Brevet FR2617292A1 — publié le 19881230

Coupleur optique de branchement de fibre et réseau de transmission optique équipé de tels coupleurs. La présente invention concerne les coupleurs optiques destinés à permettre le branchement d'une fibre optique en dérivation sur une autre fibre lorsque l'une et/ou l'autre fibre sont de type polymère. Elle concerne aussi les réseaux de transmission optique par fibres qui sont équipés de tels coupleurs. Dans de tels réseaux de transmission, on cherche le plus souvent a obtenir une capacité d'interconnexion en fibres qui soit la plus élevée possible afin de pouvoir répondre avec un minimum de contraintes aux demandes de branchement des utilisateurs. Ceci conduit à rechercher des solutions industrielles permettant de réaliser des réseaux de fibres optiques offrant une qualité de transmission satisfaisante entre émetteurs et récepteurs d'informations même si cette transmission d'intormations, véhiculées sous forme d'impulsions lumineuses, s'effectue par traversée de plusieurs coupleurs successifs. A cet effet, il est nécessaire de disposer de coupleurs qui soient simples à réaliser et à monter, peu- coûteux et qui occasionnent un minimum de pertes aux signaux lumineux qu'ils transmettent. Les fibres optiques de verre mises en oeuvre pour les liaisons de télécommunications optiques à longue distance, se prêtent mal à la réalisation de réseaux multifibres comportant de multiples branchements, car en raison de leurs dimensions elles sont fragiles et délicates à raccorder. Pour remédier à ces inconvénients la présente invention se propose d'exploiter les possibilités offertes par les fibres optiques, de type polymère, dans le domaine des liaisons de transmission à courte distance, en raison des avantages qu'apportent ces fibres au niveau de leur grande ouverture numérique et de leurs caractéristiques dimensionnelles et physico-chimiques. L'invention propose donc un coupleur optique de branchement en dérivation d'une fibre optique, dite secondaire, sur une fibre optique, dite principale, l'une et/ou l'autre des fibres étant de type polymère et chacune d'elles ayant un coeur recouvert par une gaine dont l'indice de réfraction est inférieur à celui de ce coeur. Selon une caractéristique de l'invention la fibre optique secondaire y est appliquée par une extrémité, dite de branchement, contre une zone latérale de la fibre optique principale où le coeur de cette fibre optique principale est dénudé de sa gaine de manière que le coeur et la gaine de la fibre optique secondaire viennent respectivement en contact l'une contre le coeur, l'autre contre la gaine de la fibre optique principale. L'invention propose corollairement deux réseaux de transmission optique partagés, le premier comporte une fibre optique principale au long de laquelle sont répartis des coupleurs selon l'invention pour la desserte d'équipements émetteurs et/ou récepteurs d'informations, véhiculées sous forme d'impulsions lumineuses, chaque équipement étant relié par fibre optique à au moins un coupleur. Le second réseau de transmission comporte une pluralité de fibres secondaires raccordées à une fibre principale selon une organisation ramifiée dans laquelle les fibres secondaires sont reliées à la fibre principale chacune par au moins un et pour la plupart au moins deux coupleurs selon l'invention. Cette dernière, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit, en liaison avec les figures répertoriées ci-dessous. La figure 1 présente une vue en coupe d'un coupleur optique selon l'invention. La figure 2 présente une première variante de branchement pour coupleur optique selon l'invention. La figure 3 présente une vue éclatée d'une seconde variante de branchement de fibre secondaire pour coupleur optique selon l'invention. La figure 4 présente un premier exemple schématique de réseau de transmission optique. La figure 5 présente un second exemple schématique de réseau de transmission optique. La figure 6 présente un troisième exemple schématique de réseau de transmission optique. Le coupleur optique 1 présenté sur la figure 1 est destiné à assurer le branchement en dérivation d'une fibre optique F2, appelée par la suite secondaire, sur une fibre optique F7, dite principale, qui traverse le coupleur 1 de part en part, les fibres F1 et F2 étant représentées coupées selon un plan axial dans le plan de la figure 1, de même que le coupleur 1. Dans une forme préférée de réalisation, l'une au moins des deux fibres F1 et F2 est de type polymère, l'autre pouvant éventuellement être une fibre de verre, notamment si cette dernière s'détend sur une distance relativement longue pour répondre aux besoins des utilisateurs. Chaque fibre comporte classiquement un coeur recouvert par une gaine dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du coeur que cette gaine entoure, telle les coeurs 2 et 3 des fibres F7 et F2 et leur gaines respectives 4 et 5. La fibre secondaire F2 destinée à venir se brancher en dérivation sur la fibre principale F1 pour permettre une transmission de signaux lumineux de l'une à l'autre, vient ici en contact, en bout, par son coeur 3 avec le coeur 2 de la fibre principale et par sa gaine 5 avec la gaine 4, dans une zone latérale de cette fibre principale où le coeur 2 est dénudé de sa gaine. Les axes longitudinaux XX' et YY' des fibres Fl et F2 forment un angle aigu 9 au niveau du branchement. La lumière transportée par la fibre principale F1 est déviée par réflexion totales successives sur l'interface coeur/gaine de cette fibre principale vers la fibre sécondaire F2. La mise en contact direct implique un dénudage préalable du coeur 2 qui est latéralement débarrassé de sa gaine 4 sur une surface correspondant à celle que délimite l'intersection du cylindre que forme la fibre secondaire F2 avec le cylindre que forme la fibre principale F7 dans le coupleur 1. Le dénudage de la fibre principale s'effectue par exemple par polissage mécanique ou encore par action chimique localisée d'un solvant de gaine sans influence sur le coeur, tel de l'acétone dans le cas d'une fibre principale en P.M.M.A. avec de O à 10 Z d'acrylate d'alkyl dont la gaine est un copolymère de méthacrylate de perfluoroalkyl. L'action chimique est dans ce cas limitée dans le temps. On peut aussi utiliser l'alcool dans le cas d'une fibre optique principale en polystyrène avec une gaine de polyacétate de vinyle. Les deux fibres F1 et F2 sont immobilisées de manière connue dans le boitier du coupleur 1 qui est par exemple réalisé sous forme de deux demi-coques complémentaires accolables, réalisées en matériau moulé, entre lesquelles on vient immobiliser les fibres, une de ces deux demicoques 6 étant esquissée sur la figure 1. Des cannelures de positionnement communicantes, telles 7 et 8 sur la demi-coque 6, permettent de positionner précisément chaque fibre en vue du branchement, des moyens d'immobilisation non figurés permettent d'immobiliser chaque fibre dans sa cannelure selon des techniques connues. On ne s'entendra pas ici sur la réalisation du boiter qui est abondamment décrite par ailleurs pour des boîtiers analogues et par exemple dans la demande de brevet nO 2.583.527 de la demanderesse. Dans l'exemple présenté figure 1, l'extrémité de branchement de la fibre secondaire F2, au moins dans la zone du coeur 3, est constituée par une face plane 9 faisant un angle 9 avec l'axe longitudinal YY' de cette fibre secondaire, celle-ci se terminant donc en biseau. La face plane 9 vient alors se positionner contre le coeur 2 dans la zone latérale dénudée de la fibre principale, de manière à venir tangenter longitudinalement ce coeur 2 selon une génératrice de sa périphérie cylindrique. Une autre forme de réalisation du coupleur selon l'invention est présentée figure 2. Elle implique l'usage d'une fibre optique principale F1, de diamètre relativement grand, par exemple deux millimètres, possédant une forte ouverture numérique, soit pratiquement une fibre polymère. Un trou borgne de branchement 10 y est latéralement ménagé dans la fibre principale F1 au travers de la gaine 4 et dans le coeur 2. L'axe de ce trou borgne 10 est incliné par rapport à l'axe longitudinal XX' de la fibre principale F1 de l'angle 9 choisi pour branchement de la fibre secondaire F2. Le diamètre du trou borgne dans le coeur 2 est choisi de manière à permettre la pénétration du coeur 3 -partiellement dénudé de la fibre secondaire F2- en fond de trou borgne 10, la gaine 5 venant s'appliquer contre la gaine 3, autour du coeur 3 qu'elle entoure. L'extrémité de branchement de la fibre secondaire 2 se termine alors préférablement par une surface plane et son coeur 3 est immobilisé dans le coeur 2 à l'aide d'une résine de collage. Cette dernière est choisie transparente pour la longueur d'onde des signaux optiques que l'on désire transmettre par les fibres et avec un indice de réfraction aussi proche que possible de celui du coeur d'au mòins la fibre principale 1. Dans une autre forme de réalisation présentée figure 3, l'extrémité de branchement de la fibre secondaire F2 est dotée d'une cannelure rectiligne médiane 11 ménagée obliquement en bout de fibre de manière à former un angle B avec l'axe longitudinal YY' de cette fibre secondaire. Dans une forme préférée ou la cannelure 11 est semi-cylindrique, le rayon de courbure de cette cannelure 11 est choisi de manière qu'elle vienne se plaquer contre le coeur 2 de la fibre principale Fl,dans la zone où celle-ci est dénudée de sa zone 4, la gaine 5 venant s'appliquer contre la gaine 4 autour du coeur 3. Dans une variante similaire non représentée, on substitue un dièdre médian, rentrant, à la cannelure rectiligne médiane 71 en extrémité de branchement de fibre secondaire F2. L'arête de ce dièdre est orientée de maniere à former un angle 9 avec l'axe longitudinal YY' de la fibre secondaire qui le porte. Le coeur 2 de la fibre principale F1 est alors destiné à être logé dans le dièdre parallèlement à son arête, de manière que ce dièdre viennent tangenter ce coeur 2 par chacune de ses deux faces selon deux bandes parallèles à l'axe longitudinal XX' dans la zone latérale de la fibre principale qui est démunie de gaine. Dans ces différentes variantes, on immobilise préférablement le coeur 3 de la fibre secondaire F2, au niveau de son extrémité de branchement, contre le coeur de la fibre principale F1, au moyen d'une résine qui est transparente pour la longueur d'onde des signaux optiques à transmettre par les fibres et qui a un indice de réfraction aussi proche que possible de celui du coeur d'au moins l'une des deux fibres optiques concernées. Dans chacun des cas évoqués ci-dessus on obtient un réglage des taux de couplage entre fibre optique secondaire et principale et inversement par choix des diamètres respectifs des deux fibres concernées ou encore à partir des ouvertures numériques respectives de ces fibres. Un autre moyen de fixation des taux de couplage consiste à jour sur l'angle e que font les fibre F7 et F2 dans les coupleurs. Ceci entraîne bien entendu des taux de couplage différents suivant le sens de transmission des signaux lumineux d'une fibre à l'autre, ces taux différents pouvant éventuellement être compensés par les moyens précédemment évoqués si cela est souhaité. Les figures 4 à 6 présentent des exemples de réseaux de transmission optique réalisables à l'aide de coupleurs optiques tels que définis ci-dessus, ils permettent de relier entre eux des équipements émetteurs E et/ou récepteurs R optiques connus en eux-mêmes. Dans le premier exemple présenté à la figure 4, on met en liaison une pluralité de "n" récepteurs optiques ici référencés RI à R5, avec un même émetteur E au moyen d'une fibre optique principale F1 au long de laquelle on vient successivement brancher "n-l" fibres secondaires soit ici F'2, F"2, F"'3, Fn"4 au moyen de "n-1" coupleurs optiques 1 ici référencés 1', 1", l"', 1"", tels que définis plus haut, le dernier coupleur 1"" desservant ici deux récepteurs R4, R5 placés l'un à l'extrémité de la fibre secondaire F""2, l'autre à celle de la fibre principale F7. Le dispositif proposé permet de transmettre des informations codées sous forme d'impulsions lumineuses à partir de l'émetteur E vers une pluralité de récepteurs R dans le cadre notamment d'une télédistribution. On peut également envisager une organisation ramifiée de télédistribution, comme présentée sur la figure 5, où à partir d'un même émetteur E on émet vers une pluralité de récepteurs Rl à R8, qui sont par exemple disséminés par petites groupes desservis chacun par un coupleur commun, tels les coupleurs communs 1C1 et 1C2 desservant respectivement l'un les récepteurs R1 à R4, l'autre les récepteurs R5 à R8. L'émetteur E est alors relié à une première extrémité d'une fibre principale F1 sur laquelle sont montés plusieurs coupleurs, soit ici les trois coupleurs 1CO, 1C2 et 1C3, ainsi qu'un récepteur R8 placé en bout de la fibre principale F1 à sa seconde extrémité. Les coupleurs 1CO, 1C2 et 1C4 permettent chacun le branchement d'une fibre secondaire, soient ici les fibres 1F-2, 2F2 et 3F2. Les fibres 1F2, 2F2 sont dotées ici l'une de deux coupleurs lCl et 1C4 en série, l'autre d'un coupleur 1C5 ; un coupleur 1C6 est monté sur la fibre 4F2 relié en dérivation sur la fibre 1F2 par le coupleur 1C1. Chaque récepteur est ainsi relié à l'émetteur par au moins un et généralement plusieurs coupleurs en série ; dans l'exemple présenté chaque récepteur reçoit des informations provenant de l'émetteur, via trois coupleurs successifs. Il est également prévu de substituer un récepteur commun a l'émetteur et des émetteurs individuels aux récepteurs dans l'un ou l'autre des réseaux de transmission partagés proposés sur les figures 4 et 5. Ceci permet par exemple la collecte, par un même récepteur, d'informations provenant de différents équipements émetteurs, notamment dans le cadre d'un réseau de télécontrôle où chaque émetteur émet vers le récepteur commun dans le cadre d'une procédure de partage d'exploitation du réseau optique de transmission. S'il est éventuellement possible d'exploiter les réseaux de transmission optiques partagés proposés aux figures 5 et 6 pour des transmissions bidirectionnelles, il est aussi envisagé de prévoir un coupleur optique par équipement et par sens de transmission sur une même fibre principale, comme le montre la figure 6. Les équipements émetteurs E et/ou récepteurs R sont par exemple tous branchés en parallèle sur une même fibre optique principale F7 bouclée en anneau sur elle-même, par exemple pour assurer des transmissions bidirectionnelles entre une pluralité d'ordinateurs équipés chacun d'une interface d'entrée/sortie comprenant un émetteurrécepteur optique relié par deux coupleurs appairés à la fibre principale F1. Les coupleurs appairés d'un même émetteur-récepteur, tel le coupleur 1A et le coupleur 1B, sont ici montés sur la fibre principale F1 de manière que la fibre secondaire AF2 ou BF2 branchée par l'un de ces coupleurs appairés soit orientée à l'opposée de celle branchée par l'autre. Ceci permet de profiter du plus fort des deux taux de couplage de chacun de ces coupleurs pour favoriser dans un cas l'émission vers la fibre principale F1 à partir de l'émetteur El et via la fibre secondaire AF2, dans l'autre cas la réception par le récepteur R1 via la fibre BF2, des informations émises par Itautre émetteur E2 sur la fibre principale F1, via la fibre A'F2. REVENDICATIONS 1/ Coupleur optique destiné au branchement en dérivation d'une fibre optique (F2), dite secondaire, sur une fibre optique (F1), dite principale,l'une et/ou l'autre de ces deux fibres étant de type polymère et chacune d'entre elles ayant un coeur (2 ou 3) recouvert par une gaine (4 ou 5) dont l'indice de réfraction est inférieur à celui de ce coeur, ledit coupleur étant caractérisé en ce que la fibre optique secondaire y est appliquée par une extrémité, dite de branchement, contre une zone latérale de la fibre optique principale où le coeur de cette fibre optique principale est dénudé de sa gaine, de manière que le coeur (3) et la gaine (5) de la fibre secondaire viennent respectivement en contact l'un contre le coeur (2), l'autre contre la gaine (4) de la fibre optique principale. 2/ Coupleur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fibre secondaire (F2) est immobilisée dans un trou borgne de branchement (10) ménagé latéralement au travers de la gaine (4) de la fibre optique principale (F7) et partiellement dans le coeur (2) de cette dernière, le diamètre du trou borgne (10) dans ce coeur permettant la pénétration en bout du coeur (3) de la fibre optique secondaire. 3/ Coupleur optique selon la revendication 1,- caractérisé en ce que l'extrémité de branchement de la fibre optique secondaire (F2), au moins dans la zone du coeur (3), est constitué par une face plane (9) obliquement orientée par rapport à l'axe longitudinal (YY') de cette fibre optique secondaire de manière à se présenter sous la formé d'un biseau et à venir tangenter longitudinalement le coeur (2) de la fibre optique principale dans la zone latérale où cette dernière est dénudée. 4/ Coupleur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de branchement de la fibre optique secondaire (F2) d'allure biseautée, forme une cannelure rectiligne médiane (11) qui est obliquement orientée par rapport à l'axe longitudinal (YY) de cette fibre optique secondaire et qui a une courbure complémentaire de celle du coeur (2) de la fibre optique principale (F1) de manière que le coeur de ladite fibre optique secondaire vienne latéralement et obliquement s'y appliquer. 5/ Coupleur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité. de branchement de la fibre optique secondaire (F2), d'allure biseautée, forme un dièdre rentrant dont l'arête est obliquement orientée par rapport à l'axe longidudinal YY' de cette fibre optique secondaire (F2) de manière que ie coeur (3) de cette dernière vienne tangenter longitudinalement le coeur (2) de ' la fibre optique principale (F1) par deux bandes parallèles dans la zone latérale où cette fibre optique principale est démunie de gaine. 6/ Coupleur optique selon l'une des revendications 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que le coeur de la fibre optique secondaire (F2) est immobilisé dans le coupleur au niveau de son extrémité de branchement et contre le coeur de la fibre optique principale par collage au moyen d'une résine qui est transparente pour la longueur d'onde des signaux optiques à transmettre par les fibres et qui a une indice de réfraction aussi proche que possible de celui du coeur d'au moins l'une des deux fibres optiques concernées. 7/ Coupleur optique selon l'une des revendications 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que la zone latérale dépourvue de gaine de la fibre optique principale est obtenue par action chimique localisée d'un solvant de gaine. 8/ Coupleur optique selon l'une de revendications 2, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce que le réglage des taux de couplage entre fibre optique secondaire et fibre optique principale est adapté par choix des diamètres respectifs de fibres, de l'angle fait par l'axe longitudinal de la fibre optique secondaire par rapport à celui de la fibre optique principale et/ou des ouvertures numériques respectives de ces fibres. 9/ Réseau de transmission optique partagé, caractérisé en qu'il comporte une fibre optique principale au long de laquelle sont répartis des coupleurs optiquees selon l'unie au moins des revendications 1 à 8, pour la desserte d'équipements émetteurs et/ou récepteurs d'informations, véhiculées sous forme d'impulsions lumineuses, qui sont chacun reliés par fibre optique à au moins un coupleur. 10/ Réseau de transmission optique partagé selon la revendication 9 caractérisé en ce que la fibre optique principale forme une boucle comportant des coupleurs apairés de manière que les deux fibres secondaires d'une paire de coupleurs soient orientées de manière opposée l'une par rapport à l'autre, vis à vis de la fibre principale sur laquelle elles sont branchées, l'une desservant équipement émetteur, l'autre un équipement récepteur. 11/ Réseau de transmission optique partagé caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de fibres secondaires raccordées à une fibre principale selon une organisation ramifiée dans laquelle les fibres secondaires sont reliées à la fibre principale chacune par au moins un et pour la plupart par une succession d'au moins deux coupleurs selon l'une au moins des revendications 2 à 7 pour la desserte d'équipements émetteurs et/ou récepteurs d'informations véhiculées sous forme d'impulsions lumineuses, qui sont reliés chacun par une fibre optique à au moins un coupleur.