Brevet FR2838527A1 — publié le 20031017

MANDATAIRE: Cabinet LAURENT & CHARRAS MATRICE DE COMMUTATEURS OPTIQUES. Domaine technique L'invention se rattache au domaine de la microélechonique appliquée aux télécommunications par voie optique. Elle concerne plus précisément les composants optiques micro-élechomécaniques assurant les fonctions de commutations, communément appelées "switch". Parmi ces composants, on peut citer à tike principal les brasseurs optiques, également appelés "optical cross connect (OXC)", ainsi que les multiplexcurs à exkaction/insertion, également appelés "add-drop multiplexers (ADM)". L'invention vise plus spécifiquement la manière dont sont réparties les différentes fibres d'entrée et de sortie par rapport à la matrice, ainsi que les orientations des miroirs au sein de la matrice. Cette nouvelle répartition vise à améliorer le fonctionnement de tels composants, notamment en termes de pertes et de qualité du signal kansmis. - Techniques antérieures De façon générale, les makices de commutateurs optiques sont destinées à assurer la connexion optique entre certaines fibres d'un ensemble de fibres d'entrée et d'un ensemble de fibres de sortie. Ces ensembles de fbres sont disposés sensiblement perpendiculairement l'un à l'autre, comme illuské à la figure 1, représentant les configurations mises en ceuvre jusqu'à ce jour. Plus précisément, les fbres d'enhée (4,6) sont disposées sur un côté de la makice (1), alors que les fibres de sortie (5,7) sont situées sur un côté adjacent. Aux intersections des directions défnies par chacune de ces fibres, la makice comporte une cellule élémentaire incluant un miroir (3, 8), ou plus généralement une skucture réfléchissante apte à se déplacer, pour assurer ou non la réflexion du faisceau issu de la fibre en regard de laquelle il se trouve. Une telle distribution des fibres optiques dientrée et de sortie présente un certain nombre d'inconvénients, relatifs à de grands nombres de combinaisons de connexions réalisables. En effet, les chemins optiques parcourus par les différents faisceaux au sein S de la matrice sont particulièrement variables. Le faisceau (9) parcourant le plus court chemin optique correspond à celui émis par la fibre d'entrée (6) la plus proche du coin commun aux fibres d'entrée et de sortie, lorsque celui-ci est réfléchi par le miroir (8) le plus proche du même coin, en direction de la fibre (7) située également la plus proche du coin considéré. Ce chemin optique est de l'ordre du pas (p) d'une cellule. A l'inverse, le chemin le plus long correspond à celui du faisceau (2) issu de la fibre (4) la plus éloignée du même coin, et à destination de la fbre de sortie (5) elle-même la plus éloignée du coin considéré. Dans le cas d'une matrice comportant n x n cellules, ce chemin est de l'ordre de 2n fois le pas d'une cellule. Les pertes optiques dues à la propagation de ces faisceaux au sein de la matrice, sont donc relativement importantes pour ces faisceaux parcourant le plus fort chemin optique. Un objectif de l'invention est de réduire la longueur du chemin optique le plus long que peut parcourir un faisccau au sein de la makice. Un autre inconvénient provient du fait que la différence entre le chemin optique le plus long et le pls court est particulièrement importarte. Cette différence est de l'ordre, pour une matrice n x n, de l'ordre de 2. (n-1) fois le pas d'une cellule. Du fait de cette amplitude de chemins optiques, on observe généralement des taux de pertes optiques qui sont variables au sein de la matrice, et donc un dé faut d'uni formité sur le s propriété s de s différent s faisc e aux i s sus de la matrice. En outre, cette forte différence de chemins optiques pose un problème en ce qui concerne la collimation uniforme des différents faisceaux, selon leur position par rapport à la matrice. Un autre obj ectif de l 'invention est de réduire ia différence entre les chemins optiques le plus long et le plus court susceptibles de parcourir la matrice. Exposé de l'invention L'invention concerne donc une matrice de commutateurs optiques comportant un ensemble de cellules incluant chacune une structure réfléchissante, apte à réfléchir le faisceau issu d'un côté de la matrice en direction du côté adjacent de la même matrice. Conformément à l'invention, cette matrice se caractérise en ce que les structures réfléchissantes présentent des orientations différentes au sein de la matrice. Chaque structure réfléchissante est plus précisément orientée sensiblement parallèlement à la bissectrice du coin de la matrice la plus proche du miroir 1S considéré. Autrement dit, par rapport aux confgurations de l'Art Antérieur, dans lesquelles tous les miroirs sont parallèles, l'invention consiste à former des sous- ensembles de miroirs possédant chacun une orientation commune, mais différente d'un sous-ensemble à l'autre. Cela permet ainsi de distribuer de façon différente les différentes fibres d'entrée et de sortie. Ainsi, l'ensemble des fibres d'entrée est décomposé en deux sous-ensembles différents, disposés chacun de part et d'autre de la matrice, en regard des miroirs possédant l'orientation appropriée. La méme distribution est faite en ce qui concerne les fbres de sortie qui sont également réparties en deux sous-ensembles, disposés de part et d'autre de la matrice, en regard des miroirs appropriés. De cette manière, on observe une symétrie de l'orientation des miroirs par rapport aux deux plans médians de la matrice. Cette symétrie peut également s'interpréter comme étant une symétrie par rapport au centre de la matrice. Cette symétrie est également observée en ce qui concerne l'implantation des fibres optiques L'invention s'applique non seulement aux matrices carrées, mais également aux matrices rectangulaires, comportant un nombre de lignes et de colonnes différents. De la méme manière, le nombre de lignes et de colonnes est généralement pair (et souvent une puissance de 2), mais l'invention peut également s'appliquer aux cas des figures o le nombre de lignes et/ou de colonnes est impair. Dans ce cas, les miroirs situés sur la ligne ou la colonne centrale présentent une orientation qui est défnie en fonction de la position des fibres d'entrée et de sortie correspondantes, car dans ce cas, il n'est pas possible de définir le coin de la matrice qui est le plus proche, puisque les miroirs en question se trouvent au niveau médian de la matrice. 1S En pratique, la matrice peut être destinée à recevoir un seul ensemble de fibres d'entrce et un seul ensemble de fibres de sortie, de manière à fonctionner en brasseur optique ou "optical cross connoct (OXC)". La matrice peut également être utilisée pour fonctionner en multiplexeur par extraction/insertion ou "add-drop multiplexer (ADM)". Dans ce cas, la matrice comporte deux ensembles de fibres d'entrée et deux ensembles de fibres de sortie, le deuxième ensemble de fibres de sortie étant situé dans le prolongement du prernier ensemble de fibres d'entrée, et le second ensemble de fibres d'entrée étant situé dans le prolongement du premier ensemble des fibres de sortie. Description sommaire des fiures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: La figure 1 est une vue schématique de dessus d'une matrice de commutateurs de l'Art Antérieur. 2838527 La fgure 2 est une vue schématique d'une matrice de même ordre agencée conformément à l'invention. La fgure 3 est une vue schématique d'une matrice rectangulaire conforme à l'invention. S La fgure 4 est une vue schématique d'une matrice carrée, configurée pour fonctionner en multiplexeur à insertion/extraction. Manière de réaliser l'invention La matrice (lO) illustrée à la fgure 2 comporte quatre lignes et quatre colonnes. Les seize miroirs qu'elle contient sont orientés différemment. Plus précisément, les quatre miroirs (12-1S) situés les plus proches du coin (16) de la matrice sont orientés parallèlement à la bissectrice (11) de l'angle formé par le coin (16) de la matrice. Les orientations des autres miroirs se déterminent par rapport à leur position vis-à-vis des autres coins (17,18,19) de la matrice. Les miroirs 1S peuvent donc être parallèles soit à la bissectrice commune (11) des coins (16) et (17), soit encore parallèles à la bissectrice commune (12) des coins (19) et (18). Les ensembles des fbres optiques d'entrée et de sortie sont disposés comme suit. L'ensemble des fibres optiques d'entrée est décomposé en deux sous ensembles. Deux des fibres d'entrée (E, E2) sont disposées d'un côté (20) de la matrice, tandis que les deux autres fbres d'entrée (E3, E4) sont situées de l'autre côté (21) de la matrice. De la même manière, les fbres optiques de sortie sont également réparties de part et d'autre de la matrice. Les fbres optiques de sortie (S, S2) sont situées d'un côté (22) de la matrice, les deux autres sorties (S3, S4) étant situées sur le côté opposé (23). Dans ce cas, on observe que la matrice présente une symétrie par rapport au point milieu (25), tant en ce qui concerne les miroirs que les fbres d'entrée et de sortie. Dans la configuration illustrée à la figure 2, le chemin optique le plus court parcouru par l'ensemble des faisceaux traités par la matrice, peut étre celui du faisceau (28), dont la longueur est sensiblement égale à trois fois le pas (p) de chaque cellule. A l'opposé, le chemin optique le plus long est celui du faisceau (29) issu de la fibre (E2) de la destination de la fibre (S), et dont la longueur est sensiblement égale à cinq fois le pas (p) de chaque cellule. On constate donc que le chemin optique maximum est inférieur à la valeur mesurée pour la matrice de l'art antérieur illustrce à la figure 1, et qui vaut sept fois le pas de chaque cellule. La différence entre le chemin optique maximum et minimum vaut quant à elle 2 fois le pas d'une cellule, à comparer avec la valeur de 6 pas correspondant à la configuration de la figure 1. De façon générale, pour une matrice carrée d'ordre n, le chemin maximum, 1S mesuré en pas de cellule, vaut en configuration conforme à l'invention n/2 + n-1, à comparer avec la valeur de 2n-1 pour les matrices conventionnelles de l'art antérieur. De la méme manière, la différence entre les chemins optiques vaut conformément à l'invention n-2, à comparer avec la valeur de 2n - 2, pour des matrices carrces conventionnelles de l'art antérieur. Comme déjà évoqué, l'invention n'est pas limitée aux matrices carrées, mais peut également s'appliquer à des matrices rectangulaires, tel qu'illustré à la figure 3. La disposition des différentes fibres optiques ainsi que l'orientation des différents miroirs, se définit sur la même règle, par rapport à la position du miroir vis-à-vis du coin le plus proche. On observe ainsi à la figure 3 que les miroirs sont regroupés en quatre quadrants avec une orientation définie par la bissectrice (34,35) correspondant au coin (30-33) le plus proche. Comme déjà évoqué également, l'invention peut s'appliquer à des matrices utilisées en tant que multiplexeurs à insertion/extraction, tel qu'illustré à la figure 4. Dans ce cas, la matrice équipée d'un premier ensemble de fibres d'entrée (E,E2,Ei3,E4,E5,E6,E7,E) disposées conformément à l'invention, de part et 7 2838527 d'autre de la matricé, et sur des colonnes différentes. La matrice comprend également un premier ensemble de fibres de sortie (S,S2,S3,Si4, Ss,S6,S7'S8) réparties également de part et d'autre de la matrice, et sur des lignes différentes. Pour fonctionner en " add-drop multiplexer", la matrice est également équipée d'un S second ensemble de fibres d'entrée. Ces secondes fibres d'entrée sont également disposées de part et d'autre de la matrice, sur des lignes différentes. Un premier sous-ensemble (E2,E22,E23,E24) est disposé dans l'alignement des sorties (S2, S2, S3, St4), l'autre sousensemble (E25,E26,E27,E2) étant disposé en regard des autres sorties (Ss, Si6, St7, S) du premier ensemble de fbres de sortie. La disposition équivalente est mise en place pour le second ensemble de fbres de sortie (S2-S27). I1 ressort de ce qui précède que la configuration des différents miroirs et de la disposition des fbres optiques dans une matrice de commutateurs agencée conformément à l'invention, permet de réduire les pertes optiques du fait de la diminution du chemin optique le plus long parcouru par les faisceaux se propageant dans la matrice. On obtient également une bonne uniformisation des pertes optiques d'insertion, du fait de la réduction de la différence du chemin optique le plus long et le plus court des différents faisccaux parcourant la matrice. On obtient également des avantages en terme de qualité de collimation. REVENDICATIONS 1/ Matrice de commutateurs optiques, comportant un ensemble de cellules incluant chacune une structure réfléchissante (12,14), apte à réfléchir un faisceau issu d'un côté (20) de la matrice en direction du côté adjacent (23), caractérisée en ce que les structures réfléchissantes (12- 15) présentent des orientations différentes au sein de la matrice, chaque structure réfléchissante (12-15) étant orientée parallèlement à la bissectrice (11) du coin (16) de la matrice la plus proche du miroir considéré. 2/ Matrice de commutateurs optiques selon la revendication 1, caractérisce en ce qu'elle est destinée à recevoir un ensemble de fibres d'entrée et un ensemble de fbres de sortie, pour fonctionner en brasseur optique (OXC) . 3/ Matrice de commutateurs optiques selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est destinée à recevoir deux ensembles de fibres d'entrée et deux ensembles de fibres de sortie, pour fonctionner en multiplexeur à extraction/insertion (ADM). DEPOSANT: MEMSCAP