Brevet FR2766583A1 — publié le 19990129

L'invention concerne une fibre optique multicoeurs comprenant des coeurs noyés dans une gaine optique et qui contiennent tous un élément de dopage. Un exemple connu d'une telle fibre optique comprend une gaine optique en silice SiO2 et des coeurs contenant une quantité d'oxyde de germanium GeO2. Cet élément de dopage confère aux coeurs un indice de réfraction différent d'un indice de réfraction propre à la gaine optique. De cette façon, chaque coeur agit en guide d'onde lumineuse si bien que la capacité de transmission d'information de la fibre optique multicoeurs est multipliée par le nombre de coeurs qu'elle comprend. Les coeurs ont en général une disposition symétrique autour d'une génératrice axiale de la fibre optique multicoeurs. Le raccordement des fibres optiques multicoeurs est plus délicat que celui des fibres monocoeurs. En effet, il est nécessaire de repérer individuellement les coeurs dans un plan de raccordement perpendiculaire à la fibre optique, afin de prévenir tout risque d'interconnexion erronée. La disposition symétrique des coeurs n'est pas suffisante pour les repérer individuellement. Une solution consiste à marquer la fibre optique multicoeurs lors de sa fabrication. Un revêtement en matériau plastique est déposé autour de la fibre optique puis est marqué d'une rainure colorée par une encre. Ce type de marquage requiert une précision élevée compte tenu du diamètre de la fibre optique multicoeurs et entraîne un risque de dégradation de la résistance mécanique de la fibre optique. Le procédé de fabrication doit aussi compter une étape dédiée au repérage. Selon une solution connue du document FR 2 736 441 A1, la fibre optique multicoeurs est entourée d'une bague dont les bords extérieurs dessinent de façon homothétique le bord de la fibre optique. Une marque colorée est déposée sur l'un des bords extérieurs de la bague pour le repérage. Il faut remarquer que cette solution ne semble pas applicable aux fibres optiques multicoeurs de section circulaire. Là encore, une étape du procédé de fabrication doit être dédiée au repérage. Une autre solution consiste à assigner à l'un des coeurs de la fibre optique un rôle de repère, en lui conférant une propriété optogéométrique différente de celle des autres coeurs. Un exemple d'une telle solution est donné par une fibre optique multicoeurs dans laquelle l'élément dopant est absent d'un des coeurs. Une observation sous microscope d'un plan de raccordement permet de distinguer tous les coeurs à l'exception du coeur non dopé, I'élément dopant étant à l'origine d'un contraste entre les coeurs et la gaine optique qui résulte de la différence entre les indices de réfraction. La disposition symétrique des coeurs dans le plan de raccordement est ainsi rompue par le coeur non dopé qui fournit un repère local. Cependant, ce coeur ne participe plus à la transmission d'information et diminue la capacité de la fibre optique. Selon un autre exemple de solution, I'élément dopant est réparti, pour l'un des coeurs, dans une section nettement plus petite ou plus grande que la section des autres coeurs de la fibre optique pour fournir un repère local. Cependant la différence de diamètre des sections est telle que le coeur de section nettement plus petite ou plus grande n'est pas utilisé pour la transmission d'information, d'o il résulte là encore une diminution de la capacité de la fibre optique multicoeurs. Le but de l'invention est de fournir une fibre optique multicoeurs pour laquelle un repérage individuel des coeurs dans un plan quelconque de raccordement ne diminue pas la capacité de transmission et est simple a mettre en oeuvre. A cet effet, l'invention a pour objet une fibre optique multicoeurs comprenant des coeurs noyés dans une gaine optique et qui contiennent tous un élément de dopage, caractérisée en ce qu'un des coeurs dit coeur singulier a une âme centrale non dopée par l'élément de dopage, les autres coeurs étant complètement dopés par l'élément de dopage. Lors d'une observation d'un plan de raccordement, les coeurs autres que le coeur singulier forment par contraste avec la gaine optique, une tache par exemple sombre, alors que le coeur singulier forme une tache sombre avec une zone centrale claire. D'o il résulte que le coeur singulier est utilisé comme repère local du plan de raccordement pour repérer individuellement les coeurs de la fibre optique. L'élément dopant est réparti uniformément dans le coeur singulier et dans chacun des autres coeurs pour créer un profil d'indice de réfraction respectivement de type anneau et de type échelon connus. D'une manière avantageuse, une quantité d'élément de dopage différente pour le coeur singulier et pour les autres coeurs confère au profil anneau du coeur singulier et au profil échelon des autres coeurs un mode d'extension spatiale de l'énergie lumineuse sensiblement du même ordre, ou encore un diamètre de mode sensiblement égal. De cette façon, le coeur singulier est utilisé à égalité avec les autres coeurs pour transmettre l'information de la fibre optique multicoeurs. Selon la fibre optique multicoeurs de l'invention, le coeur singulier sert donc à la fois de repère local du plan de raccordement et de guide d'onde. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description illustrée par les dessins. La figure I montre en coupe transversale une fibre optique multicoeurs selon l'invention comprenant quatre coeurs. Les figures 2a et 3a montrent respectivement en coupe transversale un coeur non singulier et un coeur singulier selon un premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 2b et 3b montrent respectivement un profil d'indice de réfraction de type échelon et un profil d'indice de type anneau selon un premier de réalisation de l'invention. Les figures 4a et 5a montrent respectivement en coupe transversale un coeur non singulier et un coeur singulier selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les figures 4b et 5b montrent respectivement un profil d'indice de réfraction de type échelon et un profil d'indice de type anneau avec échelon selon un deuxième de réalisation de l'invention. La fibre optique multicoeurs selon l'invention comprend une gaine optique et des coeurs qui contiennent tous un élément de dopage. IL est prévu un nombre de coeurs au moins égal à deux. Figure 1 sont représentés une gaine optique 5 et quatre coeurs 1 à 4 dans un plan de coupe perpendiculaire à une direction longitudinale L de la fibre optique. Les coeurs s'étendent parallèlement à la direction longitudinale L. Ils ont une section circulaire et sont disposés de façon symétrique par rapport à une génératrice axiale G de la fibre optique. La fibre optique multicoeurs possède une section grossièrement circulaire avec un diamètre moyen égal à 140 microns (4m). La petite distance entre deux coeurs est égale à 52 pmn. La gaine optique est constituée de silice SiO2. Les coeurs contiennent de l'oxyde de germanium GeO2 comme élément de dopage de la silice pour créer une différence d'indice de réfraction avec la gaine optique. Le coeur singulier 3 possède une âme centrale 9 non dopée par l'élément de dopage, qui est par exemple constituée de gaine optique. L'élément de dopage est réparti, pour le coeur singulier 3, dans une couche tubulaire 7 entourant l'âme centrale 9. Pour les coeurs 1, 2 et 4, l'élément de dopage est réparti dans tout le coeur. La répartition de l'élément de dopage est symbolisée par des points qui couvrent, figure 2a, une section pleine du coeur 1, et figure 3a, la couche tubulaire 7 du coeur singulier 3. L'observation d'un plan de raccordement perpendiculaire à la direction longitudinale de la fibre optique multicoeurs est réalisé par couplage de lumière à l'intérieur de la fibre optique par exemple en éclairant transversalement la gaine optique recouverte localement d'une matière diffusante et en visualisant sous un microscope une tache annulaire par exemple sombre avec une zone centrale claire et trois taches pleines sombres correspondant respectivement au coeur singulier 3 et aux coeurs 1, 2 et 4. De préférence, l'élément dopant est réparti uniformément dans la couche tubulaire 7 du coeur singulier 3 et dans les coeurs 1, 2 et 4. Il en résulte, figures 2b et 3b, un profil d'indice de réfraction, respectivement de type échelon 13 pour l'un quelconque des coeurs non singuliers 1, 2 et 4, par exemple le coeur 1, et de type anneau 15 pour le coeur singulier 3. D'une manière avantageuse, une quantité d'élément de dopage différente pour le coeur singulier et pour les autres coeurs confère au profil anneau du coeur singulier et au profil échelon des autres coeurs un mode d'extension spatiale de l'énergie lumineuse sensiblement du même ordre, ou encore un diamètre de mode sensiblement égal. A titre d'exemple, I'oxyde de germanium est introduit uniformément à hauteur de 9% plus ou moins (+/-) 0,5% dans la silice pour conférer au coeur singulier 3 un écart d'indice de réfraction par rapport à la gaine optique de 0,0100 et constant dans la couche tubulaire 7 de diamètre externe égal à 6,5 pm et de diamètre interne égal à 3,25 pm. Les autres coeurs 1, 2 et 4 contiennent uniformément entre 5,5% et 6% d'élément de dopage qui leur confère un écart d'indice de réfraction de 0,0062 constant dans leur section de diamètre égal à 7,35 pm. Le diamètre de mode est compris entre 8 pm et 8,5 pm pour les quatre coeurs, qui sont utilisés à égalité pour la transmission de l'information par la fibre optique multicoeurs. Ainsi le coeur singulier permet à la fois de repérer individuellement les autres coeurs de la fibre optique et de transmettre l'information en tant que guide d'onde. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le coeur singulier 3, figure 5a, comporte un coeur 11 complètement dopé par l'élément de dopage à l'intérieur de l'âme centrale 9 non dopée par l'élément de dopage et qui est de forme tubulaire. Pour les autres coeurs 1, 2 et 4, par exemple le coeur 1, figure 4a, l'élément de dopage est réparti dans tout le coeur. L'observation d'un plan de raccordement perpendiculaire à la direction longitudinale L de la fibre optique multicoeurs est réalisé de la même façon que décrite précédemment en visualisant sous un microscope d'une part, une première tache annulaire et une deuxième tache pleine sombres séparées par une tache annulaire claire qui correspondent au coeur singulier 3, et d'autre part des taches pleines sombres qui correspondent aux coeurs 1, 2 et 4. De préférence, l'élément dopant est là encore réparti uniformément dans la couche tubulaire 7 et le coeur 11 du coeur singulier 3 et dans les autres coeurs 1, 2 et 4. Il en résulte, figures 4b et 5b, un profil d'indice de réfraction, respectivement de type anneau avec échelon 17 pour le coeur singulier 3, et de type échelon 13 pour l'un quelconque des autres coeurs, par exemple le coeur 1. La conservation du diamètre de mode entre le coeur singulier et les autres coeurs est obtenue par une quantité différente en élément de dopage. Là encore à titre d'exemple, pour garantir un diamètre de mode entre 8 pm et 8,5 pm l'oxyde de germanium est introduit uniformément dans le coeur singulier 3 à hauteur de 3,5% à 4% par rapport à la silice pour conférer à la couche tubulaire 7 un écart d'indice de réfraction par rapport à la gaine optique de 0,0040 et constant dans la couche tubulaire de diamètre externe égal à 15 pm et de diamètre interne égal à 11 pm, et à hauteur de 11% +/- 0,5% pour conférer au coeur 11 un écart d'indice de réfraction de 0,0120 et constant dans le coeur 11 de diamètre égal à 7 pm. Les autres coeurs 1, 2 et 4 contiennent uniformément entre 9% et 9,5% d'élément de dopage qui leur confère un écart d'indice de réfraction de 0,0100 constant dans leur section de diamètre égal à 7,20 pm. La fibre optique multicoeurs de l'invention est fabriquée à partir de plusieurs préformes de fibres optiques monocoeur, qui sont disposées de façon symétrique autour d'une baguette centrale en silice et assemblées par soudage sur tout ou partie de lignes de tangence lors d'une opération de fibrage. Pour obtenir une fibre optique multicoeurs homogène, un vide est effectué soit avant soit pendant le fibrage grâce à un tube borgne soudé à une extrémité et communiquant par un orifice tubulaire à des moyens de pompage. De manière connue, I'élément de dopage est introduit lors de différentes étapes de fabrication de chaque préforme de fibre optique monocoeur en quantités déterminées pour conférer au coeur un profil d'indice de réfraction par rapport à l'indice de réfraction propre à la gaine optique de types échelon, anneau, ou encore anneau avec échelon. REVENDICATIONS 1. Une fibre optique multicoeurs comprenant des coeurs (1, 2, 3, 4) noyés dans une gaine optique (5) et qui contiennent tous un élément de dopage, caractérisée en ce qu'un des coeurs dit coeur singulier (3) a une âme centrale (9) non dopée par l'élément de dopage, les autres coeurs (1, 2, 4) étant complètement dopés par l'élément de dopage. 2. La fibre optique multicoeurs selon la revendication 1, dans laquelle l'élément de dopage est uniformément réparti dans le coeur I 10 singulier (3) et dans chacun des autres coeurs (1, 2, 4) en des quantités différentes qui confèrent respectivement au coeur singulier (3) et aux autres coeurs (1, 2, 4) un profil d'indice de réfraction de type anneau (15) et de type échelon (13) ayant sensiblement un même diamètre de mode. 3. La fibre optique multicoeurs selon la revendication 1, dans laquelle le coeur singulier (3) comporte un coeur (11) complètement dopé par l'élément de dopage à l'intérieur de l'âme centrale (9) qui est de forme tubulaire. 4. La fibre optique multicoeurs selon la revendication 3, dans laquelle l'élément dopant est uniformément réparti dans le coeur singulier (3) et dans chacun des autres coeurs (1, 2, 4) en des quantités différentes qui confèrent respectivement au coeur singulier (3) et aux autres coeurs (1, 2, 4) un profil d'indice de réfraction de type anneau avec échelon (17) et de type échelon (13) ayant sensiblement un même diamètre de mode.