Brevet FR3123732A1 — publié le 20221209

L’invention concerne un dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation comprenant une première fibre optique monomode (SM1), présentant une extrémité aval (42), une fibre optique polarisante (PZ), présentant une première extrémité (81) et une seconde extrémité (82), caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend en outre : - une première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) reliant l’extrémité aval (42) de la première fibre optique monomode (SM1) et la première extrémité (81) de la fibre optique polarisante (PZ) suivant un premier axe de liaison, - un système de réglage en orientation (13), le système étant adapté pour ajuster en position angulaire la première zone de liaison (ZL1) autour du premier axe de liaison (D1). Figure 8 Dispositif de filtrage et d’orientation en polarisation La présente invention concerne de manière générale le filtrage en polarisation de signaux lumineux dans des dispositifs utilisant de l’optique guidée. Elle concerne plus particulièrement un dispositif optique fibré de filtrage et d’orientation en polarisation comprenant une première fibre monomode SM1 et une fibre optique polarisante PZ. L’invention trouve une application dans de nombreux domaines impliquant l’optique guidée, tels que les télécommunications, les lasers, les capteurs ou encore l’interférométrie. Elle concerne également un procédé de filtrage et d’orientation en polarisation de signaux lumineux mis en œuvre par le dispositif selon l’invention. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans beaucoup d’applications faisant intervenir des signaux lumineux, il est souvent nécessaire de polariser ces signaux ou de changer leur polarisation. La manipulation de la polarisation est souvent réalisée par l’utilisation en champ libre de composants optiques polarisants non fibrés, par exemple, des polariseurs, des prismes ou encore des lames d’onde. Lorsque les signaux lumineux considérés proviennent de composants d’optique guidée tels que des fibres optiques, il existe des difficultés d’alignement des composants et de pertes de signal qui rendent l’utilisation de composants performants non optimale. La illustre un banc optique utilisant de tels signaux lumineux couplés à des composants optiques polarisants non fibrés. Le banc optique est illuminé par un signal lumineux d’entrée se propageant à travers une fibre d’entrée F E . Une lentille L 1 collimate le signal lumineux d’entrée, puis le signal lumineux collimaté traverse un polariseur P. Une seconde lentille L 2 refocalise le signal lumineux vers une fibre de sortie F S , produisant un signal lumineux de sortie. En tournant à la fois la fibre d’entrée F E par une rotation R E et la fibre de sortie F S par une rotation R S , on peut régler la polarisation du signal lumineux de sortie. Il existe des composants fibrés, comme les fibres à maintien de polarisation ou encore les fibres polarisantes, ou encore d’autres composants fibrés complexes qui intègrent tous les composants optiques de collimation ou de couplage. PRESENTATION DE L’INVENTION Afin de surmonter les difficultés citées plus haut, la présente invention propose d’utiliser des composants polarisants fibrés afin de travailler en configuration « tout fibré » et faciliter ainsi la manipulation de la polarisation de signaux provenant de composants d’optique guidée, notamment de fibres optiques. Plus particulièrement, on propose selon l’invention un dispositif optique fibré de filtrage et d’orientation en polarisation comprenant : - une première fibre optique monomode, présentant une extrémité aval, - une fibre optique polarisante, présentant une première extrémité et une seconde extrémité, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre : - une première zone de liaison opto-mécanique rigide reliant l’extrémité aval de la première fibre optique monomode et la première extrémité de la fibre optique polarisante suivant un premier axe de liaison, - un système de réglage en orientation de la première zone de liaison opto-mécanique rigide autour du premier axe de liaison, le système étant adapté pour ajuster en position angulaire la première zone de liaison autour du premier axe de liaison. Avantageusement, la première zone de liaison opto-mécanique rigide est formée par soudure. Dans ce cas, la première zone de liaison opto-mécanique rigide peut être recouverte par une protection d’épissure. Avantageusement, la fibre optique polarisante présente une biréfringence et un taux de perte de signal principal selon un axe de polarisation principal A p et un taux de perte de signal transverse selon un axe de polarisation transverse A t , où le taux de perte de signal transverse est plus élevé d’au moins 20 dB que le taux de perte de signal principal. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend en outre : - une seconde fibre optique monomode, présentant une extrémité amont, - une seconde zone de liaison opto-mécanique rigide reliant la seconde extrémité de la fibre optique polarisante et l’extrémité amont de la seconde fibre optique monomode suivant un second axe de liaison, dans lequel le système de réglage en orientation est également adapté pour ajuster en position angulaire la seconde zone de liaison autour du second axe de liaison. Avantageusement, la fibre optique polarisante est agencée en forme de boucle. Avantageusement, la fibre optique polarisante présente une longueur comprise entre 1 et 30 mètres. Avantageusement, le système de réglage en orientation est motorisé. Avantageusement, le dispositif selon l’invention comprend en outre un système d’asservissement configuré pour asservir le réglage en orientation d’au moins l’une parmi de la première zone de liaison opto-mécanique rigide et la seconde zone de liaison opto-mécanique rigide à une consigne. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif optique fibré comprend en outre un boîtier, une première ouverture de raccordement et une seconde ouverture de raccordement. Dans ce mode de réalisation, la première ouverture de raccordement et la seconde ouverture de raccordement peuvent comprendre respectivement une première traversée de cloison optique et une seconde traversée de cloison. En alternative, la première ouverture de raccordement comprend une traversée de cloison optique et la seconde ouverture de raccordement comprend un collimateur pour fibre optique. L’invention concerne également un procédé de filtrage et d’orientation en polarisation d’un signal lumineux d’entrée, mis en oeuvre par un dispositif optique fibré de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - positionner un système optique délivrant un flux lumineux en entrée de la première fibre monomode, dont au moins une portion du flux lumineux forme un signal lumineux d’entrée pénétrant et se propageant dans la première fibre monomode, - sélectionner une polarisation du signal lumineux d’entrée à filtrer en réglant l’orientation de la première zone de liaison opto-mécanique rigide autour du premier axe de liaison. Le procédé de filtrage et d’orientation en polarisation peut être mis en œuvre dans un gyromètre à fibre optique, ledit gyromètre à fibre comprenant : - une source lumineuse, - un interféromètre de Sagnac, - un port d’entrée/sortie couplé audit interféromètre de Sagnac, - un coupleur optique couplant, en amont, par une fibre amont, la source lumineuse audit port d’entrée/sortie en aval, par une fibre monomode aval, dans lequel : - le système optique comprend ledit coupleur optique et la source lumineuse, - la première fibre monomode est raccordée à la fibre monomode aval du coupleur optique, - la fibre polarisante du dispositif optique fibré de filtrage et d’orientation en polarisation est raccordée au port d’entrée/sortie. L’invention concerne également un procédé de filtrage en polarisation d’un signal lumineux d’entrée et d’orientation en polarisation d’un signal lumineux de sortie, mis en oeuvre par un dispositif optique fibré de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - positionner un système optique délivrant un flux lumineux en entrée de la première fibre monomode, dont au moins une portion du flux lumineux forme un signal lumineux d’entrée pénétrant et se propageant dans la première fibre monomode puis dans la fibre polarisante, - sélectionner une polarisation du signal lumineux d’entrée à filtrer en réglant l’orientation de la première zone de liaison opto-mécanique rigide autour du premier axe de liaison, - sélectionner l’orientation de la polarisation du signal lumineux de sortie en réglant l’orientation de la seconde zone de liaison opto-mécanique rigide autour du second axe de liaison. Les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation comprenant : - une première fibre optique monomode (SM1), présentant une extrémité aval (42), - une fibre optique polarisante (PZ), présentant une première extrémité (81) et une seconde extrémité (82), caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend en outre : - une première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) reliant l’extrémité aval (42) de la première fibre optique monomode (SM1) et la première extrémité (81) de la fibre optique polarisante (PZ) suivant un premier axe de liaison (D1), - un système de réglage en orientation (13) de la première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) autour du premier axe de liaison (D1), le système étant adapté pour ajuster en position angulaire la première zone de liaison (ZL1) autour du premier axe de liaison (D1). Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon la revendication 1, dans lequel la première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) est formée par soudure. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon la revendication 2, dans lequel la première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) est recouverte par une protection d’épissure. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la fibre optique polarisante (PZ) présente une biréfringence et un taux de perte de signal principal selon un axe de polarisation principal A p et un taux de perte de signal transverse selon un axe de polarisation transverse A t , où le taux de perte de signal transverse est plus élevé d’au moins 20 dB que le taux de perte de signal principal. Dispositif fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 1 à 4 comprenant en outre : - une seconde fibre optique monomode (SM2), présentant une extrémité amont (61), - une seconde zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL2) reliant la seconde extrémité (82) de la fibre optique polarisante (PZ) et l’extrémité amont (61) de la seconde fibre optique monomode (SM2) suivant un second axe de liaison (D2), dans lequel le système de réglage en orientation (13) est également adapté pour ajuster en position angulaire la seconde zone de liaison (ZL2) autour du second axe de liaison (D2). Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon la revendication 5, dans lequel la fibre optique polarisante (PZ) est agencée en forme de boucle. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 5 à 6, dans lequel la fibre optique polarisante (PZ) présente une longueur comprise entre 1 et 30 mètres. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le système de réglage en orientation (13) est motorisé. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon les revendications 5 et 8, comprenant en outre un système d’asservissement configuré pour asservir le réglage en orientation d’au moins l’une parmi de la première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) et la seconde zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL2) à une consigne. Dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 5 à 7, ou 9 comprenant en outre un boîtier (3), une première ouverture de raccordement (9) et une seconde ouverture de raccordement (11) et dans lequel : - la première ouverture de raccordement (9) et la seconde ouverture de raccordement (11) comprennent respectivement une première traversée de cloison optique (171) et une seconde traversée de cloison (172), ou - la première ouverture de raccordement (9) comprend une traversée de cloison optique (173) et la seconde ouverture de raccordement (11) comprend un collimateur pour fibre optique (192). Procédé de filtrage et d’orientation en polarisation d’un signal lumineux d’entrée (SE), mis en œuvre par un dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant les étapes suivantes : - positionner un système optique (S) délivrant un flux lumineux en entrée de la première fibre monomode (SM1), dont au moins une portion du flux lumineux forme un signal lumineux d’entrée (SE) pénétrant et se propageant dans la première fibre monomode (SM1), - sélectionner une polarisation du signal lumineux d’entrée (SE) à filtrer en réglant l’orientation de la première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) autour du premier axe de liaison (D1). Procédé de filtrage et d’orientation en polarisation selon la revendication 11 dans un gyromètre à fibre optique, ledit gyromètre à fibre comprenant : - une source lumineuse (21), - un interféromètre de Sagnac (23), - un port d’entrée/sortie (25) couplé audit interféromètre de Sagnac (23), - un coupleur optique (27) couplant, en amont, par une fibre amont (271), la source lumineuse audit port d’entrée/sortie en aval, par une fibre monomode aval (272), dans lequel : - le système optique (S) comprend ledit coupleur optique (27) et la source lumineuse (27), - la première fibre monomode (SM1) est raccordée à la fibre monomode aval du coupleur optique (272), - la fibre polarisante (PZ) du dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation est raccordée au port d’entrée/sortie (25). Procédé de filtrage en polarisation d’un signal lumineux d’entrée (SE) et d’orientation en polarisation d’un signal lumineux de sortie (SS), mis en œuvre par un dispositif optique fibré (1) de filtrage et d’orientation en polarisation selon l’une des revendications 5 à 7, comprenant les étapes suivantes : - positionner un système optique (S) délivrant un flux lumineux en entrée de la première fibre monomode (SM1), dont au moins une portion du flux lumineux forme un signal lumineux d’entrée (SE) pénétrant et se propageant dans la première fibre monomode (SM1) puis dans la fibre polarisante (PZ), - sélectionner une polarisation du signal lumineux d’entrée (SE) à filtrer en réglant l’orientation de la première zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL1) autour du premier axe de liaison (D1), - sélectionner l’orientation de la polarisation du signal lumineux de sortie (SS) en réglant l’orientation de la seconde zone de liaison opto-mécanique rigide (ZL2) autour du second axe de liaison (D2).