet de focaliser la lumière à 1'entrée de 1'élément à à mesures 5. Ce peut être au choix une simple lentille, un système de lentilles tel qu'un objectif de microscopet une lentille à gradient d'indice ou tout autre système convenable d'injection de lumière. Un porte-objet permet de fixer l'élément à mesurer au foyer de l'élément d'injection 4. Ce portepbjet est conçu pour s'adapter facilement sur tous les embouts possibles d'éléments à mesurer. Un photodétecteur 6 transforme les signaux lumineux reçus en signaux électriques S (#). Le détecteur doit être à temps de montée suffisamment rapide pour que S (#) ne présente pas d'affaiblissement notable dans la plage de fréquences où l'on veut faire la mesure. On peut prendre indifféremment un photomultiplicateur rapide, une diode P I N, eu une diode à regime d'avalanche (Fig.2) Un analyseur de spectre 7 permet de faire l'analyse et la visualisation des spectres S (#) et F (#). Il peut être utilisé sur sa fonction legarithme ou linéaire. Un enregistreur x Y 8 permet d'enregistrer les spectres S (#) et F (#) ) et de traiter ces enregistrements (Fig.3).Si l'enregistrement a été effectué sur la fonction logarithme, R (#) se déduit par simple différence entre les deux enregistrements; si l'enregistrement a été effectué sur la fonctien linéaire, il faut faire des rapports. On va maintenant décrire un exemple de mesure. On suppose que les fibres à mesurer ont un minimum d'atténna- tioa situe entre 8000 et 9000 i de longueur d'onde de la lumière. On choisit en conséquence comme source d'impulsions lumineuses une diode laser I T T / L B A 183 A émettant à 8300 f . aette diode laser set sur la longueur d'onde indiqués des impulsions lumi- neuses d'une durée réglable entre 1 et 10 nanosecondes. La puissance crête émise est de quelques centaines de millirolts. L'élément 3 est précédé d'un générateur 1 d'impulsions élec- triques 0-3 volts à fréquence variable et réglable dAn8 une large gamme (quelques centaines de Hz à quelques centaines de MHs) et d'un amplificateur de mourant 2 réglabel de plusieurs ampères (de O à 4 A) permettant d'exciter la diode laser 3. L'élément injecteur 5 est une lentille à gradient d'indice du type Sellas S S L 13 permettant de minimiser les pertes à l'injec- ton dans l'élément à mesurer. L'élément détecteur 6 est une diode à avalanche T I X L 69 chargée sur 50 ohms. L'élément de mesure, de visualisation et d'enregistrement est un analyseur de spectre dans la bande 0 à 2 GHz et il est connecté à une table traçante. La forme des impulsions d'alimentation de la source 3 a une influence sur la largeur de bande du signal émis par la source. C'est ainsi qu'il est connu que la transformée de Fourier d'une sin # tof impulsion rectangulaire est de la forme et celle # tof d'une impulsion en forme de triangle isocèle de la forme ou t0 désigne la largeur de l'impulsion rectangulaire ou la base du triangle isocèle. Ces deux spectres ont un premier zéro pour f M 1/to . Par contre la transformée de Fourier d'un signal en forme de triangle rectangle est de la forme sin # tof e- j#tof - 1 # tof Ce spectre n'a pas de zWros et il est plue plat que oelui des autres types d'impulsions. Il est en conséquence préféré de régler la générateur d'impulsions 1 pour lui faire 8mettre des impulsions triangulaires. R E V E D I C A T I O N S 1 - Procédé de mesure de la bande passante d'un élément diélectrique de transmission de signaux de fréquences optiques ayant une longueur déterminée, caractérisé en ce outil consiste à émettre à-l'une des extrémités dudit élément diélectrique des trains d'impulsions lumineuses brèves, à faire deux mesures du spectre des impulsions apparaissant à l'autre extrémité, l'une sur une longueur de l'élément courte par rapport à la longueur déterminée et l'autre sur la longueur déterminée et à faire le rapport desdits spectres pour obtenir la bande passante cherchée. 2 - Appareil permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une source d'impulsions lumineuses brèves, dos moyens d'injection de ces impulsions à l'entrée de l'élément diélectrique dont on veut mesurer la bande passante, un photodétecteur connecté à l'autre extrémité dudit élément diélectrique et un analyseur de spectre connecté audit photodétecteur. 3 - Appareil conforme à la revendication 2 caractérisé en ce que la source d'impulsions lumineuses brèves est une diode laser alimentée par un générateur d'impulsions électriques de fréquence r4glablo dans une garde de l'ordre 100 kHz - tOO MHz et ayant une largeur comprise entre 1 et 10 nanosecondes. 4 - Appareil conforme à la revendication 2 caractérisé en ce que la source d'impulsions lumineuses brèves est une diode électroluminescente alimente par un générateur d'impulsions électriques de fréquence réglable dans une gamme de 1'ordre 100 kHz - 100 MHz et ayant une largeur comprise entre 1 et 10 nanosecondes. 5 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le générateur d'impulsions électriques est associé à un amplificateur fournissant des impulsions ayant une intensité variant entre 0 et 4 ampères. 6 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le générateur d'impulsions électriques de fréquence réglable produit des impulsions en forme de dents de scie. 7 - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que les moyens d'injection sont constitués par une lentille à gradient d'indice.