Brevet FR2559921A1 — publié le 19850823

Dispositif de commutation de fibres optiques La présente invention se rapporte à un dispositif de commutation par voie optique de fibres optiques d'émission et de réception, comportant d'une part un élément réflecteur dont la surface réflectrice fait face aux extrémités des fibres de manière à réfléchir les signaux lumineux entre une fibre d'émission et une fibre de réception et d'autre part un objectif con- vergent situé entre ledit réflecteur et lesdites extrémités de fibres. On connait notamment par US 4.304.460 ou US 4.208.094, des dispo- sitifs du type précédent. Dans ces dispositifs connus, l'objectif est fixe et l'élément réflecteur est orientable soit autour d'un axe coaxial à l'axe optique de l'objectif soit autour d'un axe perpendiculaire à cet axe opti- que de l'objectif. Du fait que l'objectif est fixe, le champ de celui-ci est grand pour couvrir toutes les extrémités des fibres. La présente invention a pour but de fournir un dispositif de com- mutation du type précité dans lequel l'objectif présente des dimensions ré- duites du fait qu'il n'est pas nécessaire de couvrir la totalité des extré- mités des fibres. La réduction du champ de l'objectif autorise l'emploi d'une focale relativement courte. Les tolérances de positionnement angulai- re de l'élément réflecteur n'ont pas besoin d'être très serrées (le décala- ge transversal des images des fibres dû à une erreur de positionnement angu- laire de l'élément réflecteur est proportionné & la distance focale image de l'objectif). Les moyens moteurs électriques du dispositif n'ont pas besoin d'être alimentés en continu. Le dispositif permet de coupler des fibres dont les extrémités sont disposées aux noeuds d'un quadrillage. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément réflecteur est fixe de manière que sa surface réflectrice soit sensiblement parallèle au plan contenant les extrémités des-fibres et l'objectif est accouplé des moyens moteurs qui le déplace dans un plan parallèle à la surface ré- flectrice de manière que son axe optique reste perpendiculaire à ladite sur- face réflectrice et à un plan contenant les extrémités des fibres. Selon une autre caractéristique, les extrémités des fibres sont disposées aux points d'intersection des lignes et colonnes d'un quadrillage fictif plan. 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 annexés sur lesquels: La figure 1 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention destiné à la commutation de fibres dont les extrémités sont alignées. La figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention destiné à la commutation de fibres dont les extrémités sont dis- posées aux points d'intersection des lignes et colonnes d'un quadrillage. Le dispositif représenté par les figures 1 et 2 couple des fibres d'émission et de réception 1 et 2. Les extrémités de ces fibres sont orien- tées d'un même côté. Une fibre repérée 2 est appelée fibre principale, les autres fi- bres repérées 1 étant dites fibres secondaires. Les fibres secondaires sont généralement émettrices, la fibre principale 2 étant alors réceptrice. Les fonctions des fibres pourraient être inversées, la fibre principale 2 étant émettrice et les fibres secondaires 1 réceptrices. De préférence la fibre principale présente un diamètre de coeur supérieur au diamètre de coeur des fibres secondaires, les diamètres des gaines étant sensiblement équiva- lents. Cet agencement permet des tolérances moins serrées pour le position- nement des composants du dispositif. Les fibres 1 et 2 sont couplées par l'intermédiaire d'un élément réflecteur 4 et d'un objectif de collimation et de focalisation 3 conver- gent. Cet objectif est disposé entre les extrémités des fibres et l'élément réflecteur 4. Il collimate le faisceau venant d'une fibre émettrice et foca- lise le faisceau venant de l'élément réflecteur sur la fibre réceptrice 2. Cet objectif est conçu de manière à présenter un chromatisme réduit. L'élé- ment réflecteur est du type miroir et comporte une surface réflectrice fai- sant face aux extrémités des fibres. L'axe optique 5 de l'objectif 3 est perpendiculaire à la surface réflectrice et au plan fictif passant par les extrémités des fibres. Les extrémités des fibres 1 et 2 sont théoriquement situées dans le plan focal objet de l'objectif 3 et la surface réflectrice de l'élément réflecteur 4 est théoriquement située dans le plan focal image dudit objectif. L'élément réflecteur 4 est séparé par un intervalle d'air de l'objectif 3. De préférence les fibres 1 et 2 sont collées sur un bloc de verre séparé par un intervalle d'air de l'objectif. La colle constitue un produit d'immersion en bout des fibres et l'ensemble "fibres-bloc de verre" est "figé" quelle que soit la température d'utilisation ce qui évite les problèmes liés à la dilatation et permet donc de diminuer les pertes de flux au couplage. La face extérieure du bloc de verre peut présenter un traitement anti-réfléchissant pour réduire de manière importante les pertes de Fresnel. L'élément réflecteur 4 est fixe. L'objectif 3 est déplacé dans un plan parallèle à la surface réflectrice de l'élément 4 de manière que son axe optique 5 reste perpendiculaire à ladite surface réflectrice. Dans le mode de réalisation de la figure 1, les extrémités des fi- bres 1 et 2 sont rangées sur une même ligne fictive coupant perpendiculaire- ment l'axe optique 5. L'objectif 3 est déplacé selon une direction 31 parallèle à cette ligne fictive. Le mécanisme de déplacement de l'objectif peut comporter, à titre indicatif, deux colonnettes sur lesquelles coulisse le support de l'objec- tif, un ressort de rappel permettant de s'appuyer toujours du meme cUté des colonnettes pour s'affranchir des jeux. Le support de l'objectif est dépla- cé par l'intermédiaire d'un excentrique entralné en rotation par un moto- réducteur, le moteur étant du type pas à pas. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les extrémités des fi- bres 1 et 2 sont disposées aux points d'intersection des- lignes et colonnes d'un quadrillage fictif disposé dans un plan parallèle a la surface réflec- trice. L'objectif 3 est déplacé selon deux axes perpendiculaires 31 et 32 l'un par rapport à l'autre, l'un étant parallèle aux lignes du quadrilla- ge, l'autre étant parallèle aux colonnes de ce même quadrillage. Le fonctionnement du dispositif va maintenant Ztre expliqué. En position neutre, l'axe optique 5 de l'objectif est centré sur la fibre principale 2. Dès que l'axe optique 5 de l'objectif est décalé de cette position neutre, l'objectif permet le couplage d'une fibre secondaire 1 à la fibre principale 2. Le faisceau d'émission venant d'une fibre secondaire 1 est colli- maté par l'objectif 3 sur l'élément réflecteur 4. Le faisceau parallèle est réfléchi par l'élément réflecteur 4 sur l'objectif 3 qui focalise le fais- ceau sur la fibre principale 2. Le déplacement de l'axe de l'objectif par rapport à l'axe neutre coaxial à la fibre principale 2 est sensiblement égal à la moitié de la distance entre les extrémités des fibres 2 et 1 que l'on veut coupler. Le flux émis par un point d'une fibre émettrice se situe dans un cône dont l'axe est normal à la surface émettrice de la fibre. De la même façon la fibre de réception ne transmet que des rayons arrivant dans un c8ne dont l'axe est normal à la surface d'entrée de la fibre. Du fait que la surface réflectrice est théoriquement positionnée dans le plan image de l'objectif, tous les axes des cônes de lumière émis par les points de la surface émettrice d'une fibre émettrice arrivent perpendiculairement sur la surface d'entrée de la fibre réceptrice. - Autrement dit le dispositif optique décrit est tel que la pupille d'entrée et la pupille de sortie sont rejetées à l'infini, la pupille inter- médiaire étant située dans le plan focal image de l'objectif 3 c'estàdire sur la surface réflectrice. Dans le mode de réalisation de la figure 1, si la surface réflec- trice fait un angle différent de 90 avec l'axe 21, cet angle étant mesuré dans le plan 21, 31, on peut rattraper ce défaut par une translation de l'objectif. A titre indicatif, pour une focale égale à 35 mm et avec des fi- bres à gradient d'indice présentant un diamètre de coeur de 50 microns et un diamètre de gaine de 125 microns, une défocalisation de 10 microns en- traine une perte de 0,5 dB. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'in- vention, imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de couplage de fibres optiques d'émission et de réception (1, 2), comportant d'une part un élément réflecteur (4) qui réflé- chit les signaux lumineux entre une fibre d'émission et une fibre de récep- tion et d'autre part un objectif convergent (3) situé entre ledit élément réflecteur et lesdites extrémités des fibres, caractérisé par le fait que l'élément réflecteur (4) est fixe de manière que sa surface réflectrice soit sensiblement parallèle au plan contenant les extrémités des fibres et que l'objectif (3) est accouplé à des moyens moteurs susceptibles de le déplacer selon au moins une direction dans un plan parallèle à la surface réflectrice de manière que son axe optique (5) reste perpendiculaire à ladite surface réflectrice.- 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités des fibres d'émission et de réception (1, 2) sont rangées sur une même ligne fictive et que les moyens moteurs déplacent l'objectif (3) selon une direction parallèle à ladite li- gne fictive. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités des fibres (1, 2) sont disposées aux points d'intersection des lignes et colonnes d'un quadrillage fictif plan et que les moyens moteurs déplacent l'objectif (3) selon deux direc- tions perpendiculaires. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les extrémités des fibres (1 et 2) sont collées sur un bloc de verre séparé par un intervalle d'air de l'objectif. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les extrémités des fibres sont théoriquement si- tuées dans le plan focal objet de l'objectif et que la surface réflectrice de l'élément réflecteur (4) est théoriquement située dans le plan focal ima- ge dudit objectif (3). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que les moyens de déplacement de l'objectif compren- nent au moins une colonnette pour guider rectilignement le support de l'ob- jectif qui est déplacé par un mécanisme a excentrique entratné par un moto- réducteur.