Brevet FR2472889A1 — publié le 19810703

Dispositif de téléphonie optique La présente invention concerne un dispositif de téléphonie optique. Dans les dispositifs de téléphonie couramment utilisés, chaque abonné dispose d'un poste comportant chacun un microphone et un écouteur, capables de convertir un signal acoustique en un signal électrique et inversement. Les différents postes sont reliés par des fils élec- triques à un centre de commutation électrique. Chaque poste comporte un sélecteur, par exemple du type à cadran tournant bien connu, pour permettre à chaque abonné de former à partir de son poste un signal caractéristique d'un autre abonné avec lequel il désire entrer en communication. Ce signal est transmis au centre de commutation qui comporte des moyens pour alerter, par une sonnerie par exemple, l'abonné appelé, de façon à pouvoir établir la communication entre l'appelant et l'appelé. Depuis la découverte des fibres optiques à faibles pertes et du laser à semi-conducteur fonctionnant à la température ambiante, des essais ont été effectués pour réaliser par voie optique la trans- mission des informations de chaque poste d'abonné au centre de commu- tation. Pour cela, chaque poste comporte un laser à semi-conducteur émettant une onde lumineuse à une extrémité d'une fibre optique d'émission dont l'autre extrémité est reliée au centre de commutation. Chaque poste comporte en outre des moyens pour moduler l'amplitude de l'onde lumineuse émise par la fréquence du signal électrique délivré par le microphone, ainsi que des moyens pour démoduler le signal optique transmis par une fibre optique de réception du centre de commutation au poste. Les fibres optiques d'émission et de réception de chaque poste sont reliées par leur autre extrémité au centre de commutation par l'intermédiaire-de transducteurs électro-optiques convertissant les signaux optiques modulés en signaux électriques et inversement. Le centre de commutation reste absolument identique aux centres de commutation électriques utilisés couramment dans les dispositifs de téléphonie électrique. Le dispositif de téléphonie optique décrit ci-dessus présente -2 l'inconvénient de conserver un centre de commutation électrique complexe et onéreux et de nécessiter des transducteurs électro-optiques pour chaque fibre aboutissant au centre de commutation. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et de réaliser un dispositif de téléphonie optique particulièrement simple dans lequel la commutation s'effectue aussi par voie optique. La présente'invention a pour objet un dispositif de téléphonie optique capable de mettre en communication entre eux N abonnés, compor- tant -N postes téléphoniques affectés respectivement aux N abonnés, chaque poste comprenant un microphone recevant les paroles de l'abonné et délivrant en retour un signal électrique d'émission, un écouteur recevant un signal électrique de réception et délivrant en retour un signal acoustique perçu par l'abonné, un générateur laser capable de délivrer une onde lumineuse d'émission, des moyens pour moduler l'amplitude de l'onde lumineuse d'émission par la fréquence dudit signal électrique d'émission et un récepteur photoélectrique recevant une onde lumineuse de réception et capable de délivrer en retour ledit signal électrique de réception dont la fréquence module l'ampli- tude de ladite onde lumineuse de réception, - N couples-de fibres optiques reliés respectivement aux postes téléphoniques des N abonnés, chaque couple comprenant une fibre optique d'émission et une fibre optique de réception, la fibre optique d'émission recevant à une première de ses extrémités ladite onde lumineuse d'émis- sion, la fibre optique de réception transmettant ladite onde lumineuse de réception et la délivrant, à sa deuxième extrémité, audit récepteur photoélectrique, - et un centre d'interconnexion auquel sont reliées lesdites deuxièmes extrémités des N couples de fibres optiques, caractérisé en ce que - ledit centre d'interconnexion est un volume dont la surface est formée au moins partiellement par les faces desdites deuxièmes extrémités des N couples de fibres optiques - et que, des fréquences optiques différentes entre elles F FN étant affectées respectivement à chaque abonné, des fréquences de modulation différentes entre elles fà-----fN étant affectées respectivement à chaque abonné, les fréquences de modulation étant - 3 - inférieures aux fréquences optiques, le générateur laser de l'abonné p délivre une onde lumineuse d'émis- sion de fréquence Fp affectée à l'abonné p, le poste téléphonique de l'abonné p comporte en outre 5. des moyens pour moduler l'amplitude de ladite onde lumineuse d'émission de fréquence Fp par la fréquence de modulation fn affectée à l'abonné n, N-1 filtres optiques capables de ne laisser passer respec- tivement que les fréquences F1 Fp_1, Fp+l --- FN, l'entrée de chacun de ces filtres optique étant disposée pour recevoir ladite onde lumineuse de réception, N-1 détecteurs électro-optiques sélectifs recevant l'énergie lumineuse sortant respectivement des N-1 filtres optiques, ces détecteurs ne délivrant un signal électrique que si l'amplitude de l'énergie lumineuse qu'ils reçoivent est modulée à la fré- quence fn- des moyens recevant les signaux électriques délivrés par lesdits détecteurs sélectifs et capables de signaler à l'abonné p l'ordre n du filtre de fréquence Fn dont le rayonnement de sortie a provoqué l'émission d'un signal électrique du détecteur sélectif recevant ce rayonnement de sortie, et un conducteur optique dont une extrémité est disposée sur la face d'entrée dudit récepteur photoélectrique et des moyens pour disposer l'autre extrémité dudit conducteur optique sur la sortie dudit filtre optique de fréquence Fn. Une forme d'exécution de l'objet de la présente invention est décrite cidessous, à titre d'exemple en regard de la figure unique qui représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif de téléphonie selon l'invention. Sur la figure est représenté un dispositif de téléphonie optique permettant de mettre en communication entre eux N abonnés, N pouvant être de l'ordre de 100. Pour simplifier la figure, nous avons représenté deux des postes d'un dispositif pour 10 abonnés. A chaque abonné est affectué un numéro d'ordre de 1 à N. Chaque abonné possède un-appareil dit "combiné" de type courant comportant un microphone et un écouteur. Par exemple l'abonné de -4 - rang p possède un combiné 1 comportant un microphone 2 devant lequel il peut parler. Le microphone 2 délivre à ses bornes de sortie 3 et 4 un signal électrique représentatif des paroles prononcées. Les extrémités de l'enroulement primaire 5 d'un transformateur 6 sont connectées aux deux bornes 3 et 4. L'enroulement secondaire 7 du transformateur 6 est connecté en série avec une source 8 de courant continu basse tension et avec un enroulement 9, de façon à former une branche dont les extrémités sont connectées à deux bornes 10 et 11. L'enroulement 9 est l'enroulement secondaire d'un transfor- mateur 12. Les extrémités de l'enroulement primaire 13 du transfor- mateur 12 sont reliées à un circuit de connexion 14. Les sorties de N-1 générateurs électriques tels que 15, 16 et 17 sont reliées au circuit 14. La sortie électrique d'un sélecteur électromécanique 18 est également relié au circuit 14. Ce sélecteur peut être du type bien connu à cadran tournant, utilisé dans les installations télé- phoniques. Les deux électrodes d'un laser 19 à semi-conducteur, de préférence du type fonctionnant à température ambiante, sont connectées aux bornes 10 et 11. Une face extrême 20 d'une fibre optique 21 est disposée de façon à recevoir le faisceau lumineux 22 émis par le laser 19. L'installation téléphonique de l'abonné p comporte en outre N-1 filtres optiques tels que 23, 24 et 25. Ces filtres sont juxtaposés en parallèle de façon que leur face d'entrée forme une surface plane aussi faible que possible. Dans l'exemple représenté sur la figure il y a 9 filtres qui sont disposés de façon que ladite surface plane soit un carré. Ce carré est de bout par rapport au plan de la figure de sorte qu'on ne voit que trois filtres formant un côté du carré. Cette surface carrée reçoit le rayonnement sortant d'une face extrême d'une fibre optique 26 à travers un organe de connexion optique 27. Les faces de sortie des filtres optiques forment ainsi une petite surface plane. En regard des faces de sortie de ces filtres optiques sont disposées respectivement les faces d'entrée de N-1 détecteurs électrooptiques sélectifs tels que 28, 29 et 30 dont les sorties électriques sont reliées à travers N-1 voyants 31 à une sonnerie électrique 32. 2t,72889 Un dispositif à commande mécanique 33 permet de disposer une face extrême d'une fibre optique 34 sur la face de sortie d'un quel- conque des filtres 23 à 25. L'autre face extrême de la fibre 34 est disposée contre la face d'entrée d'un récepteur photoélectrique 35 dont la sortie électrique est connectée à travers un amplificateur 36 à l'entrée 37 de l'écouteur 38 du combiné 1. De même l'abonné de rang n possède une installation, tout à fait analogue à celle de l'abonné p, comportant un combiné 39 muni d'un microphone 40 et d'un écouteur 41. La partie émission de l'installation de l'abonné n comporte ainsi un transformateur 42 dont l'enroulement primaire est relié au microphone 40 et un transformateur 43 dont l'enroulement primaire est alimenté par N-1 générateurs électriques tels que 44 à travers un circuit de connexion 45 commandé par un sélecteur 46. Les électrodes d'un laser à semi-conducteur 47 sont connectées respectivement aux extrémités d'une branche comprenant en série un générateur de courant continu 48 et les enroulements secondaires des transformateurs 42 et 43. Le faisceau lumineux émis par le laser 47 est reçu par une face extrême d'une fibre optique 49. La partie réception de l'installation de l'abonné n comporte N-1 filtres optiques tels que 50 dont les faces d'entrée reçoivent le faisceau lumineux sortant d'une face extrême d'une fibre optique 51. Des détecteurs électro-optiques sélectifs tels que 52 reçoivent les faisceaux lumineux sortant des filtres 50 et leurs sorties électriques sont connectées à une sonnerie électrique 53 à travers un tableau de voyants 54. Un dispositif à commande mécanique 55 permet de disposer une face extrême d'une fibre optique 56 contre la face de sortie d'un filtre 50 quelconque, l'autre face extrême de cette fibre étant disposée contre la face d'entrée optique d'un récepteur électro- optique 57 dont la sortie électrique est reliée à l'écouteur 41 à travers un amplificateur 58. Les autres faces extrêmes des fibres 21, 26, 49, 51, ainsi que les faces extrêmes correspondantes des autres fibres optiques non représentées aboutissant aux installations électriques des autres abonnés, sont disposées l'une à côté de l'autre de manière à former - 6- une surface délimitant un volume d'interconnexion 59 aussi faible que possible. Ce volume peut être une sphère ou un cube par exemple. Il peut être rempli d'un matériau dont l'indice de réfraction est proche de celui des fibres optiques, ce matériau pouvant être un liquide ou un verre par exemple. Le dispositif de téléphonie optique décrit ci-dessus et représenté sur la figure fonctionne de la manière suivante. A chaque abonné est attribué une fréquence porteuse d'émission choisie dans la gamme des ondes optiques. C'est ainsi qu'une fré- quence Fp est affectuée à l'abonné de rang p et Fn à l'abonné de rang n. Les différentes fréquences F1----FN sont par exemple séparées entre elles par des intervalles égaux. A chaque abonné est attribué également une fréquence de modulation. Bien entendu, les fréquences de modulation sont bien plus faibles que les fréquences porteuses d'émission. Les différentes fréquences de modulation f1 --fN peuvent être choisies par exemple dans la gamme des ondes ultrasonores et peuvent être séparées entre elles par des intervalles égaux. Lorsque l'abonné p désire entrer en communication avec l'abonné n, il forme son numéro sur le sélecteur 18. Les N-1 générateurs électriques 15 à 17 délivrent des courants alternatifs de fréquences respectives f1 à fN' fp exceptée. Dès que la numéro n est formé sur le sélecteur 18, le circuit 14 connecte le générateur 16 délivrant un courant de fréquence fn au bobinage 13. Le laser à semi-conducteur 19 alimenté par le générateur 8 délivre un faisceau lumineux de fréquence Fp spécifique de l'abonné p. L'amplitude de ce faisceau est modulé par la fréquence fn spécifique de l'abonné n grâce à la présence de l'enroulement 9 en série dans le circuit d'alimentation du laser. L'onde optique Fn de fréquence p modulée à la fréquence n est p transmise par la fibre optique 21 au volume d'interconnexion 59. La fibre optique 51 reliée aussi à ce volume d'interconnexion reçoit une onde à fréquence multiple. En effet cette onde comporte non seulement une partie de l'onde Fn mais aussi une partie des différentes ondes p émises éventuellement à partir des postes des autres abonnés non représentés et passant à travers le volume d'interconnexion 59. L'onde -7- optique transmise par la fibre optique 51 arrive à l'entrée des filtres 50 faisant partie de l'installation de l'abonné n. Les N-1 filtres 50 sont des filtres optiques ne laissant passer respectivement que les fréquences F1 ---- FN' Fn exceptée. Ces filtres de type inter- férentiels peuvent par exemple être formés essentiellement de réseaux optiques. Les détecteurs optiques sélectifs 52, au nombre de N-1, reçoivent respectivement les faisceaux lumineux sortant des filtres 50. Ces détecteurs sont capables de délivrer un courant sur leurs sorties électriques seulement lorsque les faisceaux lumineux qu'ils reçoivent contiennent la fréquence fn spécifique de l'abonné n. Comme la fibre optique 51 transmet une onde optique contenant l'onde Fn émise par le laser 19, un des détecteurs sélectifs, par exemple le détecteur 52 est excité, ce détecteur recevant le faisceau lumineux sortant du filtre 50 de fréquence fp. Le signal électrique délivré par le détecteur 52 provoque l'allumage d'un voyant 54 qui indique à-l'abonné n que c'est l'abonné p qui l'appelle. L'allumage d'un voyant quelconque de l'abonné n provoque le déclenchement de la sonnerie électrique 53. L'abonné n ainsi alerté dispose, à l'aide du dispositif 55, la face de l'extrémité libre de la fibre optique 56 en face de la sortie du filtre 52 laissant passer la fréquence F. Bien entendu, cette extrémité de la fibre optique 56 est placée, en l'absence de communication, en dehors de l'espace compris entre la face de sortie des filtres 50 et la face d'entrée des récepteurs 52, de façon à ne pas empêcher le passage des faisceaux lumineux des filtres aux récepteurs. Il est noté que les dispositifs mécaniques 33 et 35 peuvent être remplacés par des dispositifs automatiques recevant les signaux électriques émis par les détecteurs sélectifs 28 à 30 ou 52. L'abonné n, sachant que l'abonné p l'appelle, forme son numéro sur le sélecteur 46 de façon à créer à la sortie du laser 47 une onde lumineuse Fn de fréquence porteuse Fn (spécifique de l'abonné n) modulé à la fréquence fp (spécifique de l'abonné p). Cette onde FP est transmise par la fibre 49 au volume d'inter- n connexion 59 et reçue par la fibre optique 26. Le voyant correspondant à n du tableau des voyants 31 s'allume; l'abonné p sait alors que -8- l'abonné n a bien perçu son appel et est prêt à entrer en communication. A l'aide du dispositif 33 il place l'extrémité libre de la fibre 34 en face du filtre 24 qui laisse passer la fréquence Fn. Bien entendu la modulation de l'onde Fp à la fréquence fn est automatiquement stoppée dès que l'abonné n a décroché son combiné, et inversement la modulation à la fréquence fp de l'onde Fn est stoppée dès que l'abonné p sait que l'abonné n a perçu son appel. Lorsque l'abonné p parle devant le microphone 2, le courant d'alimentation du laser 19 est modulé à la fréquence des paroles prononcées, grâce à la présence de l'enroulement secondaire 7 du transformateur 6 en série dans le circuit d'alimentation du laser 19. te laser 19 émet donc une onde Fp modulée à la fréquence des paroles prononcées par l'abonné p devant le microphone de son combiné. Cette onde est transmise par la fibre 21, le volume 59, la fibre 51, le filtre 50 et la fibre 56 à l'entrée du récepteur 57 o elle est démodulée. L'abonné n entend donc les paroles prononcées par l'abonné p après passage du courant délivré par le récepteur 57 à travers l'amplifi- cateur 58 et l'écouteur 41. De même l'abonné p entend dans son écouteur 38 les paroles prononcées par l'abonné n devant son microphone 40. La communication est alors établie dans les deux sens-entre les abonnés du rang p et n. Le dispositif de téléphonie selon l'invention présente les avantages suivants: - les émetteurs et les récepteurs peuvent être réalisés par des méthodes collectives utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs. Il en résulte un faible prix et une haute fiabilité, - le centre de connexion est très simple, - ce dispositif peut comporter un grand nombre d'abonnés, car le nombre d'ondes porteuses optiques peut être très élevé.. Le dispositif de téléphonie selon la présente invention peut être utilisé par exemple dans un ensemble industriel important. 9- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de téléphonie optique capable de mettre en communication entre eux N abonnés, comportant -N postes téléphoniques affectés respectivement aux N abonnés, chaque poste comprenant un microphone recevant les paroles de l'abonné et délivrant en retour un signal électrique d'émission, un écouteur recevant un signal électrique de réception et délivrant en retour un signal acoustique perçu par l'abonné, un générateur laser capable de délivrer une onde lumineuse d'émission, des moyens pour moduler l'amplitude de l'onde lumineuse d'émission par la fréquence dudit signal électrique d'émission et un récepteur photoélectrique recevant une onde lumineuse de réception et capable de délivrer en retour ledit signal électrique de réception dont la fréquence module l'amplitude de ladite onde lumineuse de réception, - N couples de fibres optiques reliés respectivement aux postes téléphoniques des N abonnés, chaque couple comprenant une fibre optique d'émission et une fibre optique de réception, la fibre optique d'émission recevant à une première de ses extrémités ladite onde lumineuse d'émis- sion, la fibre optique de réception transmettant ladite onde lumineuse de réception et la délivrant, à sa deuxième extrémité, audit récepteur photoélectrique, - et un centre d'interconnexion auquel sont reliées lesdites deuxièmes extrémités des N couples de fibres optiques, caractérisé en ce que - ledit centre d'interconnexion est un volume dont la surface est formée au moins partiellement par les faces desdites deuxièmes extrémités des N couples de fibres optiques - et que, des fréquences optiques différentes entre elles F1 FN étant affectées respectivement à chaque abonné, des fréquences de modulation différentes entre elles f1àON étant affectées respectivement à chaque abonné, les fréquences de modulation étant intérieures aux fréquences optiques, le générateur laser de l'abonné p délivre une onde lumineuse d'émission de fréquence F affectée à l'abonné p, p le poste téléphonique de l'abonné p comporte en outre 35. des moyens pour moduler l'amplitude de ladite onde lumineuse d'émission de fréquence Fp par la fréquence de modulation fn 2.472889 - 10 - affectée à l'abonné n, N-1 filtres optiques capables de ne laisser passer respec- tivement que les fréquences F1 Fp_1, Fp+1 --- F., l'entrée de chacun de ces filtres optique étant disposée pour recevoir ladite onde lumineuse de réception, N-1 détecteurs électro-optiques sélectifs recevant l'énergie lumineuse sortant respectivement des N-1 filtres optiques, ces détecteurs ne délivrant un signal électrique que si l'amplitude de l'énergie lumineuse qu'ils reçoivent est modulée à la fréquence fn' des moyens recevant les signaux électriques délivrés par lesdits détecteurs sélectifs et capables de signaler à l'abonné p l'ordre n du filtre de fréquence Fn dont le rayonnement de sortie a provoqué l'émission d'un signal électrique du détecteur sélectif recevant ce rayonnement de sortie, et un conducteur optique dont une extrémité est disposée sur la face d'entrée dudit récepteur photoélectrique et des moyens pour disposer l'autre extrémité dudit conducteur optique sur la sortie dudit filtre optique de fréquence Fn. 2! Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur laser est un laser à semi-conducteur et que chaque poste comporte en outre une source de courant continu reliée par un circuit d'alimentation aux électrodes de ce laser. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour moduler l'amplitude de l'onde lumineuse d'émission par la fréquence dudit signal électrique d'émission comportent un trans- formateur, les extrémités de l'enroulement primaire de ce transfor- mateur étant reliées aux bornes de sortie dudit microphone et l'enrou- lement secondaire de ce transformateur étant connecté en série dans le circuit d'alimentation du laser. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour moduler l'amplitude de ladite onde lumineuse d'émission de fréquence Fp par la fréquence de modulation fn affectée à l'abonné n que l'abonné p désire appeler comportent N-1 générateurs électriques de fréquences respectives f1---f - 1 fp±--fNs, un transformateur - il - dont l'enroulement secondaire est connecté en série dans le circuit d'alimentation du laser et dont l'enroulement primaire est relié à travers un circuit de connexion aux sorties desdits N-1 générateurs électriques, et un sélecteur capable de commander ledit circuit de connexion de façon à relier la sortie du générateur électrique de fréquence fn affectée à l'abonné n que l'abonné p désire appeler aux extrémités de l'enroulement primaire de ce transformateur. / Dispositif selon la revendication 1, centre l'interconnexion est une sphère. 6/ Dispositif selon la revendication 1, centre d'interconnexion est un cube. 7/ Dispositif selon la revendication 1, centre d'interconnexion est rempli d'un réfraction est voisin de celui desdites 8/ Dispositif selon la revendication 7, matériau est un verre. 9/ Dispositif selon la revendication 7, matériau est un liquide. caractérisé en ce que ledit caractérisé en ce que ledit caractérisé en ce que ledit matériau dont l'indice de fibres optiques. caractérisé en ce que ledit caractérisé en ce que ledit / Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens recevant les signaux électriques délivrés par lesdits détecteurs sélectifs et capables de signaler à l'abonné p l'ordre n du filtre de fréquence Fn dont le rayonnement de sortie à provoqué l'émission d'un signal électrique du détecteur sélectif recevant ce rayonnement de sortie comportent des voyants lumineux.