Brevet FR2830086A1 — publié le 20030328

FILTRE ACCORDABLE COMPOSE D'UNE FIBRE OPTIQUE ET PROCEDE CORRESPONDANT L' invention concerne un filtre accordable en longueur d'onde ainsi que le procédé d'utilisation correspondant. Le domaine de l' invention est celui des systèmes de S télécommunications optiques et plus spécifiquement celui des filtres accordables que l'on utilise notamment dans les systèmes de multiplexage ou de démultiplexage en longueur d'onde. Les systèmes actuels permettent de multiplexer et/ou dénultiplexer environ 50 longueurs d'onde, voire 100 prochainement. On connaît comme filtres accordables les réseaux de Bragg. Un réseau de Bragg peut se présenter sous la forme d'une fibre optique dans le c_ur de laquelle on fait varier localement l'indice de réfraction au moyen d'une inscription dont le pas détermine les caractéristiques du réscau parmi lesquelles, la longueur d'onde filtrée. Parmi les techniques permettant de faire varier le pas du réseau, l'une consiste à étirer la fibre. L'étirement peut être mécanique et consiste par exemple à tirer chaque extrémité de la fibre. Un tel étirement est complexe à réaliser et à contrôler. Le but de la présente invention est donc de proposer un filtre accordable, composé d'une fibre 2s optique comportant un réseau de Bragg, et pouvant facilement être étirce. L' invention a pour objet un filtre accordable composé d'une fibre optique comportant un réseau de Bragg sur une portion de ladite fibre, principalement caractérisé en ce que ladite portion est revêtue d'un matériau polymère maintenu dans un espace confiné, ledit matériau étant apte à exercer des pressions sur ladit réscau de Bragg de manière à comprimer radialement et à étirer longitudinalement ladite portion de fibre. Un tel filtre permet ainsi d'étirer la fibre en transformant une variation de pression sur la fibre en une extension à une dimension de celle-ci au moyen d'un matériau élastique pouvant se déformer. Selon un mode de réalisation de l' invention, lesdites pressions sont induites par chauffage du matériau polymère qui se dilate dans ledit espace confiné. Ledit espace confiné peut être délimité par un tube capillaire ou des spires peu dilatables sous l'effet de la chaleur. Selon un autre mode de réalisation de l' invention, lesdites pressions sont induites par des forces mécaniques radiales externes appliquses sur la surface du matériau polymère maintenu dans ledit espace confiné. Selon une caractéristique de l' invention, ledit espace confiné est délimité par un réservoir entourant ladite portion de fibre et rempli d'un élément non compressible apte à induire lesCites forces radiales sous l'effet d'une pression exercée sur ledit élément non compressible. Ledit élément incompressible peut être un fluide non compressible ou un matériau thermiquement extensible. Le matériau polymère est de préférence un élastomère réticulé par exemple de type silicone. L' invention concerne également un procédé d'étirement d'une fibre optique composée d'un réseau de Bragg sur une portion de ladite fibre, caractérisé en ce qu'il consiste à exercer des pressions sur ledit réseau au moyen d'un matériau polymère préalablement revêtu et maintenu dans un espace confiné autour de ladite portion de fibre, de manière à étirer longitudinalement ledit matériau et ainsi étirer longitudinalement ladite portion de fibre. Selon un mode de réalisation, lesdites press ions sont obtenues par dilatation dudit matériau polymère. Selon une caractéristique de l' invention, l'espace confiné est délimité par un tube capillaire ou un guipage peu dilatable sous l'effet de la chaleur et la dilatation dudit matériau polymère est induite par le chauffage dudit tube capillaire ou dudit guipage. Selon un autre mode de réalisation de l' invention, lesUites pressions sont induites par des forces mécaniques radiales appliquées sur la surface dudit 2s matériau polymère. Selon une caractéristique de l' invention, l'espace confiné est délimité par un réservoir rempli d'un élément non compressible et le procédé consiste à exercer une pression sur ledit élément non compressible de manière à induire lesdites forces mécaniques radiales sur la surface dudit matériau polymère. D'autres particularités et avantages de l' invention apparaitront clairement à la lecture de la description faite à titre d'exemple non limitatif et en regard des s dessins annexés sur lesquels: les figures la) et lb) représentent schématiquement une fibre optique revêtue d'un matériau polymère inséré dans un tube capillaire (fig. la) ou entouré de spires (fig 1. b), et destince à étre étirée thermiquement, lO la figure 2 représente schématiquement une fibre optique revêtue d'un matériau polymère enfermé dans un réservoir, et destinée à étre étirée mécaniquement. Comme représenté figures la), lb) et 2, le filtre accordable selon l' invention est revêtu sur la portion de la fibre optique 1 comportant un réseau de Bragg, d'un matériau polymère 2 qui en s'étirant dans la dimension de l'axe de la fibre, va entrainer ladite portion de la fibre avec lui et donc l'étirer; un polymère est en effet un très bon intermédiaire pour transmettre un mouvement ou une force. Ce phénomène d'étirement est bien sur réversible pour que la fibre ret rouve sa dimension et plus généra lement se s caractéristiques initiales. 2s Il se peut cependant que le filtre ne retrouve pas intégralement ses caractéristiques initiales. Mais comme le filtre accordable est bien sûr intogré dans un dispositif électronique comportant notamment un système d'asservissement électronique, ce dernier permet de compenser les dérives éventuelles. Pour simplifier on désignera dorénavant la portion de la fibre comportant un réseau de Bragg par le terme fibre. Pour que la fibre s'étire avec le matériau s polymère, il ne faut pas que celui-ci se décolle de la fibre pendant l'étirement et glisse sur la fibre sans l'entrainer: le matériau est donc confiné dans un espace entourant la fibre de manière à être maintenu plaqué sur la fibre pendant l'étirement du matériau. On choisit de préférence un polymère ayant une très bonne adhérence sur la fibre. Pour une fibre en silice, on peut choisir un polymère de type silicone. Le matériau polymère est de préférence un élastomère réticulé car un tel élastomère présente la particularité de se déformer sous l'effet d'une contrainte et de reprendre sa forme initiale lorsque la contrainte cesse. Selon un premier mode de réalisation de l' invention représenté figure la) , le matériau polymère 2 est inséré dans un tube capillaire 3 constitué d'un matériau ne se dilatant pas ou peu sous l'effet de la chaleur. Ce matériau peut être constitué par exemple d'un alliage ferreux tel que celui de la marque "Invar" des "Aciéries d'INPHY". En effet, le polymère 2 est chauffé à travers le tube capillaire 3. Sous l'effet de la chaleur, le polymère va se dilater et augmenter de volume. Confiné dans l'espace délimité par le tube capillaire 3, le polymère 2 va se dilater comme indiqué par les flèches, c'est-à-dire vers la fibre l en la comprimant dans la direction radiale c'est-à-dire en se plaquant encore plus sur celle-ci et surtout s'étendre dans la direction longitudinale de la fibre, ce qui est l'effet recherché. La dilatation du matériau polymère et donc l'étirement thermique qui en découle, sont contrôlés par la température. L'adhérence du matériau polymère 2 sur la fibre 1 peut être différente de son adhérence sur le tube capillaire 3, en particulier sous l'effet de la chaleur. L'étirement du matériau polymère 2 dans la direction longitudinale de la fibre, n'est alors pas le même au niveau de la fibre 1 et au niveau du tube 3 i l'étirement au niveau de la fibre 1 peut notamment être freiné par une trop forte adhérence du matériau polymère 2 sur le tube capillaire 3. Une solution représentée figure lb) consiste à remplacer le tube capillaire par des spires 4 touj ours constituées du même alliage ferreux. Ces spires 4 forment ce qu'on appelle un guipage. L'étirement du matériau polymère 2 n'est alors plus freiné au niveau des spires 4 qui peuvent s'écarter logèrement l'une de l'autre sous l'effet de l'étirement, leur diamètre restant néanmoins constant. Sel on un second mode de réali sat ion repré senté figure 2, le matériau polymère 2 est encerclé par un petit réservoir hermétique 5 rempli d'un élément incompressible 6 directement en contact avec le matériau polymère 2. Cet élément incompressible 6 peut être un liquide incompressible tel qu'une huile ou un gel silicone ou un matériau thermiquement extensible tel qu'un polymère. Le matériau polymère 2 constitue en quelque sorte une paroi du réservoir 5. Les autres parois du réservoir 5 sont suffisamment rigides pour qu'une pression exercée sur le liquide ou le matériau 6 contenu dans le réservoir 5 induise uniformément sur la surface du matériau polymère 2 en contact avec l'élément 6, des forces mécaniques radiales externes. Le volume du matériau polymère 2 restant constant, la pression transmise au matériau polymère 2 qui est confiné dans l'espace délimité par le réservoir 5, a pour effet de l'aplatir, d'une part en le plaquant encore plus sur la fibre 1 sous l'effet d'une force radiale et d'autre part de l'étirer longitudinalement c'est-à-dire dans la direction longitudinale de la fibre 1. La pression au niveau du réservoir et donc l'étirement mécanique qui en découle, sont contrôlés par des actionneurs tels que par exemple un piston ou un dispositif électro-magnétique ou piézo-électrique ou thermique. Dans le cas précédent de l'étirement par voie thermique, le matériau polymère se déforme en augmentant de volume alors que dans ce cas d'étirement par voie mécanique (par pression), le matériau se déforme à volume constant. On va à présent donner quelques estimations. La longueur de la portion de fibre comportant le réseau de Bragg est typiquement de quelques dizaines de millimètres; elle peut cependant être comprise entre 50 m et plusieurs mètres. L'accordabilité en longueur d'onde peut être utilisée pour positionner le filtre sur un canal de transmission ou sur un autre, en fonction de la longueur d'onde à transmettre ou pour positionner le filtre sur un canal ou entre deux de façon à rendre passant ou non passant le dispositif auquel il est intégré. Typiquement, l'espacement intercanal est de 100, 50 voire 25 GHz, ce qui correspond à un espacement en longueur d'onde de 0.8, 0.4 ou 0.2 nm. IO Pour un diamètre de fibre en silice d' environ 125 m, l'épaisseur du matériau polymère revêtu sur la fibre varie entre 60 m et 5 mm. L'étirement est limité par la résistance mécanique de la fibre. Une valeur limite acceptable est de l'ordre de 0.5% lorsque la fibre est en silice. Pour un décalage en longueur d'onde de 0.8 nm, l'étirement est environ de 0.1%. Dans le cas d'un étirement par voie thermique, on chauffe le matériau polymère à une température d' environ 80 C. REVEND I CAT IONS 1. Filtre accordable composé d'une fibre optique (1) comportant un réscau de Bragg sur une portion de ladite fibre (1), caractérisé en ce que ladite portion est revêtue d'un matériau polymère (2) maintenu dans un espace confiné, ledit matériau (2) étant apte à exercer des pressions sur ledit réseau de Bragg de manière à comprimer radialement et à étirer longitudinalement ladite portion de fibre (1). 2. Filtre accordable selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pressions sont induites par chauffage du matériau polymère (2) qui se dilate dans ledit espace confiné. 3. Filtre accordable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit espace confiné est délimité par un tube capillaire (3) peu dilatable sous l'effet de la chaleur. 4. Filtre accordable selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit espace confiné est délimité par des spires (4) peu dilatables sous l'effet de la chaleur. 5. Filtre accordable selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesUites pressions sont induites par des forces mécaniques radiales externes appliquces sur la surface du matériau polymère (2) maintenu dans ledit espace confiné. 6. Filtre accordable selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit espace confiné est délimité par un réservoir (5) entourant ladite portion de fibre et rempli d'un élément non compressible (6) apte à induire lesdites forces radiales sous l'effet d'une pression exercée sur ledit élément non compressible (6). 7. Filtre accordable selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élément incompressible (6) est un fluide non compressible. 8. Filtre accordable selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladit élément incompressible (6) est un matériau thermiquement extensible. 9. Filtre accordable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polymère (2) est un élastomère réticulé. 10. Filtre accordable selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élastomère réticulé est de type silicone. 11. Procédé d'étirement d'une fibre optique composée d'un réseau de Bragg sur une portion de ladite fibre, caractérisé en ce qu'il consiste à exercer des pressions sur ledit réseau au moyen d'un matériau polymAre maintenu dan un espace confin autour dc ladite portion de fibre, de maniAre Atirer longitudinalemenL ledit matriau et ainsi tirer longitudinalement ladite portion de fibre. 12. ProcAd d'6tirement elon la revendication 11, caactrisA en ce que ledites pressions sont obtenues par dilatation dudit matAriau polymAre. 13. ProcAdA d'Atirement selon la evendication 12, caractris en ce gue l'espace confinA est dAlimit par un tube capillaire peu dilatable sous l'effet de la chaleur et en ce que la dilatation dudit matAriau polymA>e est induite par le chauffage dudit tube capillaire. 14. ProcAd d'Atirement selon la cevendication 12, caractArisA en ce que l'espace confin est dAlimit par un guipage peu dilatable sous l'effet de la chaleur et en ce que la dilatation dudit matAriau polymre est induite par le chauffage dudit guipage. 15. ProcAd d'Atirement selon la revendication 11, caractArisA en ce que lesUites pressions sont induites pa des foces mcaniques radiales appliques sur la surface dudit matAriau polymAre. 16. Procd d'Atirement selon la revendication 15, caractrisA en ce que l'espace confin est dlimit pa un rservoir rempli d'un AlAment non compressible et en ce qu'il consiste exercer une pression sur ledit I élément non compressible de manière à induire lesdites forces mécaniques radiates sur la surface dudit matériau polymère.