Brevet FR2817960A1 — publié le 20020614

REFLECTOMETRE A PLUSIEURS LONGUEURS D'ONDES La présente invention est relative à un réflectomètre à plusieurs longueurs d'onde. Classiquement, un réflectomètre comporte des moyens pour injecter des impulsions lumineuses dans une fibre optique que l'on souhaite tester et des moyens pour mesurer l'intensité de la lumière optique rétro-diffusée par la fibre. On connaît déjà des réflectomètres qui utilisent plusieurs longueurs d'onde d'émission, généralement 3 ou 4. Avec de tels réflectomètres, il est par exemple possible, à partir des mesures réalisées pour chacune de ces longueurs d'onde, de reconstituer par interpolation l'ensemble de la courbe spectrale d'atténuation linéaire de la fibre. On pourra par exemple à cet égard se référer à US 5 534 994 et à US 4 737 026. Actuellement les mesures réflectométriques s'effectuent généralement avec une répartition séquentielle dans le temps pour les différentes longueurs utilisées. Ainsi, avec les réflectomètres actuels-appelés OTDR ou"Optical Time Domain Reflectometer"selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier-, la mesure et le traitement pour la première longueur d'onde s'effectuent avant la mesure et le traitement pour la deuxième longueur d'onde, etc.. Toutefois, du fait en particulier des temps de mesure importants qu'ils nécessitent, de tels réflectomètres sont mal adaptés à certaines applications industrielles, telles que le contrôle de paramètres de fibres dans les usines de fibrage ou en câblerie. L'invention propose quant à elle une structure de réflectomètre qui permet un gain de temps de mesure important. On utilise depuis longtemps, pour les télécommunications optiques, des techniques de multiplexage et dé-multiplexage en longueurs d'onde qui permettent de transporter simultanément à plusieurs longueurs d'onde des informations diverses et ainsi d'augmenter fortement les débits de données. La solution selon l'invention est un réflectomètre comportant des moyens pour l'émission de signaux optiques de différentes longueurs d'onde, des moyens pour injecter lesdits signaux dans une fibre optique à tester, ainsi que des moyens aptes à effectuer des mesures sur la lumière rétro diffusée dans ladite fibre, caractérisé en ce que les moyens d'injection comportent des moyens aptes à injecter simultanément dans la fibre à tester plusieurs signaux optiques de différentes longueurs d'onde, les moyens de mesure comportant des moyens aptes à séparer la lumière rétrodiffusée dans la fibre à ces différentes longueurs d'onde et à effectuer simultanément des mesures à ces différentes longueurs d'onde. Une telle solution permet un gain de temps de mesure important. Notamment, pour une mesure à 4 longueurs d'onde, le gain de temps de mesure est d'un facteur de l'ordre de 3 à 4. Un tel réflectomètre est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles : - les moyens d'injection comportent plusieurs sources d'émission de type laser et un générateur d'impulsions apte à commander simultanément ces différentes sources ; - les moyens de mesure comportent un démultiplexeur en longueur d'onde recevant en entrée la lumière rétrodiffusée dans la fibre et transmettant les différentes longueurs d'onde de cette lumière rétrodiffusée sur différentes voies de sortie distinctes, ces différentes voies de sortie se terminant chacune par un photodétecteur ; - les sorties électriques des différents photodétecteurs sont reliées à une même unité de traitement ; - l'unité de traitement comporte un microprocesseur par voie de sortie, les traitements étant mis en oeuvre simultanément pour chacune des voies ; - l'unité de traitement comporte un microprocesseur qui traite les signaux en sortie des différents photodétecteurs, une mémoire tampon étant, pour chacun de ces photodétecteurs, interposée entre le microprocesseur et ledit photodétecteur, des moyens de commutation permettant au microprocesseur de traiter successivement les signaux mémorisés dans les différentes mémoires tampons ; - l'unité de traitement comporte des moyens pour calculer automatiquement une courbe d'atténuation spectrale en fonction des mesures aux différentes longueurs d'onde et de coefficients dont la valeur est déterminée par l'utilisateur ; - le nombre de longueurs d'onde utilisées est supérieur ou égal à 2 notamment pour les calculs de diamètre de champ de mode et les calculs de longueur d'onde de coupure ; - le nombre de longueurs d'onde utilisées est supérieur ou égal à 3, préférentiellement supérieur ou égal à 4, notamment pour les traitements de courbes d'atténuation spectrale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : > La figure 1 est une représentation schématique d'un réflectomètre conforme à un mode de réalisation possible de l'invention. > Les figure 2A et 2B illustrent deux modes de réalisation possibles pour l'unité de traitement du réflectomètre de la figure 1. Le réflectomètre à plusieurs longueurs d'onde représenté sur la figure 1 comporte en l'occurrence quatre sources d'émission référencées de la à Id et qui correspondent à quatre longueurs d'onde différentes X 2, À 3 et À 4. Ces quatre longueurs d'onde sont par exemple égales à 1310,1410, 1550 et 1625 nm. Ces quatre sources la à Id sont commandées par un même générateur d'impulsions 2. Elles sont en outre contrôlés et asservis en température par une unité de contrôle thermique 3, ce qui permet des émissions très stables en longueur d'onde et en puissance. Sur la figure 1, la fibre à tester à été référencée par 4. Entre les sources d'émission la à Id et la fibre 4 à tester, le réflectomètre comporte : - un multiplexeur 5, dont le nombre d'entrées correspond au nombre de sources d'émission, - un isolateur 6 disposé en sortie du multiplexeur 5 et destiné à protéger les sources laser la à Id, - un amplificateur optique 7 du type de ceux qui sont utilisés pour les télécommunications optiques à modulations en longueur d'onde, cet amplificateur 7 étant choisi pour que l'amplification qu'il réalise, associée à la sensibilité des photodétecteurs 10, soit suffisante pour permettre des mesures sur des fibres de très grandes longueurs. Par exemple, pour une longueur d'onde de 1550 nm, amplifiée avec une puissance de 0 dBm, et pour un seuil de sensibilité des photodétecteurs 10 égal à-50 dBm, on peut effectuer des mesures sur des fibres optiques de 125 km de longueur. - un coupleur directionnel 8 qui d'un côté est relié à la fibre 4 et qui de l'autre côté est relié d'une part à la sortie de l'amplificateur optique 7 et d'autre part à un démultiplexeur 9. Lors de sa propagation dans la fibre optique, la lumière est en partie rétrodiffusée. La lumière rétro-diffusée par la fibre en test retraverse le coupleur 8 puis est démultiplexée en longueur d'onde au niveau du démultiplexeur 9. Ce dernier présente une voie d'entrée et quatre voies de sortie correspondant aux quatre longueurs d'onde , Â. 2, . 3 et X 4. Les quatre voies de sortie se terminent chacune par un photodétecteurlO, préférentiellement une photodiode à avalanche, qui transforme en signaux électriques le signal optique qu'il reçoit. Chaque photodétecteur 10 est contrôlé et asservi en température par une unité de contrôle thermique (non représentée sur la figure 1), ce qui permet des mesures très stables tout au long du fonctionnement du système. Après amplification (amplificateurs 11), ces signaux électriques son transmis à une unité de traitement 12, qui met en oeuvre sur ces signaux un traitement permettant la détermination de l'atténuation linéique de la fibre testée pour les longueurs d'onde des différentes sources d'émission. Ce traitement permet également la détermination de la longueur d'onde de fonctionnement de la fibre testée, ainsi que la détection de la présence sur la fibre d'éventuels défauts, de soudures ou de connecteurs. Le traitement du réflectomètre peut également permettre d'autres fonctionnalités et notamment permettre la reconstitution de la courbe d'atténuation spectrale, le calcul du diamètre du champ de mode et de la longueur d'onde de coupure, ainsi que la reconstitution des courbes de dispersion chromatique déterminées pour un point donné de la fibre optique ou pour l'ensemble de la fibre 4. Des traitements en ce sens sont en eux-mêmes classiquement connus par l'homme du métier. On pourra par exemple à cet égard se référer aux normes EIA/TIA 455-120 et 455-121. On notera que pour la détermination de la courbe d'atténuation spectrale, l'unité de traitement comporte avantageusement des moyens permettant à l'utilisateur de saisir comme paramètres d'entrée les coefficients de la matrice de Hanson qu'il veut utiliser, au même titre que l'indice de réfraction de la fibre en fonction de la longueur d'onde par exemple. Ces coefficients dépendent en effet de données de production que seul le fibreur fabricant maîtrise généralement. Deux configurations avantageuses possibles pour l'unité 12 ont été représentées sur les figures 2A et 2B. Sur celle illustrée sur la figure 2A, il est prévu autant de processeurs (uprol à pro4) que de voies à analyser. Chaque micro-processeur traite en temps réel les données de la voie qui lui correspond et envoie le résultat de ses opérations sur l'unité d'affichage (unité 13 sur la figure 1). Dans la configuration illustrée sur la figure 2B, les différentes données sont traitées par un seul microprocesseur (u. pro). Il est prévu autant de mémoires tampons (référencées de BI à B4 sur la figure2B) que de voies en sortie du dé-multiplexeur 9. Les données de mesure de chacune des voies sont stockées dans ces mémoires, le microprocesseur llpro vidant successivement ces mémoires pour traiter les unes après les autres les données de chaque voie et envoyer le résultat de ses opérations sur l'unité d'affichage 13. Quelle que soit la configuration retenue, l'horloge 14 associée à l'unité de traitement 12 est avantageusement utilisée pour synchroniser le générateur d'impulsions 2. D'autres modes de réalisation sont bien entendu possibles. En particulier, l'invention a été ici décrite dans le cas d'un réflectomètre à quatre longueurs d'ondes mais pourrait également trouver application pour un nombre de longueurs d'onde différents selon les traitements que l'on désire effectuer. Par ailleurs, le coupleur 8 pourrait être remplacé par un composant formant commutateur optique permettant dans une configuration de relier la fibre 4 à la sortie de l'amplificateur 7 et, dans une autre configuration, de relier la fibre 4 à l'entrée du démultiplexeur. Le mode de réalisation décrit précédemment comporte un amplificateur commun 7 situé entre les moyens isolateur 6 et le moyens coupleur ou commutateur optique 8. Cependant, un autre mode de réalisation selon l'invention peut comporter une pluralité d'amplificateurs individuels. Chaque amplificateur individuel est alors propre à chaque voie laser et est situé entre la source laser (référencée par 1 a, 1 b, 1 c ou Id) et les moyens communs multiplexeur 5. REVENDICATIONS 1. Réflectomètre comportant des moyens pour l'émission de signaux optiques de différentes longueurs d'onde, des moyens pour injecter lesdits signaux dans une fibre optique à tester, ainsi que des moyens aptes à effectuer des mesures sur la lumière rétro diffusée dans ladite fibre, caractérisé en ce que les moyens d'injection comportent des moyens aptes à injecter simultanément dans la fibre à tester plusieurs signaux optiques de différentes longueurs d'onde, les moyens de mesure comportant des moyens aptes à séparer la lumière rétrodiffusée dans la fibre à ces différentes longueurs d'onde et à effectuer simultanément des mesures à ces différentes longueurs d'onde. 2. Réflectomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection comportent plusieurs sources d'émission de type laser et un générateur d'impulsions apte à commander simultanément ces différentes sources. 3. Réflectomètre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de mesure comportent un démultiplexeur en longueur d'onde recevant en entrée la lumière rétrodiffusée dans la fibre et transmettant les différentes longueurs d'onde de cette lumière rétrodiffusée sur différentes voies de sortie distinctes, ces différentes voies de sortie se terminant chacune par un photodétecteur. 4. Réflectomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que les sorties électriques des différents photodétecteurs sont reliées à une même unité de traitement. 5. Réflectomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de traitement comporte un microprocesseur par voie de sortie, les traitements étant mis en oeuvre simultanément pour chacune des voies. 6. Réflectomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de traitement comporte un microprocesseur qui traite les signaux en sortie des différents photodétecteurs, une mémoire tampon étant, pour chacun de ces photodétecteurs, interposée entre le microprocesseur et ledit photodétecteur, des moyens de commutation permettant au microprocesseur de traiter successivement les signaux mémorisés dans les différentes mémoires tampons. 7. Réflectomètre selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'unité de traitement comporte des moyens pour calculer automatiquement une courbe d'atténuation spectrale en fonction des mesures aux différentes longueurs d'onde et de coefficients dont la valeur est déterminée par l'utilisateur. 8. Réflectomètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de longueurs d'onde utilisées est supérieur ou égal à 2 notamment pour les calculs de diamètre de champ de mode et les calculs de longueur d'onde de coupure. 9 Réflectomètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de longueurs d'onde utilisées est supérieur ou égal à 3, préférentiellement supérieur ou égal à 4, notamment pour les traitements de reconstitution de courbes d'atténuation spectrale.