Brevet FR2812409A1 — publié le 20020201

Le développement des télécommunications par fibres optiques a fait apparaître l'intérêt du multiplexage en longueur d'onde de nombreux signaux également décalés en fréquence. C'est dans ce cadre que des dispositifs dits " d'intercalage " (interleaver) ont été utilisés et dans lesquels deux peignes de longueurs d'onde multiplexées tels que représentés respectivement sur les figures 1 et 2, sont adressés sur les entrées E1 et E2 d'un interféromètre à deux ondes. La réponse de l'interféromètre pour chacune des entrées E1 et E2 étant respectivement R1 et R2, le réglage convenable de l'interféromètre l0 permet le multiplexage des deux peignes de longueur d'onde respectivement P1 et P2, sans perte significative d'énergie. On comprend ainsi l'intérêt de ces dispositifs qui ont été précédemment décrits. Plus précisément, de manière traditionnelle, on a réalisé un tel interféromètre à deux ondes, à fibre optique, en utilisant deux coupleurs, le premier coupleur d'entrée est C1 séparant les deux ondes qui, après avoir subi des chemins optiques différents, sont recombinés par le coupleur C2. Un ajustement de la différence de marche entre les deux chemins optiques permet de réaliser l'intercalage des deux peignes de longueur d'onde respectivement P1 et P2 tels que représentés sur la figure 3. On a ainsi décrit le fonctionnement de ce dispositif en tant que multiplexeur, réalisant l'intercalage des peignes de longueur d'onde. Bien entendu, un tel dispositif est réversible et peut, dans le sens inverse, en tant que démultiplexeur, séparer des peignes de longueurs d'onde intercalés. On a constaté un défaut de ce type d'interféromètre de Mach-Zehnder dans la mesure o la différence de marche entre les deux chemins optiques est égale à la différence de longueur des fibres multipliée par l'indice de la fibre, et que, donc, cette différence de marche entre les deux chemins parcourus respectivement dans l'une et l'autre de ces fibres, est fortement sensible à la température à cause des variations de l'indice. Le but de l'invention est de proposer un interféromètre optique à deux ondes et un dispositif d'intercalage et de dissociation d'un ensemble de signaux multiplexés en longueur d'onde et qui soit stable en température. A cet effet, I'invention concerne un interféromètre optique à deux ondes définissant deux chemins de longueurs optiques différentes et comportant au moins un périscope séparateur. Selon l'invention, il comporte sur le chemin court de l'interféromètre une lame de compensation taillée dans un verre de même nature que les périscopes séparateurs et ayant pour épaisseur la différence des épaisseurs de verre des périscopes séparateurs traversées respectivement par chacune des ondes. Dans différents modes de réalisation présentant chacun des avantages o10 spécifiques et susceptibles d'être combinés: - il comporte des moyens de couplage permettant son utilisation dans un système à fibres optiques. - il comporte deux périscopes séparateurs. - il comporte un périscope séparateur, une lame de compensation et un miroir, le périscope et la lame de compensation étant traversés symétriquement avant et après réflexion sur le miroir. - il comporte des moyens d'orientation du périscope permettant un réglage fin de l'interféromètre. - il comporte une cellule stabilisée en température, placée sur la voir longue de l'interféromètre et dont la longueur est égale à la différence de longueur entre les deux voies. L'invention concerne également un dispositif d'intercalage de deux sous-ensembles de signaux multiplexés en longueur d'onde. Selon l'invention, ce dispositif comporte un interféromètre tel que celui défini plus haut. L'invention concerne encore un dispositif de dissociation d'un ensemble de signaux multiplexés en longueur d'onde. Ce dispositif comporte lui aussi, un interféromètre tel que celui défini plus haut.. La figure 1 est une représentation d'un premier peigne de longueur d'ondes P1. La figure 2 est la représentation d'un deuxième peigne de longueur d'ondes P2. La figure 3 est la représentation de ces peignes de longueur d'ondes intercalés. La figure 4 est une représentation d'un interféromètre de Mach- Zehnder de l'art antérieur, réalisé en fibres optiques. La figure 5 est une représentation d'un dispositif d'intercalage selon l'invention, dans un premier mode de réalisation. La figure 6 est une représentation d'un dispositif d'intercalage selon l'invention, dans un deuxième mode de réalisation. La figure 7 est une représentation d'un dispositif d'intercalage selon l'invention, dans un troisième mode de réalisation. Sur la figure 5, on a donc représenté un interféromètre de Mach- l0 Zehnder 1, réalisé par l'association de deux périscopes séparateurs respectivement 2 et 3. Le périscope 2 comporte une lame semi-réfléchissante 21 et un miroir 22. Par construction, cette lame semi-réfléchissante 21 et ce miroir 22 sont parfaitement parallèles, ce qui a pour effet que les rayons émergeants r1 transmis directement et r2 transmis après deux réflexions, sont eux-mêmes parfaitement parallèles. De même, le périscope séparateur 3 comporte une lame semi- réfléchissante 31, un premier miroir 32. Il comporte également un deuxième miroir 33, parallèle à la fois au miroir 32 et à la lame semiréfléchissante 31. Il est connu que l'association de deux périscopes séparateurs de ce type positionnés symétriquement l'un par rapport à l'autre tels que représentés sur la figure 5, produit un interféromètre de Mach-Zehnder dans lequel la différence de marche entre les chemins optiques des deux voies est due à la traversée de ces deux périscopes séparateurs 2 et 3 selon les épaisseurs el et e2 figurant sur la figure 5. La différence de marche ainsi produite résultant de la traversée des faisceaux dans des éléments de verre a donc l'inconvénient d'être sensible à la variation de température de l'indice qui est ainsi susceptible d'affecter cette différence de marche. Selon l'invention, une lame de compensation 6 d'épaisseur el + e2 est placée sur le chemin optique court du Mach-Zehnder, c'est à dire celui qui ne traverse pas les épaisseurs de verre el et e2. Ainsi, en cas de variation de température, les variations d'épaisseur et d'indice auront des effets comparables sur chacune des voies. On réalise ainsi un interféromètre de Mach-Zehnder stabilisé en température. La différence de marche entre les deux chemins optiques est alors le résultat de la différence de longueur des chemins el + e2 dans l'air. s Un dispositif à fibres optiques mettant en oeuvre l'interféromètre 1 est représenté sur la figure 5. Une fibre d'entrée 7 portant un flux lumineux intercalé associant deux peignes de longueur d'ondes P1 et P2 est couplée à l'interféromètre 1 par l'intermédiaire d'une lentille de collimation 10. L'extrémité de la fibre optique 7 est placée au foyer de cette lentille 10. De manière analogue, en sortie, les faisceaux émergeants respectivement r3 et r4 sont couplés aux fibres 8 et 9 par l'intermédiaire des lentilles 11 et 12, I'extrémité des fibres étant placée au foyer de chacune des ces lentilles. Ainsi, un faisceau entrant par la fibre d'entrée 7 comportant des peignes de longueurs d'onde intercalés sort de ce dispositif en étant séparé respectivement sur la fibre de sortie 8 et sur la fibre de sortie 9 pour autant que la différence de marche el et e2 entre les deux voies du MachZehnder a été adaptée. La figure 6 est une représentation d'un dispositif simplifié assurant les mêmes fonctionnalités que celui de la figure 5. L'interféromètre I mis en oeuvre dans ce dispositif comporte un périscope séparateur 4 unique associé à un miroir 5. Des faisceaux r1 et r2 sortant de ce périscope séparateur sont réfléchis par le miroir 5 et renvoyés sur celui-ci après réflexion respectivement sur la lame semi-transparente 31 et sur le miroir 33. Ce dispositif produit deux faisceaux de sortie respectivement r3 et r4. Le faisceau r4 étant superposé, mais de sens inverse au faisceau d'entrée r, un circulateur 17 permet la séparation de ces flux sans perte d'énergie, la fibre d'entrée 7 fournissant le faisceau r et la fibre de sortie 9 recevant le flux de sortie r4. Cette situation se rencontre bien entendu dans le cas o le miroir 5 est perpendiculaire aux faisceaux émergeants r1 et r2 du périscope séparateur 4 La lame de compensation 6 a alors une épaisseur el d'épaisseur égale à la différence d'épaisseur de verre traversée, respectivement par chacune des voies de l'interféromètre ainsi réalisé. Dans la figure 7, on a représenté de façon schématique un troisième mode de réalisation de l'invention, fonctionnant selon un principe analogue à celui de la figure 6, dans lequel pour éviter la mise en oeuvre d'un circulateur tel que le circulateur 17, le miroir 5 a été légèrement incliné de manière à séparer spatialement le faisceau émergeant r4 du faisceau incident r. Sur cette figure 7, les inclinaisons du miroir 5 et des rayons ont été représentées de façon approximative. Dans l'un ou l'autre des trois modes de réalisation décrits, afin d'améliorer encore la stabilisation en température, il est intéressant de mettre en oeuvre une cellule 61 placée sur la voie longue de l'interféromètre de Mach-Zehnder et contenant soit un gaz raréfié, un gaz stable en température ou encore régulé en température. Lorsque le dispositif de l'invention est équipé d'un tel élément stabilisateur 61, la différence de marche entre les deux bras étant exclusivement due à la propagation du faisceau à l'intérieur de cet élément stabilisateur, il est affranchi de tout risque de dérive thermique. On comprend que, comme les dispositifs de l'art antérieur, celui de l'invention est réversible et peut constituer soit un dispositif d'intercalage de deux sous-ensembles de signaux multiplexés en longueur d'onde soit un dispositif de séparation d'un ensemble de signaux, selon le sens de son utilisation. Par ailleurs, le réglage de l'inclinaison des périscopes par rapport aux faisceaux d'entrée et de sortie, dans le plan de la représentation des figures, permet le réglage fin de la différence de marche entre les deux voies. Ce réglage n'affecte pas le parallélisme des faisceaux les uns par rapport aux autres. REVENDICATIONS 1. Interféromètre optique à deux ondes définissant deux chemins de longueurs optiques différentes et comportant au moins un périscope séparateur, caractérisé en ce qu'il comporte, sur le chemin court de l'interféromètre, une lame de compensation taillée dans un verre de même nature que les périscopes séparateurs et ayant pour épaisseur la différence des épaisseurs de verre des périscopes séparateurs traversées respectivement par chacune des ondes. 2. Interféromètre optique à deux ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de couplage permettant son utilisation dans un système à fibres optiques. 3. Interféromètre optique à deux ondes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux périscopes séparateurs. 4. Interféromètre optique à deux ondes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un périscope séparateur, une lame de compensation et un miroir, le périscope et la lame de compensation étant traversés symétriquement avant et après réflexion sur le miroir. 5. Interféromètre optique à deux ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'orientation du périscope permettant un réglage fin de l'interféromètre. 6. Interféromètre optique à deux ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule stabilisée en température, placée sur la voir longue de l'interféromètre et dont la longueur est égale à la différence de longueur entre les deux voies. 7. Dispositif d'intercalage de deux sous-ensembles de signaux multiplexés en longueur d'onde, caractérisé en ce qu'il comporte un interféromètre selon l'une quelconque des revendications I à 6. 8. Dispositif de dissociation d'un ensemble de signaux multiplexés en longueur d'onde, caractérisé en ce qu'il comporte un interféromètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.