Brevet FR2756639A1 — publié le 19980605

Arrière plan de l'invention La présente invention concerne un atténuateur op- tique ainsi qu'un procédé de fabrication de cet atténuateur. D'une façon générale, lorsqu'on traite un signal de communication optique d'un réseau de transmission optique, un signal optique, ayant une intensité se situant dans une plage de réception de lumière d'un module de récepteur opti- que doit être reçu. Si l'intensité du signal optique dépasse la plage de réception de lumière, il se produit une erreur dans le module de récepteur optique, et cela peut causer de sérieux problèmes de durée de vie de fonctionnement. Pour ré- soudre ce problème, on a utilisé des atténuateurs optiques. Les atténuateurs optiques sont classés en atténuateurs de type enfichable et en atténuateurs de type en ligne. Les deux types atténuent la lumière incidente d'une fibre optique, en utilisant un filtre en film mince dans une virole ou dans un manchon. La figure 1 représente un atténuateur optique conventionnel 58 du type enfichable. L'atténuateur optique 58 comporte un connecteur 58a branché à une boîte de transmis- sion optique du réseau de transmission optique, et un adapta- teur 58b branché à une boîte de distribution optique. Une virole 50 à laquelle est fixée une fibre optique de transmis- sion 52, est montée à l'intérieur de l'atténuateur optique 58. Un manchon 56 destiné à protéger la fibre optique 52 de l'environnement extérieur et à fixer la virole 50, est monté d'un côté de la virole 50 pour supporter la fibre optique 52. Un filtre en film mince 54 atténue l'intensité de la lumière incidente de la fibre optique 52, et ce filtre est monté en- tre des surfaces coupées sous un angle de 8 degrés, de la fi- bre optique 52 fixée à la virole 50. Pour atténuer la lumière incidente en réfléchis- sant ou en absorbant le signal optique, le filtre en film mince 54 est enrobé pour former une structure multicouche utilisant divers éléments métalliques, et ces deux surfaces sont finalement recouvertes d'un revêtement non réfléchissant pour maintenir une non-réflectance de 99,8 % ou plus. Cependant, dans l'atténuateur optique convention- nel du type enfichable, comme il est difficile de traiter le filtre en film mince pour appliquer un revêtement non réflé- chissant présentant une non- réflectance de 99,8 % ou plus, le5 signal optique réfléchi dans un réseau de transmission opti- que à très grande vitesse de 2,5 Gb/s ou plus, pénètre en sens inverse à l'intérieur de la fibre optique. Par suite, il peut se produire une erreur dans le signal optique. En outre, comme le filtre en film mince muni du revêtement de film10 mince et du revêtement non réfléchissant, peut facilement se détériorer sous l'influence de la température et de l'humidi- té, les caractéristiques du signal optique peuvent varier en fonction de la longueur d'onde. De plus, comme la fibre optique est coupée sous un angle de 8 degrés, et comme le filtre en film mince est fixé entre les viroles pour atténuer la lumière incidente de la fibre optique, bien qu'il n'y ait pas de contact avec le filtre en film mince lorsqu'on couple le connecteur optique, un adaptateur optique connecté à la boîte de distribution op- tique doit être utilisé, de sorte que des composants optiques supplémentaires sont utilisés. Par suite, le coût augmente et il est difficile d'emballer le connecteur optique de façon dense dans la boîte de distribution optique. La figure 2 représente un autre atténuateur opti- que conventionnel, cette fois du type en ligne. Un premier connecteur 16 branché à la boîte de transmission optique du réseau de transmission optique, et un second connecteur 18 branché à la boîte de distribution optique, sont montés aux extrémités opposées de l'atténuateur optique. Le premier con- necteur 16 et le second connecteur 18 sont connectés par l'intermédiaire d'un câble optique 100. La couche à l'exté- rieur du câble optique 100 est recouverte de tubes 34a et 34b pour protéger les fibres optiques 30a et 30b contre des va- riations de conditions extérieures. Lorsque la partie médiane du câble optique 100 est coupée, une virole 32a est mise en place pour supporter et fixer la fibre optique 30a exposée lorsqu'on dénude une partie du tube de câble optique 34a reliée au premier connec- teur 16. De la même manière, une virole 32b est mise en place pour supporter et fixer la fibre optique 30b exposée lors- qu'on dénude une partie du tube de câble optique 34b reliée au second connecteur 18. Dans ces conditions, les fibres op- tiques 30a et 30b sont coupées. Un filtre en film mince 36 destiné à atténuer l'intensité de la lumière incidente de la fibre otique 30a, est mis en place entre les fibres optiques a et 30b, sous un angle de 8 degrés. Le filtre en film mince 36 est fabriqué par le procédé décrit cidessus. Un boîtier 38 protège le filtre en film mince 36 et les viroles 32a et 32b auxquelles sont fixées les fibres optiques 30a et b. Cependant, dans l'atténuateur optique convention- nel du type en ligne, comme il est difficile de traiter le filtre en film mince par un revêtement non réfléchissant pré- sentant une non-réflectance de 99,8 % ou plus, le signal op- tique réfléchi dans un réseau de transmission optique à très grande vitesse de 2,5 Gb/s ou plus, pénètre en sens inverse à l'intérieur de la fibre optique. Par suite, il peut se pro- duire une erreur dans le signal optique. De plus, comme le filtre en film mince muni du revêtement de film mince et du revêtement non réfléchissant, peut facilement se détériorer sous l'influence de la température et de l'humidité, les ca- ractéristiques du signal optique peuvent varier en fonction de la longueur d'onde. En outre, du fait que la partie mé- diane du câble optique est coupée, et que le filtre en film mince est introduit entre les surfaces coupées pour atténuer la lumière incidente de la fibre optique, les propriétés en tension du câble optique sont moins bonnes et il est diffi- cile de traiter et de gérer un câble optique supplémentaire à l'intérieur de la boîte de distribution optique. Résumé de l'invention La présente invention a pour but de créer un at- ténuateur optique et un procédé de fabrication de cet atté- nuateur, qui permettent d'atténuer la lumière incidente d'une fibre optique sans utiliser un filtre en film mince supplé- mentaire. A cet effet, la présente invention concerne, sous un premier aspect, un atténuateur optique, caractérisé en ce qu'il comprend: une fibre optique dont les propriétés opti- ques comprennent au moins une discontinuité qui interrompt5 les conditions de réflexion totale interne de la fibre opti- que de manière à atténuer la lumière transmise à travers cette fibre optique. La discontinuité peut être produite par des va- riations des indices de réfraction d'une couche de noyau et d'une couche de revêtement de la fibre optique. La discontinuité peut comprendre une pluralité de grilles formées à intervalles de 500 nm à 600 nm par un pro- cessus à masque de phase. La pluralité de grilles peut être formée sur une distance comprise entre 1 et 10 cm. En variante, la discontinuité peut comprendre une pluralité de grilles formées à intervalles de 50 gm à 60 pm par un processus à masque d'amplitude. La pluralité de grilles peut être formée sur une distance comprise entre 1 et cm. L'atténuateur optique peut être conçu pour être utilisé à des longueurs d'ondes autour de 1550 nm. La fibre optique peut être mise en place dans un tube de manière à n'être pratiquement pas influencée par des changements de conditions extérieures. La présente invention concerne également, sous un second as- pect, un procédé de fabrication d'un atténuateur optique, caractérisé en ce qu' il consiste à former au moins une discontinuité dans les pro- priétés optiques d'une fibre optique, cette discontinuité in- terrompant les conditions de réflexion totale interne de la fibre optique, de manière à atténuer la lumière transmise à travers cette fibre optique. La discontinuité est formée en faisant varier les indices de réfraction d'une couche de noyau et d'une couche de revêtement de la fibre optique, cette variation étant pro- duite en exposant la fibre optique à un laser eximer. Le procédé peut comprendre la formation d'une pluralité de grilles à intervalles de 500 nm à 600 nm, en utilisant un processus à masque de phase. La laser eximer peut émettre une lumière laser à une puissance de 50 MW à 400 MW, sous une tension de 15 KV à 19 KV et à une fréquence d'impulsions de 5 Hz à 15 Hz. La pluralité de grilles est formée sur une distance comprise entre 1 et 10 cm. En variante, le procédé peut comprendre la forma- tion d'une pluralité de grilles à intervalles de 50 bm à Bm, en utilisant un processus à masque d'amplitude. Le laser eximer peut émettre de la lumière laser à une puissance de 50 MW à 400 MW, sous une tension de 15 KV à 19 KV, et à une fréquence d'impulsions de 5 Hz à 15 Hz. La pluralité de grilles peut être formée sur une distance comprise entre 1 et 5 cm. Brève description des dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un atténuateur optique conventionnel du type enfichable; - la figure 2 représente un atténuateur optique conventionnel du type en ligne; -la figure 3 représente un atténuateur optique fabriqué en utilisant un laser eximer selon la présente invention; - la figure 4 représente un procédé de fabrication d'un atté- nuateur optique en utilisant un laser eximer, par un pro- cessus à masque de phase; - la figure 5 représente un procédé de fabrication d'un atté- nuateur optique en utilisant un laser eximer, par un pro- cessus à masque d'amplitude; et - la figure 6 représente un autre procédé de fabrication d'un atténuateur optique en utilisant un laser eximer, par un processus à masque d'amplitude. Description détaillée du mode de réalisation préférentiel La figure 3 représente un atténuateur optique fa- briqué en utilisant un laser eximer. En se référant à la fi- gure 3, une grille 10 comprend une première grille 10a représentée à la figure 4, une seconde grille 0lob représentée à la figure 5, et une troisième grille 10c représentée à la figure 6. Un premier connecteur 16 branché à une boîte de transmission optique d'un réseau de transmission optique, et un second connecteur 18 branché à une boîte de distribution optique, sont montés aux extrémités respectives de l'atténua- teur optique. Le premier connecteur 16 et le second connec- teur 18 sont connectés par l'intermédiaire d'un câble optique 100. La couche la plus à l'extérieur du câble optique 100 est recouverte d'un tube 14 pour protéger la fibre optique 12 contre des changements de conditions extérieures. Dans la fibre optique 12 qui consiste en une cou- che de noyau et une couche de revêtement, une pluralité de grilles 10 sont formées à intervalles réguliers par la source optique du laser eximer, pour atténuer d'une quantité voulue la lumière transmise à travers la fibre optique 12 pendant la transmission optique. Cela est obtenu en faisant varier les indices de réfraction de la couche de noyau et de la couche de revêtement de la fibre optique 12, de manière à interrom- pre les conditions de réflexion totale interne. Ainsi, si la source optique du laser eximer puissant est émise vers la fi- bre optique 12, les ions déposés dans la couche de noyau de la fibre optique 12 sont recombinés par l'énergie optique, de manière à faire varier l'indice de réfraction de la couche de noyau de la fibre optique 12. Les conditions de réflexion to- tale interne ne sont alors plus satisfaites du fait d'une différence d'indices de réfraction entre la couche de noyau et la couche de revêtement, ce qui permet de former les grilles 10. On peut régler la quantité d'atténuation de lu- mière en réglant le temps d'exposition au laser eximer, et la surface de la source optique émise vers la fibre optique 12. Des procédés de fabrication de l'atténuateur op- tique de la figure 3 seront maintenant décrits en se référant aux figures 4, 5 et 6. La figure 4 représente un procédé de fabrication de l'atténuateur optique en exposant la fibre op- tique à la source optique du laser eximer, à intervalles ré- guliers, par un processus à masque de phase. Pour interrompre les conditions de réflexion totale interne en faisant varier les indices de réfraction de la couche de noyau et de la cou- che de revêtement de la fibre optique 12, la puissance de sortie optique du laser eximer est émise vers la fibre opti- que 12 en utilisant un processus à masque de phase. Le laser eximer émet son signal de sortie optique vers la fibre optique 12 en utilisant une puissance de 50 MW- 400 MW, une tension de 15 KV-19 KV, et une fréquence d'impul- sions par unité de temps de 5 Hz-15 Hz. On forme ainsi, à des intervalles réguliers al, a2 et a3, une pluralité de premiè- res grilles 10a ayant une fonction d'atténuateur optique pour atténuer d'une quantité voulue la lumière incidente de la fi- bre optique 12 pendant la transmission optique, et ayant une fonction de filtre optique pour réfléchir ou laisser passer la lumière d'autres longueurs d'onde optiques. Les interval- les al, a2 et a3 sont réglés respectivement à l'intérieur de la plage de 500 nm-600 nm. Une grille, deux grilles ou plu- sieurs grilles peuvent être formées à l'intérieur d'une dis- tance de 1 cm-10 cm, suivant la quantité d'atténuation de lumière voulue. L'atténuateur fabriqué par le processus à masque de phase ci-dessus peut être utilisé à des longueurs d'onde autour de 1550 nm. La figure 5 représente un procédé de fabrication de l'atténuateur optique en exposant la fibre optique à la puissance de sortie optique du laser eximer, à intervalles réguliers, en utilisant un processus à masque d'amplitude. Pour interrompre les conditions de réflexion totale interne en faisant varier les indices de réfraction de la couche de noyau et de la couche de revêtement de la fibre optique 12, la source optique du laser eximer est émise vers la fibre op- tique 12 en utilisant un processus à masque d'amplitude. Le laser eximer émet son signal de sortie optique vers la fibre optique 12, en utilisant une puissance de 50 MW-400 MW, une tension de 15 KV-19 KV, et une fréquence d'impulsions de Hz-15 Hz. Une pluralité de secondes grilles 10b destinées à atténuer d'une quantité voulue la lumière incidente de la fi- bre optique 12 pendant la transmission optique, sont formées à intervalles réguliers bl, b2 et b3. Les intervalles bl, b2 et b3 sont réglés respectivement à l'intérieur de la plage de gm-60 gm. Une grille, deux grilles ou plusieurs grilles peuvent être formées sur une distance de 1 cm-5 cm, selon la quantité d'atténuation de lumière voulue. L'atténuateur fa- briqué par le processus à masque d'amplitude ci-dessus peut être utilisé à des longueurs d'ondes autour de 1550 nm. La figure 6 représente un procédé de fabrication de l'atténuateur optique en exposant successivement la fibre optique au laser eximer, en utilisant un processus à masque d'amplitude. Pour interrompre les conditions de réflexion to- tale en faisant varier les indices de réfraction de la couche de noyau et de la couche de revêtement de la fibre optique 12, la source optique du laser eximer est émise vers la fibre optique 12 par un processus à masque d'amplitude. Le laser eximer émet la source optique vers la fibre optique 12 en utilisant une puissance de 50 MW-400 MW, une tension de 15 KV-19 KV, et une fréquence d'impulsions de 5 Hz-15 Hz. Une troisième grille 10c destinée à atténuer d'une quantité vou- lue la lumière incidente de la fibre optique 12 pendant la transmission optique, est ainsi formée sans aucun intervalle, sur une longueur de 1 cm-5 cm. L'atténuateur fabriqué par le processus à masque d'amplitude ci-dessus peut être utilisé à des longueurs d'onde autour de 1550 nm. Comme décrit ci-dessus, la fonction d'atténuateur optique est obtenue directement dans la fibre optique montée dans le câble optique. Par suite, l'atténuateur optique n'est pas influencé par la température et l'humidité. De plus, comme l'atténuateur optique est fabriqué en l'exposant à la source de lumière du laser eximer, cet atténuateur optique est facile à fabriquer, et l'on peut facilement traiter et gérer un câble optique supplémentaire à l'intérieur de la boîte de distribution optique. On n'utilise pas de filtre en film mince supplémentaire, de sorte que le coût du produit peut être réduit. Lorsque l'atténuateur optique est emballé dans la boîte de distribution optique, on n'utilise pas de composants optiques supplémentaires, de sorte que le nombre de composants optiques peut être réduit. Enfin, le poids du produit peut être minimisé. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Atténuateur optique, caractérisé en ce qu' il comprend: une fibre optique (12) dont les propriétés op- tiques comprennent au moins une discontinuité (10) qui inter- rompt les conditions de réflexion totale interne de la fibre optique (12) de manière à atténuer la lumière transmise à travers cette fibre optique (12). 2 ) Atténuateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la discontinuité (10) est produite par des variations des in- dices de réfraction d'une couche de noyau et d'une couche de revêtement de la fibre optique (12). 3 ) Atténuateur optique selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que la discontinuité (10) comprend une pluralité de grilles (10a) formées à intervalles de 500 nm à 600 nm, par un processus à masque de phase. 4 ) Atténuateur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pluralité de grilles (10a) est formée sur une distance comprise entre 1 et 10 cm. ) Atténuateur optique selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que la discontinuité (10) comprend une pluralité de grilles (lOb) formées à intervalles de 50 pm à 60 gm, par un processus à masque d'amplitude. 6 ) Atténuateur optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pluralité de grilles (0lob) est formée sur une distance comprise entre 1 et 5 cm. 7 ) Atténuateur optique selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu' il est conçu pour être utilisé à des longueurs d'onde autour de 1550 nm. 8 ) Atténuateur optique selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique (12) est mise en place dans un tube (14) de manière à n'être pratiquement pas influencée par des change- ments de conditions extérieures. 9 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique, caractérisé en ce qu' il consiste à former au moins une discontinuité (10) dans les propriétés optiques d'une fibre optique (12), cette disconti- nuité interrompant les conditions de réflexion totale interne de la fibre optique (12), de manière à atténuer la lumière transmise à travers cette fibre optique (12). ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique, caractérisé en ce que la discontinuité (10) est formée en faisant varier les indi- ces de réfraction d'une couche de noyau et d'une couche de revêtement de la fibre optique (12). 11 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 10, caractérisé en ce que les variations sont produites en exposant la fibre optique à un laser eximer. 12 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu' il comprend la formation d'une pluralité de grilles (10a) à intervalles de 500 nm à 600 nm, en utilisant un processus à masque de phase. 13 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 12, caractérisé en ce que le laser eximer émet de la lumière laser à une puissance de 50 MW à 400 MW, sous une tension de 15 KV à 19 KV, et à une fréquence d'impulsions de 5 Hz à 15 Hz. 14 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce que la pluralité de grilles (10a) est formée sur une distance comprise entre 1 et 10 cm. ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 11, caractérisé en ce qu' il comprend la formation d'une pluralité de grilles (lOb) à intervalles de 50 pm à 60 lm, en utilisant un processus à masque d'amplitude. 16 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 15, caractérisé en ce que le laser eximer émet de la lumière laser à une puissance de MW à 400 MW, sous une tension de 15 KV à 19 KV, et à une fréquence d'impulsions de 5 Hz à 15 Hz. 17 ) Procédé de fabrication d'un atténuateur optique selon la revendication 15 ou la revendication 16, caractérisé en ce que la pluralité de grilles (10b) est formée sur une distance comprise entre 1 et 5 cm.