Brevet FR2360897A1 — publié le 19780303

Pour le couplage de systèmes optiques, il est connu de mettre en oeuvre des immersions sous la forme de liquides ou d'adhésifs durcissables. Si les indices de réfraction des milieux contigus ainsi que de l'immersion elle-meme sont accordés entre eux, on évite ainsi la perte de réflexion se produisant d'ordinaire. Des immersions sont utilisées également lorsqu'une au moins des surfaces de séparation ne se trouve pas dans un état idéal. Cela peut provenir de ce qu'il existe des arêtes brisées, ou de ce que la surface nta pas la qualité conférée par un polissage. Ce cas se présente notamment après un meulage de dégrossissage ou de finissage. Lorsque les surfaces ne sont pas idéales, on met également en accord les indices de réfraction de l'immersion et des milieux optiques contigus. Au cours de la transmission de la lumière ou des images par des systèmes optiques, il se produit, d'autre part, dans la répartition des rayons, de légères perturbations, qui, dans des cüs critiques, peuvent & re très préjudiciables au bon fonctionnement du système. S'il s'agit d4une transmission de lumière, on peut souvent y remédier à l'aide de diffuseurs. Ceux-ci ont toutefois le grave inconvénient de créer une perte de lumière. Ces mimes problèmes se posent aussi dans des systèmes optiques à fibres. Pour que la lumière et les images soient transmises efficacement, il est nécessaire de coller aux extrémités correspondantes les faisceaux de transmission et de meuler ou de polir ces extrémités. Au cours de cette opération, des parties du paquet de fibres risquent de se déplacer les unes par rapport aux autres, ce qui donne lieu à un effet de "strabisme" des fibres. Cet effet de strabisme est le résultat d'un léger décalage des caractéristiques de rayonnement, en général de 2 à 100 par rapport à la normale. Malgré leur faible valeur ces effets sont souvent très gênants, par exemple si un récepteur photo-électrique est placé à une certaine distance après la sortie d'une optique à fibres. Par suite de tels effets de strabisme, le récepteur n'est pas frappé par la quantité de lumière nécessaire à la sensibilité du système, ce qui rend impossible la réception d'un signal non perturbé. Un autre exemple est l'apparition d'effets de strabisme dans des systèmes de transmission d'images. Un strabisme de 20 par rapport à la normale dans un conducteur flexible d'image d'un paquet de fibres perturbe très fortement l'observation de tout le champ d'image. On sait que, dans des champs d'image, des différences de brillance de faible importance sont nettement visibles, ce qui est mis à profit dans certains photomètres par exemple. Cet effet est amplifié par le fait que, pour observer les images devant être transmises, on utilise couramment des oculaires d'ouverture relativement petite. Des effets de strabisme deviennent alors bien distincts, en particulier lorsqu'il se produit, dans une petite plage angulaire autour de la normale, des variations d'intensité de quelques pour cent. D'après l'état de la technique, les surfaces terminales de systèmes optiques ainsi que d'optiques à fibres sont exécutées par meulage ou polissage. En variante, on utilise des plaques d'extrémité, qui sont appliquées sur la face terminale non polie au moyen d'un liquide ou d'un adhésif d'immersion. Pour cela, il faut faire en sorte que les indices de réfraction de l'immersion et des milieux de transmission coincident. Pour des optiques à fibres, il s'agit des noyaux des fibres. Leurs indices de réfraction étant généralement supérieurs à 1,6, une fermeture par immersion est difficile avec des adhésifs du commerce, dont l'indice de réfraction est compris le plus souvent entre 1,45 et 1,60. Il en résulte qu'on n'effectue que rarement la fermeture d'un système à l'aide d'une plaque et d'un adhésif d'immersion. L'invention a pour but d'éliminer l'apparition des effets de strabisme précités par la création d'un effet de dispersion en direction préférentielle de la lumière. Ce but est atteint par les moyens de l'invention décrits ci-après et revendiqués. Ces moyens offrent en meme temps la possibilité d'effectuer le couplage par immersion au moyen d'adhésifs du commerce. Les effets optiques obtenus par l'invention sont décrits ci-après, à titre d'exemple non limitatif en référence aux figures 1 à 3. - La figure 1 montre la réfraction des rayons lumineux d'un faisceau parallèle sur une surface de séparation non idéale ; - la figure 2 montre la réduction, mais pas la suppression, de la réfraction, avec utilisation d'une immersion à indice de réfraction désaccordé - la figure 3 représente le cas spécial de la fermeture terminale d'une optique à fibres par une plaque couplée au moyen d'une immersion. Une surface de séparation non idéale détermine une réfraction, le plus souvent incontrôlable, de la lumière, comme représenté dans la figure 1 pour le cas particulier d'un faisceau parallèle. Le rayon lumineux 6 frappe la surface de séparation sous un angle d'incidence 11 donné ; le rayon réfracté 7 sort sous un angle 12, qui résulte des indices de réfraction des milieux contigus 1 et 2 suivant la loi de réfraction connue. Le milieu 2 est de l'air, de préférence, de sorte qu'il se produit habituellement des écarts angulaires relativements importants. Ceux-ci sont réduits notablement si l'on utilise, à la place de l'air, une immersion 3, dont l'indice de réfraction ne diffère que peu de celui du milieu de sortie (voir la figure 2). Le méme rayon de lumière 6 incident sous l'angle il est réfracté alors plus faiblement (rayon 8 réfracté sous l'angle 13). Dans la figure 2 est indiqué un deuxième milieu contigu 4, séparé par un plan de l'immersion dans le cas spécial représenté. Etant donné que le rayon réfracté 8 ne s'écarte que peu du rayon d'origine 6, la réfraction se produisant dans le milieu 4 n'est plus qu'à peine perceptible . Le rayon résultant 9 s'écarte de l'angle 14 de la direction du rayon d'origine. Conformément à l'invention, l'angle 14 est petit et de tordre de grandeur de la perturbation devant être supprimée. Une variante est représentée dans la figure 3 en référence à une optique à fibres. Le système de fibres 1 à surface non polie est couplé par l'immersion 3 à une~plaque d'extrémité 4 polie des deux c8tés. La surface de séparation entre 1 et 2 est exécutée de telle façon qu'elle ne correspond pas à une surface polie, par exemple par un meulage grossier ou un trait de scie. Ces surfaces doivent entre seulement nettoyées. La lumière sortant de la surface ainsi préparée est réfractée comme dans la figure 2 (rayon 8 sous l'angle 13). Le rayon 9 traverse la plaque d'extrémité et est réfracté à l'air 5 sous l'angle 15 (rayon 10). Les indices de réfraction ont été ainsi sciemment désaccordés. En cas de concordance totale, plane se produit aucune réfraction de la lumière, ni aucune réflexion sur la surface de séparation. Un faible désaccord entre les deux indices entrain des réfractions de la lumière dans une moindre proportion. Suivant les lois de l'optique ondulatoire, une légère différence des indices de réfraction ne détermine pas de réflexion perceptibie sur cette surface de séparation. Cela signifie que l'immersion continue de remplir la condition requise en ce qui concerne la réduction de la réflexion sur les surfaces de séparation. Le but poursuivi par l'invention, à savoir l'élimination de effet de strabisme, est atteint lorsque la réfraction de la lumière se tient dans des ordres de grandeur qui correspondent à celui du strabisme. Etant donné que la rugosité superficielle est à grain beaucoup plus fin que les zones du strabisme, l'axe optique est légèrement décalé dans chaque petite partie de la surface en fonction de la présence fortuite d'arêtes brisées ou de meulage. L'effet produit correspond par conséquent en moyenne à une dispersion de la lumière dans une plage angulaire très petite. Le principe de fonctionnement de cet arrangement est donc analogue à celui d'un diffuseur. Si cette plage angulaire est identique à celle des effets de strabisme, ces derniers disparaissent en quelque sorte dans la répartition générale de la lumière et ne sont plus perceptibles à l'oeil. L'invention sera exposée ci-après de façon plus détaillée à l'exemple d'un conducteur flexible d'images muni d'une plaque d'extrémité L'utilisation d'une immersion pour fermer l'extrémité de conducteurs flexibles d'images offre des avantages généraux. L'un d'eux réside en ce qu'un enlèvement supplémentaire de matière à ltextrémité des conducteurs n'est pas nécessaire. De ce fait, on évite des distorsions et autres défauts d'image particulièrement accentués. De plus, on supprime la forte contrainte mécanique, notamment au polissage, qui aboutit souvent à une destruction de l'extrémité du conducteur d'image. Un autre avantage de la fermeture par immersion de l'extrémité avec désaccord de l'indice de réfraction entre l'immersion et les systèmes optiques contigus réside dans la suppression des effets de strabisme. A titre d'exemple on peut citer : utilisation de fibres optiques conductrices de la lumière avec un indice de réfraction du noyau de 1,63 utilisation d'un liquide d'immersion avec différents indices de réfraction. Le tableau 1 indique les angles de réfraction des axes optiques en fonction de l'angle que forme l'arête de brisure des diverses fibres . Il en ressort qu'on doit utiliser de préférence un adhésif possédant un indice de réfraction de 1,50 à 1,60 pour des effets de strabisme de l'ordre de 20, ce qui est le cas dans la pratique. Tableau 1. Ecart entre la caractéristique de rayonnement (angle 15) et la normale en fonction de l'angle d'inclinaison de la surface de brisure des fibres et de l'indice de réfraction nJ de l'immersion (calculé pour nK = 1,63). Angle 11 nj 1 20 30 50 100 200 300 450 600 1,00 0,6 1,3 1,9 3,1 6,4 13,8 24,3 - 1,33 0,3 0,6 0,9 1,5 3,0 6,3 10,2 19,8 ~ 1,3 0,3 0,5 0,8 1,3 2,6 5,4 8,7- 16,6 1,50 0,1 0,3 0,4 0,6 1,2 2,6 4,2 7,5 14,7 1,55 0,07 0,15 0,2 0,4 0,8 1,6 2,5 4,4 8,1 1,6 0,03 0,05 0,08 0,13 0,3 0,5 0,8 1,4 2,5 1,63 0 0 0 0 0 0 0 O O Cet exemple montre les avantages de l'invention, à savoir suppression des effets de strabisme dans la section de l'image, possibilité d'utiliser pour la fermeture d'extrémité par immersion un adhésif du commerce possédant un indice de réfraction compris entre 1,5 et 1,6. REVENDICATIONS 1. Procédé de couplage de systèmes photo-transmetteurs au moyen d'une immersion, caractérisé par l'utilisation d'un système dans lequel l'une au moins des surfaces réunies par l'immersion n'est pas plane et en ce que l'indice de réfraction de l'immersion est différent de celui des parties du système optiquerncnt actives qui présentent la non-planéité précitée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la non-planéité correspond à celle d'une surface meulée grossièrement ou finement. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la non-planéité consiste en une structure fine régulière. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'immersion utilisée est un adhésif durcissable. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice de réfraction de l'immersion est inférieur à celui des systèmes à surface de séparation non plane. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'indice de réfraction de l'immersion est de 1,45 à 1,55 et celui du milieu contigu non plan plus élevé de 0,05 à 0,20. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des systèmes phototransmetteurs est une plaque à faces planes et parallèles. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes photo-transmetteurs est une optique à fibres. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes est une optique à fibres de transmission d'images. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'un des systèmes est une optique à fibres de transmission d'images et la plaque d'extrémité une plaque de fibres. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le diamètre des fibres de la plaque est plus petit que celui du système de transmission d'images. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre des fibres du système de transmission d'images est plus petit que 20 m et celui de la plaque de fibres plus petit que 10 m.