Brevet FR2729217A1 — publié le 19960712

La présente invention concerne le domaine de la métrologie pour fibre optique. Plus précisément la présente invention concerne un dispositif de mesure transversale en ligne d'une fibre optique de géométrie non circulaire quelle que soit son orientation devant l'instrument de mesure. On a déjà proposé différents types de moyens de mesure de dimension transversale d'éléments filiformes, notamment de fibres optiques. Cependant les moyens de mesure jusqu'ici proposés ne fonctionnent que sur des objets cylindriques. La présente invention a maintenant pour but de proposer de nouveaux moyens de mesure permettant d'obtenir des fibres multicoeurs de très grande précision géométrique. Un but important de la présente invention est de proposer des moyens de mesure permettant d'obtenir une précision comparable à celle obtenue sur une fibre cylindrique. Ces buts sont atteints selon la présente invention grace à un dispositif de mesure des dimensions transversales d'une fibre multicoeur, en particulier en cours de fibrage, caractérisé par le fait qu'il comprend: - des moyens sources aptes à diriger au moins deux faisceaux optiques sur une fibre optique multicoeur, lesdits faisceaux ayant leurs axes dans un plan transversal à l'axe de la fibre et inclinés entre eux selon un angle controlé et connu, - des moyens aptes à détecter les images de la fibre, fournies par ces faisceaux, à l'aide de détecteurs placés à l'opposée des sources par rapport à la fibre, lesquelles images sont représentatives de la dimension transversale de la fibre respectivement pour chaque direction transversale à l'axe des faisceaux incidents, et - des moyens aptes à déterminer la plus grande dimension transversale de la fibre sur la base des valeurs ainsi obtenues. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, les deux faisceaux sont inclinés entre eux dans le plan transversal à l'axe de la fibre, d'un angle différent de 90 . D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - les figures 1 à 3 représentent des vues en coupe transversale de fibres optiques comprenant respectivement 2, 3 et 4 coeurs, - la figure 4 représente un sous-ensemble d'un dispositif conforme à la présente invention, - la figure 5 représente une vue latérale schématique d'un dispositif de mesure conforme à la présente invention, - la figure 6 montre le résultat d'une mesure à l'aide d'un dispositif conforme à la présente invention sur une fibre à 4 coeurs de 4000m, - la figure 7 représente l'histogramme de cette mesure, et - la figure 8 représente schématiquement une variante de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention. On a représenté sur les figures 1, 2 et 3 trois fibres optiques 10 comprenant respectivement deux coeurs 12a, 12b, trois coeurs 12a, 12b et 12c et quatre coeurs 12a, 12b, 12c et 12 & Ces fibres 10 possèdent des gaines 14 multilobées qui entourent les coeurs 12. Le nombre des lobes des gaines 14 est égal au nombre de coeurs 12 de la fibre concernée. Au cours de son processus de fabrication une telle fibre 10 peut être l'objet d'oscillations (rotations autour de son axe longitudinal). Ces oscillations de la fibre multicoeur 10 en cours de fibrage sont essentiellement dues à des excentrements dans la filière d'enduction ou à un défaut d'alignement du cabestan de fibrage. Il est pourtant essentiel de connaitre les dimensions de la matrice multicoeur pour conserver avec précision la plus grande dimension transversale de la fibre (notée d par la suite et sur les figures annexées). En effet sans une grande précision dimensionnelle les fibres multicoeurs ne sont plus raccordables, ni entre elles, ni sur une matrice d'émission par exemple et donc inutilisables dans un réseau à fibres. La présente invention a donc pour but de proposer un nouveau dispositif de mesure qui permette de connaitre la plus grande dimension transversale d d'une fibre multicoeur quelle que soit son orientation dans le plan de mesure. La différence entre la valeur ainsi mesurée de la plus grande dimension transversale d et une valeur de consigne constitue une valeur d'erreur qui peut être utilisée directement pour piloter le moteur du cabestan de fibrage contrôlant la vitesse de tirage de la fibre. Comme on l'a indiqué précédemment le dispositif de mesure conforme à la présente invention comprend essentiellement: - des moyens sources 100a, 100b aptes à diriger au moins deux faisceaux optiques 110a, 110b sur une fibre optique multicoeur 10, lesdits faisceaux ayant leurs axes 112a, 1 1 2b dans un plan transversal à l'axe 1 1 de la fibre 10 et inclinés entre eux selon un angle a contrôlé et connu, - des moyens 150 aptes à détecter les images de la fibre 10, fournies par ces faisceaux 110a,110b, à l'aide de détecteurs 152a, 152b placés à l'opposée des sources 100a, 100b par rapport à la fibre 10, lesquelles images sont représentatives de la dimension transversale tl, t2 de la fibre 10 respectivement pour chaque direction transversale à l'axe 112a, 1 12b des faisceaux incidents 110a, 110b, et - des moyens 200 aptes à déterminer la plus grande dimension transversale d de la fibre 10 sur la base des valeurs tl,+2 2 ainsi obtenues. Sur la figure 4 seuls une source 100a et un détecteur associé 152a ont été illustrés pour simplifier l'illustration. En pratique cependant le dispositif doit comprendre au moins une source additionnelle lOOb et un détecteur associé 152b, placés selon une inclinaison angulaire a par rapport aux moyens précités, comme celà est représenté sur la figure 5. Les moyens sources 100 peuvent etre formés par exemple de deux diodes électroluminescentes adaptées pour émettre respectivement les deux faisceaux inclinés de a. Les détecteurs 152a et 152b peuvent être formés de nombreux moyens connus de l'homme de l'art. fi s'agit de préférence de barrettes CCD ou de photodiodes orientées transversalement à l'axe 11 de la fibre 10 et aux axes 112a et 112b des faisceaux 110a et 110b. De tels moyens 152 délivrent des tensions proportionnelles à * 1 et +2. Ces tensions sont appliquées aux entrées des moyens 200. Le cas échéant une optique de grossissement 120 peut être intercalé entre chaque source 100a, 100b et le détecteur 152a, 152b associé. Dans ce cas les détecteurs 152a et 152b ne mesurent pas les dimensions #1,#2, mais des valeurs k#1, et k#2, si l'on appelle k le rapport de grossissement des optiques 120. L'inclinaison a entre les sources 100A, 100b et par conséquent entre les faisceaux 110a et 110b est déterminée de sorte que les détecteurs 152a et 152b ne voient pas la même valeur de dimension transversale. Ainsi pour des fibres multicoeurs de section "carrée", par exemple une matrice 2x2 comme représentée sur la figure 3 ou encore une matrice 3x3, I'inclinaison &alpha; est choisie différente de 90 . De façon similaire pour des fibres multicoeurs à trois coeurs comme représentée sur la figure 2, I'inclinaison a est choisie différente de 1200. Dans le cas contraire (c'est à dire si les détecteurs 152a et 152b voient la meme dimension transversale) le dispositif ne permet pas d'extraire les dimensions caractéristiques de la fibre. En effet le dispositif ne peut alors pas distinguer entre les variations apparentes mesurées de diamètre dues simplement à une rotation ou oscillation de la fibre sur elle même, des variations mesurées dues à des changements réels de la dimension géométrique transversale de la fibre. Selon la présente invention l'inclinaison a retenue est avantageusement de 45". Les moyens 200 exploitent la formule qui relie la plus grande dimension transversale d de la fibre 10 aux valeurs mesurées tl, t2 connaissant l'inclinaison a et le type de la fibre 10 concernée. La fréquence d'analyse des valeurs disponibles sur les détecteurs 152a et 152b doit être grande par rapport à la fréquence d'oscillation de la fibre 10 Si l'on considère une fréquence d'oscillation typique de l'ordre de 1 Hz, une fréquence d'analyse de l'ordre de 300 Hz est satisfaisante. Pour une fibre à deux coeurs du type représenté sur la figure 1, et une inclinaison a de 45 , la formule précitée est la suivante: d = #1( 1+1/2)/[1 + (1/2)cos[2arctg [(#1-#)/(#1+(2-2)#2)]]] avec # = - 2 [(#1-#2)2+#1#2(2-2)] Si l'on suppose que l'entraxe h entre les coeurs 12 est égal à .'21/2. Les moyens 200 doivent dans ce cas procéder à une opération supplémentaire avant calcul qui consiste à tester les valeurs +1 et t2 pour faire en sorte que dans le calcul tl soit supérieur ou égal à t2. Pour une fibre à trois coeurs du type représenté sur la figure 2, et une inclinaison a de 45 , la formule précitée est la suivante: d=4#1 / [ 2 + 3 cos ( 2arctg t)] avec t = [-3#1 + (9#1 + 3,9282#1 - 0,26795#2)] /[2,26975#1 - 0,53590#2]. Pour une fibre à quatre coeurs du type représenté sur la figure 3, et une inclinaison a de 45', la formule précitée est la suivante: d = #1 / cos [arctg ( 2,61313 (#2/#1) - 2,41421)]. On va maintenant décrire la structure générale du dispositif particulier et non limitatif représenté sur la figure 5. On aperçoit sur cette figure 5, une platine support rigide 130 comprenant deux branches principales 132 et 134 inclinées entre elles de 45 . Au niveau de la zone de jonction de ces deux branches 132 et 134, le dispositif comprend une chambre de mesure 136. Celleci possède une ouverture latérale 138 adaptée pour permettre l'introduction et le retrait de la fibre 10. Selon le mode de réalisation de la figure 5, il s'agit d'une fibre à quatre coeurs. Cependant l'invention n'est pas limitée à ce type particulier de fibre. L'ouverture latérale 138 débouche de préférence sur le sommet du dièdre formé par les deux branches 132 et 134. La chambre de mesure 136 peut présenter par exemple une ouverture angulaire de l'ordre de 130 . La première branche 132, horizontale selon l'illustration de la figure 5, bien que cette orientation soit purement arbitraire, supporte une première barrette photodétectrice 152a à proximité de son extrémité libre. La platine 130 porte au niveau de la zone de jonction des deux branches 132 et 134, et en position diamétralement opposée par rapport à la barrette 152a, une diode émettrice 100a Un objectif grossissant 120a, par exemple de rapport x15, est porté par la platine 130 entre la diode 100a et la barrette 152a, sur le trajet du faisceau 110a. L'objectif 120a est avantageusement diamétralement opposé par rapport à la diode 100a La seconde branche 134 porte une seconde barrette photodétectrice 152b à proximité de son extrémité libre et à sa base, soit au niveau de la zone de jonction entre les deux branches 132 et 134 et à proximité de la chambre de mesure 138, un miroir de renvoi 153. Le miroir 153 est orienté à 45 de l'axe de la seconde branche 134 et perpendiculairement à l'axe de la première branche 132. Un tel miroir 153 est adapté pour renvoyer vers le photodétecteur 152b, selon l'axe de la seconde branche 134, le faisceau reçu en provenance d'une diode 100b diamétralement opposée supportée par la platine 130. En outre la seconde branche 134 supporte de préférence entre le miroir 153 et le photodétecteur 1 52b un objectif grossissant 120b, par exemple x15. Les moyens 200 proposent de préférence à l'utilisateur un menu dans lequel les choix portent sur la structure dimensionnelle de la fibre: circulaire, 2 coeurs, 3 coeurs, 4 coeurs, etc (pour permettre aux moyens 200 de choisir la formule adéquate), sur le moyennage des mesures, par exemple de 1 à 100, sur le stockage : oui ou non, sur la consigne de fibrage, d = 125 ian par exemple. A partir de tous ces paramètres d'entrée, les moyens 200 calculent la dimension d sur la base des formules précitées, comparent la valeur d obtenue à la consigne de fibrage et délivrent en sortie un signal d'erreur (d - consigne) qui module la vitesse de cabestan de tirage et asservit cette vitesse à la consigne. Le relevé des points de mesure illustré sur la figure 6, obtenus à l'aide d'un dispositif conforme à la figure 5, sur une fibre 10 à quatre coeurs de 4000 m et l'histogramme correspondant représenté sur la figure 7 montrent la précision obtenue dans le cadre de la présente invention (écart type de 0,26 pin). Selon une variante de réalisation illustrée schématiquement sur la figure 8 annexée, le dispositif de mesure conforme à la présente invention comprend - trois sources 100a, 100b, 100c aptes à diriger trois faisceaux optiques 110a, 110b, 110c sur une fibre optique multicoeur 10, lesdits faisceaux ayant leurs axes 112a, 112b, 112c dans un plan transversal à l'axe 11 de la fibre 10 et inclinés entre eux respectivement selon un angle al égal à 450 et un angle a2 égal à 90 , - des moyens 150 aptes à détecter les images de la fibre 10, fournies par ces faisceaux 110a, 110b, 110c à l'aide de détecteurs 152a, 152b, 152c placés à l'opposée des sources 100a, 100b, 100c par rapport à la fibre 10, lesquelles images sont représentatives de la dimension transversale tl, t2, +3 de la fibre 10 respectivement pour chaque direction transversale à l'axe 112a, 112b, 112c des faisceaux incidents 110a, 110b, et 110c et - des moyens 200 aptes à déterminer la plus grande dimension transversale d de la fibre 10 sur la base des valeurs .1.2, +3 ainsi obtenues. Bien entendu dans ce cas les formules de calcul préintroduites dans les moyens 200 doivent tenir compte de la géométrie du système de mesure. Elles peuvent prendre en compte seulement deux des valeurs de mesure obtenues ou les trois valeurs *i, .2, *3. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure des dimensions transversales d'une fibre multicoeur, en particulier en cours de fibrage, caractérisé par le fait qu'il comprend: - des moyens sources (lOOa, 100b) aptes à diriger au moins deux faisceaux optiques (1 lova, 110b) sur une fibre optique multicoeur (10), lesdits faisceaux ayant leurs axes (112a, 1 12b) dans un plan transversal à l'axe (11) de la fibre (10) et inclinés entre eux selon un angle (a) controlé et connu, - des moyens (150) aptes à détecter les images de la fibre (10), fournies par ces faisceaux (110a, 110b), à l'aide de détecteurs (152a, 152b) placés à l'opposée des sources (lOOa, lOOb) par rapport à la fibre (10), lesquelles images sont représentatives de la dimension transversale (+1, +2) de la fibre (10) respectivement pour chaque direction transversale à l'axe (112a, 112b) des faisceaux incidents (1I0a, 110b), et - des moyens (200) aptes à déterminer la plus grande dimension transversale (d) de la fibre (10) sur la base des valeurs (+1, +2) ainsi obtenues. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'inclinaison (a) entre les sources (lOOa, lOOb) et par conséquent entre les faisceaux (lita et llOb) est déterminée de sorte que les détecteurs (152a et 152b) ne voient pas la meme valeur de dimension transversale. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que pour des fibres multicoeurs de section 'carrée". par exemple une matrice 2x2 ou une matrice 3x3, l'inclinaison (a) entre les faisceaux (11 0a, l lOb) est choisie différente de 90 . 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que pour des fibres multicoeurs à trois coeur, l'inclinaison (a) est choisie différente de 120 . 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'inclinaison entre les faisceaux (llOa, i lOb) est de 45'. 6. Dispositif selon l'une des revendicatinos 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens (200) de détermination exploitent la formule qui relie la plus grande dimension transversale (d) de la fibre (10) aux valeurs mesurées (+1, +2) connaissant l'inclinaison (&alpha;) et le type de la fibre (10) concernée. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que pour une fibre à deux coeurs et une inclinaison (a) de 45', la formule exploitée par les moyens de détermination (200) est la suivante: d = #1( 1+1/2) / [ 1 + (1/2)cos[2arctg [(#1-#)/(#1+(2-2)#2)]]] avec # = - 2 [(#1 - #2) + #1 #2 (2-2)]. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que pour une fibre à trois coeurs et une inclinaison (a) de 45- la formule exploitée par les moyens de détermination (200) est de la forme: d = 4#1 / [ 2 + 3 cos ( 2arctg t)] avec t = [- 3#1 + (9#1 + 3,9282#1 - 0,26795#2)] / [2,26975#1 - 0,53590#2]. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que pour une fibre à quatre coeurs et une inclinaison (a) de 45 la formule exploitée par les moyens de détermination (200) est de la forme: d = +1/ cos2 [ arctg ( 2,61313 (+2/tl)l/2 - 2,41421)1. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la fréquence d'analyse des valeurs disponibles sur les détecteurs (152) est supérieure à la fréquence d'oscillation de la fibre (10). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la fréquence d'analyse est de l'ordre de 300Hz 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'une optique de grossissement (120) est intercalée entre chaque source (100a, 100b) et le détecteur (152a, 152b) associé. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la différence entre la valeur mesurée de la plus grande dimension transversale (d) et une valeur de consigne constitue une valeur d'erreur utilisée pour piloter le moteur d'un cabestan de fibrage contrôlant la vitesse de tirage de la fibre. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que les moyens sources (100) sont formés de diodes électroluminescentes. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que les détecteurs (152a et 152b) sont formés de barrettes CCD ou de photodiodes orientées transversalement à l'axe (11) de la fibre (10) et aux axes (112a et 112b) des faisceaux (110a et 110b). 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que l'un au moins des détecteurs (150) comprend un miroir (153) associé à un photodétecteur (152). 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait qu'il comprend: - trois sources (100a, 100b, 100c) aptes à diriger trois faisceaux (llOa, 110b, 1 loi) sur une fibre optique multicoeur (10), lesdits faisceaux ayant leurs axes (112a, 112b, 112c) dans un plan transversal à l'axe (11) de la fibre (10) et inclinés entre eux respectivement selon un angle (a) égal à 45" et un angle (a2) égal à 90 , - des moyens (150) aptes à détecter les images de la fibre (10), fournies par ces faisceaux (110a, 110b, 110c) à l'aide de détecteurs (152a, 152b, 152c) placés à l'opposée des sources (100a, lOOb, 100c) par rapport à la fibre (10) lesquelles images sont représentatives de la dimension transversale (+1, +2, +3) de la fibre (10) respectivement pour chaque direction transversale à'axe (112a, 112b, 112c) des faisceaux incidents (110a, 110b, 110c) et - des moyens (200) aptes à déterminer la plus grande dimension transversale (d) de la fibre (10) sur la base des valeurs (+1, +2, +3) ainsi obtenues.