Brevet FR2822245A1 — publié le 20020920

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 El et E2 d'un interféromètre à deux ondes. La réponse de l'interféromètre pour chacune des entrées El et E2 étant respectivement RI et R2, le réglage convenable de l'interféromètre permet le multiplexage des deux peignes de longueur d'onde respectivement Pl et P2, sans pertes significatives 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 CI séparant les deux ondes qui, après avoir subi des chemins optiques, sont recombinés par le coupleur C2, par exemple, un interféromètre de Mach-Zehnder tel que représenté sur la figure 4. 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 Pl et P2 tels que représentés sur la figure 3. On a ainsi décrit le fonctionnement de ce dispositif en tant que multiplexer, 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. Cependant, la restitution de signaux très haute qualité nécessite un contrôle accru des étapes de multiplexage/démultiplexage. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un dispositif optique d'intercalage ou de dissociation d'un ensemble de signaux multiplexers en longueur d'onde, simple dans sa conception et dans son mode opératoire, et qui ne provoque pas de pertes. A cet effet, l'invention concerne un dispositif optique d'intercalage ou de dissociation en longueur d'onde. Ce dispositif optique comprend schématiquement : - des moyens de couplage d'un flux lumineux dans une fibre d'entrée, - un circulateur relié à cette fibre d'entrée et relié à une première et une deuxième fibres de sortie, - la seconde fibre de sortie constituant une première porte de sortie du dispositif optique, - la première fibre de sortie reliée au reste du montage optique par une lentille de collimation, - un séparateur de polarisation ayant des axes de polarisation et comportant quatre portes dont une porte d'entrée et trois portes de sortie, recevant le flux traversant la lentille de collimation et le séparant en deux composantes, - des moyens de transfert du flux lumineux d'une sortie sur l'autre, - un milieu biréfringent ayant des axes de biréfringence interposé sur le chemin optique, - une fibre constituant une seconde sortie du dispositif optique et dont l'extrémité est placée au foyer d'une lentille de collimation. Dans différents modes de réalisation particuliers ayant chacun ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles : lesdits axes de biréfringence du milieu biréfringent sont orientés à 450 des axes du séparateur de polarisation, le milieu biréfringent est un cristal biréfringent, le milieu biréfringent est une fibre optique biréfringente, le séparateur de polarisation est un cube séparateur de faisceaux par polarisation, les moyens de transfert sont des miroirs plats, placés à 90 , l'ensemble comprenant les miroirs et le séparateur formant une boucle fermée. Avantageusement, l'ensemble de ces composants peut être réalisé sous forme de fibres ou encore de composants optiques intégrés. L'invention concerne également un commutateur optique. Selon l'invention, ce commutateur comporte un dispositif d'intercalage ou de dissociation en longueur d'onde tel que celui défini plus haut et selon l'invention, il comporte également un cristal liquide et des moyens de commande recevant un signal électrique. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une représentation d'un premier peigne de longueur d'ondes Pl. - 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 MachZehnder réalisé en fibres optiques. - La figure 5 est une représentation schématique de l'action du milieu biréfringent sur l'état de polarisation de l'onde le traversant, en fonction de la longueur d'onde. - La figure 6 est une représentation schématique d'un dispositif d'intercalage, selon l'invention. - La figure 7 est une représentation schématique d'un dispositif d'intercalage avec commutateur de faisceaux de sortie. La figure 6 est une représentation schématique du dispositif d'intercalage, selon l'invention. Le montage optique 1 comporte une fibre d'entrée 2 portant un flux lumineux intercalé associant deux peignes de longueur d'onde Pl et P2 et produit par une source 3. Des moyens de couplage 4, par exemple une lentille, permettent de coupler la fibre 2 à un circulateur 5 relié à cette fibre d'entrée 2 et à une première 6 et une deuxième 7 fibres de sortie. La seconde fibre de sortie 7 constitue une première porte de sortie du dispositif optique 1. Le flux lumineux sortant de la fibre 6 est couplée au reste du dispositif optique par une lentille de collimation 8. L'extrémité de la fibre optique 6 est placée au foyer de cette lentille 8. Un séparateur de polarisation 9, par exemple un cube séparateur, ayant des axes de polarisation et comportant quatre portes dont une porte d'entrée 10 et trois portes de sortie 11, 12 et 13, reçoit le flux traversant la lentille de collimation 8 et le sépare en deux composantes ri et r2. Des moyens de transfert 14 du flux lumineux assurent le cheminement de celui-ci d'une sortie sur l'autre. Ces moyens de transfert 14 sont par exemple des miroirs plats positionnés à 90 . Un milieu biréfringent 15 ayant des axes de biréfringence, par exemple, un cristal biréfringent est interposé sur le chemin optique. Dans un mode de réalisation préféré, les axes du milieu biréfringent 22,23 (Fig. 5) sont placés à 450 des axes du séparateur de polarisation. Une fibre 16 constituant une seconde sortie du dispositif optique 1 reçoit le faisceau émergeant r3 issu du séparateur de faisceau 9 par l'intermédiaire d'une lentille de collimation 17. Le second faisceau émergeant r4 étant superposé, mais de sens inverse au faisceau d'entrée r, le circulateur 5 permet la séparation de ces flux sans perte d'énergie, la fibre d'entrée 2 fournissant le faisceau r et la fibre de sortie 7 recevant le flux de sortie r4. Les exemples d'éléments considérés dans la description sont susceptibles de modifications avec l'évolution des technologies. L'utilisation d'un cristal biréfringent comme milieu biréfringent 15 peut par exemple être remplacée par la mise en oeuvre d'une fibre optique biréfringente. De même l'ensemble de l'interféromètre en anneau peut être réalisé avec des fibres optiques biréfringents. Ainsi, un faisceau entrant par une fibre d'entrée 10 et comportant deux peignes de longueur d'onde Pl et P2 intercalés, est séparé à la sortie d'un séparateur de faisceaux 9, en deux composantes polarisées rectilignement et de directions orthogonales, r, et r2. Ces composantes voyagent en sens trigonométrique inverse dans une boucle 18 formée par un ensemble d'éléments composé par des moyens de transfert 14 et le séparateur 9. Considérant le passage par le milieu biréfringent 15 (Fig. 5A) de l'une de ces composantes, par exemple rl, les peignes de longueur d'onde Pl et P2 subissent une transformation de polarisation différente. Ainsi alors que le peigne de longueur d'onde Pl (respectivement P2) traverse le milieu biréfringent 15 sans modification de sa direction de polarisation (Fig. 5B), le peigne P2 (respectivement Pl) sort polarisé orthogonalement (Fig. 5C) à la direction de polarisation de sortie 25 du peigne de longueur d'onde Pl (respectivement P2). A la sortie du milieu biréfringent 15, le flux lumineux est porté par un faisceau r'1. L'autre composante r2, circulant en sens trigonométrique inverse, subit le même mécanisme lors de son passage par le milieu biréfringent 15. Le flux lumineux est alors porté à la sortie du milieu 15 par un faisceau r"2. Après passage du séparateur de faisceaux 9, un faisceau émergeant r3 porte le peigne Pl (respectivement P2) alors qu'un faisceau r4 porte le peigne P2 (respectivement P1). On comprend que le dispositif de l'invention est réversible et peut constituer soit un dispositif d'intercalage de deux sous-ensembles de signaux muliplexés en longueur d'onde soit un dispositif de séparation d'un ensemble de signaux, selon le sens de son utilisation. An étant la variation d'indice entre les deux axes de biréfringence, une onde de fréquence optique f voit un déphasage cumulé entre les deux axes de biréfringence de . = 27C An 1 flc, 1 étant l'épaisseur du milieu biréfringent 15. Si A (j) = 2 k7t, l'onde ne subit pas de modification de polarisation (figure 5B). Dans ce cas quel que soit la polarisation en entrée 24, l'onde lumineuse sort par la porte 16 du dispositif de la figure 7. Si ## = (2 k+l) 7t, l'onde subit une symétrie de polarisation et sort par la porte 7 du dispositif de la figure 7. Le déphasage A (j) dépendant de la fréquence optique, on obtient ainsi un sélecteur en longueur d'onde avec un pas Af tel que 2# An 1 Af/c =27i :, soitAf=c/2Anl. Ce dispositif optique d'intercalage peut avantageusement être appliqué à la réalisation d'un dispositif d'intercalage avec commutateur de sortie. Sur la figure 7 est représenté schématiquement un tel dispositif. Le dispositif optique est identique à celui décrit plus haut (Fig. 6) mais un système biréfringent accordable 19 est inséré en alignant les axes de biréfringence avec ceux du milieu biréfringent 15. Des moyens de commande 20 de ce système biréfringent accordable 19 reçoivent un signal électrique 21. Un faisceau entrant par une fibre d'entrée 10 et comportant deux peignes de longueur d'onde Pl et P2 intercalés, est séparé à la sortie d'un séparateur de faisceaux 9, en deux composantes polarisées rectilignement et de directions orthogonales, ri et r2. Ces composantes voyagent en sens trigonométrique inverse dans une boucle 18 formée par un ensemble d'éléments composé des moyens de transfert 14 et le séparateur 9. Considérant le passage par le milieu biréfringent 15 (Fig. 5A) de l'une de ces composantes, par exemple rb les peignes de longueur d'onde Pl et P2 subissent une transformation de polarisation différente. Ainsi alors que le peigne de longueur d'onde Pl (respectivement P2) traverse le milieu biréfringent 15 sans modification de sa direction de polarisation (Fig. 5B), le peigne P2 (respectivement Pl) sort polarisé orthogonalement (Fig. 5C) à la direction de polarisation de sortie 25 du peigne de longueur d'onde Pl (respectivement P2). A la sortie du milieu biréfringent 15, le flux lumineux est porté par le faisceau r'l'Ce faisceau traverse ensuite le système biréfringent accordable 19. L'application par des moyens de commande 20 d'une tension adéquate sur le système biréfringent accordable 19 permet de modifier l'orientation de la polarisation du faisceau qui le traverse. La direction de polarisation des peignes de longueur d'onde Pl et P2 peut donc être simultanément modifiée mais leur direction respective reste néanmoins orthogonale. L'autre composante r2, circulant en sens trigonométrique inverse, peut être modifiée une première fois lors de son passage par le système biréfringent accordable 19. Ce faisceau est ensuite modifié par le milieu biréfringent 15 avant d'aborder de nouveau le séparateur de faisceau 9. Ce dispositif optique peut donc avantageusement être utilisé pour t assigner le peigne P2 au faisceau émergeant r3 et le peigne Pl au faisceau r émergeant r4 ou inversement. On a ainsi réalisé un commutateur de sortie. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique d'intercalage ou de dissociation en longueur d'onde (1) caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de couplage (4) d'un flux lumineux produit par une source (3) dans une fibre d'entrée (2), - un circulateur (5) relié à cette fibre d'entrée (4) et relié à une première (6) et une deuxième (7) fibres de sortie, - la seconde fibre de sortie (7) constituant une première porte de sortie du dispositif optique (1), - la première fibre de sortie (6) relié au reste du montage optique par une lentille de collimation (8), - un séparateur de polarisation (9) ayant des axes de polarisation et comportant quatre portes dont une porte d'entrée (10) et trois portes de sortie (11), (12) et (13), recevant le flux traversant la lentille de collimation (8) et le séparant en deux composantes (rl) et (r2), - des moyens de transfert (14) du flux lumineux d'une sortie sur l'autre, - un milieu biréfringent (15) ayant des axes de biréfringence interposé sur le chemin optique, - une fibre (16) constituant une seconde sortie du dispositif optique (1) et dont l'extrémité est placée au foyer d'une lentille de collimation (17), 2. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits axes de biréfringence du milieu biréfringent sont orientés à 45 des axes du séparateur de polarisation, 3. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu biréfringent (15) est un cristal biréfringent, 4. Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu biréfringent (15) est une fibre optique biréfringente, 5. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le séparateur de polarisation (8) est un cube séparateur de faisceaux par polarisation, 6. Dispositif optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de transfert (14) sont des miroirs plats, placés à 90 , l'ensemble comprenant les miroirs et le séparateur (9) formant une boucle fermée (18), 7. Commutateur optique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'intercalage ou de dissociation en longueur d'onde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et caractérisé en ce qu'il comporte un système biréfringent accordable (19) et des moyens de commande (20) recevant un signal électrique (21).