Brevet FR2799842A1 — publié le 20010420

PROCEDE DE REALISATION D'UN ATTENUATEUR OPTIQUE ET FIBRE OPTIQUE COMPORTANT AU MOINS UN ATTENUATEUR REALISE SELON LE PROCEDE. invention concerne un procédé de réalisation d'un atténuateur optique et une fibre optique comportant au moins atténuateur réalisé selon le procédé. La réalisation de réseaux optiques utilisant les fibres optiques monomodes nécessite la disponibilité de nombreux composants. Parmi ceux-ci les atténuatëurs constituent un moyen d'équilibrage des bilans de puissance des liaisons. Si du point de vue système, cette solution s'avère intéressante, ils peuvent aussi servir à la mise au point des équipements pour les vérifications des limites de fonctionnement ; et ce pour un coût minimal comparé à la mise en série de bobines de fibres dont l'affaiblissement linéique est faible. Une autre application réside dans la localisation d'une signature , est-à-dire une atténuation prédéterminée affectée à ligne donnée. Ces exemples ne sont pas exclusifs, mais montrent quelques façons d'utiliser ce composant et son intérêt pour concepteurs de réseaux optiques théorie des conditions de propagation de la lumière dans les guides optiques très largement connue aujourd'hui. Elle a permis développement important des technologies optiques et opto électroniques qui entrent dans les nouveaux réseaux de communications multimédias large bande. S'agissant d'optique, plusieurs procédés peuvent être utilisés pour réaliser des atténuateurs basés la création de pertes locales, depuis les systèmes absorption (densité optique) qui sont introduites dans des connecteurs spéciaux réalisant une collimation de la lumière, jusqu'à des systèmes de type couleur qui dérivent une partie de 1' énergie de la branche principale en faveur d'une branche secondaire inutilisée. Ces systèmes impliquent une rupture de la liaison l'insertion du composant atténuateur soit. _ moyen connecteurs soit par soudure, ce qui produit des pertes supplémentaires dont il faut tenir compte qui sont plus ou moins bien maîtrisées avec un cout significatif. Les théories ont été établies et largement publiées I1 s'agit de modes guidés avec ou sans couplage dont les références peuvent être extraites des ouvrages tels que - Optical waveguide concepts par C. VASSALLO - Elsevier Amsterdam, 1991. [1], - Optical waveguide theory par A.W. SNYDER, J D. LOVE - Chapman and Hall, London, 1983. [2], - les télécommunications par fibres optiques Irène et Michel JOINDOT et 12 coauteurs, édition DUNOD. [3]. Les pertes de connexion utilisent les formules classiques concernant - la désadaptation des modes (diamètre 2 w non conservé), la défocalisation (gap dans la continuité du guide), le décalage (décalage transverse des axes optiques), - le désalignement (angulaire). Pour les coupleurs, il en est de même lors qu'avant d'atteindre la zone de couplage on assure que la transition entre la fibre et la zone ' a lieu le couplage soit la plus douce possible afin de rédùire , les pertes en excès. Dans ce cas, on parle généralement de transition adiabatique. Des machines avec contrôle du déplacement piloté par micro-ordinateur ont été réalisées en vue de produire de tels composants. I1 s'agit d'une production en usine non transférable sur le terrain et trop délicate à mettre en #uvre pour le besoin présent. On connaît en outre du document EP 0 736 784 une technique de réalisation d'un filtre consistant à effectuer un ramollissement local de plusieurs zones d'une fibre optique puis à procéder à des étirements pour réduire la section de la fibre et obtenir une fonction d'atténuation du signal. Cependant, la réalisation d'atténuateurs par cette technique ou par les techniques décrites précédemment conduit à des atténuateurs présentant une disparité sur la valeur de l'atténuation obtenue selon des longueurs d'ondes du signal transmis. La présente invention permet de remédier à ce problème. Après avoir procédé à différentes expériences, les inventeurs ont eu l'idée de combiner les deux techniques rappelées ci-dessus et ont constaté qu'elles conduisaient à la réalisation d'atténuateurs insensibles aux changements de longueurs d'ondes du signal transmis dans la fenêtre des longueurs d'onde de transmission des télécommunications. L'invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'un atténuateur optique, principalement caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser _. réduction localisée de la section d'une fibre optique et décalage transverse des axes optiques dans zone dans laquelle on procède à la réduction localisee de section. Selon une caractéristique de l'invention, la réduction localisée de la section de la fibre est obtenue par chauffage et étirement de la fibre. L'étirement de la fibre est réalisé en une étape ou plusieurs étapes successives de manière à obtenir L'allongement désiré. Avantageusement, le décalage transverse des axes optiques est obtenu par création d'une micro courbure dans zone dans laquelle on procède à la réduction localisee de la section. La micro courbure est obtenue en plaçant la fibre sur un support comprenant deux vés de positionnement provocant un désalignement dont l'amplitude correspond à la micro courbure désirée. Avantageusement, les opérations de réduction de la section et de décalage transverse sont concomitantes. L'invention s'applique à la réalisation ensemble d'atténuateurs sur des fibres arrangées ruban, les opérations de réduction de la section et de décalage transverse étant réalisées sur le ruban de fibres L'invention s'applique à la réalisation d'atténuateurs sur fibres monomode, multimode et également aux fibres multicoeur. invention concerne également une fibre optique comportant au moins un atténuateur optique en l-igne réalisé par le procédé de l'invention. L'invention concerne également un atténuateur optique, réalisé dans un tronçon de fibre optique, ledit tronçon de fibre étant obtenu par découpe fibre optique après mise en #uvre du procédé selon l'invention. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue longitudinale fibre F après dénudage, - la figure 2a, 2b, 2c représentent une vue schématique en perspective du positionnement de la fibre sur les vés préalignés d'une soudeuse, des électrodes et du sens de déplacement des vés , - la figure 3a est une vue longitudinale la fibre F après réalisation de l'atténuateur - la figure 3b représente le détail de atténuateur, - figure A est une vue de l'atténuateur A après mise en place d'une protection P, - la figure 5 correspond à une photo montrant des réalisations d'atténuateurs de différentes valeurs, - la figures 6 représente la courbe 1 de variation diamètre en fonction de l'étirement pour une fibre donnée, - figure 7 représente la courbe 2 des valeurs d'atténuateur 3dB aux longueurs d'onde 1, et 1,55gm. L'invention permet, à l'aide d'une soudeuse de fibres optiques 10 ou d'une machine similaire, de réduire localement la section de la fibre, par étirage dans un arc électrique (système le plus courant sur les soudeuses actuelles disponibles commercialement). On réalise ainsi un élargissement du mode qui voit son facteur de confinement réduire brutalement. Ce facteur de confinement appelé r est une fonction la fréquence normalisée V dont l'expression est V = (2n / 1) an., 124 1.1.2 [3] Où 4 = (n,.2 - n,.,2") / 2%` (avec nc et ng indices de coeur et de gaine de la fibre) est la difference d'indice normalisée. la longueur d'onde et a le rayon du guide optique Dans les fibres normalisées G652, est proche de 3. Un exemple de réalisation qui réduit le diamètre de 125 pm à 50 um, conduit à une réduction cette valeur de 3.05 ' 1.21, d'où un fort élargissement du mode. Une fraction de la puissance qui était confinée dans le coeur se retrouve dans la gaine optique : ici on passe de 0.1 environ à 0.6 comme cela est illustré sur fig. 1.6 page 14 de [3)). Cette puissance dans la gaine peut se dissiper en pertes radiatives, exciter d'autres modes ordres supérieurs, qui ne pourront être recouplés dans la fibre (modes à fuites). A ce stade de la réalisation, et compte tenu du fait que le diamètre de mode 1.3 pm est plus petit qu'à 1.55 pm (wo (1.3) = 4.37 pm et wo (1. = 5 um) pour une fibre G652 par exemple, les pertes induites à 1.55 pm seront plus fortes qu'à 1.3 um, ce constitue un inconvénient lorsque l'on souhaite obtenir des pertes équivalentes aux deux longueurs d'onde travail. Un exemple de réalisation a permis de relever le tableau 1 de valeurs ci-dessous Allongement 1 fois 80 um 2 fois 80 pm 3 fois 80 um Pertes à 1.33 pm 0,02 dB 0,22 dB 1,63 dB Pertes à 1.55 pm 0,09 dB 0,59 dB 2,48 dB Tableau 1 : pertes créées par étirement localisé de la fibre. Pour réaliser l'atténuateur on dispose d'une soudeuse du commerce, équipée de vés préalignés d'un logiciel du commerce connu sous l'appellation taper qui permet des déplacements horizontaux Z relativement important et verticaux sur l'axe Y . De façon pratique, on aura au préalable préparé fibre optique F munie de sa gaine optique G. préparation de la fibre (monomode, multimode multicoeur) sur laquelle est réalisé l'atténuateur consiste à - enlever le revêtement primaire (ou coating) R sur environ 3 cm (figure 1) pour obtenir la zone d dénudée (gaine G et coeur de fibre C), - nettoyer la partie dénudée avec un chiffon imbibé d' alcool, - positionner la fibre dans les vés (1) de la soudeuse (figure 2a), - afficher la consigne du décalage (4) en Y fonction de la valeur de l'atténuateur. Ensuite, par l'intermédiaire d'une unité commande par exemple d'un PC (non représenté), programme du mode taper (exemple de programme sur tableau 3 annexé) est exécuté pour piloter la soudeuse. Un opérateur fixe la valeur de l'atténuation désirée. Le programme fixe alors les différentes valeurs de préchauffage, de chauffage et d'étirement de la fibre ainsi que la durée de chaque étape. Pour obtenir l'atténuation voulue, le programme pilote la machine de manière à faire varier l'étirement 6 de la fibre à gauche et à droite du point de chauffe (figure 2c). La chauffe de la fibre se fait par arc electrique 5 entre deux électrodes (3) et celle-ci se deroule selon l'exemple décrit en 9 séquences : premières séquences permettent un préchauffage. Pendant les séquences suivantes, la machine procède à l'étirement de la fibre de part et d'autre du point chauffe. L'operation totale dure 8 secondes. Lorsque l'atténuateur A est terminé, forme -.est celle d'un diabolo tel que représenté sur la figure 3b, dont la longueur est d'environ 1 mm et dont le diamètre minimal est fonction de la valeur de l'atténuation et donc de l'étirement. La courbe 1 de la figure 7 illustre les variations du diamètre minimal de la fibre en fonction des étirements. atténuateur A ainsi réalisé est muni ensuite d' protection P comme illustré sur la figure 4. Dans le cas d'un cordon atténuant, la protection est un thermorétractable identique à celui utilisé lors de la soudure. Si l'atténuateur est réalisé en ligne, celui-ci sera inséré dans un berceau métallique ou plastique. la suite de différents essais réalisés, il a été possible d'établir les couples de valeurs de l'étirement et du décalage correspondant à une atténuation déterminée pour chaque longueur d'onde k1 = 1,3 et #.2 = 1,5 um, comme illustré par la courbe 2, figure 7. La présente invention permet en outre d'éviter coupure de la liaison et d'introduire une perte ligne sur un tronçon quelconque, dès lors que l'on a accès à la fibre (en piquage par exemple). Ceci interdit pas bien entendu la réalisation atténuateurs sur de courts tronçons de fibre pour en faire un composant raccordable si une production de tels composants s'avère intéressante. Ainsi, l'invention propose de remédier au déséquilibre des valeurs d'atténuation en fonction des longueurs d'ondes en créant en outre un décalage des axes optiques qui influent plus vite sur la fenêtre de transmission à 1.3 pm qu'à 1.55 um. Un tel décalage peut être obtenu en coupant la fibre dans la zone d'étirement et en décalant les deux tronçons de manière à ce que les axes optiques soient décalés de la valeur desirée. Plus le mode est petit et plus vite les pertes augmentent avec le décalage en x car le rendement suit loi exponentielle de la forme il = exp [ - Xz / Wo2] Un tel décalage sera avantageusement obtenu imprimant un mouvement donnant lieu à une microcourbure à la fibre. La micro-courbure réalisée au niveau de la zone étirée permet d'augmenter plus vite les pertes à 1,3 um qu'à l,55 um, sans avoir à couper le guide optique. Cette opération est illustrée par le schéma la figure 2b, sur laquelle on montre un décalage en L'opération sera effectuée avant les étapes de chauffe et d'étirement représentées par la figure 2c. Le tableau 2 ci-dessous donne à titre d'exemple des valeurs mesurées après un allongement et différentes valeurs de décalage des axes optiques pour les deux longueurs d'onde de travail Décalage optique 65 pas 70 pas pas Pertes à 1.3 um 2,36 dB 2,88 dB -dB.. Pertes à 1.55 um 2,58 dB 3,06 dB dB@ Les pertes obtenues sont consécutives à un allongement de 3x65 um et les décalages d'axe optique indiqués dans ce tableau. Le pas correspond à environ 0,6 pm pour la machine utilisée. Il s'agit des de réglage des boutons de commande du déplacement la machine. La présente invention permet donc de réaliser des attenuateurs optiques fixes dont les paramètres sont obtenus par deux méthodes complémentaires à l'aide d' soudeuse utilisée dans des conditions particulières pertes par modification géométrique du guide optique localement en agissant le coefficient de confinement du mode. - pertes créées par désalignement micro courbure du guide. I1 suffit à l'opérateur pour un type de fibre donné, de relever la courbe d'atténuation obtenue avec sa machine 10 de soudure pour différents réglages et déplacements, puis cet étalonnage effectué, de rechercher quels couples de valeurs conviennent, pour atteindre valeurs souhaitées lors des réalisations ultérieures le chantier. Une machine à souder n'est évidemment pas nécessaire pour réaliser un atténuateur ; une machine spécifique relativement simple uniquement équipée de deux vés 1 (pour recevoir la fibre) montés sur des moteurs ou éléments mobiles 2 pouvant se déplacer en translation sur l'axe Z et dont l'un de deux est également équipé d'un déplacement vertical sur l'axe Y , peut suffire. Le moyen de chauffe 3 de la fibre est associé à la machine. Il peut s'agir d'un arc électrique 5, un tel équipement présent sur les soudeuses actuellement. Les figures 2b, 2c illustrent cet exemple avec les deux électrodes 3 d'un arc électrique. On peut utiliser également un laser (C02). Des machines mettant en oeuvre plusieurs fibres arrangées en ruban (4, 8 ,12 fibres ...) peuvent également être employées. Dans ce cas, l'opération conduira à effectuer simultanément des atténuateurs ayant les mêmes caractéristiques. En outre, le procédé s'applique à la réalisation d'atténuateurs en ligne sur fibre optique. I1 s'applique à la réalisation de composants atténuateur destinés à être couplés à des fibres optiques. Le procédé s'applique à la réalisation d'atténuateurs à partir de fibres monomode, multimode et aussi multicoeur. ANNEXE - Le tableau est le programme mis en place pour la réalisation d'un atténuateur. Fibre gauche Fibre droite N Temps Longueur Direction Direction Longueur 1 0.2s 11.OmA Opm E-- -@ Oum 2 1.0s 12.OinA OEtm E- Oum 3 1.0s 14.OmA Opni --@ Ogm 4 1.0s 14.5 mA 65 uni E- --@ 65@pm 5 1.0s 14.5 mA 65 ELm E- --@ 65 um 6 1.0s 13.5 mA 65 uni F- 65 pm 7 1.0s 12.2 mA 0 uni f- --@ 0 um 8 1.0s 8.0 mA 0 Eun f- --@ 0 um 9 0.5 s 12.5 mA 10 0.5 s 12.5 mA Tableau 3 : programme de réalisation d'un attérruatezrr 3 dB REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un atténuateur optique caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une réduction localisée de la section d'une fibre optique (F) et un décalage transverse des axes optiques dans la zone (d) dans laquelle procède à la réduction localisée de la section. 2. Procédé de réalisation d'un atténuateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction localisée de la section de la fibre est obtenue par chauffage et étirement de la fibre. 3. Procédé de réalisation d'un atténuateur selon la revendication 2, caractérise en ce que l'étirement de la fibre (F) est réalisé une étape ou plusieurs étapes successives de manière à obtenir l'allongement désiré. 4. Procédé de réalisation d'un atténuateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décalage transverse des axes optiques conduit à la création d'une micro courbure dans la zone (d) dans laquelle on procède à la réduction localisée de la section. 5. Procédé de réalisation d'un atténuateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la micro courbure est obtenue en plaçant la fibre sur un support (10) comprenant deux vés de positionnement présentant un désalignement correspondant à la micro courbure désirée. 6. Procédé de réalisation d'un atténuateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les opérations de réduction de la section et de décalage transverse sont concomitantes 7 Procédé de réalisation d'un ensemble d'atténuateurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les opérations de réduction de la section et du décalage transverse sont réalisées sur les fibres arrangées en ruban. 8 Procédé de réalisation d'un ensemble d'atténuateurs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les opérations de réduction de la section et de décalage transverse sont réalisées sur des fibres multicoeur. 9. Fibre optique caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un atténuateur optique (A) en ligne réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Atténuateur optique, caractérisé en ce 'il est réalisé par un tronçon de fibre optique, obtenu par découpe d'une fibre optique après mise en ceuvre du procédé selon l'une quelconque de revendications précédentes.