Brevet FR2526960A1 — publié le 19831118

"Multiplexeur optique". L'invention concerne un multiplexeur optique muni d'au moins une lentille en forme de barre à gradient d'indice, dite len- tille GRIN, portant sur une face terminale des guides d'ondes lumi- neuses d'entrée dont les faisceaux sont amenés dans une zone dans laquelle ils sont reçus par un guide d'ondes lumineuses de sortie. Le document US-PS 39 37 557 préconise un connecteur en étoile dans lequel, en fonctionnement inverse, plusieurs guides d'on- des lumineuses sont couplés, chacun à travers une lentille GRIN, à plusieurs guides d'ondes lumineuses d'une lentille GRIN commune Un connecteur en étoile de ce genre ne peut pas être utilisé tel quel comme multiplexeur. L'invention vise à fournir un multiplexeur optique fonc- tionnant avec de faibles pertes et muni d'une lentille GRIN, multi- plexeur qui peut être associé à un système de guidage de faisceaux pouvant être formé d'un nombre minimal de constituants. Dans un multiplexeur du genre décrit dans le préambule, ce but est atteint du fait que les guides d'ondes lumineuses d'entrée sont munis chacun d'une partie terminale conique et que les pointes des parties terminales coniques sont disposées au centre de la face terminale de la lentille GRIN. L'invention se base sur l'idée que dans une partie termina- le conique d'un guide d'ondes lumineuses, l'ouverture numérique et l'allure normalisée de l'indice de réfraction restent inchangées, bien que le diamètre du guide aille en diminuant. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux com- prendre comment l'invention est réalisée. Au centre d'une face terminale 1 d'une lentille GRIN est couplé un guide 3 d'ondes lumineuses de sortie Au centre de la face terminale opposée 4, sont situées les pointes des parties terminales coniques 5, 6,7 des guides 8, 9, 10 d'ondes lumineuses d'entrée. Dans la partie centrale du multiplexeur, c'est-à-dire dans la lentille GRIN 2, le transfert au guide 3 d'ondes lumineuses des faisceaux venant des guides 8, 9, 10 d'ondes lumineuses s'effectue dans les zones représentées par des lignes interrompues Pour le gui- -2- dage des faisceaux, il est particulièrement important que les guides 8, 9, 10 soient munis de parties terminales coniques 5, 6, 7 du fait que tous les guides d'ondes lumineuses d'entrée peuvent ainsi être couplés à une surface particulièrement petite. La diminution du diamètre du guide d'ondes lumineuses par la présence de la partie terminale conique provoque une réduction des modes transmissibles Cette réduction est grande au point que m'me le mode de base d'un faisceau transmis ne soit plus transmissible Un faisceau qui cesse d'être guidé sort de la partie terminale conique et, après avoir passé par la gaine du guide, qui, elle aussi va en se rétrécissant, il forme un cône de rayonnement qui arrive dans la lentille GRIN 2 Le faisceau sorti de guide est conduit à travers le matériau entourant la partie conique constitué de préférence par un matériau adapté à l'indice Les cônes de tous les faisceaux qui ces- sent ainsi d'être guidés par les différentes extrémités coniques des guides d'ondes lumineuses pénètrent les uns dans les autres En con- séquence, les faisceaux sont réunis avec de faibles pertes A l'aide de la lentille GRIN 2, ce rayonnement réuni, partiellement divergent, est focalisé dans le guide 3 d'ondes lumineuses de sortie. Pour le guidage du faisceau dans le guide d'entrée 3, on fait entrer en ligne de compte lors de la mesure de la longueur de la lentille GRIN 2: la gamme d'admission du guide 3 d'ondes lumineuses de sor- tie, déterminée par le diamètre du noyau, le profil du gradient et l'ouverture numérique, la gamme d'émission des guides 8, 9, 10 d'ondes lumineuses d'entrée, d-éterminée par le diamètre du noyau, le profil du gradient et l'ouverture numérique de ces guides ainsi que par la longueur et la forme des parties terminales coniques 5, 6, 7 il n'est pas néces- saire que celles-ci soient précisément tronconiques). Les propriétés d'image de la lentille GRIN 3, sont détermi- nées par le diamètre, le facteur de profil et l'indice central de réflexion, en fonction de la longueur de la lentille GRIN: la longueur des lentilles GRIN est alors comprise entre 1/4 de pério- de du rayon ( 0,25 pitch) plus ou moins 10 % et 0,5 pitch moins 10 %, ou bien dans le cas de lentilles GRIN, elle présente une longueur de plusieurs 0,25 pitch avec un écart de moins 10 %. -3- Dans un exemple de réalisation spécifique, on a utilisé le dimensionnement suivant: pour le guide d'ondes lumineuses de sortie, un diamètre de noyau de 50/um, un profil du gradient oc r 2, une ouverture numé- rique Ci 0,2, pour le guide d'ondes lumineuses d'entrée, un diamètre de noyau de 301 um, un profil du gradient cadi 2 et une ouverture nu- mérique de 0,2 avec une partie terminale tronconique d'une longueur de l'ordre de 7 mm et une lentille GRIN ayant une période du rayon égale à 0, 29 p (pitch). L'ensemble des pointes des parties terminales coniques, positionnées les unes par rapport aux autres, est scellé et meulé pour être collé ensuite sur la face terminale. Dans une autre version d'un multiplexeur, il est également possible d'utiliser, pour le guidage des faisceaux, des lentilles GRIN placées en série et ayant des propriétés différentes Il est possible, par exemple, de former un système de lentilles GRIN dont l'une est du type à faible divergence de faisceau (commercialisé sous le nom de lentille SLS) pour opérer la collimation et l'autre est du type, à grande divergence de faisceau (commercialisé sous le nom de lentille SLW) pour opérer la focalisation. -4- REVENDICATIONS: 1 Multiplexeur optique muni d'au moins une lentille GRIN ( 2) portant sur une face terminale ( 4) des guides ( 8, 9, 10) d'ondes lu- mineuses d'entrée dont les faisceaux sont amenés dans une z Oe dans laquelle ils sont reçus par un guide ( 3) d'ondes lumineuses de sor- tie, caractérisé en ce que les guides ( 8, 9, 10) d'ondes lumineuses d'entrée sont munis chacun d'une partie terminale conique ( 5, 6, 7) et en ce que les pointes des parties terminales coniques sont dispo- sées au centre de la face terminale ( 4) de la lentille GRIN ( 2). 2 Multiplexeur optique selon la revendication l, caractérisé en ce que la longueur de la lentille GRIN ( 2) est choisie de façon que les faisceaux qui sortent au niveau des parties terminales coni- ques ( 5, 6, 7) sont également introduits dans le guide ( 3) d'ondes lumineuses de sortie. 3 Multiplexeur optique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le diamètre du noyau des guides ( 8, 9, 10) d'ondes lumineuses d'entrée a été diminué d'au moins 20 % par ajustage en cône. 4 Multiplexeur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur de la lentille GRIN présente un écart de moins % de quartz de la période du rayon (pitch) et est supérieure à un quart de la période du rayon. Multiplexeur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les guides ( 8, 9, 10) d'ondes lumineuses d'entrée sont con- centriques par rapport à l'axe optique de la lentille GRIN ( 3). 6 Multiplexeur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parties terminales coniques ( 5, 6, 7) des guides ( 8, 9, ) d'ondes lumineuses réunis sont scellées, meulées et polies ensem- ble. 7 Multiplexeur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux lentilles GRIN ayant des propriétés opti- ques différentes.