Brevet FR2548792A1 — publié le 19850111

-2548792 L'invention est relative à un coupleur optique comportant un guide d'ondes en photopolymère pour relier des fibres optiques, et à un procédé de fabrication d'un tel coupleur optique. Le brevet allemand N O 28 27 005 décrit un procédé de fabrication de coupleur optique pouvant être relié à des fibres optiques Selon ce procédé, une matière fluide est coulée dans un logement constitué d'un substrat surmonté d'un cadre et, sur cette matière, après l'évapora10 tion du solvant, on place un photomasque portant le dessin du guide optique du coupleur, la dispositif entier étant ensuite exposé à la lumière ultraviolette Après avoir enlevé le masque, on retire un monomère présent dans la matière du guide d'ondes non exposé pour réali15 le guide optique fini par séchage sous vide Dans ce procédé, l'alignement exact du masque du guide optique par rapport aux extrémités des fibres optiques est important afin que les deux patties soient alignées l'une par rapport à l'autre D'autre part, la fabrication et 20 la manipulation du photomasque impliquent un travail considérable, car le masque doit rester exempt de poussière et de rayures. L'invention vise à réaliser un coupleur optique à affaiblissement réduit qui soit également plus simple 25 à fabriquer. Selon l'invention, cet objectif est atteint avec un coupleur optique comportant un guide d'ondes dont la forme et les dimensions correspondent à la répartition spatiale de sortie de la lumière émergeant des 30 extrémités des fibres optiques, lesquelles extrémités sont placées dans les gorges d'un logement comportant un évidement et pénètrent dans cet évidement, lequel est rempli d'un photopolymère et est photopolymérisé pour former le guide d'ondes, la photopolymérisation s'effec35 tuant entre les extrémités des fibres grâce à une exposition à travers les fibres optiques. Le guide d'ondes du coupleur optique est adapté à la géométrie des fibres à raccorder, de telle sorte qu'il ne résulte que des affaiblissements réduits aux raccords. Pour la même raison, aucune condition particulière ne doit être formulée pour les surfaces des extrémités des fibres car, du fait de l'adaptation d'indicedu photopolymère, les propriétés des faces extrêmes des extrémités des fibres sont tout à fait sans importance Il est possible de réaliser des constructions de coupleurs optiques 10 non seulement à deux dimensions, mais encore à trois dimensions. Le procédé de fabrication du coupleur optique est simple parce qu'il est réalisé sans photomasque et parce que les extrémités des fibres n'ont pas à être alignées 15 très exactement les unes par rapport aux autres Sans aucun surcrolt de travail, on peut aussi obtenir des facteurs de couplage différents entre les extrémités de fibres respectives en recourant à des durées d'exposition différentes. 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, une vue schématique d'un coupleur 25 optique symétrique; la figure 2, une vue schématique d'une construction tridimensionnelle d'un coupleur optique; la figure 3, une vue de gauche du coupleur optique représenté à la figure 2; et la figure 4, une vue schématique d'un coupleur optique fonctionnant selon le principe de la réflexion. La figure 1 représente schématiquement un coupleur optique pour relier quatre fibres optiques, vu de-dessus sans la partie supérieure Un logement oblong 1 comporte 35 3 2548792 en son centre un évidement 2 et, sur les côtés étroits, un certain nombre de gorges 3 et 3 ', ou 3 " et 3 "' pour le passage des fibres optiques 4, 4 ', 4 '' ou 4 ''' respectives des guides optiques correspondants 5, 5 ', 5 '' ou 5 ''' Les guides optiques sont seulement de courts embouts sur lesquels peuvent être soudés des guides d'ondes optiques d'entrée ou de sortie; ils peuvent aussi être munis de connecteurs Les embouts des fibres 4 et 4 ' ou 4 '' et 4 ''' sont places les uns à côtés des autres dans l'évidement 2, les faces extrêmes de celles-ci se trouvant dans un même plan On choisit la distance entre les faces extrêmes des fibres 4, 4 ' et 4 '', 4 ''' telle que chacune des faces extrêmes se trouve dans la plage d'ouverture des autres faces extrêmes L'évidement 2 est empli d'un photopolymère qui, du fait d'une exposition à travers les fibres 4 à 4 ''', a constitué un guide optique 6 entre les faces extrêmes des fibres 4 à 4 '''. Les dimensions et la forme du guide optique 6 correspondent A la répartition spatiale de sortie de la lu20 mitre émergeant des extrémités des fibres 4 à 4 ''', et elle est indiquée par les traits discontinus. Le guide optique ou les fibres de celui-ci sont fixês dans les gorges au moyen d'une colle qui,-en même temps, rend les gorges étanches vers l'extérieur et assure également un allègement des contraintes sur les guides optiques Une partie supérieure 7 ou un capot représenté à la figure 3 ferme le ccupleur optique pardessus. Il est possible, par exemple, de relier aux guides optiques 5 et 5 ' des émetteurs émettant de la lumière à différentes longueurs d'ondes qui est couplée dans les guides optiques 5 '' et 5 ''' On peut alors relier au guide optique 5 '' un trajet de transmission d'un circuit de transmission, et on peut relier au guide optique 5 ''' 35 un appareil de contrôle ou de mesure. La figure 2 représente schématiquement un autre exemple de forme de réalisation dans laquelle le coupleur optique comporte d'un côté une fibre optique 4 et, de l'autre côté, trois fibres optiques 4 ', 4 '', 4 '''. Les fibres font partie des guides optiques 5 à 5 ''' Le guide optique 6 estintercalé, et selon ses dimensions et sa forme est à nouveau indique par les traits discontinus. Dans cette construction tridimensionnelle des fibres optiques à coupler entre elles, l'écartement entre les 10 faces extrêmes des fibres 4 ou 4 ', 4 '' et 4 ''' est à nouveau choisi de manière à ce qu'elles se situent respectivement dans la plage d'ouverture des autres Ce coupleur optique peut servir, par exemple, de coupleur en étoile. La figure 3 est une vue latérale du coupleur op15 tique représenté à la figure 2 Ce dessin représente en plus la partie supérieure 7 ou le capot sur le logement 1 du coupleur optique afin de montrer la terminaison supérieure On voit en outre la gorge 3 dans le logement 1 ainsi que la fibre optique 4 du guide optique 5. La figure 4 représente une vue partielle schématique d'un coupleur optique fonctionnant selon le principe de la réflexion Dans ce coupleur, toutes les fibres 4 à 4 ''' sont introduites par un côté dans le logement 1. La paroi qui leur fait face comporte un miroir 8 tel que la lumière sortant d'une fibre soit réfléchie dans les autres fibres Le guide optique 6 qui est constitué dans l'évidement 2, et selon ses dimensions et sa forme, est à nouveau indiqué par les traits discontinus. Avec les coupleurs optiques tels qu'ils sont repré30 sentés aux figures 2 et 4, on peut aussi choisir ur nombre différent et un agencement dans l'espace différent des fibres optiques. Suit maintenant la description de la fabrication d'un coupleur optique. 2548792 A l'intérieur du logement 1, les guides optiques 5 avec les extrémités des fibres optiques 4 sont places dans les gorges 3 et sont fixes à l'aide d'une colle. De cette manière, l'alignement des fibres 4 déterminé par la forme des gorges 3 est suffisant On doit juste maintenir la distance correcte entre les faces extrêmes des fibres L'évidement 2 est ensuite rempli d'un photopolymère Grâce à une certaine exposition, par exemple à la lumière ultraviolette, à travers toutes les fibres 4, le 10 guide d'ondes 6 est réalisé dans la plage d'ouverture chevauchante des fibres On obtient ce résultat par le fait que l'exposition d 9 termine un indica de réfraction qui diffère du photopolymère environnant Pour cette raison, il convient, dans la plage d'ouverture chevau15 chante, de n'induire qu'une réticulation partielle du photopolymère, et d'effectuer la réticulation complète de l'ensemble du photopolymire dans l'évidement 2 par une application ultérieure de chaleur Après la mise en place de la partie supérieure 7, le coupleur optique est termine. La réticulation du photopolymère obtenue par l'exposition à la lumière ultraviolette est fonction du flux de lumière et de la durée de son action Par l'exposition à travers des fibres opposées, une exposition deux fois plus forte est réalisée dans la plage chevauchante des ouvertures 25 des fibres Il en résulte également une rfticulation presque deux fois plus forte que dans le photopolymère environnant. Par la réticulation complète, l'indice de réfraction du photopolymère environnant est alors ajusté de manière à ce qu'il devienne plus faible que dans la plage réticulée par 30 l'exposition On obtient ainsi la structure du guiêe d'ondes 6 nécessaire pour maintenir la capacité des coeurs des fibres à transmettre des images d'une fibre à l'autre. 6 2548792 Apres la réticulation partielle des photopolymères dans la plage d'ouverture chevauchante des fibres, on peut aussi procéder à une diffusion vers l'intérieur ou vers l'extérieur de substances qui augmentent ou diminuent l'indice de réfraction du photopolymère. Lors de cette opération, la limite de la plage précédemment réticulée sert de retardateur de diffusion. Ultérieurement, on effectue la réticulation complète par l'application de lumière ultraviolette ou de 10 chaleur. Si on choisit des temps d'exposition à la lumière de longueur différente entre les fibres correspondantes, le guide optique résultant révèle des facteurs de couplage différents entre les fibres correspondantes. 7 2548792 REVENDICATIONS 1 Coupleur optique comportant un guide d'ondes en photopolymère pour relier des fibres optiques, caractérisé en ce que la forme et les dimensions du guide d'ondes ( 6) correspondent à la répartition spatiale de sortie de la lumière émerceant des extrémités des fibres optiques ( 4). 2 Coupleur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces extremes des fibres optiques ( 4) à coupler se trouvent dans la plage d'ouverture de la 10 fibre optique respective opposées. 3 Coupleur optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide d'Andes ( 6) comporte des facteurs de couplage differents entre les diverses fibres ( 4) à coupler. 4 Procédé de fabrication d'un coupleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les extrémités des fibres optiques ( 4) sont placées dans les gorges ( 3) d'un logament ( 1) comportant un évidement ( 2) et pénètrent dans l'éviderient { 2), cet évidement ( 2) 20 est rempli d'un photopolymère et est photopolymérisé pour former le guide d'ondes ( 6), caractérisé en ce que la photopolymérisation est effectuée entre les faces extr&mes des fibres au moyen d'un exposition à travers les fibres optiques. 5 Procédé de fabrication de coupleur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'après la photopolymérisation des plages d'ouverture chevauchantes des fibres en diffusant vers l'intérieur ou vers l'extérieur des substances appropriées, l'indice de réfraction du 30 photopolymêre non réticulé est réduit. 6 Procédé de fabrication de coupleur optique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'exposition est effectuée à la lumière ultraviolette. a 2548792 7 Procédé de fabrication de coupleur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que, grace à l'exposition, il se produit une photopolymérisation partielle, et en ce que la polymérisation complète du photopolymère est effectuée par l'application de chaleur. 8 Procédé de fabrication de coupleur optique selon la revendication 4, 6 ou 7, caractérisé en ce que la durée de l'exposition à travers les différentes fibres optiques a une longueur variable.