Brevet FR2421375A1 — publié le 19791026

L'invention concerne une sonde pour fibres optiques. Une telle sonde peut avoir notamment pour fonction de permettre de détecter la présence d'une cassure dans une fibre de grande longueur à partir d'une extrémité accessible de cette fibre, et de déterminer l'éloignement de cette cassure sur la fibre. Elle peut aussi avoir pour fonction d'étudier les- caractéristiques de transmission de la fibre sur une certaine longueur de celle-ci. Dans les deux cas on envoie une lumière "incidente" dans une extrémité de la fibre et on mesure la lumière renvoyée vers cette même extrémité par les défauts ou la cassure de la fibre.Plus particulièrement, dans le cas où l'on veut connaître la distance d'une cassure, on envoie dans la fibre une impulsion lumineuse "incidente" et on mesure le temps qui s'écoule jusqu'au retour d'une impulsion renvoyée qui résulte de la réflexion de l'impulsion incidente sur la cassure. Les fibres-à étudier sont généralement des 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 envisagée en raison de leur diamètre relativement grand (0,15 mm par exemple). Ce diamètre d vérifie la relation d.f. racine de (N2- n2) supérieur à 0,7656.c, f étant la fréquence de la lumière utilisée, c la vitesse de la lumière dans le vide, N et n étant les indices du coeur et de la gaine. Des sondes du type précédemment exposé dont décrites notamment dans les publications suivantes - "Location of imperfections in optical glass-fibre wave guides", J. Gutmann and 0. Krumpholz, (Electronics letters, 15th May 1975, vol. 11 NO 10). - " Photon Probe An optical fiber time donnain reflectometer", S.D. Personick (The Bell System Technical Journal, Vol. 5 6, NO 3, March 1977). - "Backscattering technique for investigating atténuation characteristics of optical fibres : a new experimental approachn, B. Costa and B.Sordo (CSELT Rapporti tecnici, vol V, nO 1 Marzo 1977) Ces documents décrivent une sonde pour fibres optiques comportant - un émetteur pour émettre une lumière incidente, - un coupleur optique pour envoyer cette lumière incidente sur une extrémité d'une fibre optique de manière que cette lumière y pénètre et s'y propage et qutune partie de cette lumière soit renvoyée en arrière vers la même extrémité de la fibre et vers le coupleur par les défauts présentés dans la longueur de la fibre, ce coupleur envoyait cette lumière renvoyée dans une direction autre que celle de l'émetteur, - et un récepteur de lumière disposé de manière à recevoir cette lumière renvoyée en provenance du coupleur Le coupleur de cette sonde est constitué par une lame semi-réfléchissante qui permet le passage de la lumière incidente vers l'extrémité de la fibre, et qui réfléchit vers le récepteur une partie de la lumière renvoyée par la fibre. L'émetteur est constitué par une diode laser qui fournit une impulsion lumineuse incidente brève et fortement polarisée linéairement. Cette sonde connue présente l'inconvénient que le récepteur reçoit non seulement la lumière renvoyée par les défauts de la fibre, mais aussi la lumière beaucoup plus intense qui résulte de la réflection partielle de l'impulsion incidente sur l'extrémité de la fibre. Cette lumière peut provoquer la saturation du récepteur ou des circuits électroniques de mesure. Cet inconvénient est d'autant plus grand que la fibre étudiée est plus longue, c'est-à-dire que la lumière renvoyée par les défauts de la fibre peut etre plus faible par rapport à la lumière incidente. il peut être atténué en diminuant la réflexion sur l'extrémité de la fibre par immersion de cette extrémité dans un liquide d'indice optique convenable, et en bloquant le circuit électronique pendant un court instant après l'émission de l'impulsion incidente (en anglais "gating of the front face e'cho"). il en résulte une complication de l'utilisation de la sonde. La présente invention a pour but la réalisation d'une sonde pour fibres optiques d'une réalisation et d'une utilisation particulièrement simples dans le cas où l'on étudie une fibre multimode. Elle-a pour objet une sonde pour fibres optiques comportant - un émetteur pour émettre une lumière incidente, - un coupleur optique pour envoyer cette lumière incidente sur une extrémité d'une fibre optique de manière que cette lumière y pénètre et s'y propage et qu'une partie de cette lumière soit renvoyée en arrière vers la même extrémité de la fibre et vers le coupleur par les défauts présentés dans la longueur de la fibre, ce coupleur envoyait cette lumière renvoyée dans une direction autre que celle de l'émetteur, - et un récepteur de lumière disposé de manière à recevoir cette lumière renvoyée en provenance du coupleur, caractérisé par le fait qu'elle comporte en outre un analyseur de polarisation disposé entre le coupleur et le récepteur et transmettant seulement à ce récepteur la lumière présentant une polarisation correspondantes - l'impulsion incidente étant polarisée de manière que la partie de la lumière de cette impulsion qui est réfléchie sur ladite extrémité de la fibre ne soit pas transmise au récepteur par l'analyseur. L'invention permet d'éliminer presque complètement la lumière réfléchie par la face avant de la fibre c'est-à-dire la face d'extrémité qui reçoit la lumière incidente. Elle est basée sur le fait qu'une lumière incidente polarisée perd sa polarisation au cours de sa propagation dans une fibre multimode alors qu'elle ne la perd pas lors de sa réflexion sur la face avant de la fibre. Une lumière polarisée complètement linéairement et de longueur d'onde égale à 9000 A est par exemple complètement dépolarisée après un parcours d'un mètre dans une fibre de diamètre de coeur égal à 80 microns. A l'aide des figures schématiques 1 et 2 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 un schéma par blocs d'une sonde selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente un schéma par blocs d'une sonde selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les circuits électroniques n'étant pas représentés. Les sondes représentées sur ces figures sont des échomètres, c'està-dire qu'elles sont essentiellement destinées à mesurer la distance d'une cassure de la fibre, à partir d'une extrémité de la fibre, cette distance étant bien entendu mesurée le long de la fibre. La sonde représentée sur la figure 1 comporte un émetteur 2 constitué Q par une diode laser émettant sur 9000 A une impulsion de lumière "incidente" fortement polarisée linéairement sous l'action d'une impulsion d'alimentation électrique fournie par un générateur 4 lui-même commandé par un circuit pilote 6. Cette impulsion est transformée en faisceau parallèle par un objectif d'injection 8 et traverse un coupleur constitué par une lame semi-transparente 10 inclinée à 450 Elle est ensuite focalisée par un objectif de focalisation 12 sur la face "avant" 14 d'une extrémité accessible d'une fibre optique multimode 16 qui doit être étudiée, c'est-à-dire ici qui peut comporter une cassure à une distance à déterminer à partir de la face avant 14. Cette impulsion incidente est partiellement réfléchie par cette face avant en conservant sa polarisation, et partiellement injectée dans la fibre. La partie injectée se propage dans la fibre 16 où elle perd rapidement sa polarisation. Lorsqu'elle rencontre une cassure de la fibre elle est réfléchie par cette cassure et renvoyée vers la face avant 14.L'impulsion ainsi renvoyée par la cassure et l'impulsion réfléchie par la face avant 14 se dirigent vers l'objectif 12 qui leur redonne la forme d'un faisceau parallèle. Celui ci est partiellement réfléchi sur la lame semi-transparente 10 et traverse un analyseur de polarisation 18 orienté de manière à arrêter la lumière polarisée de l'impulsion réfléchie par la face avant 14. La lumière non polarisée de l'impulsion renvoyée par la cassure n'est arrêtée qu'à 50% par l'analyseur 18 et sa partie transmise est focalisée par un objectif de réception 20 sur un récepteur 22 constitué par une photodiode à avalanche convenablement polarisée électriquement (en anglais "electrically biased" et munie d'un circuit amplificateur.Le signal de sortie de ce dernier est envoyé sur un circuit de mesure de temps 24 qui reçoit par ailleurs l'impulsion du circuit pilote 6, et mesure l'intervalle de temps qui s'est écoulé à partir de cette impulsion du circuit pilote. Cet intervalle de temps constitue une mesure de la distance de la cassure dans la fibre 16 à partir de la face avant 14. La sonde selon le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2 est semblable à celle de la figure 1 quoique divers éléments optiques y soient représentés de manière plus proche de leur aspect réel. Mais l'ensemble du coupleur 10 et de l'analyseur 18 y est constitué par un polariseur à couches minces 26. Celui-ci est constitué par une lame de silice, épaisse par exemple de 4 mm revêtue sur ces deux faces de 9 couches diélectriques par exemple, d'indices alternativement haut et bas, cette lame est inclinée à 790 (à 10 près) sur le faisceau parallèle issu de l'objectif 8, cet angle étant celui formé par la direction de propagation de la lumière et la direction perpendiculaire au plan de la lame. Cette lame a plusieurs fonctions. 10 Elle transmet vers l'objectif de focalisation 12 la plus grande partie de la lumière fortement polarisée fournie par l'émetteur 2, cette partie étant celle qui présente la direction de polarisation. 20 Elle réfléchit la partie restante de cette même lumière. Cette partie présente une direction de polarisation minoritaire perpendiculaire à la direction majoritaire, et elle est réfléchie vers un piège à lumière 28 qui l'absorbe sans réflexion. On obtient ainsi une polarisation plus complète de la lumière incidente dirigée vers l'objectif de focalisation t2. 30 Elle réfléchit vers l'objectif de réception 20 une moitié de la lumière non polarisée renvoyée par la cassure de la fibre. Cette moitié est celle qui présente une direction de polarisation perpendiculaire à celle de la lumière incidente. 40 Elle transmet vers l'objectif d'injection 8 la lumière polarisée réfléchie sur la face avant de la fibre et sur l'objectif de focalisation 12, et l'autre moitié de la lumière renvoyée par la cassure, cette autre moitié étant celle qui présente la même direction de polarisation que la lumière incidente et la lumière réfléchie. La lumière ainsi transmise est une lumière parasite. L'objectif de réception 20 et le récepteur 22 sont disposés de manière à ne pas recevoir cette lumière parasite lorsqu'elle est diffusée ou réfléchie par l'objectif d'injection 8. Des écrans convenables non représentés absorbent cette lumière parasite. Bien évidemment la sonde selon l'invention peut être utilisée aussi pour des fibres monomodes, mais elle ne présente plus alors les avantages précédemment décrits. REVENDICATIONS 1/ Sonde pour fibres optiques comportant - un émetteur pour émettre une lumière incidente, - un coupleur optique pour envoyer cette lumière incidente sur une extrémité d'une fibre optique de manière que cette lumière y pénètre et s'y propage et qu'une partie de cette lumière soit renvoyée en arrière vers la même extrémité de la fibre et vers le coupleur par les défauts présentés dans la longueur de la fibre, ce coupleur envoyait cette lumière renvoyée dans une direction autre que celle de l'émetteur2 - et un récepteur de lumière disposé de manière à recevoir cette lumière renvoyée en provenance du-coupleur, caractérisé par le fait qu'elle comporte en outre un analyseur de polarisation disposé entre le coupleur et le récepteur et transmettant seulement à ce récepteur la lumière présentant une polarisation correspondante, - l'impulsion incidente étant polarisée de manière que la partie de la lumière de cette impulsion qui est réfléchie sur ladite extrémité de la fibre ne soit pas transmise au récepteur par l'analyseur. 2/ Sonde pour fibres optiques selon la revendication 1, caractérisée par le fait que - l'émetteur émet une lumière incidente dont l'intensité varie avec le temps, - des moyens de comparaison temporelle étant connectés à l'émetteur et au récepteur pour mesurer le retard de la- lumière renvoyée par rapport à la lumière incidente 3/ Sonde pour fibres optiques selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'émetteur est un laser émettant une lumière incidente polarisée linéairement. 4/ Sonde pour fibre optique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le coupleur et l'analyseur sont tous deux constitués par une même lame transparente revêtue de couches diélectriques minces de manière à transmettre la lumière provenant de ladite extrémité de la fibre lorsque cette lumière est polarisée dans un plan et à réfléchir cette lumière lorsqu'elle est polarisée dans un plan perpendiculaire.