Brevet FR2334125A1 — publié le 19770701

L'invention concerne un dispositif de dérivation pour fibre optique multimode. On sait qu'unie fibre optique est constituée d'un coeur d'indice optique N entouré par une gaine d'indice optique n plus petit que N et permet de guider dans le coeur une lumière qui peut être modulée des fins de télécommunication. Il y a alors intérêt a disposer d'un dispositif de dérivation permettant, sans interrompre la fibre optique, de dériver une fraction de la lumière qu'elle guide pour pouvoir par exemple disposer, au voisinage du point de dérivation, de l'information que la fibre transporte plus loin. Malgré ce besoin évident aucun dispositif de ce genre n'a été propose pour les fibres multimodes. Ces fibres sont celles dans lesquelles la lumière peut se propager selon plusieurs modes distincts. Ce sont les seules dont l'utilisation industrielle soit pratiquement envisagee en raison de leur diamètre relativement grand (0, 15 mm par exemple).Ce diametre d versifie la relation d.f. racine de (N -n ) supérieur a 0,7656.C, f étant la fréquence de la lumiere utilisée et c la vitesse de la lumiere dans le vide. Par contre, dans le cas des fibres monomodes dont le diametre très petit (5 microns par exemple) rend l'utilisation pratique très difficile, on a propose une expérience scientifique pour extraire la lumière du coeur a travers sa paroi et l'injecter dans un guide plan. (E.A. Ash et al: Integrated Optics for Fibre Communications Systems'l Optical fibre Communications Conférence, 16-18 Sept 1975 London). Une fibre monomode ne peut guider la lumière dans son coeur que selon un seul mode de propagation. L'expérience en question a donc consisté à changer la constante de propagation de la lumière de telle sorte qu'elle ne pouvait plus se propager dans le coeur. Elle est donc passée dans la gaine d'ovni il est facile de l'extraire latéralement a l'aide d'un élément transparent d'indice optique au moins égal a celui de la gaine et en contact optique avec celle-ci. le changement de constante de propagation était obtenu en induisant des courbures alternées dans la fibre par serrage contre un réseau parallèle gravé dans un bloc transparent. On sait en effet (r > . Marcuse : "Coupled Mode Theory for Round Optical Fibers" Bell. Syst. Tech.J. 52, p 817 - 1973) que lorsque la position de l'axe de la fibre, sa courbure, 1' indice ou le diametre du coeur subissent des fluctuations le long de l'axe de propagation, il y a échange d'énergie entre différents modes correspondant å differentes valeurs de la constante de propagation K. Plus precisement, si le défaut ainsi introduit est sinusoidal avec une fréquence spatiale P, en radians par unité de longueur, l'ecbange d'energie se fait entre deux modes de constante de propagation K1 et K2 tels que, K1 - K2 r cet échange pouvant se faire dans les deux sens. Un tel procéde d'extraction ntest pas apparu utilisable pour la dérivation de lumiere partir des fibres multimodes (W.J. Stewart : "Mode Conversion due to periodic distortions of the fiber axis" Optical fibre Communications Conference, 16-18 Sept. 1975). Il apparait en effet tout d'abord évident qu'il n'y aurait aucun intérêt A réaliser une conversion de mode qui à partir d'un mode se propageant dans le coeur, aboutirait a un autre mode pouvant lui aussi se propager dans le coeur. On est donc amené a rechercher une transposition de mode qui, A partir du mode se propageant dans le coeur, aboutisse A un mode qui ne puisse plus s'y propager. On sait que les limites supérieure KM et inférieure Km de la constante de propagation K des modes susceptibles de subsister dans le coeur sont données par les relations c. IN = 6,283. f.N et c. Km - 6,283. f.n, c étant la vitesse de la lumiere dans le vide et f la fréquence de la lumière utilisée. La dérivation d'une fraction significative de l'énergie transportée necessite non seulement que l'amplitude de la déformstion induite dans la fibre soit suffisament importante, mais encore que sa fréquence spatiale P ne soit pas trop inférieure à la différence KM - Km. Or cette différence est grande dans une fibre multimode car la différence des indices N - n est elle-mSme grande. L'amplitude normale de la déformation que l'on peut induire avec une aussi grande fréquence spatiale est tres faible, en raison du grand rayon de la fibre multimode, qui interdit une courbure trop forte de la fibre sous peine de fracture. La fraction d'énergie lumineuse dérive serait alors beaucoup trop faible. C'est pourquoi malgré un besoin evident, aucun dispositif de dérivation n'ait été proposé pour les fibres multimode. La pressente invention a pour but la réalisation d'un dispositif de dériva- tion pour fibre optique multimode. Elle a pour objet un dispositif de dérivation pour fibre optique multimode constituée d'un coeur entouré par une gaine d' indice optique plus faible, caractérisé par le fait qu1 il comporte des moyens pour raccorder la fibre dont la lumière doit être drivée A un troncon de fibre optique présentant des courbures alternées propres A induire, dans la lumière se propageant dans le coeur de cette fibre, une succession de transpositions de mode en nombre suffisant pour obtenir une valeur finale de constante de propagation au-dessous de la limite inférieure de propagation dans le coeur, grâce A quoi la lumière dont la constant te de propagation a été ainsi diminué se propage désormais dans la gaine. A l'aide de la figure schématique unique ci-jointe, on va décrire ci-aprAs, A titre non limitatif, un mode de mises en oeuvre de l'invention. La figure unique représente une vue d'un système de télécommunication par fibre optique muni d'un dispositif selon l'invention. Ce systeme comporte une source 2 fournissant une lumière monochromatique de longueur d'onde 0,633 microns adulée en amplitude par un signal porteur d'information fourni Dar un émetteur 4. Cette lumière est injectée dans l'extré- mité d'entrée d'une fibre optique 6 constituée par un coeur de diametre 0,085 mm d'indice N n 1,458 entourée par une gaine de diametre 0,125 mm et d'indice n-= 1,45. La lumière est guidée tout au long de la fibre 6, puis sort de celle-ci à son extrémité de sortie et est reçue par un detecteur de lumiere 8 qui restitue A un récepteur 10 le signal qui avait été fourni par ltemetteur 4. Le dispositif de dérivation selon l'invention permet de reproduire ce meme signal en un point intermédiaire du parcours de la fibre 6. Il comporte tout d'abord un système mécanique permettant de déformer la fibre 6 de manière quasi sinusoidale avec une longueur d'onde de 1 mn correspondant à une fréquence spatiale : P - 6,28 radians/mm et avec une amplitude réglable. Ce systeme mécanique comporte deux blocs de laiton 12 et 14 présentant deux faces planes paralleles en regard dans lesquelles ont été gravés deux réseaux paralleles, les saillies d'un réseau étant en regard des creux de l'autre. Le nombre de ces saillies et de ces creux est de 10 dans chaque réseau.Le bloc 14 est appliqué sur le bloc 12 avec une force réglable valant par exemple 0,5 kg A l'aide d'un étrier 13 solidaire du bloc 12 et, d'une vis 15 se vissant dans cet étrier. la fibre.utilisée est telle que -1 KM - Km n 80 mm avec la lumiere utilisée. Le nombre necessaire de transitions de mode A mode est donc de 13 pour que la plus grande partie de la lumière se propageant dans le coeur selon le mode fondamental correspondant approximativement A K n KM, passe A un mode correspondant A K plus petit que Km, et se propage alors dans la gaine. Il faut cependant tenir compte du fait qu'une partie de la lumiere se propage normalement dans le coeur selon des modes intermédiaires nécessitant un nombre de transitions plus faible pour atteindre un mode ne powant plus se propager que dans la gaine.Il faut aussi remarquer que les transitions de mode A mode sont réversibles, c'est- -dire qu'une partie de la lumière qui A la suite de transitions, se propage dans le coeur selon un mode correspondant A une valeur de K voisine du minimum Km, va subir d'autres transitions qui augmenteront la valeur de K pour la rapprocher A nouveau du maximum KM. Il est donc difficile de prévoir exactement quelle fraction de la lumière passera dans la gaine. Expérimentalement, dans l'e nple décrit, il a été trouvé que cette fraction était supérieure à 3. Elle est réglable par réglage de la pression aDaliou sur le bloc 14. La lumière se propageant dans la gaine est ensuite partiellement récupérée à l'aide d'un ou plusieurs adaptateurs d'indice tels que 16 constitués chacun d'un bloc de verre dont l'indice est de préférence au moins égal à celui de la gaine maintenu et qui est maintenu en contact ontique avec une fraction de la surface de cette dernière A proximité et en aval du système mécanique fondé par les bloc 12 et 14. La lumière se propageant dans la gaine passe dans cet adaptateur dont la forme est choisie de manière A permettre ensuite la sortie de cette lumière dans l'atmosphère extérieure, où elle est reçue par un détecteur de lumière 18. Ce dernier fournit A un récepteur 20 le signal appliqué par l'émetteur 4.Ce signal est ainsi reçu en un point de dérivation à distance des extrémités de la fibre, et peut y être utilisé, tout en permettant une réception simultanée à l'e2tremité de sortie de la fibre sur le récepteur 10. Lorsque la réception de ce signal n'est pas utile au point de dérivation, et lorsqu'il est utile de conserver une amplitude maximale au signal reçu d l'extrémité de sortie de la fibre, on supprime la pression appliquée sur le bloc de laiton 1 4. L' élasticité de la fibre 6 lui fait alors retrouver sa forme rectiligne. Le dispositif selon l'invention peut aussi être utilisé lorsque la lumière dérivée n'est pas utile au point de dérivation. Il sert alors à diminuer la quantité de lumière transmise vers l'extrémité de sortie de la fibre, ou à interrompre temporairement cette transmission. L'adaptateur d'indice 16 peut alors notre plus nécessaire car la lumière se propageant dans la gaine se perd assez rapidement en s'échappant A travers les défauts de la surface extérieure de la gaine. Par ailleurs, les courbures alternées peuvent être provoquées de manière permanente, A la fabrication, dans un tronçon de fibre optique raccordée à la fibre dont la lumière doit être derivée. Le système mécanique 12, 14 n'est alors plus nécessaire. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de dérivation pour fibre optique multimode constituez d'un coeur entouré par une gaine d'indice optique plus faible, caractérisé par le fait qu1 il comporte des moyens pour raccorder la fibre dont la lumière (6) doit être dérivée, à un tronçon de fibre optique présentant des courbures alternées propres A induire, dans la lumière se propageant dans le coeur de cette fibre, une succession de transpositions de mode en nombre suffisant pour obtenir une valeur finale de constante de propagation au-dessous de la limite inférieure de propagation dans le coeur, grâce A quoi la lumière dont la constante de propagation a été ainsi diminuée se propage désormais dans la gaine. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre adaptateur d'indice (16) qui est disposé en aval dudit troncon en contact optique avec une fraction de la surface extérieure de la gaine, de manière a ce que la lumière se propageant dans la gaine passe dans cet adaptateur. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la forme dudit adaptateur d'indice (16) est choisie da maniera à diriger la lumière qui y a pénétré vers un élément (18, 20) d'utilisation de cette lumière. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites courbures alternées sont induites élastiquement dans ledit tronçon par un système mécanique constitué par deux réseaux (12, 14) entre lesquels la fibre est serrée, les creux d'un réseau étant en regard des saillies de l'autre. 51 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (13, 15) pour comnander la pression de serrage exercée sur la fibre par ledit systeme mécanique (12, 14).