Brevet FR2428267A1 — publié le 19800104

La présente invention concerne des dispositifs de couplage de lumière utilisables notamment pour mesurer la lumière rétrodiffusée dans les fibres optiques. Dans le domaine des fibres optiques, on mesure la quantité de lumière rétrodiffusée pour en déduire l'atténuation qui est une donnée caractéristique importante de chaque fibre et qu'il faut connaltre quand on désire insérer des fibres optiques dans des réseaux de transmission. Pour mesurer la lumière rétrodiffusée dans une fibre optique, on injecte dans la fibre optique de la lumière issue d'un laser fonctionnant en régime d'impulsions et, à l'aide d'un détecteur, on mesure, entre l'instant d'entrée de l'impulsion du laser dans la fibre et l'instant de réception de l'écho renvoyé par l'extrémité de la fibre, le niveau de lumière renvoyée par la fibre. En pratique, dans cette mesure, il faut éviter la perturbation due à la réflexion de l'impulsion d'entrée à l'entrée dans la fibre, ainsi que la perturbation due à la réflexion à l'autre extrémité de la fibre. En effet, ces signaux de réflexion ont des niveaux nettement supérieurs à ceux de la lumière rétrodiffusée. Un objet de la présente invention consiste à prévoir entre la source de lumière, qui est le laser, et l'entrée dans la fibre optique, un dispositif de couplage qui n'aiguille vers le détecteur que la lumière rétrodiffusée ce qui permet d'éviter les perturbations mentionnées ci-dessus. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu, sur le trajet lumineux, entre la source de lumière polarisée et à faisceau parallèle, d'une part, et l'entrée d'une fibre optique où la lumière rétrodiffusée est dépolarisée, un polariseur biréfringent à faisceau unique, le polariseur étant orienté de manière à conserver au faisceau émergent la direction du faisceau incident polarisé, le détecteur se trouvant sur la direction de réflexion totale du polariseur pour la lumière provenant de la fibre optique. Suivant une autre caractéristique, le polariseur biréfringent à faisceau unique est un polariseur de Glan. Suivant une autre caractéristique, le polariseur biréfringent à faisceau unique est un polariseur de Glazebrook. Suivant une autre caractéristique, la source de lumière polarisée à faisceau parallèle est un laser dont la lumière émise est rendue parallèle par une lentille Selfoc. Suivant une autre caractéristique, entre le polariseur biréfringent à faisceau unique et l'entrée de la fibre optique est intercalée une lentille Selfoc. Les caractéristiques de la présente invention mer.rionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la iecture de la description suivante,d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels la Fig. 1 est une courbe permettant d'illustrer l'utilisation du dispositif suivant l'invention, et la Fig. 2 est un schéma du dispositif de couplage suivant l'invention. Sur le diagramme de la Fig. 1, on a porté en abscisse le temps et en ordonnée la quantité de lumière réfléchie par une fibre optique à laquelle on a appliqué une impulsion de lumière. On distingue sur le diagramme un premier pic 1 qui correspond à l'écho dû à la réflexion de l'impulsion appliquée à l'entrée de la fibre, puis une courbe décroissante 2 qui correspond à la lumière rétrodiffusée par la fibre, et enfin, un second pic 3 qui correspond à l'écho dû à la réflexion de l'impulsion appliquée à l'extrémité libre de la fibre. Pour effectuer des mesures correctes de lumière rétrodiffusée, il faut choisir la période des impulsions appliquées de manière qu'elle soit supérieure au temps mis par l'impulsion pour atteindre l'extrémité libre de la fibre et en revenir. Si l'on considère sur la courbe 2 les niveaux V1 et V2 de lumière rétrodiffusée recueillis aux temps respectifs tl et t2, c'est à dire provenant des points de la fibre respectivement distants de l'entrée de la fibre de L1 et L2, et, si Qt est le coefficient d atténuation, on a: V1 = Vo e -2&alpha;L1 et V2 = Vo # -2&alpha;L2 où Vo est le niveau au point initial de la courbe 2. Des expressions précédentes, on tire. V1 log V2 = 2&alpha; (L2 - L1) log e d'où 1 1 V1 &alpha; = ----- ---- log 2 log e L2 - L1 V2 Si l'on appelle A l'atténuation en dB par km, on d A = 10 log e d'où, pour des valeurs faibles de où L1 et L2 sont exprimés en km. Par ailleurs, on rappelle que l'on peut Cernine, connaissant t2, la vitesse de la lumière dans la fibre, et en considérant le r@@@@e l'aller et au retour, les distances L1 et L2, et en particulier leur différence il ressort de ce qui précède que la connaissance de la courbe 2 permet de mesurer le coefficient d'atténuation d'une fibre optique. L'appareillage montré à la Fig. 2 permet d'obtenir la courbe 2 dans des conditions satisfaisantes pour un fibre qui transmet la lumière en la dépolarisant, ce qui est le cas pour les fibres multimodes. Cet appareillage comprend un laser 4 appliquant de la lumière polarisée à une lentille Selfoc 5 qui transmet cette lumière à un polariseur de Glan 5 qui applique la lumière transmise du laser 4 à l'entrée 7 d'une fibre optique 8, à travers une seconde lentille Selfoc 9. Les lentilles Selfoc sont des microlentilles commercialisées par la Société japonaise NIPPON SHEET GLASS CO., LTD et qui sont bien connues et très utilisées dans le domaine technique des fibres optiques. La lentille 5 sert à rendre parallèle le faisceau qui lui est appliqué par le laser 4. La lentille 9 sert à focaliser à l'entrée 7 de la fibre 8 le faisceau parallèle qui lui est transmis par le coupleur polariseur 6. Un polariseur de Glan est un polariseur biréfringent à faisceau unique Cl champ normal. Ce polariseur est décrit dans l'ouvrage de BRUHAT, "OPTIQUE", 5ème édition, 1959, pages 507 à 5O9ter, ou dans l'ouvrage de P. FLEURY et J.P. IETHIEU, "IMAGES OPTIQUES", pages 236 à 239, Quand on applique au polariseur 6, un faisceau normal à sa face d'entrée 10 dont la direction de polarisation est dans le plan de la figure, ce faisceau passe sans titre dévié et pratiquement sans pertes à travers 6. Au cours de la transmission dans la fibre, une partie de la lumière est rétrodiffusée et, comme on l'a supposé ci-dessus, cette lumière est pratiquement dépolarisée. Donc, la lumière rétrodiffusée sortant de la fibre 8 se trouve transformée en un faisceau parallèle par la lentille 9 avant d'atteindre à nouveau le polariseur de Glan 6 qui réfléchit alors 50 % de cette lumière dans sa direction de réflexion totale 11 sur laquelle est monté le détecteur 12. Par contre, la lumière réfléchie à l'entrée 7, c'est à dire la lumière formant ce qu'on a appelé plus haut l'écho d'entrée, ne subit pas de dépolarisation et se retrouve donc, après passage dans la lentille 9, appliquée en un faisceau parallèle dont le plan de polarisation est toujours dans le plan de la figure. Il en résulte que l'écho d'entrée est renvoyé au laser 4. La lumière réfléchie à l'autre bout 13 de la fibre a été dépolarisée au cours de sa transmission dans la fibre. 50 % de cet écho d'extrémité donc renvoyés dans la direction de réflexion totale il vers le détecteur 12. En pratique, l'amplitude de l'écho d'extrémité est assez faible comparée à celle du pic 1, Fig. 1. En pratique, on utilise une lentille 14 pour focaliser la lumière renvoyée dans la direction 11 sur l'entrée de 1 élément photosensible du détecteur 12. Le détecteur 12 comprend classiquement une base de temps déclenchée par l émission d'une impulsion par le laser 4 pour permettre l'enregistrement de la courbe 2. La réception de l'écho d'extrémité 3 peut permettre d'arrenter la base de temps. Au cours d'essais, on a pu constater que les pertes globales causées par le polariseur sont pratiquement nulles dans le cas d'un laser parfaitement polarisé. D'autre part, les pertes de couplage sur la lumière rétrodiffusée sont évidemment de 3 dB dans le cas de lumière parfaitement dépolarisée, ce qui est le cas au bout de 10 m de fibre environ en utilisant une fibre multimode. Pour éviter les pertes par réflexions multiples sur les différents dioptres, les éléments de l'appareillage, sauf le laser et le détecteur, sont plongés dans un liquide adaptateur d'indice. Si l'on désire réduire llampli- tude de l'écho d'extrémité 3, on peut plonger le bout 13 de la fibre dans un liquide adaptateur d'indice. REVENDICATIONS 1, Dispositif de couplage de lumière utilisable pour mesurer la lumière rétrodiffusée dans des fibres optiques, caractérisé en ce que, sur le trajet lumineux, entre la source de lumière polarisée injectant la lumière dans la fibre optique, d'une part, et l'entrée de la fibre optique, d'autre part, il est prévu un polariseur biréfringent à faisceau uni que7 le polariseur étant orienté de manière à conserver au faisceau émergent la direction du faisceau incident polarisé, le détecteur se trouvant sur la direction de réflexion totale du polariseur pour la lumière rétrodiffusée par la fibre optique. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polariseur biréfringent à faisceau unique est un polariseur de Glan. 3) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polariseur biréfringent à faisceau unique est un polariseur de Glazebrook. 4) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite source de lumière polarisée est un laser dont la lumière émise est rendue parallèle par une -lentille Selfoc. 5) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'entre le polariseur biréfringent à faisceau unique et l'entrée de la fibre optique, est intercalée une seconde lentille Selfoc. 6) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'entre le polariseur biréfringent à faisceau unique et l'entrée du détecteur, est intercale une lentille de focalisation.