Brevet FR2580411A1 — publié le 19861017

'invention a pour objet un dispositif dont le rôle + de cou@lar au moins une première fibre optique conduisant u@ faisseau @umineux a plusieurs autres fibres optiques entre le quelles G faisceau est divisé On conna@t dans ce domaine, par le document USA 4 329 917. un dispositif de couplage entre fibres optiques @@@ @ Le mêde @@@@. Dans ce dispositif, La pièce essentielle est un @ oc de matière solide, transparente, à indice de éfraction é@at à celui de revau des fibres optiques.Ces @@@ières rt nt introduites sur une faible profondeur dans le bloc à @@p@ir de l'une de ses faces et la face opposée est insurvée comme la face d'un miroir spherique. En outre, cette @@@ @@ c lotte sphérique peut être réalisée pour présenter des @cnteurs à surface sphérique analogues à des parts de est-à-dire partant d'un point central de La face. e se@@eurs ont es centres de courbure différents pour que l image @@ ta face extrême dZune fibre d'arrivée soit formée bar un @@@eur correspondant respectif sur la face extrême d'une fiore de sortie. Comme on l'a dit, ce bloc est un bloc d@ @n et il doit etre en matière identique au point de vue o ique à celle CU noyau des fibres. On connaft encore par le document USA 3 883 223 un dispositif d couplage composé d'un corps creux ayant une face plane dans Laquelle sont disposées toutes les faces extrêmes des fibres et une face opposée constituée par un miroir, de préférence sphérique. Ce dernier forme sur l'en- semble des faces extremes des fibres l'image de La face extrême d'une fibre quelconque considérée comme La fibre d'arrivée. Il est, recommandé que le volume du corps creux soit rempLi entre Les faces des fibres optiques et le miroir d'un flunde à indice convenable. Dans un dispositif de couplage comprenant un corps creux avec une premiere paroi pourvue de moyens de réception ex de maintien en position d'une partie extrême d'un faisceau de plus de deux fibres optiques terminées chacune par une face extrême et une deuxième paroi opposée à la première paroi, selon L'invention, cette deuxième paroi contient plusieurs miroirs ou fractions de miroir concave, sphérique, chaque miroir ou fraction de miroir formant L'image de la face extrême d'au moins une première fibre sur ta face extrême d'au moins une seconde fibre correspondante. L'invention engLobe le cas où te nombre des miroirs ou des fractions de miroir est égal au nombre des secondes fibres, chaque miroir ou fraction de miroir formant L'image de la face extrême de ta premiere fibre sur La face extrême d'une seule seconde fibre respective correspondante. Les fractions de miroir sont des secteurs quand La neutralité du dispositif à l'effet modal est recherchée; elles sont des segments quand on d-ési-re au contraire produire un effet filtrant sur les modes de propagation du faisceau issu de la première fibre. Dans un cas particulier de réaLisation, pour répartir avec un effet fiLtrant sur les modes un faisceau Lumineux issu d'une première fibre sur plusieurs secondes fibres la seconde paroi porte plusieurs miroirs sphériques concaves circulaires de diamètres décroissants disposés Les uns dans Les autres avec Leurs sommet aLignes sur t'axe du faisceau lumineux issu de la première fibre. Les rayons de courbure de ces miroirs sont prévus et leurs axes sont orientés de façon que chacun d'eux forme L'image de ta face extrême de La première fibre sur la face extrême d'une ou de plusieurs secondes fibres. Dans ce cas, il est équivalent d'utiLiser des fractions de miroir concave sphérique qui sont des fractions annu Laires disposées autour d'un sommet commun situé sur L'axe du faisceau lumineux issu d'une première fibre. L'invention couvre encore te cas d'un corps à cavités multiples, dotées chacune de Leur moyen de réception des terminaisons de fibres et de Leurs miroirs ou fractions de miroirs sphériques, constituant ainsi un bornier optique pour les appLications ,ie d'stribution du signaL Lumineux néces- sitant une connectique évolutive. IL est prévu, dans Le cadre de t'inventjon, d'tinter poser entre la première paroi et la seconde paroi du corps un élément auxiliaire agissant sur la Lumière, un prisme de petit angle par exempte, permettant d'opérer à partir de la première fibre un transfert progressif du flux lumineux entre un groupe de secondes fibres à un autre groupe de se ondes fibres, en relisant ainsi un commutateur progres- self, ou, autrement dit, un coupleur à coefficients de partage réglables par dépLacement de l'élément déviateur. Il est possible aussi d'utiliser comme élément auxi liaire interposé entre la premiè-re paroi et la deuxième paroi du corps, un élément atténuant ou un diaphragme à ouverture variable de manière à influer sur Le niveau de puissance optique transmise aux secondes fibres. On réalise ainsi une atténuation variable sur la ou Les voies internes du coupleur. On donnera maintenant, sans intention Limitative et sans exclure aucune variante, une description de plusieurs exemples préférés de réaLisation. On se reportera aux dessins annexés dans Lesquels - La figure 1 est une vue en coupe par un plan longitudinal d'un dispositif à miroir sphérique divisé en fractions conforme à l'invention; - les figures 2, 3, 4, 5 sont des vues de face des fractions de miroir sphérique montrant diverses dispositions de ces fractions;; - les figures 6 et 7 sont respectivement des vues simplifiées de côte et de face d'un exemple de réaLisation d'un coupleur à plusieurs miroirs ayant un effet filtrantj - La figure 8 est une vue en perspective d'un corps à cavités multiples dotées chacune de leur moyen de réception et de maintien des fibres optiques et de leurs fractions de miroir sphérique, constituant ainsi un bornier optique pour les appLications de distribution des signaux optiques nécessitant une connectique évolutive ; - la figure 9 est une vue anaLogue à la figure 1 sans le corps du dispositif, montrant L'emploi d'un élément auxiliaire interposé entre la paroi portant des fractions de miroir et la paroi portant les extrémités des fibres; - les figures 9a et 9b sont des vues de face analogues montrant des fractions de miroir sphérique et un élément auxiliaire;; - Les figures 10 à 12 sont des vues anaLogues à la figure 9 mais montrant en perspective d'autres éléments auxiLiaires, la figure 13 est une vue de face d'un élément auxiliaire placé devant un miroir sphérique concave; - la figure 14 illustre un mode pratique de réalisation d'un dispositif de couplage conforme à L'invention. On se reportera d'abord à la figure 1 pour décrire l'exemple le plus simple de réalisation d'un dispositif conforme à L'invention; on peut voir un dispositif qui corps prend un corps 1 ayant une première paroi 2 dans Laquelle sont prévus des canaux ou des rainures, ou des moyens équi valents de réception et de maintien d'une partie extrême de plusieurs fibres optiques F1, F2, F3,... qui se terminent chacune par une face extrême 3. Ces faces extrêmes 3 sont disposées dans un même plan transversal à la dimension Longitudinale des fibres, à L'intérieur d'un volume creux 4 ménagé dans le corps 1. La paroi 2 pourrait être en partie démontable ou ouvrante pour faciliter la mise en place et la fixation des fibres optiques F1 àF3. A L'opposé de la première paroi 2, Le corps 1 a une seconde paroi 5 qui contient deux fractions 6A, 6B d'un miroir sphérique concave dont Les concavités sont tournées vers les faces extrêmes 3 des fibres optiques. Chaque fraction de miroir 6A, 6B est disposée et orientée pour/lrwmage de La face extrême 3 d'une première fibre F1 considérée comme fibre d'entrée sur La face extrême 3 d'une seconde fibre correspondante respectivement F2, F3 considérée comme fibre de sortie. Par conséquent les fractions de miroir 6A, 6B ne sont pas disposées avec un unique axe optique commun mais elles ont des axes optiques différents. Les figures 2 à 5 montrent que les fractions 6A,6B, 6C, 6D peuvent être égales (figure 2 et 3) ou différentes (figures 4,5) : en outre, le mode de division du miroir en fractions peut se faire seLon deux grandes manières piffé rentes. Le fractionnement selon des rayons donnant des secteurs à pointe commune centrée sur l'axe du faisceau Lumi neux issu d'une première fibre optique respecte la symétrie naturelle des modes de propagation dans les fibres mufti modales; on obtient aLors pour ce type de fibres un dispositif de couplage exempt d'effet modal; autrement dit, les coefficients de partage du faisceau lumineux entre les diverses secondes fibres de départ sont Les mêmes pour tous les modes de propagation quel qu'en soit l'ordre. Au contraire, le fractionnement selon des cordes, illustré par la figure 5, introduit un effet filtrant intentionnel. La fraction 6B du miroir de cette figure 5 réfléchit et transfère de manière préférentielle sur la seconde fibre à laquelle elle est associée les modes d'ordre élevé seulement. Par conséquent, le dispositif de l'invention a l'a- vantage de présenter la même efficacité de transfert pour tous les modes de propagation quel qu'en soit l'ordre, mais il permet aussi de modifier facilement certains paramètres du faisceau lumineux pendant son transfert, comme la puissance optique, la phase des faisceaux monomodes, le contenu modal des faisceaux multimodes. La figure 6 se rapporte à un autre aspect de l'in- vention selon lequel la seconde paroi 5 contient plusieurs miroirs sphériques entiers. Un premier miroir sphérique concave principal 6' contient un deuxième miroir sphérique concave 6" plus petit qui contient encore un troisième miroir sphérique concave 6"' encore plus petit. Ces trois miroirs 6', 6", 6"' sont placés Les uns dans les autres avec leurs sommets S1, S2, S3 situés sur une même ligne droite mais Leurs axes optiques ne sont pas confondus.Chaque miroir reçoit le faisceau optique qui arrive par La face extrême d'une première fibre d'arrivée F1, le miroir 6' renvoie l'image de cette face extrême sur la face extrême d'une seconde fibre de départ F3, le miroir 6" La renvoie sur la face extrême d'une autre seconde fibre de départ F2, le miroir 6"' la renvoie sur la face extrême d'une autre seconde fibre de départ F4. On réussit à obtenir ainsi un effet de filtrage des modes de propagation en plus de la transmission et de La répartition du faisceau Lumineux arrivant par la première fibre centrale d'arrivée F1. Comme le suggère la figure 7, il serait équivalent d'utiliser à La place de ces miroirs contenus les uns dans les autres des fractions de miroir qui seraient des fractions annulaires disposées autour d'un sommet commun SO situé sur l'axe du faisceau issu de la première fibre F1. Dans l'esprit de l'invention, iL est prévu d'utiliser, comme Les figures 9, 9a, 9b, 10 à 13 le montrent, un corps 1 ayant dans une paroi Latérale une ouverture par laquelle on peut faire glisser un élément auxiliaire afin de L'interpo- ser de manière réglable sur le trajet du faisceau optique. Les figures 9, 9a et 9b montrent l'exemple, comme élément auxiliaire, d'un prisme de petit angle 9 qui modifie selon sa position la répartition entre les secondes fibres de départ du faisceau renvoyé par une fraction de miroir 6.Les figures 9a, 9B montrent que le prisme 9 s'utilise avec plusieurs fractions 6A, 6B, 6C d'un miroir sphérique concave. Dans cet exemple, les plans de séparation des fractions du miroir sont perpendiculaires à L'arête du sommet du prisme 9. Le dispositif de l'invention se comporte alors comme un coupleur à coefficient de partage variable sans que cela occasionne de pertes additionnelles appréciables. Le dispositif peut être un coup Leur en Y à une fibre d'arrivée F1 et deux fibres de départ F2, F3 (figure 9) ou un coup Leur en étoile à une fibre d'arrivée et à quatre fibres de départ. IL est alors possible en déplaçant Le prisme 9 de commuter progressivement le faisceau Lumineux d'un premier groupe de fibres de départ à un second groupe de fibres de départ. L'élément auxiliaire interposé entre le ou les miroirs et les fibres, peut être un coin photométrique 10 (figure 10) dont l'atténuation en décibels est une fonction linéaire de son déplacement en sens transversal comme indiqué par une flèche double F. L'élément auxiliaire réglable en position peut être un diaphragme du type à plaque avec une ouverture de largeur croissante Il (figure 11), déplaçable gradueLLement par translation ou par rotation selon que cette plaque est recez tangulaire ou circulaire. Dans ce cas, c'est l'atténuation en puissance qui est une fonction linéaire de son déplace- ment dans le sens de la bissectrice de son angle aigu au sommet. Les deux côtés égaux 12A, 12B du triangle peuvent être déformés pour produire une compensation de la répartition non uniforme de la densité de puissance optique sur Le miroir 6. L'élément auxiliaire peut être un diaphragme zains 13 (figure 12) permettant d'une autre manière l'atténuation en puissance optique du faisceau lumineux Cette atténuation peut être combinée avec une sélection des fibres de départ. La figure 13 montre que devant des fractions de miroir on peut interposer un élément auxiliaire tel que Le prisme 9 de la figure 9 et un diaphragme 14 ayant une louver ture 15 dont le profil des bords a été déterminé pour établir une loi de variation désirée du coefficient de répartition du faisceau en fonction du déplacement de ce prisme 9. Au lieu d'être rectiligne et de se déplacer sur un chemin rectiligne, l'élément auxiliaire pourrait être circu Laire et il pourrait être déplace par rotation autour d'un axe. Un dispositif coupleur et diviseur conforme à llin- vention est simple, faciLe à construire à partir d'éléments courants. On estime que, sans précautions particulières, il peut être la cause d'une perte inférieure à 30 X (- 1,5 dB); s'il est fabriqué avec soin, à L'aide d'éléments traités (traitement anti-reflet des extrémités des fibres optiques, traitement de la métallisation des miroirs) assembLés avec précision, la perte serait de 10 x environ (-0,5 dB). La figure 14 illustre un mode pratique de réaLisation d'un dispositif conforme à l'invention. Le corps 1 est divisé sur une fraction de sa longueur en une partie principale 1A et en deux parties secondaires 1B, 1C. Dans La partie secondaire 1C est creusée une moitié environ d'une partie du volume 4; L'autre moitié environ de cette partie est creusée dans la partie principale 1A et Le reste du volume 4 est creusé dans la fraction de La partie principale du corps creux qui n'est-pas divisée. Ce volume 4 débouche par une ouverture 4A dans la face extrême de la fraction non divisée en deux de la partie principale 1A. Dans cette ouverture 4A peuvent être introduites et fixées,par exemple par colLage, des fractions de bouchons 16, 17 qui ont chacun un épaulement d'arrêt 18. Chaque fraction de bouchon 16, 17 porte une fraction de miroir 6A, 6B. A L'opposé le volume 4 est suivi, dans le corps principal 1A seuLement, d'un canal en U 19 apte à contenir juste les parties extrêmes des fibres optiques F1, F2, F3... Ce canal 19 est fermé par la partie secondaire 1B quand ceLLe-ci a été mise en place sur la partie principale 1A. Le canal en U 19 débouche dans un demi-logement 20 auquel correspond dans la partie secondaire 1B un demi-logement identique 21. Ces demi-logements 20, 21 sont destinés à contenir la partie extrême de la gaine qui entoure les fibres optiques. Quand les fibres F1, F2, F3 ... ont été disposées dans le canal en U 19 et immobilisées par La mise en place de la partie secondaire 1B, on règle la position des fractions de miroirs 6A, 6B en observant La position du point lumineux renvoyé par ces fractions de miroir sur Les faces extrêmes des fibres optiques. Une épaisseur d'adhésif de quelques dixièmes de millimètre suffit à permettre, avant qu'elle soit durcie, Les corrections d'orientation souhaitées des demibouchons 16, 17. Après durcissement de la colle, on met en place la partie secondaire 1C. En revenant à la figure 8, on peut voir un bornier optique 22 comprenant un corps 23 ayant au moins une rangée de cavités successives 24 apte à contenir chacune une partie extrême d'un dispositif tel que ce lui de la figure 14. Dans cet exemple, à chaque dispositif arrive une première fibre d'arrivée F1 qui conduit un faisceau optique transmis à deux secondes fibres de départ F2, F3. REVENDICATIONS 1. Dispositif coupleur et diviseur d'un faisceau entre une première fibre optique et au moins deux secondes fibres optiques, ayant un corps creux (1) avec une première paroi (2) pourvue due moyens de réception et de maintien en position d'une partie extrême de plusieurs fibres optiques (F1, F2...) terminées chacune par une face extrême (3), et une deuxième paroi (5) opposée à La première paroi (2) en ménageant entre elles un volume vide (4), caractérisé en ce que cette seconde paroi (5) contient plusieurs miroirs (6', 6", 6"') concaves sphériques ou fractions (6A, 6B,6C...) de miroir concave sphérique tournés vers les faces extrêmes desdites fibres optiques, chaque miroir ou fraction de miroir formant L'image de la face extrême (3) d'au moins une première fibre (F1) sur la face extrême (3) d'au moins une seconde fibre (F2'F3...). 2. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que les fractions (6A, 6B, 6C...) de miroir sont des secteurs à pointe commune centrée sur L'axe du faisceau Lumineux issu de la première fibre (F1), fournissant ainsi des coefficients de partage indépendants du contenu modal du faisceau issu de cette première fibre (F1). 3. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que Les fractions (6A, 6B, 6C...) de miroir sont des segments de sphère, ce qui accentue La dépendance des coef ficients de partage du coupleur vis-à-vis de L'ordre des modes de propagation du faisceau issu de La première fibre d'arrivée (F1) et procure un effet de fiLtrage modaL. 4. Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que Les fractions (6',6",6"') sont des fractions annu Laires disposées autour d'un sommet commun (SO) > situé sur L'axe du faisceau issu de La première fibre (F1). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que La seconde paroi (5) porte pLusieurs miroirs sphériques concaves (6A,6B,6C.. ) de diamètres décroissants,dont Les sommets (S1, S2, S3...) sont aLignés, chaque miroir forme mant L'image de La face extrême (3) d'une première fibre d'arrivée (F1) sur la face extrême de L'une des secondes fibres de départ (F2,F3,F4...) en vue de produire sur le faisceau lumineux issu de la première fibre (F1) un effet intentionnel de filtrage modal. 6. Dispositif seLon la revendication 1, caractérisé en ce qu'iL comprend un corps (23) à plusieurs cavités (24) aptes à contenir chacune un dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Dispositif selon L'une queLconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le corps (1) a une paroi latérale présentant une ouverture à travers laquelle est introduit à une position réglable un élément auxiLiaire teL qu'un coin photométrique (10) rectiligne ou circulaire pro voquant une atténuation variable simultanément sur toutes Les voies de sortie du coupleur. 8. Dispositif suivant L'une queLconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que Le corps (1) présente dans sa paroi Latérale une ouverture à travers Laquelle est introduit à une position réglable un éLément déviateur de Lumière, teL qu'un prisme (9), de petit angle, dont le plan bissecteur est perpendiculaire à L'axe du faisceau issu de la première fibre (F1), permettant de commuter progressivement le faisceau lumineux d'un premier groupe de secondes fibres de départ à un autre groupe de secondes fibres, chacun de ces groupes pouvant être composé d'une seule seconde fibre. 9. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un diaphragme d'ouverture réglable est interposé entre la paroi (5) portant les miroirs (6',6",6"') ou fractions de miroir (6A,68,6C...) et les faces extrêmes (3) des filtres. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le diaphragme est du type à iris C13) centré sur l'axe du faisceau lumineux issu de La première fibre (F1) permettant une atténuation simultanée quelconque désirée du faisceau dirigé sur les secondes fibres. 11. Dispositif selon La revendication 9, caractérisé en ce que le diaphragme (11) est du type à ouverture (12A, 12B) de Largeur croissante déplaçable graduellement permettant une séLection des secondes fibres. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux (1) est divisé sur une fraction de sa Longueur en une partie principale (1A) et en deux parties secondaires (1B, lC), dans la partie secondaire (1C) est creusée une moitié environ d'une partie du voLume L'autre moitié environ de Ladite partie est creusée dans La partie principale (1A) et le reste du volume (4) est creusé dans La fraction du corps creux (1) qui n'est pas divisée, ce volume (4) débouchant dans La face extrême de cette fraction non divisée par une ou-verture (4A) obturabLe par des fractions de bouchon (16,17) destinées à porter chacune une fraction de miroir (6A, 6B),