Brevet FR2548793A1 — publié le 19850111

La présente invention est relative à un coupleur optique pour connecter des fibres optiques situées dans un même plan, comprenant des dispositifs de concentration optiques et un miroir partiellement réfléchissant intercalé. Un tel coupleur optique est décrit dans le brevet allemand n 27 23 972 Dans ce type de coupleur optique, les embouts des fibres optiques sont disposes dans des éléments de couplage et en face de leurs extrémités, à chaque fois, une lentille sphérique est placée Au point 10 d'intersection des axes optiques est prévu un miroir semi-transparent formé par une surface limite de deux prismes Les éléments de couplage sont placés dans les rainures en V d'un support afin de réduire de la sorte le travail de réglage La mise en place des lentilles 15 sphériques en face des extrémités des fibres optiques est plutôt complexe, et une matière de couplage transparente doit être placée autour de la lentille sphérique. La présente invention vise à réaliser un coupleur optique du type indiqué prc 4 demnment qui permet une construction simple à l'aide d'une petit nombre de pièces. Cet objectif est atteint par le dispositif de 17 invention comprenant, dans un plan unique, des dispositifsde concentration optiques et un miroir partiellement réfléchissant intercalé, o les dispositifs de concentration sont constitués de deux moitiés hémisphériques assemblées pour former une lentille sphérique dont le point central se trouve au point d'intersection des axes optiques des fibres optiques, et o une surface de l'une de ces moitiés de forme hémisphérique est par30 tiellement réfléchissante et est placée verticalement dans le plan des fibres optiques et selon un angle de par rapport aux axes optiques de celles-ci. 2 2548793 Ce coupleur optique est caractérisé par un affaiblissement d'insertion très limité La lentille sphérique qui sert de dispositif de concentration est bon marché et, en même temps, sert d'éclateur de faisceau et d'optique de formation d'images. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: la figure 1, le principe fondamental du coupleur optique de l'invention, la figure 2, le principe fondamental de trois coupleurs optiques en série, la figure 3, une vue schématique de lentille sphé15 rique du type utilisé aux figures 4 et 5, la figure 4, une vue schématique d'une première forme de réalisation de coupleur optique, et la figure 5, une vue schématique d'une seconde forme de réalisation de coupleur optique. La figure 1 représente, sous une forme simplifiée, un coupleur optique comportant une lentille sphérique 1 servant de dispositif de concentration entre les extrémités de quatre fibres optiques 2 à 5 Le point central de la lentille sphérique 1 se trouve au point d'inter25 section des axes optiques des fibres 2 à 5 situés dans un plan unique Les extrémités des fibres 2 à 5 sont placées à une distance de la lentille sphérique 1 telle que le trajet optique, dont les limites extérieures sont indiquées par des traits discontinus, est parallèle 30 dans la lentille sphérique Ainsi, les extrémités des fibres optiques 2 à 5 sont situées à deux fois la distance focale par rapport au plan principal de la lentille sphérique 1 Cette lentille sphérique 1 est divisée en deux moitiés la et lb La surface 6 entre les moitiés la et lb est un miroir partiellement réfléchis- sant vertical par rapport au plan des fibres optiques et formant un angle de 45 par rapport aux axes optiques de celles-ci. La lumière qui sort à l'extrémité de la fibre opti5 que 2 selon un angle dépendant de l'ouverture de la fibre frappe la moitié sphérique la, s'y déplace en rayons parallèles, traverse la surface 6 du miroir partiellement réfléchissant et atteint la moitié sphérique lb (flèche 7), puis elle est concentrée sur l'extrémité de la fibre 10 optique 4 qui la conduit plus loino Sur la surface 7 du miroir partiellement réfléchissant, une partie de la lumière d 6 pendant du facteur de réflexion sur la surface 6 est déviée à angle droit (flèche 8)} et est concentrée sur l'extrémité de la fibre optique 5 qui la conduit plus 15 loin. La lumière qui sort à l'extrémité de la fibre optique 3 atteint l'extrémité des fibres 5 et 4 de la mème manière (flèche 9 et flèche 10), et celles-ci la conduisent plus loin. Inversementr les fibres optiques 2 et 3 peuvent également recevoir la lumière sortant des fibres 4 et 5. On peut, par exemple, relier à la fibre optique 2 un premier émetteur et relier à la fibre optique 3 un second émetteur qui, par l'intermédiaire du coupleur optique, transmettent leur lumière dans les fibres 4 et 5 à chacune desquelles est relié un récepteur. Si, au lieu de la fibre 5, une terminaison non réfléchisante est fixée au coupleur optique, ce dernier peut servir 30 de duplexeur transmissionréception pour les systèmes de transmission à deux directions A cet effet, on doit relier l'émetteur à la fibre 2 et le récepteur à la fibre 3, et on doit relier le trajet de transmission à la fibre optique 4. 4 2548793 La surface a du miroir partiellement réflechissant de la lentille sphérique 1 peut avoir une sélectivité vis-à-vis des longueurs d'ondes Dans ce cas, le coupleur optique devient un mutiplexeur-démultiplexeur de longueurs d'ondes. La figure 2 représente le principe fondamental d'un multiplexeur-démultiplexeur de longueurs d'ondes comportant trois coupleurs optiques Les points centraux des lentilles sphériques 1, 1 ' et 1 " des coupleurs optiques sont sur une droite et les surfaces 6, 6 ' et 6 " de cellesci ont une fonction de sélectivité vis-à-vis des longueurs d'ondes Le multiplexeurdémultiplexeur de longueurs d'ondes est raccordé à une barre onnibus d'un système de transmission afin de permettre à un poste relié 15 à celle-ci de recevoir et d'émettre des informations. La partie représentée de' la barre omnibus comporte la fibre d'entrée 2 et la fibre de sortie 2 ' La fibre 2 conduit la lumière de trois longueurs d'ondes différentes X 1, X 2 et 3, et est reliée au premier coupleur optique. 20 La surface 6 de ce premier coupleur optique permet le passage des longueurs d'ondes A 2 et A 3, et réfléchit la longueur d'onde Al A ce coupleur optique est reliée une fibre optique 3 dans laquelle pénètre la lumière à la longueur d'onde Xl La fibre 3 s'étend jusqu'à un récepteur du poste pour la longueur d'onde > 1 Le premier coupleur optique est placé par rapport au second coupleur optique de manière à ce que la lumière aux longueurs d'ondes A 2 et À 3, qui le traverse, atteigne le second coupleur. La surface 6 ' du second coupleur optique permet le passage de la lumière à la longueur d'onde 13, et réfléchit la lumière à la longueur d'onde 2 Ainsi, la lumière sortant de la fibre 2 à la longueur d'onde À 2 pénètre dans la fibre 3 ' et, par conséquent, atteint un récep35 teur du poste pour la longueur d'onde 12 Le second 2548793 coupleur optique est disposé de telle manière par rapport au troisième coupleur optique que la lumière le traversant à la longueur d'onde > 3 atteint le troisième coupleur optique. La surface 6 " du troisième coupleur optique réfléchit la lumière à la longueur d'onde 3 îAinsi, la lumière sortant de la fibre optique 2 à la longueur d'onde i 3 entre dans la fibre 3 " et 9 par conséquent, atteint un récepteur du poste pour la longueur d'onde À 3 Au troisième coupleur 10 optique est reliée la fibre 2 ', qui repr Csente la fibre de sortie de la barre omnibun S 3 t conduit la lumière aux longueurs d'ondes 1 f 2 et A 3. Les fibres 5 ' 5 ' o 5 " venant des émetteurs de la station pour les longueurs d'ondes % 1, A 2 ou A 3 sont re15 li 6 es respectivement au premier, second ou troisime coupleur optiques La lumière qu'elles guident est concentrée par les coupleurs optiques selon le principe décrit plus haut et introduite dans la fibre de sortie 2 '. A la figure 2, la flèche 11 indique le sens de pro20 pagation de la lumière de la barre omnibus du système de transmission, aux longueursd'ondesl, k 2 et \ 3 et, à chaque fois, une fièche 11 i, 11 " et 11 '" indique le sens de propagation de la limière dans les fibres conduisant aux récepteurs desposte pour les longueurs d'ondes 1 ou A 2 25 ou \ 3 La flèche 12 indique le sens de propagation de la lumière';dans la fibre de sortie 2 ' de la barre omnibus du système de transmission, aux longueurs d'ondes Xl, 2 et 13 et, à chaque fois, une flèche 12 ', 12 " et 12 '" indique le sens de propagation de la lumière sortant de l'émet30 teur despostespour les longueurs d'ondes > 1 ou A 2 ou A 3. Dans le coupleur optique, la lentille sphérique 1 doit être fixée à l'endroit prévu à cet effet A cette fin, et comme représenté à la figure 3, on peut installer entre les moitiés sphériques la et lb une plaque d'appui 35 13 plus grande que la lentille sphérique Par le bord saillant de la plaque d'appui 13, la lentille sphérique 1 peut alors être maintenue dans un logement 14 (figures 4 et 5) La plaque d'appui 13 est, de préférence, réalisée dans la même matière que la lentille sphérique 1. 5 Lorsque la surface 15 de la plaque d'appui 13 constitue une surface du grand cercle de la lentille sphérique 1, cette surface peut être traitée pour être partiellement émettrice ou sélectionner les longueurs d'ondes La moitié sphérique non contigue à cette surface 15, c'est-à10 dire la moitié sphérique lb représentée b la figure 3, doit être réduite de l'épaisseur D de la piaque d'appui 13 afin que l'ensemble constitué de la moitié sphérique la plus la plaque d'appui 13, plus la moitié sphérique lb, donne une lentille sphérique 1. La figure 4 représente schématiquement une première forme de réalisation d'un coupleur optique Dans un logement 14 est montée la plaque d'appui 13 portant la lentille sphérique 1 Le coupleur optique comporte quatre embouts 16 avec une bride enfichable 17 pour monter quatre 20 guides optiques, les fibres optiques de ceux-ci ayant leurs extrémites dans le plan objet ou image de la lentille sphérique 1 La figure 4 représente un guide optique 18 avec une fibre optique 2 à relier au coupleur optique Pour des raisons de simplicité, on ne 25 montre de ce montage qu'une bague 19 de raccordement prisonnière sur la bride enfichable 17 Cependant, pour raccorder les fibres optiques ou les guides optiques de celles-ci, on peut également utiliser n'importe quel autre type approprié de montage. La figure 5 représente un coupleur optique à trois raccordements qui, comme indiqué précédemment à propos de la figure 1, peut servir de duplexeur d'émissionréception dans des systèmes de transmission à deux directions, ou encore pour raccorder en supplément un 35 appareil de mesure à l'émetteur. 7 2548793 REVENDICATIONS 1 Coupleur optique pour connecter des fibres optiques situées dans un même plan, comprenant des dispositifs optiques de concentration et un miroir partielle Tnent réfléchissant intercalé caractérisé en ce que les dispositifs de concentration consistent en deux moitits (misphariues de celles-ci. 2 Ceupleur optiqu'eselonx la revendication J, cara15 têrisé en ce qu'entre les moitiés hémisphériques (la, lb), une plaque d'appui ( 13) de la même matière que la lentille sphérique ( 1) est intercalée de manière à ce que la surface ( 15) de celle-ci forme la surface du grand cercle de la lentille sphérique ( 1), la surface 20 ( 15) étant partiellement réfléchissante A 3 Coupleur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des fibres optiques ( 2, 3, 4, 5) sont situées à deux fois la distance focale de la lentille sphérique ( 1). 4 Coupleur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface ( 6; 15) partiellement réfléchissante sélectionne les longueurs d'ondes. Coupleur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que plusieurs lentilles sphériques ( 1) sont 30 disposées en série, chacune ayant sa propre sélectivité de longueur d'onde. 6 Coupleur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une sortie a une terminaison non-reflé- 8 2548793 chissante. 7 Coupleur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lentille sphérique ( 1) est retenue par la plaque d'appui ( 13) dans un logement enveloppant ( 14). 8 Coupleur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le logement ( 14) comporte des raccordements males et femelles ( 16, 17) pour les fibres optiques ( 2, 3, 4, 5).