Brevet FR2634906A1 — publié le 19900202

Coupleur optique passif pour fibres polymères. L'invention concerne les coupleurs optiques passifs, en étoile, destinés à interconnecter des fibres optiques polymères. Les avantages présentés par les fibres optiques dans le domaine des transmissions incitent à exploiter ces fibres tant pour diffuser des informations couverties sous forme optique que pour les recueillir. Dans le domaine grand public et en milieu industriel, tant que les distances de transmission restent limitées, il est souvent avantageux de mettre en oeuvre des fibres optiques polymères moins fines, moins cassantes et plus faciles à travailler et à installer que les fibres de verre. Ceci conduit donc à étudier des coupleurs destinés à interconnecter des fibres optiques polymères de manière que la lumière transmise par une fibre raccordée à un coupleur soit répartie le plus uniformé- ment possible entre toutes les fibres raccordées à ce coupleur qui sont susceptibles d'être interconnectées. En effet dans de nombreuses applications, il n'est pas envisagé de pouvoir interconnecter opaque fibre, raccordée à un coupleur, avec toutes les autres et l'on cherche seulement que toute fibre d'un premier ensemble comportant d'une à plusieurs fibres soit optiquement interconnectable à toute fibre d'un second ensemble comportant plusieurs fibres.Ceci permet en effet de mettre en communication au moins une fibre, alors émettri ce, d'un ensemble avec au moins une fibre, alors réceptrice, de l'autre pour une transmission sélective ou partagée, ce qui surfit pour de nombreuses application pratiques. L'invention propose donc un coupleur optique passif destiné à interconnecter une ou plusieures fibres optiques polymères d'un preliier ensemble aux fibres optiques polymères d'un second ensemble à des fins de transmission d'informations.- Selon une caracristique de l'invention le coupleur comporte une la'e. optique, à faces parallèles, constituée en une matière plastique moulée dont l'indice optique est égal, au moins approximativement, à celui des fibres qui sont raccordées en bout, côte à côte et suivant l'ensemble auquel elles appartiennent, à l'une ou l'autre des extrémités de la lame.Cette dernière, dont l'épaisseur correspond au diamètre d'une fibre et dont la largeur correspond à la longueur occupée à une extrémité de lame par les fibres disposées côte à côte de l'ensemble qui en comporte le plus, a une longueur telle que l'énergie lumineuse émanant d'une fibre soit transmise dans la lame optique vers les fibres de l'autre ensemble, d'une part par éclairage direct et d'autre part par réflexion sur les faces latérales de la lame, la somme des énergies reçues, à partir d'une fibre par toute fibre de l'autre ensemble, étant pratiquement constante quelle que soit la fibre réceptrice dans ledit autre ensemble. L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont développés dans la description qui suit en liaison avec les figures mentionnées ci-dessous. Les figures 1 et 2 présentent schématiquement un coupleur optique passif selon l'invention, respectivement en vue de face et en vue de dessus. Les figures 3 et 4 présentent deux exemples de répartition lumineuse susceptibles d'être obtenue avec des coupleurs optiques passifs selon l'invention. Les figure 5 et 6 présentent chacune une vue de face d'un exemple de coupleur optique passif selon l'invention et d'une variante de ce coupleur. Les coupleurs optiques passifs, en étoile, pour fibres optiques polymères selon l'invention sont destinés à distribuer des informations venant d'un ou de plusieurs fibres optiques 7 dites d'entrée, vers d'autres fibres optiques 2, dites de sortie au moyen d'une lame optique mélangeuse 3 en matériau plastique moulé. Le matériau plastique de la lame mélangeuse est choisi d'indice, si possible identique ou à défaut proche, de celui de coeurs des fibres 1 et 2 que l'on vient y raccorder en bout. La lame optique 3 est une lame à faces parallèles polies aux deux extrémités de laquelle sont séparément connectées les fibres optiques 1 et 2 qui se font donc face au travers de la lame optique. Dans les réalisations proposées, cette lame optique 3 est d'allure parallélépipédique rectangle, elle a préférablement une épaisseur correspondant au diamètre des fibres optiques 1 et 2 que l'on vient y raccorder et une largeur "1" correspondant à la longueur occupée par les fibres disposées côte à côte en extrémité de larve optique pour l'ensemble de fibres optiques d'entrée ou de sortie qui en comporte le plus. De manière oonnue, la puissance lumineuse transmise par l'extrémité d'une fibre optique dans la lame optique présente une répartition en oloohe, telle que présentée en tireté sur la figure 2 ou sur la figure 4, pour un plan médian parallèle aux grandes faces de lame. L'clairement direct est maximum dans l'axe deala fibre parallè liement à la longueur de la lame optique et il diminue jusqu'à atteindre une valeur nulle pour les rayons faisant avec l'axe de la fibre un angle supérieur à l'angle Le lumière émise par une extrémité de fibre d'entrée 1 ae réfléchit à la fois d'une part sur les grandes faces 4 de la lame -voir figure 2-, d'autre part sur les petites faces 5 de la lame optiques -voir figures l et 2- à partir du moment où la longueur "L" de la lame optique 3 est supérieure à la valeur minimale Lm 1/2. tg &alpha;, ce qui permet d'ajouter un éclairement par réflexion à l'éclai- rotent direct que reçoivent les fibres de sortie 2 d'une fibre d'entrée 1 dès que la valeur de "L" est supérieure à "L ". m Connaissant la forme du diagramme de rayonnement d'une fibre d'entrée accolée en bout à une extrémité de lame optique, il est possible de compenser, au moins partiellement, les variations d'éclai remuent å l'autre extrémité de la lame suivant les positions des fibres de sortie. Ceci peut être effectué par addition de l'énergie luMineuse fournie par les rayons réfléchis sur les parois à l'énergie reçue directement en un point donné. Bien entendu la largeur admissible pour la lame optique et eorollairement le nombre de fibres de sortie accolées en parallèle à la lame sont limités en fonction de la valeur d'angle de capture pour un matériau donné et en fonction de l'intervalle de variation d'énergie admis à la sortie entre la fibre de sortie éclairée et celle qui l'est le moins. Les diagrammes présentés sur les figures 3 et 4 présentent respectivement deux exemples ou la longueur des lames est respectivement égale l'une à deux fois et l'autre à trois fois la valeur minimale Lm évoquée plus haut. Dans le cas de la figure 3, tous les rayons lumineux émis par la fibre d'entrée 7 -figure 1- dans un plan longitudinal médian parallèle aux grandes faces 4 -figure 2- de la lame optique 3, sont reçus, au niveau de la trace Q2, Q'2 d'un plan médian transversal perpendiculaire au précédent, soit directement, soit après une première réflexion sur les petites faces 5. Les rayons sont directement reçus s'ils sont compris dans l'angle Q2 Q'2 et apuras réflexion s'ils sont compris dans l'un des angles Q1OQ2 ou Q1OQ'2. A partir du diagramme de rayonnement d'une extrémité de fibre émettrice, représenté en figure 2, pour lequel l'énergie lumineuse transmise est maximale dans l'axe de la fibre d'entrée émettrice et minimal pour les points Q1, Q'1 tels que 010Q1 = 010Q'1 Q Cette énergie lumineuse, représentée par la courbe en trait plein passant par les points Q2' 2 et Q'2 sur la figure 3, est en effet la somme, pour chaque point, du rayonnement direct relevé sur la courbe en cloche dans la partie du diagramme située au-dessus de la droite BB' et du rayonnement réfléchi sur l'une sur l'autre des petites faces 5 de lame optique, qui est relevé sur la courbe en cloche dans la partie du diagramme située sous la droite BB'. Chacun des points B et B' correspond à l'énergie lumineuse directe reçue par l'un des coins Q2 ou Q'2 de l'extrémité de lame optique où sont planés les fibres de sortie 2 dans l'hypothèse considérée. Le diagramme présenté figure 3 correspond à une lame de longueur égale à trois fois la valeur minimale Lm L'énergie lumineuse obtenue en un point, au niveau de la trace Q3 Q'3 d'un plan médian transversal, parallèle à celui de trace Q2 Q'3 d'un plan médian transversal parallèle à celui de trace Q2 Qt2 à la distance 3 Lm du point 0, est la somme de l'éclaire- ruent direct et des éclairements obtenus par réflexion totale sur les faces de la lame optique 3. On peut donc déterminer la longueur de la lame en fonction du nombre de fibres de sortie à desservir, de la valeur d'angle de capture du matériau constituant la lame optique et de l'intervalle de variation admis entre la fibre la mieux éclairée et celle qui l'est le moins. Une lame optique 3 peut bien entendu desservir plusieurs fibres d'entrée t et notamment un même nombre de fibres d'entrée et de Sortie, par exemple pour des transmissions bi-direetionnelles comme le montre la figure 5. Les fibres optiques peuvent être soit directement appliquées et collées en extrémités de lame optique, soit raccordées à des prolongements moulés de la lame optique qui ont pratiquement un même diamètre que les fibres tel le prolongement 6 sur la figure 6. Dàns une variante de réalisation la lame optique 3' possède au oins un extrémité convexe dont le rayon de courbure de grande valeur est préférablement choisi égal å la longueur L1 de la lame, les fibres venant s'accoler soit directement, soit par l'intermédiaire de prolongements moulés, tels que 6, 6' disposés en éventail à cette extrémité. Cette courbure permet d'avoir une excitation nodale axiale quui-identique pour chacune des fibres réceptrices accolées en bout à une telle extrémité convexe. REVENDICATIONS : 1/ Coupleur optique passif, destiné à interconnecter une ou plusieurs fibres optiques polymères (l) d'un premier ensemble aux fibres optiques polymères (2) d > un second ensemble, caractérisé en ce qu'il comporte une lame optique (3), à faces parallèles, constituée en une matière plastique moulée dont l'indice optique est égal, au moins approximativement, à celui des fibres qui sont raccordées en bout, côte à côte et suivant l'ensemble auquel elles appartiennent, à l'une ou l'autre des extrémités de la lame, cette dernière, dont l'épaisseur correspond au diamètre d'une fibre et dont la largeur correspond à la largeur occupée à une extrémité de lame par les fibres disposées côte à cote de l'ensemble qui en comporte le plus, ayant une largeur telle que l'énergie lumineuse émanant d'une fibre soit transmise dans la lame optique vers les fibres de l'autre ensemble d'une part par éclairement direct et d'autre part par la somme des énergies reçues à partir d'une fibre par toute fibre de l'autre ensemble, ladite somme étant du même ordre de grandeur quelle que soit la fibre réceptrice dans ledit autre ensemble. 2/ Coupleur optique passif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame optique est parallélépidique rectangle. 3/ Coupleur optique passif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la lame optique comporte au moins une extrémité convexe présentant une courbure à grand rayon permettant une mise en éventail des fibres raccordées à cette extrémité. 4/ Coupleur optique passif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rayon de courbure de la lame optique à une extrémité est au moins approximativement égal à la longueur de cette lame. 5/ Coupleur optique passif selon la revendication l, caractérisé en ce que la lame optique comporte des prolongements (6, 6') pour le raccordement des fibres qui sont moulées avec elle et auxquels les fibres viennent se connecter en bout.