FR 2107996 A1 19720512 FR 7134541 A 19710924 La présente invention concerne un guide sondes propre à guider une énergie ondulatoire ayant une fréquence sélectionnée suivant plusieurs modes de propagation d'onde ayant des constantes de phase différentes. Dans le domaine de la transmission ondes électromagnétiques dans un tuyau conducteur creux ou tout autre type de guide ondes il est bien connu que l'énergie ondulatoire peut se propager suivant un ou plusieurs modes de transmission ou configurationsde champ caractéristiques, selon la forme et les dimensions de la section transversale du guide d'ondes et selon la fréquence de fonctionnement. Habituellement, à une fréquence donnée quelconque, plus grande est la section transversale du guide, plus élevé est le nombre de modes de propagation possibles.En général, on considère qu'il est souhaitable de confiner la propagation dans un mode particulier choisi en raison de ses propriétés de propagation favorables pour l'application particulière envisagée, et aussi parce que la propagation selon plus d'un mode peut donner naissance à des pertes d'énergie, à une distorsion conversion-reconversion et à d'autres effets nuisibles. Si le mode de propagation voulu est le mode de propagation dominant et si la longueur d'onde est suffisamment grande, il est possible de réduire les dimensions de la section transversale du guide en sorte qu'il n'y soit entretenu aucun mode de propagation autre que le mode dominant. Cette solution ncest cependant pas applicable si le mode de propagation voulu nrest pas le mode dominant, ou si l'emploi d'un guide de grande section est nécessaire pour réduire l'atténuation à un minimum ou pour toute autre raison. Toutefois, étant donné que ces guides d'ondes sont capables par eux-mêmes d'assurer la propagation selon plus d'un mode, ils ont toujours été considérés comme potentiellement générateurs de perturbations.Par exemple, comme les différents modes se propagent avec des vitesses de groupe différentes, la conversion de mode introduit un retard relatif dans la partie du signal qui se trouve acheminée suivant les autres modes de propagation. Cela est le plus évident lorsque ce sont des impulsions qui se trouvent transmises et ce phénomène conduit à un élargissement de l'impulsion de sortie caractérisé par un facteur qui est proportionnel à la longueur du trajet de l'onde. Jusqu'à présent tout effort a tendu à rendre le guide d'ondes plus parfait et partant à minimiser la conversion de mode. Dans un article intitulé 9'Transmission in Multimode Wave- guide With Random Imperfections", paru dans le numéro de mai 1962 du Bell System Technical Journal, les auteurs, H.E. Rowe et W.D.Warters, ont étudié les effets d'imperfections géométriques arbitraires sur la transmission d'une onde suivant le mode TEo1 se propageant dans un guide d'ondes circulaire, et ils y ont déterminé les tolérances admises pour ces imperfections Etant donné la configuration de champ unique de certains modes de propagation, il est possible de dimensionner la structure du guide d'ondes de manière à favoriser un mode de propagation préféré. Pour citer un exemple, dans les régions du spectre de fréquences correspondant aux ondes micrométriques et millimétriques, les modes TE circulaires peuvent effectivement être découplés des modes TM parasites par la configuration héli cordiale de guide d'ondes telle que décrite dans le brevet américain 2.848.695. La naissance du laser comme source de radiations cohérentes de longueurs d'ondes optiques a renforcé de façon appréciable les problèmes relatifs au guidage des ondes électromagnétiques. En raison des longueurs d'ondes extrêmement petites impliquées, aucune des solutions évoquées plus haut ne scest avé- rée être un moyen pratique pour assurer une transmission efficace. Les diverses solutions préconisées jusquVà présent ont tenté, soit de limiter la propagation à un seul mode, soit de rendre le guide d'ondes plus parfait de manière à réduire à un minimum le couplage entre le mode de propagation préféré et les modes de propagation parasites. L'invention a pour objet un guide d'ondes optiques à plusieurs modes dans lequel la dispersion évoquée plus haut se trouve réduite. Le guide d'ondes selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte des imperfections qui favorisent le couplage entre les modes de propagation guidés tout en minimisant le couplage entre les modes guidés et les modes non guidés. Ces imperfections qui sont introduites délibérément consistent en des variations des dimensions de la section transversale du guide et/ou des changements de la direction de lsaxe du guide. L'introduction de telles imperfections ou discontinuités a pour effet de produire un couplage plus efficace entre les divers modes de propagation des ondes. Plus grand est ce couplage, plus la presque totalité de l'énergie ondulatoire se trouve répartie entre tous les modes possibles et, en conséquence, le temps nécessaire pour que toute l'énergie traverse le guide est plus sensiblement le même.Ainsi, alors qu'une impulsion d'énergie qui se propage le long d'un guide idéal suivant deux modes différents arrive à la sortie du guide sous forme de deux impulsions qui se suivent avec un écart de temps proportionnel à la longueur du guide, la même impulsion, se propageant le long d'un guide d'égale longueur conforme à l'invention, arrive à la sortie du guide sous forme d'une seule impulsion dont l'énergie est répartie entre tous les modes couplés, la largeur de cette impulsion étant proportionnelle à la racine carrée du produit de la longueur du guide par la longueur de couplage. Comme cette dernière décroît à mesure que croit le degré de couplage entre modes, la dispersion résultante diminue de façon correspondante. Le couplage arbitraire entre les modes de propagation, s'il tend effectivement à réduire la dispersion, tend aussi à augmenter les pertes par suite du couplage d'une certaine énergie entre les modes guidés et non guidés (rayonnants). C'est pourquoi, dans une forme de réalisation de l'invention, le couplage se trouve-t-il être réduit sélectivement à se produire principalement entre les modes guidés. Ce couplage peut être continu, ou bien il peut être prévu à intervalles déterminés le long du guide d'ondes. Dans une autre forme de réalisation du guide d'ondes selon l'invention, la dispersion se trouve minimisée en favorisant délibérément le processus de conversion de mode dans le guide entre des paires de modes sélectionnées. Dans des guides propageant des modes n'ayant que deux vitesses de groupe différentes, le couplage, qui peut soit être continu, soit être prévu à intervalles déterminés le long du guide, a une périodicité spatiale égale à la longueur d'onde de battement (différence) entre les différents modes.Dans des guides propageant des modes ayant au moins trois vitesses de groupe différentes, le guide est proportionné en sorte telle que les vitesses de groupe moyennes de paires sélectionnées de modes guidés sont approximativement égales à la même vitesse moyenne, et le mécanisme de couplage a une distribution spatiale donnée par la superposition de sinusoïdes dont les périodicités sont égales aux longueurs fonde de battement entre les paires de modes sélectionnées. L'effet du couplage intermodal serré est de forcer l énergie ondulatoire à circuler en va-et-vient entre les modes couplés, assurant ainsi la propagation alternativement à la vitesse de groupe supérieure, puis à la vitesse de groupe inférieure re. Comme la vitesse moyenne pour toutes les paires de modes couplés est approximativement la même, toute énergie tend à prendre le même temps pour négocier le trajet seconde et, partant, toute l'énergie tend à arriver à la sortie du guide à peu près au même instant. En limitant de façon plus précise le mécanisme de couplage à un nombre moindre de paires de modes, on réduit fortement la tendance au couplage avec un mode de propagation non guidé. L'invention va être décrite plus en détails ci-après à l'aide des dessins joints sur lesquels: - la figure 1 schématise un système de communication à longue distance et montre l'effet de la conversion de mode sur une impulsion propagée; - les figures 2 et 3 illustrent deux montages selon l'invention, propres à produire des variations du diamètre et des changements de la direction axiale d'une'fibre de verre; - la figure 4 illustre la distribution des modes dans un guide d'ondes; - la figure 5 illustre un autre montage pour produire des variations du diamètre d'une fibre de verre; - la figure 6 représente un tronçon de guide ondes; - la figure 7 est un diagramme montrant la variation de la vitesse de groupe en fonction de la fréquence pour trois groupes de modes différents. Le système de communication schématisé à la figure 1 comprend un transmetteur "0, un récepteur 11, et un guide dons des 12 reliant les deux premiers. Pour les besoins du présent exposé on supposera que le guide ondes 12 peut assurer deux modes de propagation M1 et N ayant des vitesses de groupe V1 et V2 différentes, et que le guide 12 est un guide idéal cest- à-dire qu'il n'y a aucun couplage entre les deux modes. Le-guide d'ondes 12 peut être constitué de fibres de verre ayant une ame cylindrique circulaire possédant un indice de réfraction n et ayant un rayon a, entourée dgun revêtement possédant un indice de réfraction n2.La figure 6 illustre un tronçon du guide don- des 12. Si une impulsion se trouve appliquée à ltextrémité transmettrice du guide 12 suivant chacun des deux modes M1 et N simultanément, chaque mode se propagera le long du guide indépendamment de l'autre et chaque mode arrivera à l'extrémité réceptrice du guide à un moment déterminé par sa vitesse de groupe. Se propageant à la vitesse v1, ltimpulsion du mode M1 arrive à l'extrémité réceptrice après un laps de temps t, égal à L/v1, tandis que l'impulsion du mode M2 arrive à l'extrémité réceptrice après un laps de temps t2 égal à L/v2. Le symbole L désigne la longueur du guide. La différence de temps T entre t2 et t1 est la dispersion. Comme aucun guide n'est réellement parfait, il se produit en fait un certain couplage entre les deux modes de propagation de telle sorte que l'énergie tend à arriver à l'extrémité réceptrice répartie sur l'entièreté de l'intervalle compris entre tj et t2, produisant ainsi une impulsion de sortie présentant l'allure de la courbe 13 sur la figure 1. (On remarquera en passant que la courbe 13 néglige l'effet de la dispersion à leinté- rieur des modes de propagation individuels puisque dans les gui des d'ondes surdimensionnés, et particulièrement dans les guides d'ondes diélectriques, cet effet est beaucoup plus petit que la dispersion entre les différents guides) Qualitativement, ce que l'on vient de dire s'applique également au cas où l'excitation du guide se fait suivant un seul mode mais où des modes additionnels se trouvent engendrés par suite d'une conversion de mode le long du guide. De toute fa çon, la dispersion due à des vitesses de groupe différentes pour les différents modes de propagation se traduit par un élargisse- ment de l'impulsion proportionnellement à la longueur du guide. C'est en se basant sur cela que les efforts ont tendu jusqu'à présent à perfectionner les guides d'ondes en sorte de réduire à un minimum la conversion de mode, et à absorber l'énergie des modes de propagation indésirables en sorte de réduire à un minimum l'intervalle de temps sur lequel peut se produire la reconversion. L'invention, quant à elle, est basée sur un concept entièrement nouveau. En bref, la demanderesse considère le gui de d'ondes à plusieurs modes de propagation comme une ligne de transmission à plusieurs voies le long desquelles le trafic s'écoule à des vitesses différentes qui correspondent aux différentes vitesses de groupe caractéristiques des divers modes0 Dans un guide ondes selon la technique antérieure, énergie dans chacun des modes tend à rester principalement dans un des modes tout le long du guide, une brève excursion ne se produisant qu'occasionnellement dgun mode dans l'autre Mais pour la majeure partie, l'énergie dans chaque mode tend à rester confinée dans son mode particulier et à se propager à une vitesse de groupe particulière, l'énergie suivant chaque mode arrivant à l'extrémité réceptrice du guide à un instant différent de celui auquel arrive l'énergie qui s n est trouvée convertie fortuite ment en d'autres modes. Dans un guide d'ondes selon l'invention, par contre, il y a un échange délibéré d'énergie entre les voies9 et léner- gie dans chaque mode se trouve délibérément convertie en chacun des autres modes, forçant ainsi toute l'énergie à se propager à toutes les vitesses de propagation de mode. Ainsi donc, en moyenne, l'énergie lancée initialement, ou convertie en chacun des modes autorisés, se propage à chacune des autres vitesses de propagation de telle sorte que l'énergie dans tous les modes tend à arriver à l'extrémité réceptrice du guide à peu près au même instant. Qualitativement, on peut montrer que la largeur résultante T d'une impulsion est donnée par T 'mLL (1) c où L est la longueur du guide Lc est la longueur de couplage. Comme Lc est inversement proportionnel au couplage de mode par longueur unitaire, plus le courage est grand, plus Lc est petit et plus l'impulsion de sortie est étroite. La figure 2 illustre un montage pour fabriquer un guide d'ondes en fibres de verre pour énergie ondulatoire de lon gueur dgonde optique. Habituellement9 ces fibres sont étirées à partir d'une matière préforméespar chauffage du verre dans un four > Fuispar tracL'ai.Unepièce de verre 20 sur la figure 2 pénètre dans le four 21 et est tirée vers le bas à une vitesse v0 Comme le diamètre de la fibre étirée est fonction de la vitesse à la quelle elle est tirée, la vitesse est soigneusement contrôlée, selon la technique antérieure, afin d'obtenir un filtre uniforme.Cette uniformité a toujours été cdnsidérée comme importante puisqu'il était également connu que des variations du diamètre des fibres induisent un couplage entre les modes de propagation. Par contre, selon l'invention, la vitesse à laquelle le verre est tiré se trouve délibérément modulée en sorte de créer des variations du diamètre et par conséquent de favoriser le couplage. Sur la figure 2 le verre est supporté par un organe piézoélectrique 22 qui est excité par signal aléatoire ou répétitif dérivé d'une source de bruit 23. Dans les cas où le signal dérivé de la source 23 est répétitif, la fréquence en est liée à la longueur d'onde de battement des modes de propagation qui doivent être couplés. Un amplificateur 24 peut être prévu si nécessaire. Pendant le fonctionnement organe piézoélectrlque produit un déplacement axial +az du verre 20 en réponse au signal dérivé de la source 23. Ce déplacement produit une variation de la vitesse d'étirage laquelle, à son tour, module le diamètre de la fibre. Les configurations modales des ondes guidées peuvent, d'une façon générale, être divisées en deux catégories. La première est caractérisée par des configurations de champ électromagnétique symétriques par rapport à l'axe du guide. La seconde catégorie est caractérisée par l'absence d'une telle symétrie. Bien que les variations du diamètre de la fibre favorisent le couplage entre les modes de propagation dans les catégories respectives, elles ne procurent pas un couplage efficace entre les deux catégories de modes. Ce couplage est dû à des variations de la direction de l'axe du guide. Par exemple, dans un système supportant une onde polarisée dans une direction seulement, une ondulation se manifeste dans le plan du guide perpendiculaire à la direction de polarisation. Dans un guide symétrique circulaire, des ondulations se trouvent induites dans deux directions orthogonales, ce qui donne lieu à une configuration hélicoidale Ces variations de direction sont produites par une modification de la structure de traction sur la figure 2 comme le montre la figure 3.L'organe piézoélectrique 22 de la figure 2 se trouve remplacé par quatre tiges piézoélectriques 31, 32, 33 et 34, disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de la tige de verre 20. Les tiges de chaque paire opposée sont excitées avec un déphasage de 180 degrés, et chaque paire est excitée avec un déphasage de 90 degrés par rapport à l'autre paire. Pour engendrer ces signaux, le signal dérivé de la source 23 est appliqué à la branche 1 dgun coupleur différentiel à quadrature 35 qui le divise en deux composantes égales sur les branches de sortie 3 et 4. Ainsi queil est bien connu, les deux signaux de sortie se trouvent déphasés de 900 l'un par rapport à l'autre. Les signaux de sortie en quadrature sont appliqués aux amplificateurs 36 et 37, respectivement, qui non seulement les amplifient mais les convertissent en deux signaux équilibrés destinés à exciter les paires diamétralement opposées de tiges. Les signaux de sortie de l'amplificateur 36 sont appiiques--rx- tiges 31 et 33 tandis que les signaux de sortie de l'amplifica- teur 37 sont appliqués aux tiges 32 et 34. Quoique l'effet total sur le mécanisme de traction du verre soit une superposition des effets produits par toutes les composantes différentes du signal dérivé de la source 23, on ne considérera dans le présent exposé que l'effet d'une seule composante. En particulier, on a supposé sur la figure 3 que la composante est nulle à la sortie de l'amplificateur 36. Le signal à la sortie de l'amplificateur 37 est alors maximum et un signal de polarité négative se trouve appliqué à la tige 34. LVeffet ainsi produit est un déplacement angulaire Q2 de l'axe du verre, dans le plan des tiges.Un quart de période plus tard, le signal à la sortie de l'amplificateur 37 est zéro tandis qucil est maximum à la sortie de l'amplificateur 36, produisant ainsi un déplacement angulaire 91 dans le plan des tiges 31 et 33. Ce processus se poursuit, induisant un déplacement angulaire Q2 à la demialternance (pi suit, puis un déplacement angulaire -S1 à la demialternance suivante. L'effet total est alors d'engendrer un déplacement hélicoidal à mesure que le verre est tiré comme l:il lustre la courbe 5 sur la figure 3.Pour produire à la fois des variations de diamètre et des variations de la direction de l'axe du guide, on peut superposer un signal commun aux quatre tiges ou bien on peut utiliser un organe piézoélectrique séparé. Quel que soit le montage adopté, les modes de propagation dans chacune des deux catégories se trouvent couplés entre eux par suite des variations du diamètre de la fibre tandis aucun couplage entre catégories se trouve produit par les variations de la direction de l'axe de la fibre. On peut utiliser une source de signal telle qu'elle produise un couplage intermodal arbitraire sur toute l'étendue du spectre. Malheureusement, ce couplage intéresse les modes de propagation non guidés aussi bien que les modes de propagation guidés. Bien que ces derniers continuent à se propager le long du guide et se trouvent conservés, les modes non guidés rayonnent de l'énergie et constituent une perte pour le système. Il est clair que dans un guide ayant une longueur appréciable, toute l'énergie se trouve finalement perdue à moins que des moyens ne soient prévus pour empêcher un tel couplage. Ctest pourquoi on utilise un couplage sélectif plutôt qu'un couplage arbitraire La figure 4 illustre, à titre d'exemple, une distribution modale typique dans un guide sondes en fonction de la constante de phase.En général, il y a une distribution de modes guidés discrets M1, M2, M3 et M4 ayant des constantes de phase ss1 ss2 ss3 et B4,respectivement. Il existe en outre une zone continue de modes rayonnants à partir de la constante de phase (qui est plus petite que les constantes de phase des modes gui- dés), ainsi que l'illustre la zone hachurée limitée par la courbe 30. Dans le montage à couplage arbitraire, décrit jusqu'à présent, il existe,comme on l'a vu, un couplage entre les modes guidés, ce qui produit un effet utile, et entre les modes guidés et non guidés, ce qui crée une perte dans le système. Aussi le couplage se trouve-t-il être avantageusement limité aux seuls modes guidés en passant d'un montage à couplage arbitraire à un montage à couplage déterminé. Comme le couplage ne se produit qu'entre des modes dont la longueur d'onde de battement Xb approche de la périodicité spatiale Xm du mécanisme de couplage le long du trajet de l'onde, le processus de conversion de mode peut être plus soigneusement contrôlé en limitant ces longueurs dson- des spatiales à des bandes de longueurs d'ondes qui permettent un couplage principalement entre des modes guidés et de manière à minimiser le couplage entre les modes non guidés. Ctest ainsi que, pour obtenir un couplage entre tous les modes guidés indiqués sur la figure 4, les longueurs d'ondes spatiales du dispositif de couplage se trouvent confinées à t 10% environ de:: Dans la seconde forme de réalisation décrite ici, le couplage ne se fait qu'entre des groupes de modes sélectionnés et, en particulier, dans le cas de exemple choisi à trois groupes, entre les groupes de modes 1 et 3. De plus, le mécanisme de couplage ngest pas arbitraire mais il a une longueur dgon- de unique Dans ce cas, la source 23 est donc une source unique à fréquence unique. La figure 5 illustre un montage pour produire un couplage sélectif suivant la première forme de réalisation de l'in- vention. Ce montage est fondamentalement le même que celui de la figure 2, mais modifié pour inclure un filtre passe-bande dans le circuit dtexcitation de l'organe piézoélectrique. Utilisant les mêmes références que sur la figure 2, le dispositif représenté à la figure 5 comprend une pièce de verre 20, fixée par son entré mité supérieure à organe piézoélectrique 22 et s'étendant à son extrémité inférieure dans le four 21. L'organe piézoélectrique est excité par une source 23 à travers un filtre passe-bande 50 et, éventuellement, un amplificateur tel que 24. Comme indiqué plus haut, le diamètre de la fibre tirée est lié à la vitesse de traction. Plus particulièrement, la rela tion entre le diamètre et la vitesse est donnée par où n est approximativement égal à 1/2. Substituant la valeur de n dans (3) on obtient: Le déplacement instantanné z produit par organe piézoélectrique à une fréquence w est: z = z p sin wt, (5) où Zp est le déplacement maximum, qui varie en fonction de l'amplitude de l'excitation électrique. L'accroissement de vitesse vm superposé à la fibre est donné par la dérivée du déplacement par rapport au temps, soit: Vm = dz/dt = zF # cos wt = vmp cos #t . (6) La vitesse de traction instantannée de la fibre est alors: v = vO + vm , (7) où vO est la vitesse de traction moyenne. Pour un accroissement du diamètre 2a d'une fibre ayant un diamètre moyen 2d, le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse moyenne est a De (8) on déduit 2a vmp d o (9) Substituant mp dans (6) et résolvant par rapport à zp on a alors: vo où #m = f est la longueur sonde mécanique ou spatiale de la variation de diamètre le long de la fibre par suite de l'excitation électrique de fréquence f. Dès lors, connaissant #b (voir équation 2) et vo, les valeurs de m et les fréquences du signal dexcitation se trouvent définies. A titre d'exemple numérique, on spposera une fibre ayant un diamètre 2d = 6gm, tirée à une vitesse moyenne de 0,61 m/s. A l'aide du tableau I à la page 3203 du Bell System Technical Journal, Décembre 1969 (article de D. Marcuse intitulé "Mode Conversion Caused by Surface Imperfections of a Dielectric Slab Waveguide "), on trouve que l'on peut obtenir un couplage de 0,01 entre les modes avec une longueur de couplage D égale à 30.000 Rm pour une variation du rayon a de la fibre lorsque a = 40.(3) = 0,012 #m. 30000 La constante 40 utilisée dans la relation cisdessus est une approximation des valeurs données dans la colonne ad/d2 du tableau précité pour une différence des indices de réfraction du noyau de la fibre et de son revêtement, de Osai; c'est-à-dire n g = Pour une longueur d'onde de battement #b particulière quelconque, laquelle est fonction de la fréquence du signal et du diamètre de la fibre, le déplacement longitudinal z qui doit être produit peut être calculé à présent à l'aide de l'équation (10). A partir de la relation v o f = vo/#m, (11) m on peut également calculer la fréquence optimale du signal d'excitation.En supposant #b = 200 m, la fréquence du signal d'excitation est de 3000 Hz approximativement Le filtre passebande 50 sur la figure 5 a donc une bande passante centrée sur la fréquence de 3000 Hz. L'amplificateur 24 fournit une tension suffisante à l'organe piézoélectrique 22 pour que soit produit un déplacement longitudinal de crête-à-crête de x 0,25 m. Dans la première forme de réalisation décrite, un calcul similaire est alors effectué pour chacune des autres paires de modes, déterminant ainsi complètement la caractéristique de la ban de passante du filtre 50 et de l'amplificateur 24. Une analyse similaire peut être effectuée pour produire des changements de direction de l'axe du guide afin assurer un couplage entre les catégories de modes de propagation, s'il le faut. D'autre part, ayant reconnu que les modes guidés possibles peuvent être répartis selon leurs vitesses de groupe, le couplage entre modes de propagation peut être limité à se produire entre des groupes de modes sélectionnés plutôt qu'entre tous les modes guidés. Dans des guides supportant des modes de propagation n'ayant que deux vitesses de groupe différentes, le couplage, qui peut soit être continu, soit être prévu à intervalles déterminés le long du guide, a une périodicité spatiale égale à la longueur d'onde de battement entre les deux modes de propagation différents.Dans les guides supportant des modes de propagation ayant au moins trois vitesses de groupe différentes, le guide est proportionné en sorte telle que les vitesses de groupe moyennes de paires sélectionnées de modes guidés sont approximativement égales à la même vitesse moyenne, et le mécanisme de couplage a une distribution spatiale donnée par la superposition de sinusoides dont les périodes sont égales aux longueurs d'ondes de battement entre les paires de modes sélectionnées. Pour le guide d'ondesdiélectrique représenté à la figure 6, les modes peuvent être répartis par vitesses de groupe comme indiqué au tableau 1 ci-après. TABLEAU 1. troupe n . i 2 3 4 5 vitesse de v1 i v2 v3 v4 v5 groupe HE HE 21 HE41 HE, i TE02 Désignation Hein 21 31 des TM01 EH11 EH21 TM02 modes TE01 HE13 HE22 Ainsi, quoique le guide diondes 12 puisse supporter jusqu'à douze modes de propagation différents, seules cinq vitesses de groupe différentes doivent être prises en considération. Par exemple, on considérera d'abord le cas où le guide 12 ne supporte que les modes de propagation des groupes 1 et 2. Dans ce cas, un couplage intermodal serré, ayant une périodicité spatiale donnée par la relation où B2 et 51 sont les constantes de phase des modes dans les grou groupes respectifs est introduit le long du guide. L'effet de cette disposition est de coupler l'énergie suivant un mouvement de va-et-vient entre les deux modes en sorte que, en moyenne, toute l'énergie arrive à la sortie du guide à un moment correspondant à la moyenne des deux vitesses de groupe v1 et v2. Selon l'invention, la dispersion due à la différence entre les vitesses de groupe peut être complètement éliminée. Danstun guide supportant au moins trois groupes de modes de propagation, un réglage additionnel est requis dans le guide. On considérera à titre d'exemple le cas où le guide supporte des groupes de modes 1, 2 et 3 ayant des vitesses de groupe v1, v2 et v3, respectivement. Les variations de ces vitesses de groupe en fonction de la fréquence sont montrées sur le diagramme de la figure 7. On peut voir qu-'en-dessous de la fréquence f1 et au-delà de la fréquence f2 la vitesse de groupe des modes du groupe 2 est intermédiaire entre les vitesses de groupe des modes de propagation du groupe 1 et du groupe 3.En conséquence, le guide d'ondes est dimensionné en sorte que la moyenne des vitesses de groupe supérieure et inférieure soit égale à une certaine vitesse de groupe intermédiaire vm, soit Dans cet exemple, vm est choisi aussi près de v2 que possible. Le guide étant ainsi dimensionné, la conversion de mode nta lieu qu'entre les modes de propagation des groupes i et 3. De cette manière, le guide d'ondes est calculé pour avoir des vitesses de groupe pour les divers modes, liées par la relation (13), et pour avoir un couplage intermodal serré entre les modes des groupes 1 et 3 seulement. Comme indiqué plus haut, le couplage peut être continu, ou bien il peut être prévu à intervalles déterminés le long du guide. Le guide étant ainsi agencé, l'énergie ondulatoire introduite à l'entrée du guide se propage le long de celui-ci en se répartissant principalement entre les modes HE11, HE31, EH11 et HE13 des groupes s et 3. En moyenne, l'énergie ainsi répartie arrive à la sortie du guide au même instant que l'énergie qui peut avoir été couplée par inadvertance entre ces modes et les modes HE21, TMo1 et TEo1 du groupe 2. Ainsi, toute l'énergie tend à arriver à la sortie du guide approximativement au même moment. Si, par exemple, le guide supporte un nombre pair de groupes de modes, par exemple quatre, le guide est proportionné en sorte telle que la vitesse moyenne du groupe le plus rapide et du groupe le plus lent , et la vitesse moyenne du second groupe le plus rapide et du second groupe le plus lent, etc., soient égales à une certaine vitesse commune vm. On a alors la relation suivante: où l'approximation est telle qu'elle produise une amélioration d'un ordre de grandeur au moins. Dans le cas d'un nombre pair de groupes de modes, la vitesse de groupe moyenne commune v ne correspond pas à la vitesse de groupe d'un mode particulier quelconque. Il faut remarquer qu'il peut y avoir chevauchement des longueurs d'ondes de battement de telle sorte qu'il y ait couplage entre certains des modes non guidés. Les longueurs d'ondes de battement calculées à partir de l'équation (2) peuvent alors donner lieu à un couplage entre les modes M1, M2, M3 et M4, et par inadvertance entre certains groupes non guidés situés dans la région hachurée du diagramme de la figure 4. Ce couplage est cependant considérablement moindre que le couplage qui serait obtenu s'il était purement arbitraire. Le tableau 2 indique la réduction de la dispersion, que l'on peut obtenir dans un guide d'ondes selon la seconde forme de réalisation de l'invention, pour un guide d'ondes cylindrique circulaire tel que représenté à la figure 2. Dans ce tableau, le paramètre R est proportionnel au rayon a du noyau, et pi2 est lié linéairement à la vitesse de groupe v1. D'une façon spécifique on a les relations suivantes: où Api est la longueur d'onde dans l'espace libre à la fréquence du signal. (Voir "Electromagnetic Waves" par S.A. Schelkunoff, D. Van Nostrand Company, Inc., 1943, pages 425-428). TABLEAU 2. R p12 p32 p21 + p23/2 p22 2 3,86 3,59 14,7 9,15 8,8 3,99 3,65 15,9 9,17 9 5,32 4,07 20,3 12,2 10,2 6,65 4,38 22,4 13,35 11 On voit sur le tableau 2 que dans un guide d'ondes selon la technique antérieure, une conversion de mode indési 2 produit une dispersion proportionnelle à p32 2 rable produit une dispersion proportionnelle à p3 - p12 Pour la gamme de rayons donnée pour le noyau, cette différence varie entre un maximum d'environ 18 et un minimum d'environ 11. Pour un guide d'ondesréalisé selon la seconde forme de réalisation de l'invention, la dispersion est proportionnelle à la différence entre la vitesse moyenne, laquelle est P3 + proportionnelle à 2 , et la vitesse moyenne, laquelle est proportionnelle à p22. Sur la même gamme de rayons, cette différence varie entre un maxirmun de 2,35 et un minimum de 0,35. Cette dernière valeur représente une amélioration de cinquante fois par rapport à la technique antérieure, Bien que l'invention ait été décrite dans le cas de guides d'ondes en fibres de verre propres à guiderdesondes optiques, les principes de l'invention sont également applicables à des guides d'ondes millimétriques et micrométriques. REVENDICATIONS. 1.- Guide d'ondespropre à guider une énergie ondulatoire à une fréquence sélectionnée suivant plusieurs modes de propagation différents ayant des constantes de phase différentes, caractérisé en ce qu'il comporte des imperfections oui favorisent le couplage entre les modes guidés et minimisent le couplage entre les modes guidés et les modes non guidés. 2.- Guide d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est proportionné en sorte que la vitesse de groupe moyenne de paires sélectionnées différentes de modes de propagation soit approximativement égale à une vitesse moyenne commune,et eten ce que les imperfections favorisent le couplage entre les paires sélectionnées différentes de modes de propagation. 3.- Guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est adapté à guider une énergie ondulatoire de longueur d'onde optique. 4.- Guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les imperfections comprennent des variations du diamètre du guide. 5.- Guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les imperfections comprennent des variations de la direction de l'axe du guide. 6.- Guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les imperfections varient périodiquement d'une quantité égale à la somme des longueurs d'ondes de battement de paires de tous les modes guidés.