Brevet FR2540640A1 — publié le 19840810

Dispositif de transmission de signaux lumineux entre des fibres optiques La présente invention se rapporte à un dispositif qui permet de transmettre des signaux lumineux entre des fibres optiques coaxiales ou non. On connait des dispositifs de couplage de fibres optiques, compor- tant des lentilles disposées entre la fibre incidente et la fibre réceptrice de manière que l'intervalle entre chaque lentille et la fibre soit égal à la distance focale de la lentille Ces dispositifs entraînent des pertes quand ces lentilles travaillent avec un champ relativement impor- tant. La présente invention a pour but de minimiser les pertes de flux dans la transmission du signal lumineux entre les fibres. Le dispositif selon l'invention s'applique notamment aux connec- teurs. Le dispositif selon l'invention est disposé entre des fibres opti- ques d'émission et de réception, et il comprend une optique de collimation avant, convergente, formée d'au moins une lentille et placée immédiatement en arrière de ladite fibre d'émission de laquelle elle est séparée par un intervalle et une optique de collimation arrière, convergente, formée d'au moins une lentille et placée immédiatement en avant de ladite fibre de réception de laquelle elle est séparée par un intervalle, un intervalle d'air étant ménagé entre lesdites optiques. Selon une caractéristique de l'invention, le foyer image de l'op- tique avant est sensiblement confondu ou conjugué avec le foyer objet de l'optique arrière. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif com- prend, une optique convergente de champ formée d'au moins une lentille qui conjugue le foyer image de l'optique avant avec le foyer objet de l'optique arrière. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représen- tés par les dessins La figure 1 représente schématiquement -un mode de réalisation des- tiné au couplage de fibres relativement rapprochées l'une de l'autre. La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation pour le couplage de fibres éloignées. La figure 3 représente une variante de la figure 1. Les dispositifs représentés par les figures 1 à 3 couplent deux 254064; O fibres optiques 1 et 2, l'une 1 étant la fibre d'émission, l'autre 2 la fi- bre de réception P-ar fibre optique on entend une fibre unique ou un groupe de fibres Les deux fibres peuvent donc être coaxiales ou non. Le dispositif proprement dit comprend une optique de collimation avant 3 formée d'une lentille convergente et placée immédiatement en ar- rière de la fibre d'émission 1 de laquelle elle est séparée par un interval- le d'air Elle collimate le flux venant de ladite fibre Il comprend une op- tique de collimation arrière 4 formée d'une lentille convergente et placée immédiatement en avant de la fibre de réception 2 de laquelle elle est sépa- rée par un intervalle d'air Elle focalise le flux sur ladite fibre 2. Dans le mode de réalisation de la figure 1 les bouts des fibres 1 et 2 sont aux foyers F 3 et F'4 des optiques-3 et 4 qui sont centrées sur l'axe optique 6 et sont séparées l'une de l'autre par au moins un interval- le d'air Ces optiques 3 et 4 sont disposées de manière que les foyers F'3 et F 4 soient confondus La distance entre les deux optiques est égale à la somme des distances focales des optiques. Le flux émis par un point de la fibre émettrice 1 se situe dans un cône dont l'axe est normal à la surface de la fibre De la même façon la fibre de réception 2 ne transmet que les rayons arrivant dans un cône dont l'axe est normal à la surface d'entrée de la fibre Du fait que les foyers intermédiaires F'3 et F 4 sont confondus, tous les axes des cônes de lumière émis par les points de la surface émettrice de la fibre 1 arrivent perpendi- culairement sur la surface réceptrice de la fibre 2. Autrement dit, le dispositif optique décrit est tel que la pupil- le d'entrée et sa pupille de sortie sont rejetées à l'infini, la pupille in- termédiaire étant dans le plan focal commun des optiques 3 et 4. Dans le mode de réalisation de la figure 2 qui s'applique à des fibres éloignées, les foyers F 3 et F'4 des optiques 3 et 4 ne sont plus pla- cés sur les extrémités des fibres L'optique 3 forme une image intermé- diaire qui est projetée par l'optique 4 sur la fibre réceptrice 2, Une opti- que de champ 5 convergente, formée d'au moins une lentille est centrée sur l'axe optique entre les optiques 3 et 4 Le rôle de cette optique 5 est de projeter le foyer image F'3 sur le foyer objet F 4 Dans le mode de réalisa- tion représenté o les ouvertures numériques des fibres sont égales et o les optiques 3 et 4 sont identiques, l'optique 5 travaille au grandissement 1. Du fait que les foyers F'3 et F 4 des optiques extrêmes sont conju- gués, tous les axes des cônes de lumière émis par les points de la surface émettrice arrivent perpendiculairement sur la surface réceptrice de la fi- bre 2. En variante du mode de réalisation de la figure 2, on pourrait réaliser un dispositif ayant au moins deux images intermédiaires de la fibre en ajoutant au moins un objectif intermédiaire entre les optiques 3 et 4 De ce fait, le dispositif comprendrait une ou plusieurs lentilles de champ sur les images intermédiaires de manière à conjuguer le foyer image de la première optique et le foyer objet de la dernière optique. Pour supprimer la perte à la sortie ou à l'entrée de la fibre qui n'est pas une surface traitée, on peut avoir avantage, comme sur la figure 3, à accoler des blocs de verre 8, 9 qui réalisent chacun la jonction entre une fibre 1 ou 2 et l'optique associée 3 ou 4. A titre indicatif si le dispositif de la figure 1 connecte deux couples de fibres dont les axes sont distants de 4 mm par l'intermédiaire d'optiques 3 et 4 dont les focales sont de 10 mm, l'intervalle entre elles étant donc de 20 mm, la perte sera *supérieure à 7 % si l'intervalle entre ces optiques' varie de 3 mm. Si la coïncidence ou la conjugaison des foyers n'est pas réalisée à quelques pourcents près, les pertes de couplage entre les deux fibres op- tiques deviennent inadmissibles. Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'inven- tion, imaginer des variantes et des perfectionnements et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1 Dispositif de transmission de signaux lumineux entre des fibres optiques, l'une d'émission ( 1) l'autre de réception ( 2) comprenant pour transmettre les signaux entre lesdites fibres, une optique de collima- tion avant ( 3) convergente, formée d'au moins une lentille et placée immé- diatement en arrière de ladite fibre d'émission ( 1) de laquelle elle est sé- parée par un intervalle et une optique de collimation arrière ( 4) convergen- te, formée d'au moins une lentille et placée immédiatement en avant de ladite fibre de réception ( 2) de laquelle elle est séparée par un intervalle, un intervalle d'air étant ménagé entre lesdites optiques, carac- térisé par le fait que le foyer image de l'optique avant ( 3) est sensible- ment confondu ou conjugué avec le-foyer objet de l'optique arrière ( 4) 2. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, une optique de champ convergente ( 5) formée d'au moins une lentille qui conjugue le foyer image de l'optique avant ( 3) avec le foyer objet de l'optique arrière ( 4).