A.- a) P._ travaillait en qualité de fondeur pour le compte de l'entreprise X._. En 1995, dans le cadre de son activité, il a reçu une éclaboussure de fonte liquide dans l'oeil droit, provoquant une brûlure thermique grave de la cornée. A la suite de cet accident, il souffre d'une vision monoculaire. La Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA), auprès de laquelle il était assuré contre le risque d'accidents professionnels et non professionnels, a pris les suites de cet événement en charge. Dans ses évaluations des 20 novembre 1998 et 15 janvier 1999, la doctoresse A._, spécialiste en ophtalmologie et médecin conseil de la CNA, a attesté que l'assuré ne subissait aucune diminution de sa capacité de travail dans une activité adaptée à son handicap, c'est-à-dire dans un emploi ne présentant pas un danger accru ou ne requérant pas une vision stéréoscopique. Se fondant sur cet avis médical, la CNA a estimé que l'assuré pourrait occuper un emploi d'opérateur sur petit bobinoir (Description du poste de travail [DPT] n° 3174), d'aide-mécanicien (DPT 1587), d'étampeur (DPT 1740), de manoeuvre dans le domaine de l'emballage (DPT 1458), d'ouvrier de reprise (DPT 1442), d'opérateur au tournage (DPT 1301), de dégommeur (DPT 1172), et d'ouvrier en meulage-rivage (DPT 1149), activités dans lesquelles l'assuré pourrait réaliser un gain mensuel de 3600 fr. En comparant ce salaire à celui de 5600 fr. dont il bénéficiait avant l'accident, la CNA a ainsi arrêté le taux d'invalidité à 35 %. Le 13 décembre 1999, la CNA a rendu une décision de rente correspondante, prenant effet au 1er janvier 1999. L'assuré s'est opposé à cette décision. Il a fait observer que son médecin traitant, la doctoresse B._, spécialiste en ophtalmologie, lui avait déconseillé de travailler en présence de vapeurs organiques irritantes ou de machines pouvant projeter des copeaux et des matériaux dans son oeil valide (cf. rapport du 7 septembre 1998). Il a ajouté que le docteur C._, chef de clinique adjoint à l'Hôpital Y._, avait insisté sur la nécessité d'un recyclage dans une activité ne présentant aucun risque pour le deuxième oeil (rapport du 13 décembre 1997). En conséquence, il a demandé qu'une expertise ophtalmologique soit mise en oeuvre, destinée à déterminer ses possibilités professionnelles actuelles. A son avis, il présentait une incapacité de gain de 50 % au moins. Par décision sur opposition du 12 juillet 2000, la CNA a confirmé sa position. Les recours que l'assuré a interjetés successivement contre cette décision puis contre le jugement du Tribunal administratif du canton de Neuchâtel du 23 mai 2001 ont été rejetés (voir l'arrêt de la Cour de céans rendu ce jour, U 228/01). b) P._ s'est annoncé auprès de l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Neuchâtel (l'office), qui a procédé à un stage d'évaluation professionnelle. Au terme de celui-ci, l'office a estimé que l'assuré pourrait travailler en qualité d'ouvrier polyvalent et effectuer des travaux de perçage, taraudage, vissage et peinture au pistolet. Ces mesures se sont toutefois soldées par un échec, l'assuré n'étant apparemment pas motivé à reprendre le travail (cf. rapport de l'office du 8 octobre 1998). Après avoir pris connaissance de la décision de la CNA du 13 décembre 1999, l'office a informé l'assuré qu'il envisageait de lui allouer une rente entière d'invalidité du 1er juin 1997 au 31 décembre 1998, sur la base d'un taux d'invalidité de 100 %, sous réserve de compensation avec les indemnités journalières perçues durant cette période. Par ailleurs, l'office a fait savoir à l'assuré qu'il n'aurait droit, à dater du 1er janvier 1999, ni à une rente puisque son taux d'invalidité était désormais de 35 %, ni à des mesures de réadaptation du moment qu'il pouvait travailler comme ouvrier polyvalent (cf. projet d'acceptation de rente du 23 décembre 1999 et prononcé du 14 janvier 2000). L'assuré a manifesté son désaccord, dans la mesure où son droit à la rente était ainsi limité au 31 décembre 1998. Par décision du 15 septembre 2000, l'office a alloué une rente entière d'invalidité à l'assuré pour la période s'étendant du 1er juin 1997 au 31 décembre 1998, fondée sur un taux d'invalidité de 100 %. B.- P._ a recouru contre cette décision devant le Tribunal administratif du canton de Neuchâtel, en concluant à l'allocation d'une demi-rente d'invalidité à dater du 1er janvier 1999. Dans ses observations sur le recours, l'administration a relevé qu'elle parviendrait au même résultat si elle se fondait sur les données ressortant des statistiques salariales, même en procédant à l'abattement maximal de 25 % admis par la jurisprudence; le taux d'invalidité resterait inférieur à celui de 40 % ouvrant droit à la rente. Par jugement du 10 juillet 2001, la juridiction cantonale a rejeté le recours. C.- L'assuré interjette recours de droit administratif contre ce jugement dont il demande l'annulation, avec suite de dépens, en reprenant ses conclusions formulées en première instance. Il sollicite la mise en oeuvre d'une expertise ophtalmologique destinée à évaluer sa capacité de travail. L'intimé conclut au rejet du recours. L'Office fédéral des assurances sociales a renoncé à se déterminer.