Brevet FR2660441A1 — publié le 19911004

-1- Coupleur bidirectionnel en optique intégrée monomode. L'invention concerne les dispositifs optiques utilisables dans les transmissions par fibres optiques. Les coupleurs en Y en optique intégrée sont connus et sont constitués, figure 1, par une branche commune 1 et deux branches 2 et 3 réunies par une jonction 7 à la branche commune 1 Dans cette figure 1 les branches 2 et 3 sont éloignées l'une de l'autre et non couplées entre elles, et l'onde se propageant sur la branche commune 1, selon le sens repéré par la flèche A, se scinde au niveau de la jonction 7 pour présenter deux ondes identiques dont chacune se propage sur une branche, 2 et 3, du coupleur. Dans le sens retour, repéré par la flèche R, une onde se propageant sur une branche, la branche 2 par exemple, aucune énergie n'étant appliquée à l'autre branche, (branche 3), va, au passage de la jonction 7, subir une atténuation en puissance de 3 d B;la puissance sur la branche commune 1 est alors systématiquement la moitié de la puissance incidente sur la branche 2. Dans un coupleur en Y, en optique intégrée, figure 2, dont les branches 12 et 13, reliées à la branche commune 11 par la jonction 17 sont suffisamment proches l'une de l'autre, les ondes se propageant dans ces branches 12 et 13 sont couplées. Dans les figures 1 et 2 les branches communes 1 et 11, et les branches 2, 3, 12, 13 sont des guides d'ondes en optique intégrée, comme cela est connu de l'homme de l'art. L'inconvénient du coupleur à jonction Y de la figure 2 réside dans le fait qu'il est extrêmement difficile de calculer la longueur des branches 12 et 13, appelée longueur d'interaction, du fait de la jonction 17 Au niveau de la jonction 17, le couplage des ondes se propageant dans les branches 12 et 13 selon la direction reperée par la flèche R change de nature, et de faible il devient fort Seules les ondes égales en puissance et en phase vont s'ajouter dans la branche commune 11, mais la non connaissance de la longueur d'interaction ne permet pas d'égaliser les ondes à la jonction 17 sans ajustement externe, du type électro-optique par exemple. L'invention a pour but de ne pas perdre, ou à tout le moins -2- de réduire les pertes, d'énergie au passage de la jonction entre les branches d'un coupleur en Y. Ce but est atteint en égalisant les puissances au niveau de ladite jonction. L'invention a pour objet un coupleur bidirectionnel en optique monomode intégrée ayant une entrée et deux sorties, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un coupleur à jonction en Y associé à un coupleur directif, le coupleur à jonction en Y ayant une branche commune qui constitue l'entrée du coupleur bidirectionnel, une première branche reliée à une première branche du coupleur directif et une seconde branche reliée à une deuxième branche dudit coupleur directif que les première et deuxième branches du coupleur directif sont reliées à une première et une deuxième sorties, respectivement, et que la première branche du coupleur à jonction en Y, la première branche du coupleur directif et la première sortie constituent un guide d'ondes, la seconde branche du coupleur à jonction en Y, la deuxième branche du coupleur directif et la deuxième sortie constituent un autre guide d'ondes, lesdits guides d'ondes constituant après leur jonction la base commune du coupleur à jonction en Y. L'invention a également pour objet un coupleur bidirectionnel relié en série avec un bus optique. L'invention a aussi pour objet un coupleur multiple à étages. L'invention sera bien comprise par la description qui va suivre d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles: La figure 3 représente l'architecture d'un coupleur bidirectionnel de l'invention. La figure 4 représente une architecture multiple de coupleurs de l'invention. La figure 5 représente une architecture de bus optique relié à des dispositifs par des coupleurs de l'invention. Le coupleur bidirectionnel de l'invention, représenté figure 3, est constitué par l'association d'un coupleur à jonction en Y, 1, -3- 7, 2, 3, et d'un coupleur directif 4, à deux branches 5, 6, parallèles et proches l'une de l'autre, ces deux coupleurs étant réalisés en optique intégrée Les branches 2 et 3 du coupleur à jonction en Y sont reliées aux branches 5 et 6, respectivement, du coupleur directif 4, et lesdites branches 5 et 6 du coupleur directif 4 sont reliées à deux sorties 8 et 9, respectivement. Depuis la jonction 7, les branches 2 et 5 et sortie 8 constituent un guide d'ondes, et les branches 3 et 6 et la sortie 9 constituent un autre guide d'onde La branche commune 1 du coupleur à jonction en Y constitue également un guide d'ondes. Dans le sens aller, flèche A, l'onde présente sur la branche commune 1 se divise au niveau de la jonction 7 pour se répartir également sur les branches 2 et 3 qui sont suffisamment éloignées l'une de l'autre pour que les ondes ne soient pas couplées Le coupleur directif 4 a une longueur d'interaction (n+ 1/2) fois la longueur de couplage N étant un nombre entier; les deux ondes issues des branches 2 et 3 se propagent dans les branches 5 et 6 sans pour autant dissymétriser l'ensemble. Ainsi aux sorties 8 et 9 les puissances sont égales et chacune est égale à la moitié de la puissance incidente, c'est-à-dire à la moitié de la puissance de l'onde sur la branche commune 1. Dans le sens retour, flèche R, toute l'énergie est confinée sur l'une des sorties 8 ou 9 Au passage du coupleur directif 4, les composantes des modes propres symétrique et antisymétrique de l'onde deviennent telles qu'il y a répartition de puissance entre les branches 5 et 6 du coupleur directif 4 de sorte qu'en sortie du coupleur 4 il y a répartition de puissance sur les branches 2 et 3 avec égalité des amplitudes De ce fait, au niveau de la jonction 7 seul le mode symétrique est présent et toute la puissance passe dans la branche commune 1; on retrouve donc, dans cette branche commune 1 toute la puissance de l'onde injectée sur l'une des sorties 8 ou 9. Le coupleur bidirectionnel de l'invention permet donc d'égaliser, dans le sens retour, les puissances au niveau de la jonction 7 du coupleur à jonction en Y, et de ne pas perdre d'énergie au passage de cette jonction. -4- Ainsi la présence du coupleur directif 4 ne modifie pas le fonctionnement du coupleur à jonction en Y dans le sens aller puisqu'on retrouve sur les sorties 8 et 9 des ondes ayant même puissance que dans les branches 2 et 3 du coupleur à jonction en Y. Par contre pour le sens retour, flèche R, les deux branches 2 et 3 du coupleur à jonction en Y sont parcourues chacune par une onde issue des branches 5 et 6 du coupleur directif 4, et la branche commune 1 est parcourue par une onde dont la puissance est la somme des puissances des ondes sur les branches 2 et 3 Alors que dans le coupleur à jonction en Y de la figure 1 la puissance de l'onde sur la branche commune 1 était la moitié de la puissance de l'onde sur l'une des sorties 8 ou 9, dans le sens retour, dans le coupleur de l'invention on retrouve la même puissance; il n'y a donc pas affaiblissement de l'onde dans le sens retour. Le coupleur de l'invention peut être utilisé seul, ou associé à d'autres coupleurs du même type pour obtenir un coupleur à 4, 8,, 2 sorties, N étant le nombre d'étages en cascades La figure 4 représente schématiquement une architecture d'un coupleur multiple à une entrée 1 et huit sorties Sl à 58, constitué de trois étages Cl, C 2, C 3, de coupleurs en cascades Le premier étage Cl est constitué par un coupleur de l'invention, tel que représenté figure 3. Le deuxième étage C 2 est constitué de deux coupleurs de l'invention, et le troisième étage C 3 est constitué de quatre coupleurs de l'invention Dans un étage, à l'exception du dernier étage, un coupleur a sa première sortie reliée à la branche commune d'un coupleur de l'étage suivant et sa deuxième sortie reliée à la branche commune d'un autre coupleur dudit étage suivant;les sorties des coupleurs du dernier étage constituant les sorties du coupleur multiple. Dans un tel coupleur à structure multiple une onde sur la branche commune 1 du coupleur du premier étage Cl se retrouve sur chaque sortie Sl à 58 avec une puissance divisée par huit; une onde sur une sortie se retrouve avec la même puissance sur la branche commune 1 du coupleur du premier étage Cl. Le coupleur de l'invention permet l'injection d'un signal -5- optique sur un bus optique La figure 5 représente un bus optique B et des coupleurs 51, 52, 53 en série avec ledit bus Chaque coupleur est du type représenté figure 3, et sa mise en série avec le bus B se fait en reliant sa branche commune 1 au bus et une de ses sorties, 9 par exemple, au bus; l'autre sortie, 8 est reliée à une borne, Tl, T 2, T 3; chaque borne est reliée à un dispositif qui délivre un signal optique qui est injecté sur le bus par le coupleur correspondant; le signal se retrouve à la borne T du bus, borne qui est reliée à un dispositif central Le bus peut comporter un ou plusieurs coupleurs en série, comme représenté figure 5 Le dispositif central relié à la borne T reçoit les différentes signaux des dispositifs reliés aux bornes Tl, T 2, T 3; un tel bus optique sert par exemple à collecter des signaux d'alarmes, d'erreurs, etc provenant des dispositifs reliés aux bornes Tl, T 2, T 3 des coupleurs. -6- Revendications: 1) Coupleur bidirectionnel en optique monomode intégrée ayant une entrée et deux sorties, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un coupleur à jonction en Y ( 1, 7, 2, 3) associé à un coupleur directif ( 4) , le coupleur à jonction en Y ayant une branche commune ( 1) qui constitue l'entrée du coupleur bidirectionnel, une première branche ( 2) reliée à une première branche ( 5) du coupleur directif ( 4) et une seconde branche ( 3) reliée à une deuxième branche ( 6) dudit coupleur directif, que les première ( 5) et deuxième ( 6) branches du coupleur directif sont reliées à une première ( 8) et une deuxième ( 9) sorties, respectivement, et que la première branche ( 2) du coupleur à jonction en Y, la première branche ( 5) du coupleur directif ( 4) et la première sortie ( 8) constituent un guide d'ondes, la seconde branche ( 3) du coupleur à jonction en Y, la deuxième branche ( 6) du coupleur directif ( 4) et la deuxième sortie ( 9) constituent un autre guide d'ondes, lesdits guides d'ondes constituant après leur jonction la base commune ( 1) du coupleur à jonction en Y. 2) Coupleur bidirectionnel selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est inséré en série dans un bus optique (B) en reliant sa branche commune ( 1) audit bus, et une de ses sorties ( 8; 9) au dit bus, l'autre sortie étant reliée à une borne de sortie (Tl) sur laquelle un signal optique est appliqué pour être transmis par le bus. 3) Coupleur multiple à étages (Cl, C 2, C 3), ayant une entrée et 2 n sorties, N étant le nombre d'étages, caractérisé par le fait qu'il est constitué par des coupleurs bidirectionnels selon la revendication 1, que chaque coupleur bidirectionnel d'un étage, à l'exception du dernier étage, ayant sa première sortie ( 8) reliée à la branche commune ( 1) d'un coupleur bidirectionnel de l'étage suivant et sa deuxième sortie ( 9) reliée à la branche commune ( 1) d'un autre coupleur bidirectionnel dudit étage suivant, et que chaque première et deuxième sorties des coupleurs bidirectionnels du dernier étage constituent les 2 N sorties du coupleur multiple.