Brevet FR2512620A2 — publié le 19830311

FR 2512620 A2 19830311 FR 8117149 A 19810910 i Le présent certificat d'addition concerne un concentrateur-distributeur optique matriciel Il s'applique notamment aux télécommunications optiques. Le concentrateur-distributeur optique ma- triciel décrit dans le brevet principal est caracté- risé en ce qu'il comprend: une matrice à m lignes et N colonnes d'organes de déflexion de lumière escamotables, formée: d'une sous-matrice de concentration, à m lignes et k colonnes, de ces organes, pour établir une communication optique bidirectionnelle et biuni- vogue entre au plus k émetteurs-récepteurs de si- gnaux lumineux pris parmi m et au plus k autres émetteurs-récepteurs de signaux lumineux, et d'une sous-matrice de distribution, à m lignes et 1 colonnes, desdits organes, N étant la somme de k et 1, pour établir une communication optiqute unidirectionnelle d'au plus 1 émetteurs de si- gnaux lumineux vers au plus les m émetteurs-ré- cepteurs, et des moyens de gestion de ces communications, en ce que chaque organe de déflexion de la sous-matrice de distribution est apte à transmettre au moins une partie de tout faisceau lumineux incident, provenant de l'un des 1 émetteurs, et en ce que les m émet- teurs-récepteurs, les k autres émetteurs-récepteurs et les 1 émetteurs sont respectivement reliés opti- quement aux m lignes de la matrice, aux k colonnes de la sous-matrice de concentration et aux 1 colon- nes de la sous-matrice de distribution, respective- ment par l'intermédiaire de m, k et 1 moyens de pro- pagation de lumière, pour transmettre lesdites com- munications. Selon des caractéristiques particulières du concentrateurdistributeur décrit dans le brevet principal: chaque organe de déflexion de la sous-ma- trice de concentration est apte à transmettre au moins une partie de tout faisceau lumineux incident, prove- nant de l'un des 1 émetteurs; chaque organe de défle- xion de la sousmatrice de distribution est apte à transmettre au moins une partie d'un faisceau lumineux incident, provenant de l'émetteur-récepteur corres- pondant à la ligne de cet organe et chaque organe de déflexion de la sousmatrice de concentration est apte à transmettre au moins une partie d'un faisceau lumi- neux incident, provenant de l'émetteur-récepteur cor- respondant à la ligne de cet organe et d'un faisceau lumineux incident, provenant dudit autre émetteur-ré- cepteur correspondant à la colonne de cet organe; et lesdits moyens de gestion des communications sont pré- vus pour capter une partie transmise des faisceaux lu- mineux provenant des m émetteurs-récepteurs, des k au- tres émetteurs-récepteurs et des 1 émetteurs, de façon à réaliser une gestion optique des communications. On sait qu'un émetteur-récepteur de signaux lumineux peut comprendre des moyens d'émission de lu- mière de longueur d'onde 1 et des moyens de réception de lumière de longueur d'onde À différente de émise par un autre émetteur-récepteur On sait égale- ment que les moyens de propagation de lumière peuvent comprendre chacun une fibre optique prévue pour trans- mettre notamment, d'une part, des signaux lumineux de longueur d'onde 1 émis par un émetteur-récepteur et, d'autre part, des signaux lumineux de longueur d'onde À 2 destinés audit émetteur-récepteur. Il est connu que l'injection de la lumière de longueur d'onde X 1 dans la fibre optique et que l'extraction de la lumière de longueur d'onde 2 de cette fibre optique peuvent être par exemple réalisées à l'aide d'un miroir sélectif mais le couplage des moyens d'émission et des moyens-de réception avec la fibre optique nécessite alors plusieurs composants, notamment ledit miroir et des optiques de couplage, ce qui donne lieu à des moyens de propagation de lumière complexes et coûteux. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un concentrateur-distri- buteur optique matriciel selon la revendication 1 du brevet pr#i Kp 4 caractérisé en ce que las moyens de propagation de lu- mière qresxpndant aux m émetteurs-récepteurs et aux k au- tres émetteurs-récepteurs comprennent chacun au moins une fibre optique dont au moins une extrémité est bi- seautée et comporte un filtre de longueurs d'onde apte à réfléchir au moins un faisceau lumineux incident et à en laisser passer au moins un autre, ces faisceaux lumineux ayant des longueurs d'onde différentes. Le couplage des moyens d'émission et des moyens de réception avec la fibre optique ne nécessite alors plus qu'un seul composant, à savoir la fibre à extrémité biseautée et munie d'un filtre de longueurs d'onde. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ladite fibre optique de chacun des moyens de propagation de lumière correspondant aux m émet- teurs-récepteurs a une autre extrémité également bi- seautée, ces moyens de propagation de lumière corres- pondant aux m émetteurs-récepteurs comprennent en ou- tre chacun une autre fibre optique dont une extrémité est biseautée et raccordée à l'autre extrémité de la- dite fibre optique, un autre filtre de longueurs d'on- de est placé à l'interface de ces deux fibres opti-_ ques, et ledit autre filtre est apte à laisser passer ledit faisceau lumineux et L'autre faisceau lumineux et à en réfléchir un troisième, ces trois faisceaux lumineux ayant des longueurs d'onde différentes deux à deux. Selon une autre caractéristique particuliè- re, ladite extrémité biseautée de ladite fibre optique est raccordée à une extrémité biseautée d'une fibre optique terminale dont l'autre extrémité est biseautée et prévue pour injecter de la lumière dans ladite fi- bre optique ou pour extraire de la lumière de celle- ci. * Selon une autre caractéristique particuliè- re, lesdits filtre et autre filtre sont des miroirs à couches multidiélectriques. Selon une autre caractéristique particuliè- re, lesdites fibre optique et autre fibre optique, dont au moins une extrémité est biseautée, sont munies de l'un desdits filtres sur ladite extrémité et réalisées en plusieurs exemplaires par: une immobilisation de fibres optiques parallèlement les unes aux autres dans un matériau de manière à obtenir un ensemble de fibres, immobilisation suivie d'un sciage dudit ensemble, de façon à former sur chaque fibre une extrémité biseautée, puis d'un polissage de chaque extrémité biseautée, puis d'un dépôt de couches multidiélectriques également sur chaque extrémité biseautée, et enfin d'une dissolution dudit matériau, de façon à obte- nir lesdits exemplaires. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins annexées sur lesquels: la figuré 1 A est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier des moyens de propagation de lumière faisant partie d'un concentrateur-distribu- teur optique matriciel selon l'invention; la figure 1 B est une vue schématique de moyens par- ticuliers d'extraction de lumière desdits moyens de propagation de lumière associés aux m émetteurs-ré- cepteurs; la figure 2 A est une vue schématique d'un ensemble de fibres optiques immobilisées dans un matériau et destinées à la fabrication d'une pluralité de fibres optiques comportant des extrémités biseautées et mu- nies de filtres de longueurs d'onde; et la figure 2 B est une vue schématique d'une partie du- dit ensemble, une fois ce dernier scié et après po- lissage des extrémités biseautées des fibres opti- ques et dépôt de couches multidiélectriques sur les- dites extrémités. Un exemple de concentrateur-distributeur optique matriciel a été décrit dans le brevet princi- pal et représenté sur la figure 1 de ce dernier Il se compose d'une matrice à m lignes et à N colonnes d'or- ganes de déflexion de lumière escamotables tels que des miroirs 2 (figure l A du présent certificat d'addi- tion) semi-transparents (ou des associations de pris- mes comme on l'a expliqué à propos des figures 4 et 4 a du brevet principal) Cette matrice est formée d'une sous-matrice de concentration, à m lignes et k colon- nes, de miroirs 2 et d'une sous-matrice de distribu- tion, à m lignes et 1 colonnes, desdits miroirs 2, n étant la somme de k et 1 La sous-matrice de concen- tration permet d'établir une communication optique bi- directionnelle et biunivoque entre au plus k émet- teurs-récepteurs 5 de signaux lumineux pris parmi m et au plus k autres émetteurs-récepteurs 5 de signaux lu- mineux La sous-matrice de distribution permet d'éta- blir une communication optique unidirectionnelle d'au plus 1 émetteurs de signaux lumineux vers au plus les m émetteurs-récepteurs 5 Les m émetteurs-récepteurs , les k autres émetteurs-récepteurs 5 et les 1 émet- teurs sont respectivement reliés optiquement aux m li- gnes de la matrice-, aux k colonnes de la sous-matrice de concentration et aux 1 colonnes de la sous-matrice de distribution, respectivement par l'intermédiaire de m, k et 1 moyens 6 de propagation de lumière, pour transmettre lesdites communications Des moyens de gestion de ces communications sont prévus Chaque or- gane 2 de déflexion de la sous-matrice de distribution est apte à transmettre au moins une partie de tout faisceau lumineux incident, provenant de l'un des 1 émetteurs. De préférence, les faisceaux lumineux pro- venant respectivement des m émetteurs-récepteurs 5, des k autres émetteurs-récepteurs 5 et des 1 émetteurs ont respectivement des longueurs d'onde différentes- Xl, X 2 et X 3 Enfin, de préférence également, les or- ganes de déflexion de la sous-matrice de concentration sont prévus pour-réfléchir la majeure partie des fais- ceaux lumineux incidents, de longueur d'onde 1 ou A 2, le reste étant transmis ou absorbé, et pour être transparents à ceux de longueur d'onde À 3, et les or- ganes 2 de déflexion de la sous-matrice de distribu- tion sont prévus pour transmettre la majeure partie des faisceaux lumineux de longueur d'onde À 3, le reste étant réfléchi ou absorbé, et pour être transparents à ceux de longueur d'onde X 1 L'exemple que l'on vient de rappeler briève- ment constitue un mode de réalisation particulier du concentrateurdistributeur optique matriciel objet de l'invention quant à la structure de celui-ci Le con- centrateur-distributeur de l'invention se distingue de cet exemple par le fait qu'il comporte des moyens 6 de propagation de lumière, correspondant aux m émet- teurs-récepteurs 5 et aux k autres émetteurs-récep- teurs 5, originaux et donnant lieu au présent certifi- cat d'addition. Sur la figure l A, on a représenté schémati- quement un mode de réalisation particulier desdits moyens 6 de propagation de lumière correspondant aux m émetteurs-récepteurs 5 et aux k autres émetteurs-ré- cepteurs 5 On voit sur la figure l A que ces moyens 6 de propagation, correspondant aux m émetteurs-récep- teurs 5 et aux k autres émetteurs-récepteurs 5, com- prennent chacun une fibre optique 10 a dont la réalisa- tion sera expliquée par la suite et dont une extrémité est biseautée et comporte un filtre 41 de longueurs d'onde Ce filtre 41 est par exemple prévu pour réflé- chir la lumière de longueur A 1 et pour laisser passer la lumière de longueur d'onde A 2 différente de 1- La fibre optique 10 a faisant partie des moyens 6 de propagation de lumière correspondant aux m émetteurs-récepteurs 5 a une autre extrémité 42 égale- ment biseautée et ces moyens 6 de propagation corres- pondant aux m émetteurs-récepteurs 5 comprennent en outre chacun une autre fibre optique 10 b dont une ex- trémité 43 est munie d'un autre filtre 44 de longueurs d'onde et également biseautée de façon à pouvoir être raccordée à l'autre extrémité 42 de ladite fibre opti- que l Oa L'autre filtre 44 est donc placé à l'interfa- ce 45 des deux fibres 10 a et lob Cet autre filtre 44 est prévu pour laisser passer les lumières de lon- gueurs d'onde X 1 et X 2 et pour réfléchir la lumière de longueur d'onde . Les différentes extrémités 40, 42 et 43 sont par exemple biseautées à 450 Les m émetteurs-récep- teurs 5 comportent chacun des moyens 5 a d'émission de signaux lumineux de longueur d'onde Ai, réalisés par exemple à l'aide d'une diode laser, des moyens 5 b de réception de signaux lumineux de longueur d'onde Az 2 c:- réalisés par exemple à l'aide d'une photodiode à ava- lanche, et d'autres moyens 5 c de réception de signaux lumineux de longueur d'onde 3, -également réalisés par exemple à l'aide d'une photodiode à avalanche. Les moyens 5 a d'émission sont disposés au voisinage de l'extrémité 40 de la fibre l Oa, normale- ment à cette dernière et de façon à réaliser une in- jection transversale de lumière dans cette fibre lia, c'est-à-dire de façon que la lumière émise par les moyens 5 a d'émission rencontre le filtre 41 et se ré- fléchisse, à l'intérieur de la fibre l Oa, sur ledit filtre 41 Par ailleurs, les moyens 5 a d'émission sont placés à une distance d de la fibre l Oa, déterminable par l'homme de l'art en fonction de l'angle d'émission de la diode laser et de la géométrie de la fibre l Oa qui induit un effet de lentille cylindrique Cet effet permet de corriger en partie les "aberrations" du dia- gramme d'émission de la diode laser. Les moyens 5 b de réception sont placés près de l'extrémité 40 biseautée, de façon à capter la lu- mière de longueur d'onde A 2 -sortant de la fibre l Oa par le filtre 41 Ces moyens 5 b de réception sont dis- posés selon un axe X déterminable par l'homme de l'art, légèrement décalé par rapport à l'axe Y de la fibre l Oa pour tenir compte dé l'effet prismatique de l'extrémité 40 biseautée. Les autres moyens 5 c de réception sont dis- posés au voisinage de l'extrémité 43 de l'autre fibre optique l Ob de manière à capter la lumière de longueur d'onde X 3 sortant transversalement de cette autre fi- bre l Ob du fait de l'autre filtre 44 La disposition des autres moyens 5 c de réception par rapport à l'au- tre fibre l Ob est identique à celle des moyens 5 a d'émission par rapport à la fibre l Oa. Les k autres émetteurs-récepteurs 5 compor- tent chacun des moyens 5 d d'émission de signaux lumi- neux de longueur d'onde X 2, réalisés par exemple à l'aide d'une diode laser, et des moyens 5 e de récep- tion de signaux lumineux de longueur d'onde X 1, réali- sés par exemple à l'aide d'une diode à avalanche, res- pectivement disposés, par rapport à la fibre optique a qui leur correspond, de façon identique à celle dont sont disposés, respectivement, les moyens Sb de réception de signaux lumineux de longueur d'onde X 2 et les moyens 5 a d'émission de signaux lumineux de lon- gueur d'onde A 1, par rapport à la fibre 10 a qui leur correspond. On peut interposer des optiques 11 de liai- son entre lesdites autres fibres optiques 10 b et les lignes de la matrice du concentrateur-distributeur (non représentée sur la figure 1 A) et entre les fibres optiques 10 a correspondant aux k autres émetteurs-ré- cepteurs 5 et les colonnes correspondantes de ladite matrice. La lumière de longueur d'onde 1 issue des moyens 5 a d'émission d'un émetteur-récepteur 5 est ré- fléchie par le filtre 41 dans la fibre O 10 a, se propage dans celle-ci, traverse l'autre filtre 44, se propage dans l'autre fibre 10 b puis est focalisée par l'opti- que 11 pour donner un faisceau lumineux parallèle. Après réflexion par un miroir 2, ledit faisceau est focalisé par une optique il qui l'injecte dans une fibre 10 a pour parvenir, après réflexion sur un filtre 41 aux moyens 5 e de réception de lumière de longueur d'onde 1 d'un autre émetteur-récepteur 5 De mêmes en suivant un chemin inverse, la lumière de longueur d'onde X 2, issue des moyens 5 d d'émission de cet autre émetteur-récepteur 5, peut-elle atteindre lesdits moyens 5 a de réception Enfin, la lumière de longueur d'onde X 3, issue d'un émetteur (non représenté sur la figure l A) et parvenant après traversée du miroir 2 sur l'optique 11 associée à ladite autre fibre l Ob, est injectée dans cette dernière par l'optique 11 et atteint ledit autre filtre 44 sur lequel elle se ré- fléchit pour sortir de l'autre fibre l Ob et parvenir aux autres moyens 5 c de réception de l'émetteur récep- teur 5. Sur la figure 1 B, on a représenté schémati- quement des moyens particuliers d'extraction de lumiè- re des moyens 6 de propagation de lumière associés aux m émetteursrécepteurs 5 Ces moyens de lumière aux m émetteurs-récepteurs 5 Ces moyens particuliers com- prennent une fibre optique terminale 1 Oc dont une ex- trémité 46 est biseautée par exemple à 450 et munie d'une couche réfléchissante 47 et dont l'autre extré- mité 48 est également biseautée de façon à pouvoir être raccordée à l'extrémité 40 de la fibre optique l Oa Les moyens 5 b de réception de lumière de longueur d'onde 12 sont alors disposés au voisinage de la cou- che réfléchissante 47, de façon à capter la lumière de longueur d'onde 2 réfléchie par celle-ci, et placés par rapport à la fibre optique terminale l Oc comme le sont les moyens 5 a d'émission par rapport à la fibre 1 Oa, ce qui a été expliqué plus haut On améliore alors le rendement de couplage des moyens 5 b de récep- tion avec la fibre optique 1 Oa Bien entendu, les moyens particuliers qui viennent d'être décrits pour- raient être également employés avec les k autres émet- teurs-récepteurs, les moyens 5 b de réception étant alors remplacés par les moyens 5 d d'émission de lumiè- re de longueur d'onde X 2. Des modes de réalisation autres que celui de la figure l A sont possibles pour les moyens de propa- gation de lumière, notamment en permutant les moyens 5 a d'émission et les moyens 5 b et 5 c de réception (ou 12620 les moyens 5 d d'émission et 5 e de réception) et en utilisant alors des filtres 41 et 44 de longueurs d'onde adaptés, quant à leurs propriétés de réflexion et de transmission, aux permutations choisies Par ailleurs, ces moyens de propagation de lumière utili- sant des fibres optiques biseautées et munies de fil- tres de longueur d'onde et dont on a donné un exemple, peuvent bien entendu être employés partout o cela se justifie dans le concentrateur-distributeur. Les filtres 41 et 44 sont par exemple des filtres interférentiels obtenus par dépôts de couches multidiélectriques Pour réaliser les fibres optiques l O a et 10 b à extrémités biseautées et munies de ces couches multidiélectriques, on peut procéder de la fa- çon suivante: On part d'un ensemble 49 (figure 2 A) de fi- bres optiques 50, ledit ensemble 49 étant obtenu par immobilisation desdites fibres optiques 50 parallèle- ment les unes aux autres dans un matériau tel qu'une résine durcissable ou une cire de verrier 51 L'ensem- ble 50 est alors scié en deux morceaux 49 a et 49 b, selon un plan N dont on voit la trace sur la figure 2 A, de façon à réaliser une extrémité biseautée 52 (figure 2 B) sur chaque fibre 50 D Ces-extrémités biseautées 52 sont alors polies de façon connue dans l'état de la technique et munies ensuite de couches multidiélectri- ques 53 prévues pour constituer des filtres de lon- gueurs d'onde, également de façon connue dans l'état de la technique de l'Optique des miroirs (par la tech- nique d'évaporation sous vide par exemple) La cire de verrier 51 est ensuite dissoute dans un solvant tel que du benzène par exemple, pour obtenir des fibres optiques 50 à extrémités 52 biseautées et munies de filtres 53 de longueur d'onde. REVENDICATIONS 1 Concentrateur-distributeur optique ma- triciel selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce que les moyens ( 6) de propagation de lumière correspondant aux m émetteurs-récepteurs ( 5) et aux k autres émetteurs-récepteurs ( 5) comprennent chacun au moins une fibre optique ( 10 Oa) dont au moins une extrémité ( 40) est biseautée et comporte un filtre ( 41) de longueurs d'onde apte à réfléchir au moins un faisceau lumineux incident et à en laisser passer au moins un autre, ces faisceaux lumineux ayant des lon- gueurs d'onde différentes. 2 Concentrateur-distributeur selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que ladite fibre op- tique ( 10 la) de chacun des moyens ( 6) de propagation de lumière correspondant aux m émetteurs-récepteurs ( 5) a une autre extrémité ( 42) également biseautée, en ce que ces moyens ( 6} depropagationdelumièrecoeqxxxaltauxm émetteurs-récepteurs ( 5) comprennent en outre chacun une autre fibre optique ( 10 b) dont une extrémité ( 43) est biseautée et raccordée à l'autre extrémité ( 42) de ladite fibre optique ( 10 a), en ce qu'un autre filtre ( 44) de longueurs d'onde est placé à l'interface ( 45) de ces deux fibres optiques ( 10 a, O lob), et en ce que ledit autre filtre ( 44) est apte à laisser passer ledit faisceau lumineux et l'autre faisceau lumineux et à en réfléchir un troisième, ces trois faisceaux lumineux ayant des longueurs d'onde différentes deux à deux. 3 Concentrateur-distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite extrémité ( 40) biseautée de ladite fibre optique ( 10 a) est raccordée à une extrémité ( 48) bi- seautée d'une fibre optique terminale (O 10 c) dont l'autre extrémité ( 46) est biseautée et prévue pour injecter de la lumière dans ladite fibre optique ( 10 a) ou pour extraire de la lumière de celle-ci. 4 Concentrateur-distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits filtre ( 41) et autre filtre ( 44) sont des miroirs à couches multidiélectriques. Concentrateur-distributeur selon la re- vendication 4, caractérisé en ce que lesdites fibre optique ( 10 a) et autre fibre optique (lob), dont au moins une extrémité ( 40 ou 43) est biseautée, sont munies de l'un desdits filtres ( 41 ou 44) sur ladite extrémité et réalisées en plusieurs exemplaires par: une immobilisation de fibres optiques ( 50) parallè- lement les unes aux autres dans un matériau( 51) de manière à obtenir un ensemble ( 49) de fibres, immo- bilisation suivie d'un sciage dudit ensemble ( 49), de façon à former sur chaque fibre ( 50) une extrémité ( 52) biseautée, puis d'un polissage de chaque extrémité ( 52) biseautée, puis d'un dépôt de couches multidiélectriques ( 53) égale- ment sur chaque extrémité ( 52) biseautée, et enfin d'une dissolution dudit matériau ( 51), de façon à obtenir lesdits exemplaires.