Brevet FR2674034A1 — publié le 19920918

Dispositif de visualisation du coeur d'une fibre optique La présente invention concerne un dispositif de visualisation du coeur d'une fibre optique, destiné en particulier à quantifier les pertes d'atténuation à la soudure entre deux fibres optiques ou à5 aligner deux fibres optiques avant la soudure. Afin par exemple d'aligner deux fibres optiques, il n'est pas suffisant de vérifier que leurs contours sont alignés Il faut en outre bien s'assurer de l'alignement de leurs coeurs, en particulier dans le cas des fibres monomodes pour lesquelles un faible10 mésalignement des coeurs entraine une atténuation importante au niveau de la soudure Pour améliorer la précision d'alignement des coeurs, les dispositifs classiquement utilisés, comme celui décrit dans le brevet US-4 660 972, permettent d'observer le coeur d'une fibre optique selon deux directions orthogonales On peut également utiliser15 ces dispositifs pour observer des défauts de soudure et calculer précisément l'atténuation due à cette soudure. Ces dispositifs permettent d'éclairer transversalement une fibre optique selon deux directions orthogonales entre elles, au moyen de deux sources placées en amont de la fibre, émettant dans deux20 directions orthogonales Chaque faisceau issu d'une source est ensuite collimaté avant d'intercepter la fibre En aval de la fibre observée, et sur chacun des trajets des faisceaux issus de la fibre, on place une lentille puis un prisme ou un miroir afin de diriger les faisceaux de telle sorte qu'ils aient le même chemin optique et arrivent tous25 deux sur un même système optique de visualisation, comme une caméra par exemple On obtient alors deux images séparées de la fibre avec son coeur, ces deux, images figurant ce que l'on observe dans les deux directions orthogonales d'éclairage. Pour pouvoir distinguer le coeur dans l'image de la fibre, il est nécessaire qu'il y ait un saut d'indice entre le coeur et la gaine de la fibre observée Ce saut d'indice entraîne un contraste entre l'image du coeur et celle de la gaine (la zone du coeur est plus foncée que celle de la gaine), qui permet ensuite le traitement d'image: la transition au passage du coeur est détectée et l'on peut35 alors situer les bords du coeur par analyse de l'image. 2 - De tels dispositifs sont complexes à mettre en oeuvre car il faut choisir les miroirs ou prismes à mettre en aval de manière à ne pas introduire de différence de marche entre les deux faisceaux En outre, ils nécessitent du matériel de précision onéreux (lentilles aval, prismes ou miroirs). D'autres dispositifs permettent de se passer de ce matériel onéreux, mais alors, il faut utiliser deux caméras distinctes et traiter séparément les images de ces deux caméras ou bien employer une caméra mobile que l'on déplace d'une image à l'autre. Dans tous les cas, il faut donc acquérir deux images séparées, ce qui est long et nécessite un matériel sophistiqué. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif moins onéreux et moins complexe que ceux de l'art antérieur pour observer le coeur d'une fibre optique selon deux directions orthogonales. La présente invention propose à cet effet un dispositif de visualisation du coeur d'une fibre optique selon deux directions transversales à ladite fibre comprenant: deux sources de lumière éclairant ladite fibre et émettant chacune un faisceau, lesdits faisceaux ayant des directions distinctes D 1 et D 2, lesdites directions étant situées dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal de ladite fibre, un objectif, des moyens de réception et de visualisation des images de ladite fibre produites par lesdits faisceaux, caractérisé en ce que ledit objectif est mis au point dans un plan interceptant les faisceaux issus de ladite fibre à l'intérieur de ladite fibre, et en ce que l'angle entre l'une ou l'autre desdites directions et l'axe focal dudit objectif est tel que ledit objectif- reçoive directement les deux faisceaux issus de ladite fibre avec une intensité lumineuse suffisante pour permettre le fonctionnement desdits moyens de visualisation. Avantageusement, l'angle entre l'une ou l'autre des directions D 1 et D 2 et l'axe focal peut être compris entre 112,5 et 157,50. Lesdites directions D 1 et D 2 peuvent être orthogonales entre -3- elles On peut alors choisir l'angle entre D 1 ou D 2 et l'axe focal égal, pour les deux directions D 1 et D 2, à 1350. D'autre part, les faisceaux peuvent être collimatés, avant d'intercepter la fibre, grâce à deux lentilles se trouvant respectivement sur chacun des trajets des faisceaux, entre chacune des sources et fibre. Enfin, les moyens de réception et de visualisation comprennent une caméra CCD reliée à un système de traitement d'image pour observer sur un écran l'image obtenue. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description suivante d'un dispositif selon l'invention, donnée à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes: la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention, par exemple pour observer une soudure entre deux fibres optiques, la figure 2 montre le chemin optique de chacun des faisceaux, la figure 3 montre l'image observée sur la caméra du dispositif de la figure 1. Dans toutes ces figures on appelle amont l'espace situé entre les sources de lumière et la fibre à observer, et aval celui situé entre la fibre à observer et la caméra. Dans la figure 1, deux sources de lumière monochromatique 51 et SP émettent dans deux directions représentées respectivement par les flèches D 1 et D 2 et orthogonales entre elles Ces deux directions D 1 et D 2 se trouvent dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal X d'une fibre F à observer, dont on n'a représenté que le coeur C et la gaine extérieure de protection G Entre les sources 51 et 52 et la fibre F, sur le trajet de la lumière, sont placées deux lentilles30 respectivement L et L 2 Ces deux lentilles permettent de collimater la lumière émise par S et 52 En aval de la fibre F, du côté opposé par rapport aux sources S et 52, se trouve un objectif 1 et un dispositif 2 de réception et de visualisation de l'image reçue issue de la fibre F Cet objectif contient deux lentilles L 3 et L 4135 parallèles, de même axe focal Y, de sorte que l'angle % entre D 1 et 4 - Y et l'angle " 2 entre D 2 et Y soient égaux tous les deux à 1350. On place, en aval de la lentille L 4, le dispositif 2 de réception et de visualisation comprenant une caméra CCD reliée à un système T de traitement de l'image CCD reçue Le plan de la caméra CCD est parallèle aux lentilles L 3 et L 4. Afin d'observer le coeur C de la fibre F selon les deux directions D 1 et D 2, on illumine la fibre F au moyen des deux sources 51 et 52. Dans la figure 2, les rayons issus de la source 51 sont représentés en trait plein et ceux issus de la source 52 en trait discontinu. Les rayons issus de 51 arrivant parallèlement les uns aux autres sur la fibre F, sont déviés à l'intérieur de la gaine G, vers le coeur C Il en est de même pour les rayons issus de 52 pénétrant dans la gaine G Les rayons issus de 51 et 52, déviés par la gaine G et arrivant sur le coeur C sont déviés par ce dernier Ceux arrivant tangentiellement au coeur C ne sont pas déviés par ce dernier. On n'a représenté sur la figure, pour des raisons de clarté, que les rayons F 1 et F 2 issus de 51 et S formant les bords de l'image de la fibre F De même, on n'a illustré que l'enveloppe E 1 des rayons issus de 51 formant l'image du coeur C dans la direction D 1, et l'enveloppe E 2 des rayons issus de 52 formant l'image du coeur C dans la direction D 2 Les rayons extrêmes R 1 et R' formant l'enveloppe E sont tangents au coeur C et ne sont donc pas déviés par ce dernier ils se croisent en aval du coeur C, dans la gaine G, en un point A 1. De même, les rayons extrêmes R 2 et R'2 formant l'enveloppe E 2 sont tangents au coeur C, non déviés par ce dernier et se croisent en aval du coeur C, dans la gaine G, en un point A 2. L'objectif 2 est mis au point dans un plan P orthogonal au plan de la figure et parallèle aux lentilles L et L 4 Ce plan P coupe la 3 4 fibre en aval des points A 1 et A 2 Ainsi, on obtient sur l'objectif une seule image de la fibre F à l'intérieur de laquelle sont dessinées les deux images C 1 et C 2 du coeur C interceptées par le plan P. Ces images Cl et C 2 du coeur C à l'intérieur de l'image de la fibre F (également notée F) sont représentées en figure 3 Elles ont un contraste différent de celui du reste de l'image, dû à la différence entre l'indice n G de la gaine et l'indice n du coeur elles sont plus foncées que le reste de l'image On voit ainsi les images du coeur C 1 et C 2 représentées en trait plein épais, entourées chacune des images de la gaine intermédiaire G 1 et G 2 représentées en grisé, et enfin l'image F de la fibre F Ceci permet le traitement de l'image obtenue et notamment le calcul des pertes dues à la soudure. Grâce à la position de l'axe focal Y (O 1 = 04 = 1350), il est donc possible d'intercepter les deux faisceaux en même temps, les deux faisceaux ayant le même chemin optique, sans avoir à utiliser de miroirs ou de prismes supplémentaires On n'emploie qu'un objectif associé à une caméra qui reçoit directement les deux images du coeur correspondant à deux directions d'observation orthogonales. En outre, la focalisation de l'objectif à l'intérieur de la fibre permet d'obtenir une image unique et donc plus facile à traiter. On a donc réalisé un dispositif de visualisation du coeur d'une fibre selon deux directions orthogonales, simple à utiliser, nécessitant un matériel limité et donc moins onéreux que les dispositifs classiques de l'art antérieur D'autre part, ce dispositif20 permet un traitement de l'image simple et rapide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En particulier, il est possible de déplacer l'axe Y, et donc de changer les valeurs de OS et d 2 Toutefois, lorsque i 1 = 1800 par 1 P exemple, le système de visualisation ne reçoit pas l'image du coeur dans la direction D 2 Le raisonnement est le même pour i O sup l'image du coeur C dans la direction D sera déformée et de trop faible intensité pour pouvoir être analysée La valeur de tu sup correspond à: 135 + 135 = 157,50 sup 2 De même, il faut que O Il est préférable de conserver et entre ces deux valeurs. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire que les deux directions d'illumination soient orthogonales entre elles Si l'on désire observer le coeur de la fibre selon d'autres directions, il suffit de vérifier que les angles % l et K 2 définis par ces deux directions avec l'axe focal Y restent bien entre les deux valeurs O D'autre part, il n'est pas nécessaire que la lumière issue de S et 52 soit collimatée avant d'intercepter la fibre Toutefois, cela est souhaitable pour obtenir un meilleur contraste de l'image reçue. En outre, on peut utiliser le dispositif selon l'invention par exemple pour aligner les coeurs C et C' de deux fibres optiques F et F' à souder. Pour aligner les fibres F et F', on prend par exemple la fibre F comme référence, puis on déplace la fibre F' dans la direction D jusqu'à alignement des images de C et C' dans cette direction. Ensuite, on déplace la fibre F' dans la direction D 2 jusqu'à20 alignement des images de C et C' dans cette direction. Enfin, il est possible d'adapter le dispositif selon l'invention afin de l'utiliser pour observer d'éventuels défauts sur le coeur d'une fibre optique défilant devant les sources S et 52, parallèlement à son axe longitudinal. Bien évidemment, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. -7- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de visualisation du coeur (C) d'une fibre optique (F) selon deux directions transversales à ladite fibre(F) comprenant: deux sources de lumière éclairant ladite fibre et émettant chacune un faisceau, lesdits faisceaux ayant des directions distinctes D 1 et D 2, lesdites directions étant situées dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal (X) de ladite fibre (F), un objectif (L 3, L 4), des moyens de réception et de visualisation (CCD) des images de ladite fibre (F) produites par lesdits faisceaux, caractérisé en ce que ledit objectif est mis au point dans un plan (P) interceptant les faisceaux issus de ladite fibre (F) à l'intérieur de ladite fibre (F), et en ce que l'angle " O (,l y 2) entre l'une ou l'autre desdites directions (D 1, D 2) et l'axe focal (Y) dudit objectif15 (L 3, L 4) est tel que ledit objectif (L 3, L 4) reçoive directement les deux faisceaux issus de ladite fibre (F) avec une intensité lumineuse suffisante pour permettre le fonctionnement desdits moyens de visualisation (CCD). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle ( i Q 1 ' 2) entre l'une ou l'autre desdites directions D 1 et D 2 et ledit l'axe focal (Y) est compris entre 112,5 et 157,50. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites directions D 1 et D 2 sont orthogonales entre elles. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lesdites directions D et D étant orthogonales entre elles, 1 2 ledit angle ( t 2) est égal, pour lesdites deux directions (D 1, D 2), à 1350. / Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits faisceaux sont collimatés avant d'intercepter ladite fibre (F). 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, sur chacun des trajets desdits faisceaux, entre chacune desdites sources et ladite fibre (F), se trouve une lentille qui permet de collimater lesdits faisceaux. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce 8 - que lesdits moyens de réception et de visualisation comprennent une caméra CCD reliée à un système de traitement d'image pour observer sur un écran l'image obtenue.