Brevet FR2569014A1 — publié le 19860214

Dispositif pour transmettre des signaux véhiculés par n fibres optiques vers une fibre optique unique ou réciproquement L'invention concerne un dispositif pour transmettre des signaux véhiculés par plusieurs fibres optiques vers une fibre optique unique ou ré c iproquement. Elle peut s'appliquer en particulier à un réseau de vidéo communication, le dispositif selon l'invention se situant sur les voies d'appel des abonnés et permettant de regrouper les fibres de commande de ces abonnés dans une même fibre optique. Réciproquement, le dispositif selon l'invention peut permettre de répartir dans plusieurs fibres optiques, correspondant à divers abonnés, des signaux véhiculés dans une seule fibre optique, par exemple des signaux correspondant à des programmes de télévision, de radio, des informations générales (télématique, etc...) générés au niveau des Centres d'Exploitation. Jusqu'à présent, on a utilisé, pour réaliser des dispositifs pour transmettre des signaux véhiculés par n fibres optiques vers une fibre optique unique ou réciproquement, des technologies d'abrasion longitudinale des gaines des fibres et mise en coincidence des coeurs ou d'étirage et fusion, puis collage des fibres. Toutefois ces technologies requièrent une manipulation délicate des fibres et de leurs supports qui doivent être usinés au micron près, manipulation d'autant plus délicate que le nombre n devient important et que les fibres d'émission et de réception sont géométriquement identiques. Les dispositifs réalisés jusqu'à présent sont donc difficiles à réaliser et ne sont pas d'une fiabilité absolue. C'est pourquoi l'invention a pour but un dispositif pour transmettre des signaux véhiculés par n fibres optiques vers une fibre optique unique ou réciproquement qui soit simple à réaliser, fiable et performant. Selon l'invention, ce dispositif est constitué - d'un support de fibres comportant une fibre placée le long de l'axe du support et n fibres réparties symétriquement autour de l'axe du support, les n fibres étant émettrices et la fibre centrale réceptrice ou réciproquement, - des moyens pour réfléchir au moins une partie des signaux issus de chaque fibre émettrice et pour les diriger vers chaque fibre réceptrice. De préférence, lesdits moyens pour réfléchir les signaux issus de chaque fibre émettrice sont constitués d'un miroir d'axe confondu avec l'axe du support et dont la surface est divisible en n parties, chaque par tie étant située en regard des n fibres, avec une orientation par rapport à l'axe de la fibre qui est identique pour chaque couple partie-fibre. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, ce miroir est sphérique ; mais il peut également être pyramidal ou être constitué d'un dièdre. De préférence ce miroir est un miroir dichroique. Dans le mode de réalisation préféré, les moyens pour diriger les signaux réfléchis sont constitués d'un prisme d'axe confondu avec l'axe du support, placé entre le support et lesdits moyens de réflexion et dont la surface de la base tournée vers le support est divisible en n parties, chaque partie étant située en regard de i'une des n fibres, avec une orientation par rapport à l'axe de la fibre qui est identique pour chaque couple partie-fibre. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, ce prisme est un prisme pyramidal. Les moyens pour diriger les signaux réfléchis peuvent également être constitués d'un objectif d'axe confondu avec l'axe du support et placé entre le support de fibres et les moyens de réflexion. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le support de fibres est clonique. Ce support peut également être cylindrique. Mais afin d'être mieux comprise, l'invention va maintenant être décrite de façon plus précise en se référant à deux modes de réalisation, décrits uniquement à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention permettant, par exemple, de transmettre des signaux véhiculés par une fibre optique unique vers n fibres optiques. La figure 2 est une coupe suivant AA du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une coupe suivant BB du dispositif de la figure 1. La figure 4 représente un deuxième mode de realis2tion. qui est d'ailleurs le mode préféré, permettant, par exemple, de transmettre des signaux véhiculés par n fibres optiques vers une fibre optique unique. La figure 5 est une coupe suivant CC du dispositif de la figure 4. La figure 6 est une coupe suivant DD du dispositif de la figure 4. On se reportera tout d'abord aux figures 1, 2 et 3. Le dispositif représenté sur ces figures comporte un support cylindrique 1 de fibres optiques 2. Ces fibres 2 sont divisées en deux catégories, une fibre centrale unique repérée par 2' et n (n étant ici égal à 4) fibres réparties symétriquement autour de l'axe du support cylindrique 1 et repérées par 2". Le support 1 est par exemple en plastique moulé et les fibres 2" sont collées à la périphérie du support. Le dispositif représenté sur les figures 1, 2 et 3 comporte également un objectif 3 et un miroir dichroïque de forme pyramidale4 d'axes confondus avec l'axe du support de fibres 1. Le miroir 4 est destiné à réfléchir les signaux issus de la fibre optique émettrice 2' ; l'objectif 3 sert à diriger les signaux réfléchis vers chacune des fibres optiques réceptrices 2". Le miroir 4 est un miroir pyramidal divisible en n (ici 4) facettes 5 identiques, chaque facette 5 étant située en regard de l'une des fibres 2", avec une orientation par rapport à l'axe de la fibre 2" qui est identique pour chaque couple facette 5fibre 2". Ainsi, le faisceau issu de la fibre émettrice centrale 2', que l'on a repéré par 6 (figure 3), est divisé, au niveau du miroir 4, en n (ici 4) faisceaux égaux 6' qui sont dirigés ensuite chacun vers l'une des fibres périphériques 2". Bien sûr, l'homme de métier doit disposer le support 1, l'objectif 3 et le miroir pyramidal 4 de façon que les faisceaux réfléchis par le miroir4 soient bien dirigés vers chacune des fibres 2". A titre d'exemple, on pourra disposer les éléments du dispositif de la façon suivante : si a est la distance entre les axes de la fibre dmet- trice 2' et de l'une quelconque des fibres réceptrices 2", f la distance focale théorique de l'objectif etel'angle entre la surface réfléchissante et la face arrière du miroir pyramidal 4, cette dernière étant perpendiculaire à l'axe du support 1 on respectera la relation suivante tangente 29= a/f, l'extrémité de la fibre émettrice 2' étant située près du foyer objet F de l'objectif 3 et le sommet du miroir pyramidal 4 étant situé près du foyer image F' de l'objectif 3. On se reportera maintenant aux figures 4, 5 et 6 qui décrivent le mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention, permettant par exemple de transmettre des signaux véhiculés par n fibres optiques (ici 4) vers une fibre optique unique. Dans ce mode de réalisation, le support de fibres, désigné par 7, a la forme d'un tronc de cône d'angle au sommetfet dont le diamètre de la petite base est a'. Une fibre unique centrale 8' est ici la fibre réceptrice, n fibres périphériques 8" constituant les fibres émettrices. Le dispositif comprend également un prisme pyramidal 9 et un miroir sphérique dichrolque 10, concaves et d'axes confondus avec l'axe du support 7. Sur la figure 4, les éléments 9 et 10 forment en fait un seul élément constitué d'un prisme dont l'une des bases forme miroir. Le prisme pyramidal 9 est constitué de n (ici 4) facettes 11 disposées, comme dans l'exemple précédent, en regard de chacune des fibres périphériques 8" avec une orientation par rapport à l'axe de la fibre 8" qui est identique pour chaque couple facette fibre 8". Le faisceau émis par chaque fibre optique périphérique 8" tombe, pour une partie repèrée par 12, sur la facette 11 en regard de ladite fibre 8".Ce faisceau 12 traverse le prisme 9 et se réfléchit sur le miroir 10 avant de traverser à nouveau le prisme 9 pour se diriger vers la fibre optique centrale 8' réceptrice. Pour plus de clarté, seul le faisceau issu de l'une des fibres 8" a été représenté. Bien sûr, l'homme du métier doit disposer les divers éléments du dispositif de façon que le faisceau 12 issu de chaque fibre périphérique 8" puisse se réfléchir, au moins pour une partie, vers la fibre centrale réceptrice 8'. A titre d'exemple, si désigneZl'angle formé par l'une quelconque des facettes 11 avec un plan perpendiculaire à l'axe du support 7, c'est-àdire l'axe du dispositif, R désigne le rayon de courbure du miroir sphérique 10, d la distance entre le centre de courbure O du miroir sphérique 10 et la petite base du tronc de cône formant le support 7, c'est-à-dire la distance entre le centre de courbure O et l'extrémité de la fibre centrale 8', d' désigne la distance entre l'extrémité de cette fibre centrale et le sommet S du prisme pyramidal 9 et e la distance entre le sommet S du prisme 9 et l'intersection S' du miroir sphérique 10 avec l'axe du support 7, on respectera les relations suivantes, si l'on prend par exemple pour indice du milieu constituant le prisme une valeur N égale à 1,5 Les dispositifs selon l'invention permettent de transmettre de façon fiable les signaux émis par n fibres optiques vers une fibre unique ou réciproquement tout en étant faciles à réaliser. Les miroirs 4 et 10, qui sont des miroirs dichroiques, permettent un réglage fin au montage de ces dispositifs. Les pertes de dispersion entre voies,( chaque voie correspondant à l'une des fibres n), sont, dans ce dispositif, très faibles ; elles peuvent en outre être modulées et réduites à des valeurs encore plus faibles par insertion d'atténuateurs optiques variables sur le trajet des faisceaux relatifs à chacune des n fibres. Les pertes d'insertion sont également très faibles. Les défauts de fabrication des fibres optiques sont négligeables si l'on choisit les sorties appelées par l'homme du métier "pigtail" ou en "queue de cochon" des n fibres périphériques et de la fibre centrale dans le même lot de fabrication du fibreur. Dans le deuxième mode de réalisation, l'inclinaison d'un angle de l'axe des fibres périphériques a pour but d'adapter le flux entrant sur la fibre centrale à son cône d'acceptance : une économie de plusieurs dizièmes de décibels est ainsi réalisée. La dispersion des performances en température peut être minimisée de façon importante en choisissant des matériaux d'indice de réfraction peu affecté par les conditions climatiques, par exemple du polycarponate dont la variation d'indice en fonction de la température est de - 14,3. 10-5.OC -l et dont la température maximale d'utilisation est de 1200C., ou du PMMA dont la variation d'indice en fonction de la température est de 8,5.10-5C'1 et la température maximale d'utilisation est de 80"C. Le dispositif selon l'invention peut bien sûr être réalisé pour un nombre n quelconque de fibres optiques périphériques, par exemple, deux, quatre, huit, etc Le couplage énergétique est, dans le dispositif selon l'invention, optimisé par fractionnement du flux au niveau de la pupille. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est bidirectionnel. La fabrication de ce dispositif est simple : support en plastique moulé rainuré pour la mise en place des fibres périphériques ; prisme en plastique moulé. Ce dispositif peut être réalisé en série ; son prix de revient est donc faible. La manipulation des fibres est aisée puisqu'il suffit de fracturer celles-ci et de coller leurs parties extrêmes sur le support de fibres. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour des longueurs d'onde de la première fenêtre (0,85 micron) mais également aux longueurs d'onde des autres fenêtres (en particulier 1,3 micron), en adaptant le traitement dichroïque du miroir. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux deux modes de réalisation qui ont été décrits, uniquement à titre d'exemples, mais elle couvre également les autres modes qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par l'utilisation de moyens équivalents. Ainsi, les divers moyens pour réfléchir les faisceaux d'une part, et pour diriger ceux-ci d'autre part, énumérés ci-dessus, peuvent être combinés différemment par l'homme du métier, pourvu que leur disposition permette une transmission correcte des signaux des fibres émettrices vers la ou les fibres réceptrices. Les moyens de réflexion pourraient être constitués par un dièdre. En outre, on peut choisir des niveaux d'atténuation distincts pour chacune des n voies en modifiant la structure géométrique des facettes du prisme (en agrandissant ou diminuant les surfaces). REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour transmettre des signaux véhiculés par n fibres optiques vers une fibre optique unique ou réciproquement, caractérisé par le fait qu'il est constitué - d'un support (1, 7) de fibres comportant une fibre (2', 8') placée le long de l'axe du support (1, 7) et n fibres (2", 8") réparties symétriquement autour de l'axe du support (1, 7), les n fibres (2", 8") étant émettrices et la fibre centrale (2', 8') réceptrice ou réciproquement - des moyens (4, 10) pour réfléchir au moins une partie des signaux issus de chaque fibre émettrice et des moyens (3, 9) pour les diriger vers chaque fibre réceptrice. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens pour réfléchir les signaux issus de chaque fibre émettrice (2', 8') sont constitués d'un miroir (4, 10) d'axe confondu avec l'axe du support (1, 7) et dont la surface est divisible en n parties, chaque partie étant située en regard de l'une des n fibres (2", 8") avec une orientation par rapport à l'axe de la fibre (2", 8") qui est identique pour chaque couple partie-fibre. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le miroir (10) est sphérique. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le miroir (11) est pyramidal. S.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le miroir (4, 10) est un dièdre. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le miroir (4,10) est un miroir dichroque. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications prXcdden- tes, caractérisé par le fait que les moyens pour diriger les signaux réfléchis sont constitués d'un objectif (3) d'axe confondu avec l'axe du support (1) placé entre le support (1) et lesdits moyens de réflexion (4). 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6f caractérisé par le fait que les moyens pour diriger les signaux réfléchis sont constitués d'un prisme (9) d'axe confondu avec l'axe du support (7), placé entre le support (7) et les moyens de réflexion (10) et dont la surface de la base tournée vers le support est divisible en n parties (11), chaque partie (11) étant située en regard de l'une des-n fibres (8"), avec une orientation par rapport à l'axe de la fibre (8") qui est identique pour cha que couple partie (11)fibre (8"). 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le prisme (9) est un prisme pyramidal. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait que le prisme est réalisé en polycarbonate ou en PMMA. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications precé- dentes, caractérisé par le fait que le support de fibres (1) est cylindrique. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le support de fibres (7) est tronconique. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé dents caractérisé par le fait qu'il comporte des atténuateurs optiques sur le trajet des signaux réfléchis.