Brevet FR2539518A1 — publié le 19840720

Séparateur optique en longueurs d'ondes, notamment Pour système de transmission multiplex à fibres ontiques. L'invention concerne un séparateur optique en longueurs d'ondes. Un tel séparateur permet de séparer un faisceau lumineux "commun" comportant plusieurs longueurs d'ondes en plusieurs faisceaux partiels distincts transportant chacun une seule longueur d'ondes. I1 permet tout aussi bien, par simple inversion du sens de propagation de la lumière, de combiner plusieurs faisceaux partiels de diverses longueurs d'ondes en un faisceau commun. On connait des dispositifs permettant une telle séparation ou combinaison : La lumière arrive sur une couche sélective généralement plane, qui est transparente pour une longueur d'onde et réfléchissante pour les autres. Cette propriété est obtenue par un traitement qui consiste à déposer sur un substrat transparent une succession de couches d'indices différents généralement alternés pour constituer un filtre interférentiel. L'épaisseur optique de la plupart des couches est choisie égale au quart de la longueur d'onde de la lumière à réfléchir, dans le matériau constituant la couche, ou supérieure à cette valeur dans le cas d'une incidence oblique. En bordure de groupes de telles couches du type quart d'onde sont disposées quelques couches du type demi-onde. Un tel séparateur peut être surtout utilisé comme multiplexeur ou démultiplexeur dans un circuit de transmission à fibres optiques. Un tel séparateur comporte, de manière connue, - une lame constituée d'un matériau transparent et présentant une face avant et une face arrière parallèles, - une zone "commune" de cette face avant permettant l'entrée de la lumière d'un faisceau "commun" issu d'un organe de couplage et présentant une succession de longueurs d'ondes, - une succession de zones sélectives étant formée sur ces faces parallèles par dépôt de couches minces pour constituer une succession de filtres interférentiels transmettant chacun l'une desdites longueurs d'ondes successives, respectivement, et réfléchissant les longueurs d'ondes précédentes, de manière à permettre la sortie d'un faisceau particulier présentant la longueur d'onde transmise et se propageant vers un organe de couplage particulier, - ces zones communes et sélectives étant disposées sur ces faces parallèles de manière que la lumière du faisceau commun présentant la dernière desdites longueurs d'ondes se réfléchisse intérieurement à ladite lame successivement sur toutes les zones sélectives sauf la dernière. Les "organes de couplage" en question peuvent permettre le couplage à des fibres optiques, ou être constitués par des détecteurs ou des émetteurs de lumière. Un séparateur oonnu de ce type est décrit dans le brevet américain nO 4 244 045 (Nosu et autres). Quand on utilise ce séparateur les organes de couplage 40, 41, 112, 43, 44, 45 et 46 pour les faisceaux communs et les faisceaux particuliers doivent être disposés en regard des deux faces de la lame à faces parallèles 60 et avec trois orientations différentes, ce qui complique le montage optique nécessaire à cette utilisation. La présente invention a pour but la réalisation d'un séparateur optique en longueurs d'ondes, facilitant le montage des organes de couplage associés au séparateur. Le séparateur selon l'invention est caractérisé par le fait que - ladite face arrière est réfléchissante de manière non sélective, - lesdites zones sélectives étant toutes alignées sur ladite face avant avec la zone commune pour assurer le parallélisme de tous lesdits faisceaux particuliers et permettre de grouper en regard de cette face les organes de couplage pour tous ces faisceaux ainsi que pour le faisceau commun, - ladite zone commune étant disposée sur un bord de la face avant au voisinage d'une face latérale de ladite lame, cette face latérale étant utilisée en réflexion totale, donc non sélective spectralement, et perpendiculaire à la fois auxdites faces avant et arrière, et à l'alignement desdites zones sélectives, de manière à assurer le parallélisme des faisceaux particuliers au faisceau commun et à permettre d'orienter parallélement tous lesdits organes de couplage groupés en regard de la face avant. A l'aide de la figure schématique unique ci-jointe on va décrire ci-après, à titre non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques; Cette figure représente une vue de coté d'un séparateur selon l'invention, et des organes de couplage avec lesquels il est utilisé. Une lame 2 est constituée par une partie principale arrière 4 en verre à faces parallèles et par des blocs de verre à faces paralleles à celles de la partie arrière. Ces blocs sont collés sur la face avant de cette partie arrière. Ce sont un bloc "commun" C en saillie vers l'avant et des blocs "sélectifs" S1, S2, S3, 311 et S5 se succédant en alignement à partir du bloc commun C. La face arrière 6 de la lame 2, c'est-à-dire celle de la partie arrière 11, est métallisée et a subi un traitement optique pour lui conférer un coefficient de réflexion voisin de 1% pour toutes les longueurs d'ondes utilisées (traitement de type métallique-diélectrique). Les blocs sélectifs S1, S2....S5 ont reçu en face avant un dépôt multicouches transparent pour des longueurs d'ondes L1, L2,...L5 respectivement, et réflecteur pour les autres longueurs d'ondes. Ils présentent tous la même épaisseur de sorte que la face avant de la lame 2 présente une partie régulière constituée par les faces avant traitées de tous ces blocs, chacune de ces faces traitées constituant une dite zone sélective (Z, Z2,...Z5). La face avant de la lame 2 comporte d'autre part celle du bloc commun C qui est décalée vers l'avant et constitue ladite zone commune ZC. Une face latérale de ce bloc est en continuité avec une face latérale de la partie arrière 4 pour constituer ladite face latérale 8 de la lame 2. Cette face latérale est polie et perpendiculaire aux différentes zones de la face avant.Elle est de plus perpendiculaire au plan de la figure, selon lequel les diverses zones de la face avant se succèdent en alignement. C'est-à-dire que cet alignement apparait si on regarde selon une direction parallèle au plan de la figure et perpendiculaire aux faces avant et arrière de la lame 2. Une fibre optique "de ligne" FC amène une lumière présentant les longueurs d'ondes L1, L2...L5. Cette lumière est collimatée- par un organe de couplage PO pour donner naissance à un faisceau aérien "commun" sensiblement parallèle qui pénètre dans la lame 2 par la zone commune ZC, presque perpendiculairement à cette zone, et se réfléchit sur la surface latérale 8 presque parallèlement à cette face. La lumière se réfléchit ensuite une première fois sur la face arrière 6, puis sur la zone sélective Z1 sauf la seule longueur d'onde L1 qui est transmise à l'extérieur vers un organe de couplage P1 qui l'injecte dans une fibre optique particulière F1. Le reste de la lumière est ensuite réfléchi une deuxième fois par la face arrière-6 puis par la zone sélective Z2, sauf la seule longueur d'ondes L2 qui est transmise à l'extérieur vers un organe de couplage P2 qui l'injecte dans une fibre optique particulière F2. Le processus se poursuit de la même manière avec une troisième, une quatrième et une cinquième réflexion sur la face arrière 6, des réflexions et transmissions partielles sur les zones Z3 et Z4, et une transmission totale par la zone Z5. La lumière des longueurs d'ondes L3, L4 et L5 est ainsi dirigée vers les organes de couplage P3, P11 et P5 et injectée dans les fibres particulières F3, F4 et F5. Le dépôt multicquche sur la zone Z5 n'est théoriquement pas nécessaire, mais il est souvent-souhaitable pour éviter l'introduction de lumière parasite dans la lame 2, dont les faces non utilisées portant un revêtement noir absorbant la lumière. Les organes de couplage PO, Pi PS sont réalisés sous forme de lentilles par un moulage de précision sous la forme d'une barrette monolithique. Le montage optique d'utilisation du sélecteur se résume alors au réglage de la position de cette barrette. D'autres types d'organes de couplage, détecteurs ou émetteurs, pourraient de même être montés sur une barrette monolithique facilitant le montage optique. REVENDICATION Séparateur optique en longueurs d'ondes, notamment pour système de transmission multiplex à fibres optiques, ce séparateur comportant - une lame (2) constituée d'un matériau transparent et présentant une face avant (ZC, Z1,....Z5) et une face arrière parallèles, - une zone "commune" (ZC) de cette face avant permettant l'entrée de la lumière d'un faisceau "commun" issu d'un organe de couplage (PO) et présentant une succession de longueurs d'ondes, - une succession de zones sélectives (Z1 Z5) étant formée sur ces faces parallèles par dépôt de couches minces pour constituer une succession de filtres interférentiels transmettant chacun l'une desdites longueurs d'ondes successives, respectivement, et réfléchissant les longueurs d'ondes précédentes, de manière à permettre la sortie d'un faisceau particulier présentant la longueur d'onde transmise et se propageant vers un organe de couplage particulier, - ces zones communes et sélectives étant disposées sur ces faces parallèles de manière que la lumière du faisceau commun présentant la dernière desdites longueurs d'ondes se réfléchisse intérieurement à ladite lame successivement sur toutes les zones sélectives sauf la dernière, - ce séparateur étant caractérisé par le fait que ladite face arrière (6) est réfléchissante de manière non sélective, - lesdites zones sélectives (Z1....Z5) étant toutes alignées sur ladite face avant, avec la zone commune (ZC) pour assurer le parallélisme de tous lesdits faisceaux particuliers et permettre de grouper en regard de cette face les organes de couplage (PO, P1 P5) pour tous ces faisceaux ainsi que pour le faisceau commun, - ladite zone commune (ZC) étant disposée sur un bord de la face avant au voisinage d'une face latérale (8) de ladite lame, cette face latérale étant réfléchissante de manière non sélective et perpendiculaire à la fois auxdites faces avant et arrière, et à l'alignement desdites zones sélectives, de manière à assurer le parallélisme du faisceau commun aux faisceaux particuliers et à permettre d'orienter parallélement tous lesdits organes de couplage groupés en regard de la face avant.