Brevet FR2459586A1 — publié le 19810109

- 1- 2459586 La présente invention concerne un système de transmission par fibre optique et, plus particulièrement, des dispositifs et méthodes permettant la transmission bidirectionnelle simultanée de signaux optiques le long d'une fibre unique. Peu à peu, les systèmes de transmission par fibre optique remplacent les systèmes classiques de transmission par fil conducteur à la fois de signaux de parole et de données. A cause des différences de nature entre les courants électriques et la lumière, il est théoriquement possible d'utiliser une fibre optique unique pour la transmission simul- tanée des signaux aller et retour, ce qui signifie qu'une seule fibre peut être utilisée pour la transmission bidirectionnelle. Ceci a pour effet de doubler la capacité d'une ligne de transmission optique, comparée à un système classique à une seule direction. Dans tout système de transmission bidirectionnelle, il est nécessaire de fournir des moyens de séparer les signaux aller des signaux retour à une ou plusieurs terminaisons de fibre. Différentes techniques, telles que par exemple les coupleurs en Y ou les dispositifs de division de faisceau, ont été utilisées à cet effet, mais en général elles se sont avérées relativement onéreuses, ou difficiles à installer. L'objet del'invention est de minimiser cet inconvénient, sinon de le surmonter. L'un des aspects de l'invention est de fournir une méthode de transmission bidirectionnelle simultanée de signaux lumineux, à travers une terminaison de fibre optique, le long d'une fibre couplée à cette terminaison, la méthode comportant l'injection des signaux sortants dans la fibre par l'intermédiaire d'une première région de la terminaison, et la réception des signaux entrants venant de la fibre par l'intermédiaire d'une seconde région de la terminaison. Un autre aspect de l'invention est de fournir un dispositif émetteurrécepteur optique comprenant un tronçon de fibre au moyen duquel il peut être couplé à une fibre optique de transmission, le coeur dudit tronçon ayant un indice de réfraction relativement élevé et la région entourant le coeur un indice de réfraction relativement faible, une source de lumière couplée audit coeur et un détecteur de lumière couplé à ladite région de faible indice de réfraction et muni d'une ouverture qui coïncide avec ledit coeur, cette dernière fournissant un chemin pour les signaux lumineux injectés par la source dans le coeur dudit tronçon de fibre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la - 2 - 2459586 description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limita- tif en se reportant aux figures annexées qui représentent: - Figure 1, une vue schématique d'un dispositif de transmis- sion optique bidirectionnelle conforme à l'invention; - Figure 2, un dispositif à double creuset pour la fabrication d'un tronçon de fibre qui sera utilisé dans le dispositif de la figure 1. Comme le montre la figure 1, le terminal de transmission 11 est couplé à une fibre optique classique qui peut par exemple être du type à revêtement de silice. Le terminal 11 comprend un émetteur ou source de lumière 13 au moyen duquel des signaux lumineux modulés peuvent être transmis à la fibre 12, et un photodétecteur 14 qui reçoit les signaux de retour venant de la fibre. Le couplage du terminal 11 à la fibre 12 est effectué par l'intermédiaire d'un tronçon de fibre modifié qui, en usage, est aligné avec la fibre 12 par un connecteur approprié ou un dispositif d'épissure (non représenté). Le tronçon de fibre 15 a un coeur 16 dont l'indice de réfraction est relativement élevé, entouré d'une région 17 à indice de réfraction plus faible, cette dernière étant recouverte d'un revêtement 18 à indice de réfraction encore plus faible. Le revêtement 18 peut être par exemple en matériau plastique. Comme le montre la figure 1, le coeur 16 fait saillie à l'une des extrémités du tronçon et il est couplé à la source de lumière 13 qui, de préférence, comprend un laser à semi-conducteur émettant dans l'infra- rouge. La lumière provenant de la-source de lumière est confinée, de par la différence entre les indices de réfraction du coeur 16 et de la région 17 qui l'entoure, dans le coeur du tronçon de fibre 15, et est injectée dans la fibre de transmission 12 à partir de la face extrême 19 du coeur 16. A l'endroit o le coeur 16 émerge de la région 17 qui l'en- toure, cette dernière forme une surface plane annulaire qui est perpen- diculaire à l'axe du coeur et définit un épaulement 20. L'appareil photo- détecteur 14, comportant une ouverture 21 qui reçoit le coeur 16, est placé contre l'épaulement 20 et détecte les signaux lumineux reçus de la fibre de transmission 12 par l'intermédiaire de la région 17 à indice de réfraction plus faible du tronçon de fibre 15. Les signaux lumineux transmis étant confinés au coeur 16 sur la longueur correspondante du tronçon 15, il n'y a absolument aucun couplage entre la source de lumière 13, et le photodétecteur 14. De la sorte, on peut réaliser l'émission et la réception simultanées de signaux lumineux à partir de la fibre et vers la fibre. _ 3 _ 2459586 Le tronçon de fibre 15 peut être fabriqué selon diverses méthodes. La figure 2 par exemple représente sous forme schématique, un dispositif à double creuset qui sert à réaliser une préforme de fibre. Dans ce dispositif, un verre 25 à indice de réfraction relative- ment faible est fondu dans un creuset externe sans fond 26, et un verre 24 à indice de réfraction plus élevé est fondu dans un creuset interne sans fond 27. Les deux verres sont mis en contact au fond du dispositif à double creuset d'o on peut tirer une fibre à saut d'indice. Le procédé est décrit plus en détail dans le brevet britannique N' 1.340. 849. On prépare une courte longueur ou tronçon de la fibre étirée en coupant ses extrémités perpendiculairement à l'axe du tronçon et le verre à indice de réfraction plus faible est enlevé sur une courte distance au voisinage d'une extrémité du tronçon, au moyen par exemple de procédés de masquage et d'attaque. La longueur du tronçon étant relativement courte, les pertes dues à la dispersion à l'intérieur du tronçon sont faibles, ainsi les verres du coeur et du revêtement peuvent être choisis pour leur résistance ou leur non résistance à l'attaque, respectivement. Ainsi, pour faciliter l'attaque, le verre de revêtement doit être du type soluble dans l'eau ou dans un acide, la solubilité étant déterminée par la nature et la concentration des matériaux qui le constituent. Ces verres solubles dans l'eau sont décrits par exemple dans le brevet britannique N0 1.512.637. Le tronçon de fibre préparé peut alors être muni d'une source de lumière et d'un détecteur et être monté dans un connecteur approprié ou un élément d'épissure pour être ajusté à une fibre optique de transmission. On peut évidemment employer d'autres méthodes de fabrication du tronçon de fibre, par exemple la méthode "à préforme tubulaire" bien connue. Le photodétecteur 14 (figure 1) est habituellement du type à diode au silicium; il peut être obtenu à partir d'une puce de matériau semiconducteur qui est masquée puis attaquée pour ouvrir une fenêtre 21 dans laquelle le coeur 16 du tronçon de fibre 15 est bien ajusté. Afin de minimiser le risque de couplage entre la source de lumière 13 et le détecteur 14, on peut revêtir la surface externe du coeur 16 d'un matériau à faible indice de réfraction ou d'un matériau opaque (non représenté), à l'endroit de la fenêtre ménagée dans le - détecteur 14. Dans certaines applications, la partie exposée du coeur 16 peut être soutenue dans un corps (non représenté) constitué d'un matériau à faible indice de réfraction, par exemple une résine plastique. Il est bien évident que la description précédente n'a été 4 - 2459586 faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Méthode de transmission bidirectionnelle simultanée de signaux lumineux, à travers une terminaison de fibre optique, le long d'une fibre couplée à cette terminaison, caractérisée par le fait qu'elle comprend l'injection des signaux sortants dans la fibre par l'intermé- diaire d'une première région de la terminaison, et la réception des signaux entrants venant de la fibre par l'intermédiaire d'une seconde région de la terminaison. 2. Dispositif émetteur-récepteur optique, caractérisé par le fait qu'il comprend un tronçon de fibre optique au moyen duquel il peut être couplé à une fibre optique de transmission, le coeur dudit tronçon ayant un indice de réfraction relativement élevé et la région entourant le coeur un indice de réfraction relativement faible, une source de lumière couplée audit coeur et un détecteur de lumière couplé à ladite région de faible indice de réfraction et muni d'une ouverture qui coïncide avec ledit coeur, cette dernière fournissant un chemin pour les signaux lumineux injectés par la source dans ledit coeur. 3. Dispositif émetteur-récepteur conforme à la revendication 2, et dans lequel ladite région à faible indice de réfraction est un verre soluble soit dans l'eau, soit dans uh acide. 4. Dispositif émetteur-récepteur conforme à la revendication 2 ou 3, et dans lequel le coeur s'étend hors dudit tronçon de fibre. 5. Dispositif émetteur-récepteur conforme à la revendication 4, et dans lequel la portion du coeur qui s'étend hors dudit tronçon de fibre est soutenue dans un corps en matériau plastique à faible indice de réfraction. 6. Dispositif émetteur-récepteur conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 5, et dans lequel la source de lumière est constituée par un laser à semi-conducteur. 7. Dispositif émetteur-récepteur conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 6, et qui est monté dans un connecteur ou un élément d'épissure au moyen duquel il est couplé à une fibre optique de transmission. 8. Système de transmission optique muni d'un ou plusieurs émetteurs-récepteurs selon l'une quelconque des revendications 2 à 7.