Brevet FR2536545A1 — publié le 19840525

Coupleur extracteur de signal optique La présente invention concerne un dispositif coupleur-extracteur d'un signal transmis par fibres optiques Il est plus particulièrement des- tiné à être intercalé sur une fibre optique de transmission de façon à per- mettre, tout en maintenant la continuité de transmission du signal initial à travers le dispositif de l'amont vers l'aval, dsextraire une partie du signal vers un détecteur, et en même temps de rdintradre un enouveau si- gnal vers l'aval; ce nouveau signal pourra d'ailleurs aussi bien être le même signal extrait après régénération, ou un autre signal porteur de nou- velles informations à superposer aux informations initiales. Les dispositifs connus utilisés actuellement dans ce but compor- tent généralement, entre la fibre de transmission amont et la fibre de tran- smission aval, un système optique destiné à rendre parallèles les rayons lumineux issus de la fibre amont, et un système optique focalisant à nou- veau le faisceau parallèle sur l'entrée de la fibre aval Dans la partie o les rayons sont parallèles, le dispositif comporte un système semi- réfléchissant qui dérive une fraction contrôlée de la lumière vers un détec- teur ou tout autre système récepteur. Un tel dispositif présente l'inconvénient, lorsqu'il est prévu de réintroduire un nouveau signal, que la surface semi-réfléchissante laisse passer une partie de la lumière réintroduite, qui passe alors directement vers le détecteur et vient fausser l'information qui y est recueille. La demande de brevet français 81-08636 publiée senu le N O 2.505 056 du même déposant apporte une première solution à ce pgnub-me par un dispositif comportant un miroir sphérique concave-principal dant l I par- tie centrale forme un autre petit miroir sphérique concave de i o, de même sommet et de même rayon que le miroir principal, mais dntt la centre C 2 est légèrement décalé par rapport au centre C 1 du minî pmim=pal Le miroir principal assure alors la continuité de transmissiomn de la plus gran- de partie du signal optique entre une fibre amont et une fibre aval dispo- sées symétriquement par rapport à C 1, tandis que le petit miroir central de déviation permet de prélever une partie du signal ver Les une fibre d'extrac- tion disposée symétriquement à la fibre amont par rapport à C 2, et d'intro- duire un nouveau signal par une fibre de réinjectian disposée symétrique- ment à la fibre aval par rapport à C 2. Mais la réalisation d'un tel miroir complexe, avec une petite par- tie centrale dont l'axe est dévié par rapport à l'axe principal, pose des problèmes techniques et économiques et se prête mal à une fabrication indus- trielle en grandes quantités. L'invention apporte une nouvelle solution et s'applique à un cou- pleur extracteur de signal optique, entre une fibre de transmission amont d'amenée et une fibre de transmission aval de renvoi, destiné à la fois à assurer la continuité de la transmission entre les fibres, à extraire une partie du signal vers un détecteur, et/ou à coupler vers la fibre aval un nouveau signal en provenance d'un émetteur, coupleur du type comportant un ja miroir sphérique concave de sommet S et de centre CI, et dans lequel l'ex- trémité de la fibre de transmission amont est disposée dans le plan P per- pendiculaire en CI à l'axe SCIG en position légèrement décalée par rapport à Cl de telle sorte que son image par le miroir se forme symétriquement par rapport a CI sur i"extrémité d'une fibre réceptrice. ; Selon l'invention il comporte un deuxième miroir partiel sphéri- que concave interposé entre le premier miroir et le plam P, ce deuxième miroir, partiellement réfléchissant Dar des zones réparties symétriquement par rapport à son sommet, ayant son centre C 2 dans le plan P mais légère- ment décalé par rapport au centre CI du miroir; en outre les extrémités de 2 D la fibre de liaison au détecteur et de la fibre de liaison à l'émetteur sont disposées, dans le plan P, respectivement symétriquement à l'extrémité de la fibre amont et de la fibre aval par rapport à C 2. Selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention l'en- semble est monobloc et -les centres C 1 et C 2 sont décalés d'une distance éga- le au diamètre des fibres tandis que les extrémités des fibres sont jointi- ves et alignées dans la direction CI C 2. Linvîention sera mieux comprise en se référant à un mode de réali- sation part Lculier donné à titre d'exemple et illustré par les dessins annexes. Les figures I et 2 sont des schémas fonctionnels représentant les capacités du dispositif La figure 1 concerne le cas d'une extraction par- tielle du signal et d'une injection d'un autre signal indépendant La figu- re 2 concerne le cas o la portion de signal extrait est réinjectée après régénération, tandis que la partie principale du signal est transmise en lui donnant un léger retard. La figure 3 est une représentation simplifiée d'un coupleur- extracteur monobloc réalisé selon l'invention. La figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 3. Les figures 5 et 6 montrent les positions relatives des fibres aboutissant au coupleur-extracteur, respectivement dans les cas des schémas fonctionnels des figures 1 et 2 o En se référant tout d'abord à la figure 1 on verra que le coupleur-extracteur représenté ici en traits mixtes reçoit en amont la fibre optique 1 porteuse d'un signal dont une partie doit 9 tre transmise à la fibre aval 2 selon le trajet direct représenté symboliquement par un trait plein Le dispositif a aussi pour rôle d'extraire une partie du si- gnal pour la dériver vers la fibre 3 reliée à un détecteur 9; il doit i O aussi assurer l'injection dans la fibre aval 2 du signal supplémentaire issu de l'émetteur E et transmis par la fibre 4 o Les trajets de dérivation et d'ginjection sont représentés symboliquement en traits interrompus. Selon le schéma de la figure 2 le signal extrait et dérivé vers la fibre 3 est régénéré en 8 pour être ensuite réinjecté par la fibre 4 vers la fibre aval 2 Les circuits de régénération 8 pouvant entraîner un retard du signal réinjecté en 4 par rapport au signal initial transmis di- rectement, on réalise ici une remise en phase des deux signaux en obligeant la lumière transmise de 1 b 2 à parcourir un trajet supplémeutaire dans une fibre intermédiaire retardatrice 7 Cette fibre retardatrice est raccordée à l'appareil par ses extrémités 5 et 60 En se référant maintenant aux figures 3 et 4 qui correspondent au schéma de la figure 1 on verra que les quatre fibres 1, 2, 3 et 4 sont noyées dans un bloc 10 de telle sorte que leurs extrémités affleurent sur la face plane 11 du bloco Les quatre fibres sont alignées en positions rela- tives qui seront précisées plus loin La surface 11 forme l'interface de contact avec un autre bloc transparent 12 dont l'autre extrémité forme une surface sphérique 13 dont le centre C 2 est dans le plan llo La surface 13 est traitée pour Utre partiellement réfléchissante, les zones réfléchissan- tes étant disposées de fa Gon symétrique par rapport au sommet défini par lea diamètre principal perpendiculaire au plan 11 o La figure 4 montre un exre- ple de répartition des zones réfléchissantes, ici en deux secteurs opposés. Le bloc 12 est prolongé par un troisième bloc transparent 14, de mame in- dice que le bloc 12, et comportant une surface sphérique conjuguée à la sur- face 13 et une surface plane 15 parallèle au plan lio Le dernier bloc I 4, toujours de m-ms indice, est en contact plan sur la face 15, et son autre face 17 forme un miroir sphérique dont le centre C 1 est également situé sur le plan 11 I Par glissement sur la surface 15 la position du bloc 16 est rè- glée par rapport au bloc 12 de telle sorte que les deux centres CI et C 2 soient légèrement décalés dans le plan 11 L'ensemble est également règlé de telle sorte que, comme on le voit mieux sur la figure 5 les fibres 1 et 2 sont disposées symétriquement par rapport à C 1 tandis que, dans le même alignement, les fibres 3 et 4 sont respectivement en position symétrique des fibres 1 et 2 par rapport à C 20 Après réglage les blocs sont collés les uns aux autres pour former un ensemble monobloc. La lumière issue de la fibre 1 rencontre tout d'abord la surface 13 qui, par ses zones réfléchissantes, en renvoie une petite partie vers le point symétrique de la fibre 1 par rapport à C 2, c'est à dire vers la fibre 3, et cette partie est ainsi dérivée vers le détecteur D. La plus grande partie de la lumière traverse la partie transparen- te de la surface 13 et est réfléchie par le miroir 17 vers le point symétri- que de la fibre 1 par rapport à Cl, c'est à dire vers la fibre 2. De même la lumière issue de-la fibre 4 se réfléchit partiellement sur les zones réfléchissantes 13 vers le point symétrique de la fibre 4 par rapport & C 2, c'est à dire la fibre 2 qui reçoit donc ainsi à la fois de la lumière issue de 1 et de 4: L'autre partie de la lumière issue de la fibre 4 et qui a traver- sé les zones transparentes de la surface 13 est réfléchie par le miroir 17 verc un point 4 ' symétrique de la fibre 4 par rapport à Ci (figure 5); cette lumière sort du dispositif. On notera que si une partie de la lumière réfléchie vers la fibre 2, et en particulier delle de forte intensité en provenance de l'ématteur par la fibre 4 au lieu de pénétrer totalement dans la fibre 2 est partiel- le Eant réfléchie par l'extrémité de la fibre pour constituer une lumière pa- rasite, celle-ci suivra ensuite le chemin inverse et, graâce à la forme symé- trique des zones réfléchissantes 13, elle ne rencontrera à nouveau que les zones réfléchissantes et sera renvoyée vers 4 sans perturber la sortie 3 vers le détecteur. Le dispositif de la figure 3 permet aussi la réalisation du sché- ma de la figure 2, en utilisant six fibres dont les extrémités sont ali- gnées dans le plan 11, avec les positions relatives représentées à la figure 6. Ici encore la lumière issue de 1, par réflexion partielle sur le miroir partiel 13 et réflexion du reste sur le miroir 17 est envoyée sur les points symétriques de 1 respectivement par rapport à C 2 et à CI, C'est à dire sur la fibre 3 de dérivation et sur l'extrémité 5 de la fibre retar- datrice 7 De même le signal régénéré introduit par 4, et la lumière princi- pale venant de 7 par 6 se réunissent sur la même fibre aval 2, symétrique de 4 par rapport à C 2 et symétrique de 6 par rapport à C 1. Bien entendu l'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple, mais elle couvre aussi les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalent&- Ainsi l'ensemble pourrait fonctionner optiquement de la même façon si les miroirs sphériques 17 et 13 étaient des mnîairs séparés mainte- nus par des moyens appropriés dans les positions relatives indiquées par rapport au plan Il contenant les extrémités des fibres; et les centres des miroirs Cependant la construction monobloc décrite présente des, avantages incontestables aussi bien pour le réglage de l'appareil que pour la fiabili- té du composant ainsi réalisé. De même les conditions de symétrie des positions relatives des fi- bres par rapport aux centres Cl et C 2 n'imposent pas que toutes les fibres soient alignées pourvu que leurs extrémités restent dans le plan Il et au voisinage des centres C 1 et C 2 Mais le dispositif décrit, avec les fibres alignées et jointives, est plus facile à réaliser de façon répétitive Le fait que les fibres sont alignées et jointives impose alors que la distance entre les centres Cl et C 2 soit égale au diamètre d'une fibre. REVENDICATIONS 1 Coupleur extracteur de signal optique, entre une fibre de transmission amont d'amenée ( 1) et une fibre de transmission aval de renvoi ( 2), destiné à la fois à assurer la continuité de la transmission entre les fibres ( 1) et ( 2), à extraire une partie du signal vers un détecteur, et/ou à coupler vers la fibre aval un nouveau signal en provenance d'un émetteur, coupleur du type comportant un miroir sphérique concave ( 17) de sommet S et de centre CI, et dans lequel l'extrémité de la fibre de transmission amont (X) est disposée dans le plan ( 11) perpendiculaire en CI a l'axe SC 1, en po- s{tion légèrement décalée par rapport à C 1 de telle sorte que son image par le miroir ( 17) se forme symétriquemzant par rapport à C 1 sur l'extrémité ( 2, ) d'une fibre réceptrice, caractérisé par le fait qu'il comporte un deuxième miroir partiel sphérique concave ( 13) interposé entre le premier miroir ( 17) et le plan (I 1), ce deuxième miroir ( 13), partiellement réfléchissant par des zones réparties symétriquement par rapport à son sommet, ayant son centre C 2 dans le plan ( 11) mais légèrement décalé par rapport au centre C 1 du miroir ( 17), et par le fait que les extrémités de la fibre ( 3) de liaison au détecteur et de la fibre ( 4) de liaison & l'émetteur sont disposées, dans le plan ( 11) respectivement symétriquement à l'extrgmité de la fibre (l) et de la fibre ( 2) par rapport aà C 2. 2 Coupleur extracteur selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une fibre intermédiaire de retard op- tique ( 7 ') dont les extrémités ( 5) et ( 6) sont diposées dans le plan ( 11) respectivement symétriquement a l'extrémité des fibres ( 1) et ( 2) par rap- port à i 3 Coupleur extracteur selon l'une quelconque des revendications prgc&eutes, caractérisé par le fait que les centres C 1 et C 2 sont décalés d'une distan- ce égale au diamètre des fibres, et par le fait que les extrémités des fibres sont jointives et alignées dans la direction C 1 C 2.