Brevet FR2510846A1 — publié le 19830204

DISPOSITIF DE COUPLAGE D'UN EMETTEUR ET D'UN RECEPTEUR DE RAYONNEMENT A UNE EXTREMITE D'UNE FIBRE OPTIQUE. L'invention concerne un dispositif de couplage d'un émetteur et d'un détecteur de rayonnement lumineux à une extrémité d'une fibre optique utilisée pour la transmission bidirectionnelle d'informations avec l'autre extrémité de cette fibre, ce dispositif comportant des moyens pour extraire de la fibre et diriger vers ledit détecteur le rayonnement reçu en provenance de l'autre extrémité de la fibre. Grâce à de tels dispositifs de couplage, on peut réali- ser des communications en duplex simultané entre deux terminaux réliés par une seule fibre optique Mais dans ces dispositifs de couplage op- tique d'un émetteur et d'un récepteur de rayonnement à une fibre opti- que, on rencontre les mêmes difficultés que dans les dispositifs de couplage électrique d'un émetteur et d'un récepteur de signaux élec- triques à une ligne de transmission Une fraction du rayonnement lumi- neux fourni par l'émetteur peut parvenir sur le détecteur, étant engen- dré par des fuites de lumière et/ou par des réflexions optiques produi- tes par exemple par des connecteurs insérés sur le trajet optique de transmission Ce rayonnement lumineux parasite ayant comme origine l'émetteur local se superpose sur le détecteur au rayonnement lumineux porteur d'information utile, provenant de l'émetteur distant et peut réduire dans une grande mesure les distances pour lesquelles les com- munications en duplex simultané sont possibles. Jusqu'à présent, pour surmonter ce problème, on a uti- lisé des longueurs d'onde de rayonnement lumineux, différentes pour chaque sens de transmission On peut alors, par des moyens purement optiques, diminuer le couplage parasite entre un émetteur local émet- 10846 tant un rayonnement d'une longueur d'onde et un détecteur local conçu pour détecter un rayonnement d'une autre longueur d'onde-provenant de l'émetteur distant Par exemple, dans le dispositif de couplage décrit dans le brevet français N O 2 454 634, on utilise un réseau optique pour dévier vers un détecteur le rayonnement provenant de l'émetteur distant, de sorte qu'un rayonnement parasite provenant de l'émetteur local et engendré par réflexion dans le trajet optique de transmission est dévié de façon différente et n'atteint pas le détecteur Toutefois il peut encore subsister un couplage parasite direct D'autre part l'utilisation de longueurs d'onde différentes pour les deux sens de transmission entraîne aux deux extrémités de la liaison des équipe- ments différents, ce qui rend la maintenance plus difficile et augmen- te le cot de la liaison. La présente invention s'applique à n'importe quel type de dispositif de couplage d'un émetteur et d'un récepteur de rayonne- ment à une extrémité d'une fibre optique et elle a pour but de dimi- nuer le couplage parasite entre cet émetteur et ce récepteur, quelle qu'en soit l'origine, de façon telle que l'on puisse utiliser une seu- le longueur d'onde de rayonnement pour les deux sens de transmission. Conformément à l'invention, un deuxième émetteur pro- duisant un rayonnement détestable par le détecteur de rayonnement est disposé de façon à pouvoir exciter également ce détecteur, ce deuxième émetteur étant modulé par un signal de compensation qui est déduit du signal d'information servant à moduler le premier émetteur et qui est réglé en phase et en amplitude pour compenser la modulation du rayon- nement parasite provenant du premier émetteur et atteignant le détec- teur. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple fera bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée. La figure 1 représente le dispositif de couplage de l'invention associé à une extrémité de fibre émettant un rayonnement d'une seule longueur d'onde. La figure 2 représente ce dispositif associé à une ex- trémité de fibre optique émettant des rayonnements de longueurs d'onde différentes. Sur la figure 1, sont représentés une source 1 de si- gnaux d'informations et un récepteur 2 de signaux d'informations, fai- sant partie d'un terminal local Un terminal distant non représenté comprend également une source et un récepteur de signaux d'informations. Les signaux d'informations engendrés par les deux terminaux sont à transmettre en duplex simultané par une liaison optique constituée par la fibre optique 3. Pour engendrer dans la fibre optique 3 un rayonnement modulé par le signal d'information de la source 1, on utilise un émet- teur de rayonnement constitué par une diode électroluminescente 4 dont la surface émettrice est en regard de l'extrémité de la fibre 3 et qui est modulée par un signal de modulation Um déduit du signal d'informa- tion de la source 1 par le circuit d'excitation 5 Ce circuit 5 a pour simple rôle d'adapter le signal d'information au signal nécessaire pour exciter la diode On appelle P, la partie modulée de la puissance du rayonnement émis par la diode 4 et entrant dans la fibre 3 D'une ma- nière générale, quand par la suite on considère des puissances de rayonnements, il est entendu qu'il s'agit de la partie modulée de ces puissances. Pour extraire de la fibre optique 3 le rayonnement re- çu, modulé par le signal d'information de la source distante et le di- riger vers le détecteur de rayonnement 6 connecté à l'entrée du récep- teur 2, on utilise un coupleur directif 7 qui est par exemple du type connu décrit dans une communication de C et W J Stewart "Directional Coupler for single multimode optical fibre" au deuxième colloque euro- péen sur les transmissions par fibres optiques, Paris, 27-30 septembre 1976 et publiée par le comité du colloque 11, rue Hamelin, 75783 Paris (Câbles et connexions, deuxième partie, p 267-268) Selon la représen- tation simplifiée de la figure, ce coupleur 7 comporte une plaque 8 formée d'un matériau transparent tel que du plexiglass, et dont un bord porte une ondulation constituant un réseau La plaque 9 soumise à une force F applique la fibre 3 contre le bord ondulé de la plaque 8 de fa- çon à assurer une déformation périodique de la fibre Le contact opti- que entre le bord ondulé de la plaque 8 et la fibre permet à une frac- tion du rayonnement reçu de passer dans la plaque 8 et d'être dirigée en partie, par des dispositions optiques non représentées, vers le dé- tecteur 6 En appelant P la puissance de rayonnement reçu et Pd la par- tie de cette puissance atteignant le détecteur 6, on a par exemple Pd =Pr 17 d B. Mais par suite d'imperfections propres au coupleur op- tique 7 une fraction de la puissance du rayonnement engendré par la diode électroluminescente 4 peut atteindre également le détecteur 6. Ainsi par exemple, dans le coupleur 7 une partie de la puissance de rayonnement PO entrant dans la fibre 3 est transmise dans la plaque 8 et il est difficile d'empêcher complètement une fraction de cette puis- sance transmise d'atteindre le détecteur 6 D'autre part, lorsque le trajet optique de transmission est le siège de discontinuités engen- drées par exemple par un connecteur 10, une fraction de la puissance de rayonnement Pe émergeant du coupleur 7, peut être réfléchie par cet- te discontinuité; comme cette fraction réfléchie se propage dans la fibre 3, dans le même sens que la puissance du rayonnement reçu Pr, elle est dirigée de la même manière vers le détecteur 6 Pour ces di- verses raisons, au rayonnement utile modulé par l'émetteur distant et atteignant le détecteur 6 avec une puissance Pd' se superpose un rayon- nement parasite modulé par l'émetteur local 1 et dont la puissance au niveau du détecteur 6 est appelée Pn quelle qu'en soit l'origine On a par exemple: P = P 27 d B Dans le cas o P = P 17 d B, on voit n o d r ld B not aisément que l'on ne peut effectuer une transmission en duplex que si l'affaiblissement produit dans la liaison optique est inférieur à 10 d B, ce qui limite fortement la distance de transmission. La présente invention fournit un moyen simple et effi- cace pour compenser le rayonnement parasite de puissance Pn atteignant le détecteur 6, en évitant d'utiliser pour une liaison bidirectionnelle des rayonnements de longueurs d'onde différentes pour les deux sens de transmission. Conformément à l'invention, un deuxième émetteur de rayonnement, constitué par la diode électroluminescente Il, émet un rayonnement détestable par le détecteur 6 Cette diode 1 l est disposée par rapport au détecteur 6, de l'autre côté de la lame transparente 8, de façon que le rayonnement émis puisse atteindre le détecteur 6 La diode électroluminescente 1 l est modulée par un signal de compensation Uc qui est déduit du signal d'information fourni par la source 1 au moyen du montage en cascade d'un circuit amplificateur inverseur 12 à gain réglable, d'un circuit de déphasage réglable 13 et d'un circuit d'excitation 14 jouant le même rôle que le circuit d'excitation 5. Etant donné que les signaux U et U modulant les diodes 4 et 11 ont la m c même origine, à savoir le signal d'information de la source 1, il est clair qu'en réglant convenablement le gain de l'amplificateur inverseur 12 et le déphasage produit par le circuit 13, on peut obtenir que la modulation du rayonnement dit de compensation fourni par la diode 11 et atteignant le détecteur 6 ait une amplitude égale et une phase oppo- sée à la modulation du rayonnement parasite atteignant également le dé- tecteur 6 La puissance P du rayonnement parasite est alors exactement compensée au niveau du détecteur 6 par la puissance P du rayonnement de compensation et l'effet de ce rayonnement parasite est annulé On peut aisément procéder aux réglages corrects du gain et du déphasage produits par les circuits 12 et 13 en vérifiant que, lorsque seule la source locale 1 fournit un signal d'information, le récepteur local 2 ne reçoit auxun signal. L'invention s'applique bien entendu à n'importe quel type de coupleur optique muni de 4 accès, comme le coupleur 7 représen- té sur la figure 1. L'utilisation de ces dispositifs de couplages dans un système de transmission bidirectionnelle par une fibre optique permet d'augmenter dans des proportions importantes la distance de transmis- sion, d'utiliser la même longueur d'onde du rayonnement pour les deux sens de transmission et finalement d'employer des équipements d'extré- mité identiques. Il est bien entendu possible également d'utiliser le dispositif de couplage de l'invention dans un système de transmission utilisant des longueurs d'onde de rayonnement différentes pour les deux sens de transmission, pourvu que le détecteur du coupleur puisse détecter toutes ces longueurs d'onde Il est possible aussi d'utiliser le même circuit de compensation et le même émetteur de rayonnement de compensation pour compenser un rayonnement parasite provenant de plu- sieurs émetteurs de rayonnement utile à des longueurs d'onde différen- tes Ces possibilités sont exploitées dans l'équipement d'extrémité montré sur la figure 2. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont référencés de la même manière On a représenté deux sour- ces de signaux d'information l A et 1 B qui, par l'intermédiaire des cir- cuits d'excitation 5 A et 5 B, modulent les deux diodes électrolumines- centes 4 A et 4 B émettant respectivement des rayonnements de longueur d'onde Al et X 2 Ces rayonnements sont émis respectivement dans les deux branches de fibre optique 3 A et 3 B, qui sont reliées au dispositif de multiplexage optique 20 La sortie de ce dernier est reliée à la fi- bre optique 3 dans laquelle sont émis l'un et/ou l'autre des deux rayonnements de longueur d'onde À et À 2 en direction de l'autre extré- mité non représentée de la fibre On suppose que, à cette autre extré- mité, est émis un rayonnement de longueur d'onde différente AX, qui parvient sur l'extrémité de la fibre représentée sur la figure Pour extraire de la fibre 3 ce rayonnement de longueur d'onde À 3, on utili- se un coupleur 7 représenté de façon simplifiée et muni d'un détecteur de rayonnement 6 couplé à un récepteur 2 Ce coupleur 7 est muni, con- formément à l'invention, d'une diode électroluminescente 1 l modulée par un signal de compensation, déduit du signal fourni par la source l A et/ou la source l B au moyen des circuits en cascade 12, 13, 14 Avec un détecteur 6 sensible aux rayonnements de longueur d'onde Xl' À et à on obtient une compensation du rayonnement parasite de longueur d'onde Àl et/ou À 2 ' parvenant sur ce détecteur L'équipement montré à la figu- re 2 pourrait bien entendu comporter plus de deux émetteurs de rayonne- ments à des longueurs d'onde différentes. 10846 REVENDICATIONS 1 Dispositif de couplage d'un émetteur et d'un détecteur de rayonnement lumineux à une extrémité d'une fibre optique utilisée pour la transmission bidirectionnelle d'informations avec l'autre ex- trémité de cette fibre, ce dispositif comportant des moyens pour extraire de la fibre et diriger vers ledit détecteur le rayonnement reçu en provenance de l'autre extrémité de la fibre, caractérisé en ce qu'un deuxième émetteur produisant un rayonnement détectable par le détecteur de rayonnement est disposé de façon à pouvoir exciter également ce dé- tecteur, ce deuxième émetteur étant modulé par un signal de compensa- tion qui est déduit du signal d'information servant à moduler le pre- mier émetteur et qui est réglé en phase et en amplitude pour compenser la modulation du rayonnement parasite provenant du premier émetteur et atteignant le détecteur. 2 Système de transmission bidirectionnelle d'information par une fibre optique couplée à chaque extrémité à un émetteur et à un récepteur de rayonnement par un dispositif de couplage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les émetteurs de rayonnement couplés aux deux extrémités de la fibre optique émettent des rayonnements de même longueur d'onde. 3 Dispositif de couplage selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le premier émetteur est agencé pour émettre des rayon- nements de longueurs d'onde différentes, modulés respectivement par des signaux d'information, caractérisé en ce que le deuxième émetteur est modulé par un signal de compensation déduit desdits signaux d'in- formation.