Brevet FR2520114A1 — publié le 19830722

DISPOSITIF DE LOCALISATION D'UNE CASSURE D'UNE FIBRE OPTIOUE ET UTILISATION D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique, utilisé notamment à la surveillance d'un périmètre entoure par la fibre et dans lequel est susceptible de pénétrer un intrus provoquant la cassure de ladite fibre. Pour détecter une intrusion dans une enceinte ou domaine autour duquel est disposée une fibre optique, on connaît déjà une technique permettant de déterminer l'endroit où se produit une cassure ou fracture de la fibre, et partant l'endroit où s'est effectuée l'intrusion. Cette technique, dite par rétrodiffusion, consiste à injecter dans la fibre une impulsion lumineuse émise par une source de longueur d'onde déterminée et placée en regard de l'une des extrémités de la fibre. L'énergie lumineuse est rétrodiffusée en partie pendant sa propagation en fonction des défauts de la fibre, tels qu'en particulier une cassure de celle-ci. L'énergie ctrodiffusée est détectée et convertie en un signal par un photoddétec*etir disposé à ladite extrémité de fibre.Le signal détecté est ensuite traité et analysé en traçant la courbe de l'atténuation en fonction de la longueur de la fibre. Cette courbe présente une discontinulté représentative de la cassure produite à une certaine longueur de la fibre, permettant ainsi de localiser la cassure de ladite fibre. Toutefois, une telle technique présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, cette technique est relativement difficile à mettre en oeuvre et est longue à exécuter, ce qui ne permet pas de détecter rapidement la présence d'intrus dans un périmètre délimité par la fibre optique. En outre, I'appareillage destiné à effectuer la rétrodiffusion est coûteux. D'autre part, la rétrodiffusion ne donne de bons résultats que sur de faibles longueurs de fibre optique, de l'ordre de 5 km, ce qui a pour effet de restreindre le périmètre à surveiller. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique, qui est entièrement satisfaisant, est d'une structure simple et peu coûteuse, et permet de localiser aisément et immédiatement la cassure avec une bonne précision. De plus, ce dispositif est très performant pour surveiller de grands périmètres délimités par les fibres optiques, la longueur de ces dernières pouvant varier entre 10 et 50 km. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte: - deux sources lumineuses couplées aux deux extrémités de la fibre optique, respectivement; - des moyens de modulation de chaque source lumineuse par un signal identique de fréquence donnée, les deux signaux de modulation étant émis dans la fibre solos forme de rayonnements lumineux par les deux sources, respectivement;; - deux photodétecteurs couplés aux deux extrémités de la fibre optique, respectivement, détectant c chacun l'un des signaux de modulation, les deux signaux détectés étant interrompus du fait de la cassure à des instants respectifs correspondant aux temps de propagation des rayonnements lumineux transmis respectivement entre l'endroit de la cassure et l'une des extrémités de la fibre et entre ledit endroit de la cassure et l'autre extrémité de fibre ; et - des moyens de mesure de la différence entre les instants respectifs d'interruption des deux signaux de modulation détectés, permettant ainsi de déterminer la distance entre l'une des extrémités de fibre et l'endroit de la cassure. On comprend qu'ainsi la mesure de la différence entre les temps de transit des deux signaux lumineux se propageant l'un entre l'endroit où survient la cassure et l'une des extrémités de la fibre, et l'autre entre ledit endroit de cassure et l'autre extrémité de fibre, permettra de localiser avec précision la cassure en vue d'une intervention rapide sur le lieu de la cassure. L'invention vise également une utilisation du dispositif de localisation selon l'invention pour la surveillance d'un domaine entouré par une fibre optique et dans lequel est susceptible de pénétrer un intrus provoquant la cassure de la fibre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère à l'unique dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et qui est un schéma sous forme de blocs du dispositif de localisation selon l'invention. Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant au dessin annexé, on a représenté en 1 une fibre optique monomode ou multimode, de longueur donnée L, destinée à être tendue autour d'une enceinte ou domaine dans lequel est susceptible de pénétrer un intrus provoquant la cassure de la fibre. Les extrémités A et B de la fibre, ainsi que le dispositif de localisation d'une cassure, conforme à l'invention, que l'on va décrire ci-après, sont réunis dans un centre dit de surveillance du domaine. Comme il apparaît sur la figure, l'extrémité A de la fibre se termine par exemple par un coupleur à 3 dB en Y, représenté par les deux parties de fibre d'émission la et de réception lb. De même, I'extrémité B de la fibre se termine par un coupleur en Y représenté par les deux parties de fibre d'émission Ic et de réception Id. Le dispositif de localisation d'une cassure de la fibre optique 1 comporte deux sources lumineuses 10 et 11, constituées chacune par exemple par une diode électroluminescente ou une diode laser, et respectivement couplées aux extrémités des deux parties de fibre d'émission la et lc. Les deux sources lumineuses 10 et 11 sont chacune modulées par un signal identique constitué par exemple par un train d'impulsions générées à une vitesse donnée par un même générateur 13. Bien entendu, les deux sources lumineuses pourraient être modulées par deux générateurs distincts d'impulsions, respectivement, sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les deux sources lumineuses 10 et Il émettent, de préférence sirnultanément, les deux trains identiques d'impulsions sous forme de rayonnements lumineux aux deux extrémités A et B de la fibre et à une même longueur d'onde donnée, par exemple égale à 1,3Fm- Les deux parties de fibre de réception lb et ld sont respectivement couplées à deux photodétecteurs 15 et 16 constitués chacun par exemple par une photodiode à avalanche ou une diode semiconductrice du type PIN. Après propagation des deux rayonnements lumineux dans des directions opposées de la fibre, et en absence de cassure de cette dernière, les deux photodétecteurs 15 et 16 détectent continuellement les deux trains d'impulsions identiques. Lors d'une cassure C de la fibre optique 1, survenant à une distance L' par exemple de l'extrémité A de la fibre, et à un instant To, l'un des trains d'impulsions, généré par exemple par le photodétecteur 15, s'arrête ou s'interrompt à un instant T1 tel que: ou n est l'indice de réfraction du matériau constituant la fibre c est la vitesse de la lumière nL1 le terme représentant le temps de propagation ou de transit de l'un des rayonnements lumineux dans la portion de fibre CA. De même, le train d'impulsions généré par le photodétecteur 16 s'arrête à un instant T2 tel que: où les notations sont les mêmes que celles définies précedemment, n(L-L') le terme C représentant le temps de propagation de l'autre rayonnement lumineux dans la portion de fibre CB. Les deux photodétecteurs 15 et 16 sont relies à un compteur d'impulsions 18, de structure classique à base par exemple de portes logiques, et commandé par deux circuits logiques 20 et 21 connectés respectivement en sortie des deux photodétecteurs 15 et 16. Les deux circuits de commande 20 et 21 sont conçus de manière à présenter en sortie un niveau "1" en présence d'un signal détecté, et un niveau "0" en l'absence de signal. De plus, le compteur 18 est conçu de telle manière qu'il se déclenche uniquement lorsque les deux niveaux "0" et "1" lui sont présentés, et qu'il s'arrête lorsque les deux niveaux "0" lui sont présentés. Ainsi, en l'absence de cassure de la fibre optique 1, les deux trains d'impulsions sont continuellement détectés, de sorte que les deux circuits de commande 20 et 21 présentent respectivement en sortie deux niveaux "1", ce qui a pour effet de ne pas déclencher le compteur 18. Lors de la cassure C: de la fibre optique 1, à l'instant d'interruption T1 de l'un des trains d'impulsions détectés, l'un des circuits de commande, par exemple 20, passe en sortie au niveau "0", tandis qu'au même instant l'autre circuit de commande 21 reste en sortie au niveau "1" dans le cas où les instants respectifs d'interruption TI et T2 des deux trains d'impulsions sont différents l1un de l'autre. Dans ces conditions, le compteur 18 se déclenche en presence des deux niveaux "0" et "1". De plus, à l'instant d'interruption T2 de l'autre train d';mpul- sions, le circuit de commande 20 reste en sortie au niveau "û", tandis que le circuit de commande 21 passe en sortie du niveau 'i1" au niveau "0". Dans ces conditions, le compteur 18 s'arrête en présence des deux niveaux "0". Ainsi, le compteur 18, se déclenchant dès qu'un train d'impulsions disparaît et s'arrêtant dès que l'autre train d'impulsions disparaît à son tour, fournit le nombre d'impulsions présentes entre les instants d'interruption T1 et T2. Des lors, connaissant le débit des impulsions, on détermine ou mesure la différence entre les instants d'interruption T2 et T1, soit: Cette dernière équation permet donc de déterminer la distance L' entre l'extrémité A de la fibre et la cassure C, soit: Avantageusement, la sortie du compteur 18 est reliée à des moyens 24 permettant d'afficher directement le point de fracture C de la fibre optique. On notera que l'afficheur 24 pourrait être remplacé par un écran de visualisation de l'endroit de la cassure C de la fibre. A titre illustratif, avec une fibre de verre d'indice de réfraction n = 1,5, de longueur L = 10 km, avec un débit d'impulsions égal à 10 hlbt/s, soit une longueur impulsion égale à 100 ns, et avec 100 impulsions comptées, c1est-à-dire T2 - T1 = Ions, on obtient 18 = 4 km, signifiant ainsi que le point de fracture C a eu lieu à 4 km de extrémité A de la fibre optique. Pour le même exemple, en supposant une erreur de comptage d'une impulsion, soit 100 ns, on obtient une précision du point de cassure C égale à 20 mètres. On notera que la description ci-dessus a été faite en référence à un dispositif permettant de localiser une cassure de fibre provoquée par un intrus. Bien sûr, le dispositif de localisation dune cassure s'applique également à un système classique de transmission par fibres optiques, sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté et comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si cellesci sont effectuées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de localisation d'une cassure d'une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte: - deux sources lumineuses (10, 11) couplées aux deux extrémités (A, B) de la fibre optique (1), respectivement; - des moyens de modulation (13) de chaque source lumineuse par un signal identique de fréquence donnée, les deux signaux de modulation étant émis dans la fibre sous forme de rayonnements lumineux par les deux sources, respectivement;; - deux photodétecteurs (15, 16) couplés aux deux extrémités (A, B) de la fibre optique, respectivement, détectant chacun l'un des signaux de modulation, les deux signaux détectés étant interrompus du fait de la cassure à des instants respectifs (T1, T2) correspondant aux temps de propagation des rayonnements lumineux transmis respectivement entre l'endroit de la cassure (C) et l'une des extrémités de la fibre et entre ledit endroit de la cassure et l'autre extrémité de fibre; et - des moyens de mesure (18) de la différence entre les instants respectifs d'interruption (T1, T2) des deux signaux de modulation détectés, permettant ainsi de déterminer la distance entre l'une des extrémités de fibre et l'endroit de la cassure (C). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de modulation (13) de chaque source lumineuse comportent un générateur d'impulsions, de sorte que les deux signaux de modulation identiques sont chacun constitués par un train d'impulsions ayant la fréquence donnée. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux signaux de modulation sont émis simultanément dans la fibre (1) sous forme de rayonnements lumineux par les deux sources, respectivement. 4. Dispositif selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que les rayonnements lumineux émis par les sources sont de longueurs d'onde identiques. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rnoyens de mesure (18) comportent un compteur relié a' la sortie des photodétecteurs (15, 16), le compteur se déclenchant lors de la disparition de l'un des signaux de modulation détectés et s'arrêtant lors de la disparition de l'autre signal, permettant ainsi d'obtenir la différence entre les instants respectifs d'interruption (T1, T2) des signaux détectés. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des moyens d'affichage (24) de la distance entre l'une des extrémités de fibre et l'endroit de cassure, permettant ainsi de localiser directement la cassure de la fibre. 7. Utilisation d'un dispositif de locaIisa.ion d'une cassure d'une fibre optique tel que défini selon l'une quelconque des rever.dlcations précédentes, à la surveillance d'un domaine entouré par la fibre (18 et dans lequel est susceptible de pénétrer un intrus provoquant la cassure (C) de ladite fibre, caractérisée en en ce que ledit dispositif et les deux extrémités de la fibre sont disposés dans un centre de surveillance.