Brevet FR2427623A1 — publié le 19791228

L'invention concerne un dispositif de dérivation pour la détection de la lumière parcourant une fibre optique. Elle s'applique notamment aux fibres multimodes. On sait que dans un système de transmission d'informations par fibre optique il est nécessaire de réaliser des dérivations permettant de faire sortir en un point intermédiaire une partie seulement de la lumière qui parcourt la fibre et qui transporte l'information de manière à recueillir cette information sur un détecteur. La réalisation de telles dérivations pose des problèmes qui different de ceux de la réalisation d'une injection de lumière en un point intermédiaire de la fibre. Il est en effet relativement facile d'émettre et de moduler l'intensité lumineuse la plus grande que l'on peut injecter dans la fibre alors que, au point ou il faut réaliser une dérivation, l'intensité de la lumière qui subsiste dans la fibre est souvent faible en raison de la longueur du trajet parcouru, et qu'il est alors difficile de réaliser un récepteur ayant à la fois la grande sensibilité et le faible bruit qui sont souhaitables. Un dispositif de couplage connu et décrit dans un article de M.K. Barnoski et R.J. Morrison "Angle sélective fibrer coupler" (Applied optics, janvier 1976, Vol.15 nO 1, p 253). Selon ce dispositif la lumière émise à distance d'une fibre est dirigée avec une inclinaison soigneusement choisie sur la portion aval à section croissante d'un rétrécissement de cette fibre, sans interruption ni du coeur ni dela gaine optique de cette fibre. Un liquide adaptateur d'indice entoure cette portion aval. Si on inverse le sens de propagation de la lumière et si on remplace l'émetteur par un détecteur de lumière, il apparait que le rendement de détection d'un tel dispositif est trop faible pour qu'il présente un intérêt effectif. On connaît par ailleurs de nombreux dispositifs de dérivation permettant de dériver une partie de la lumière vers un détecteur. Ces dispositifs comportent soit une interruption de la fibre ou tout au moins de sa gaine optique soit des déformations de la fibre avec contact avec un adaptateur d'indice qui assure la liaison optique entre d'une part la fibre et d'autre part soit directement un détecteur, soit une autre fibre chargée de recueillir la lumière dérivée. Deux dispositifs de ce type sont notamment décrits dans la demande de brevet américaine publiée nO B 522 57j (Goell et autres) selon laquelle on utilise soit une interruption de la gaine optique de la fibre, soit une forte courbure de celle-ci. On connaît également un dispositif de dérivation comportant un rétrécissement localisé de la fibre, avec une portion amont à section progressivement décroissante suivie d'une section aval à section progressivement croissante. Une autre fibre est disposée le long de la première et comporte un rétrécissement analogue en regard de celui de la première fibre1 un adaptateur d'indice assurant la liaison optique entre ces deux fibres. Cette autre fibre peut conduire vers un détecteur la lumière dérivée. Ce dispositif est décrit dans "Applied Physics Lettert=(Vol. 28, N09, 1 May 1976, page 528). La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif de dérivation pour la détection de la lumière parcourant une fibre optique permettant d'obtenir simplement un rendement de détection important. Elle a pour objet un dispositif de dérivation pour la détection de la lumière parcourant une fibre optique constituée d'un coeur et d'une gaine d'indice inférieur à celui du coeur, ce dispositif comportant - un rétrécissement sur une portion intermédiaire de la longueur de la fibre optique, ce rétrécissement affectant à la fois le coeur de la fibre et la gaine optique de celle-ci et étant constitué par une portion amont dont la section décroit progressivement jusqu'à un point intermédiaire, cette portion amont étant suivie d'une portion aval dont la section croit progressivement jusqu'à retrouver sa valeur primitive, - un milieu adaptateur optique d'indice au moins égal à celui de la gaine, disposé en contact avec la gaine pour recueillir la lumière qui se propage dans celle-ci, - et un détecteur de lumière, caractérisé par le fait que la surface sensible de ce détecteur est disposée contre la fibre du côté aval dudit point intermédiaire pour recueillir la lumière se propageant vers l'aval, - le milieu adaptateur optique s'étendant de la gaine jusqu'à cette surface sensible La surface du détecteur est avantageusement sensiblement plane et parallèle à l'axe de la fibre et présente une forme allongée dans le sens de la fibre. A laide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue d'un dispositif selon l'invention en coupe par un plan passant par l'axe de la fibre. La figure 2 représente une vue du dispositif de la figure 1 en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de la fibre. La figure 3 représente un schéma d'un dispositif d'injection de lumière dans une fibre optique, avec rétroaction. La figure 4 représente un schéma d'une ligne de transmission bidirectionnelle utilisant une seule fibre optique. La figure 5 représente le schéma d'un dispositif de dérivation bidirectionnelle. Conformément aux figures 1 et 2, un dispositif selon l'invention est réalisé en formant un rétrécissement dans une fibre optique multimode 2 constituée d'un coeur 4 de 50 microns de diamètre et d'une gaine 6 épaisse de 30 microns. Ce rétrécissement comporte une portion amont conique 8 à section décroissante et une portion aval 10 à section croissante, de part et d'autre d'un point intermédiare 12 représenté sur l'axe 14 de la fibre. La longueur de chacune de ces portions est égale à 200 microns. Les diamètres de coeur et de gaine au point intermédiaire 12 sont choisis d'autant plus petits que l'on cherche à dériver une fraction plus grande de la lumière qui se propage dans la fibre dans la direction représentée par les flèches 16. Un détecteur 18 est disposé contre la gaine de la fibre en aval du point 12. Il présente une surface sensible rectangulaire 20 dont la plus grande longueur est parallèle à l'axe 14. Le bord amont de cette surface est représenté à l'extrémité aval du rétrécissement, mais il peut être avantageux de rapprocher ce bord amont du point intermédiaire 12. Il semble avantageux que la surface sensible du détecteur présente une largeur comprise entre 2 et 10 fois le diamètre de la fibre. La longueur de la surface sensible dépend de la perte d'insertion tolérée.Si le débit d'informations à détecter permet d'aumenter la capacité parasite du détecteur, il est avantageux que cette longueur soit supérieure au triple de la largeur maximale indiquée de manière à ne perdre qu'environ 5 % de la lumière susceptible d'être détectée. Avec une perte tolérée de 40 %, la longueur peut être du même ordre que la largeur maximale indiquée, l'extrémité amont de cette surface sensible étant située à une distance du point intermédiaire inférieure à la longueur de cette portion aval. Cette surface sensible est reliée mécaniquement et optiquement à la fibre par une colle transparente d'indice au moins égal à celui de la gaIne, constituant le milieu adaptateur d'optique précédemment mentionné 22. Il semble avantageux que ce milieu adaptateur optique entoure sensiblement la fibre sur toute la longueur de la surface sensible du détecteur. Un dispositif du type qui vient d'être décrit peut être utilisé, conformément à la figure 3 pour réguler la puissance lumineuse injectée dans une fibre par contre réaction.- Un émetteur 30 émet dans une fibre 32 qui comporte un-rétrécissement biconique 34 de faible amplitude qui permet de dériver par exemple 1% de la lumière sur un détecteur 36. te signal de sortie de celui-ci commande la puissance de l'émetteur 30, par l'intermédiaire d'un circuit de contreréaction 38. Deux dispositifs analogues peuvent être utilisés dans une liaison bidirectionnelle (Duplex) sur une seule fibre 40 selon la figure 4 : Une lumière modulée par une information est injectée dans la fibre par un émetteur 42. Elle traverse un premier rétrécissement biconique 44, puis parcourt une grande longueur dans la fibre, puis traverse un deuxième rétrécissement 46 identique au rétrécissement 44. La moitié de cette lumière est dérivée sur un détecteur 48 qui est situé juste en aval du rétrécissement 46 et qui constitue le récepteur de l'information. A peu près l'autre moitié se dirige sur un autre émetteur 49 ou elle est perdue. Cet émetteur 49 injecte dans l'autre extrémité de la fibre 40 une lumière modulée par une autre information. Cette lumière, après avoir parcouru la longueur de la fibre, est dérivée à environ 50% sur un détecteur 50 situé juste en aval du rétrécissement 44. Le dispositif selon l'invention présente une sélectivité directionnelle telle que le détecteur 50 ne reçoit que moins de un dix millième de la lumière injectée par l'émetteur 42, le détecteur 48 recevant la même proportion de la lumière injectée par l'émetteur 49. fln dispositif de dérivation bidirectionnel est représenté sur la figure 5. Il est constitué par deux dispositifs du type représentés sur la figure 1 et 2. Ces deux dispositifs comportent un seul et même rétrécissement 60 de part et d'autre duquel sont disposés deux détecteurs 62 et 64. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de dérivation pour la détection de la lumière parcourant une fibre optique constituée d'un coeur et d'une gaine d'indice inférieur à celui du coeur, ce dispositif comportant - un rétrécissement sur une portion intermédiaire de la longueur de la fibre optique (2), ce rétrécissement affectant à la fois le coeur (4) de la fibre et la gaine optique (6) de celle-ci et étant constitué par une portion amont (8) dont la section décroit progressivement jusqu'à un point intermédiaire (12), cette portion amont étant suivie d'une portion aval (10) dont la section croit progressivement jusqu'à retrouver sa valeur primitive, - un milieu adaptateur optique (22) d'indice au moins égal à celui de la gaine, disposé en contact avec la gaine, pour recueillir la lumière qui se propage dans celle-ci, - et un détecteur de lumière (18) caractérisé par le fait que la surface sensible (60)de ce détecteur (18) est disposée contre la fibre (2) du côté aval dudit point intermédiaire (12) pour recueillir la lumière se propageant vers l'aval, - le milieu adaptateur optique (22) s'étendant de la gaine jusqu'à cette surface sensible (20). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé parle fait que la surface sensible (20) du détecteur (20) est sensiblement plane et parallèle à l'axe (14) de la fibre (2) et présente une forme allongée dans le sens de la fibre. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qùe la surface sensible (20) du détecteur (18) présente une largeur comprise entre 2 et 10 fois le diamètre de la fibre (2), l'extrémité amont de cette surface sensible étant située à une distance du point intermédiaire (12) inférieure à la longueur de cette portion aval. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le milieu adaptateur optique (22) entoure sensiblement la fibre sur toute la longueur de la surface sensible (20) du détecteur (18).