CH623417A5

CH623417A5 -

Info

Publication number: CH623417A5
Application number: CH473478A
Authority: CH
Inventors: Georges Comte
Original assignee: Cables De Lyon Geoffroy Delore
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1981-05-29
Also published as: IT1094629B; FR2393287A1; DE2822567C2; FR2393287B1; GB1563993A; JPS6235051B2; NL7805870A; US4826314A; DE2822567A1; IT7823309A0; JPS53149351A; CA1108431A

Description

La présente invention a pour objet un échomètre pour la localisation des défauts affectant les conducteurs de lumière, utilisant un signal optique d'exploration envoyé sur le conducteur en essai et un changement de fréquence pour la transposition dans 25 les ondes décimétriques ou centimétriques permettant une observation de l'instant d'arrivée des échos de retour formés par réflexion sur les défauts dudit conducteur en essai, caractérisé en ce que ledit signal d'exploration et que l'oscillation locale nécessaire audit changement de fréquence sont obtenus à partir d'un 30 seul oscillateur continu à fréquence optique.

Une disposition conforme à la présente invention est représentée à titre non limitatif sur la figure unique et fonctionne de la manière suivante : un oscillateur 11 à ondes lumineuses ou infrarouges de fréquence F, par exemple un laser hélium-néon (fonc-35 tionnant sur 632,8 nm), à l'arséniure de gallium (entre 820 et 850 nm) ou à grenat d'yttrium-aluminium (YAG, vers 1050 nm), fournit une puissance continue qui est divisée en deux parties par un diviseur optique 12 (réalisé soit à partir de fibres optiques couplées, soit par dépôt de verre sur un substrat). Une partie de la 40 lumière est alors appliquée à un modulateur 13 (du type électro-optique, à cellule de Kerr par exemple, ou bien acousto-optique, à cristal biréfringent, ou bien à absorption), ce modulateur étant lui-même alimenté par un générateur d'impulsions brèves 14 (ou un oscillateur modulé en fréquence, dans le cas ou les signaux 45 d'échos sont observés dans le domaine fréquentiel). La fréquence AF du modulateur 14 peut être comprise entre 0 et 500 MHz.

Il en résulte une modulation sur une bande de fréquences F + AF. Le signal optique ainsi modulé est injecté à l'entrée de la so fibre en essai 16 à travers une lame semi-transparente 15 inclinée à 45° avec l'axe de la fibre, de sorte que les signaux d'échos formés sur les irrégularités de celle-ci se trouvent déviés dans une direction perpendiculaire à l'axe du faisceau incident et arrivent sur le dispositif mélangeur 17.

55 L'autre partie de la puissance optique à fréquence F arrive sur un coupleur hybride eh té 18, d'un type analogue à celui décrit dans l'article de S.E. Miller («Integrated, Optics», in «Bell System Technical Journal», vol. 48, N° 7, septembre 1969, p. 2027), qui est l'équivalent en optique du té magique bien connu en 60 hyperfréquences.

La puissance optique arrivant sur le té 18 se trouve elle-même divisée en deux moitiés; l'une est modulée en amplitude par un oscillateur à fréquence f au moyen d'un modulateur 19 analogue au modulateur 13; l'autre moitié est également modulée à la 65 même fréquence par un modulateur 20 identique au modulateur 13 alimenté à fréquence f + 90° à travers un déphaseur 21. Les deux signaux à fréquence f et f + 90° sont issus d'un même générateur 22.

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Le générateur 22 délivre une fréquence f qui peut être comprise entre 500 et 5000 MHz. Si les signaux à fréquence f et f + 90° sont de même amplitude et si le té et les modulateurs 19 et 20 sont convenablement équilibrés, il ressort de la quatrième branche du té 18 une onde optique à la fréquence (F+f) qui ne comporte s qu'une seule bande latérale et est obtenue par transposition de la fréquence F.

Cette onde transposée à la fréquence (F + f) est alors appliquée sur le mélangeur 17 en même temps que les signaux d'échos à fréquence F +AF. Le mélangeur 17 est constitué, par exemple, par une photodiode du type P.N., par une photodiode à avalanche ou un phototransistor.

A la sortie est disponible un courant de fréquence F + f — (F + AF)=f—AF. Si la fréquence de transposition f est 15 choisie dans la gamme des ondes décimétriques ou centimétriques,

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le signal d'échos transposé à la fréquence (f—AF) se trouvera lui-même compris dans la gamme des ondes décimétriques ou centimétriques et pourra être amplifié sans difficultés par un amplificateur 23 à transistors ou à tube à ondes progressives, de sorte que ces signaux pourront être portés à un niveau suffisant pour être détectés linéairement en tension par un détecteur 24 de type classique (au silicium par exemple) et observés ensuite sur un oscilloscope ou enregistrés.

L'ensemble des circuits optiques de 11 à 17 inclus pourra être réalisé soit par éléments séparés reliés entre eux par des conducteurs de lumière ou des fibres optiques, soit réalisé d'un bloc sur un substrat par des techniques de dépôt en couches minces d'optique intégrée, sans sortir des limites de l'invention revendiquées dans la présente demande ; il pourra y être également ajouté d'autres dispositifs auxiliaires, tels que des filtres, des affaiblis-seurs, etc., sans sortir du cadre de la présente demande.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Echomètre pour la localisation des défauts affectant les conducteurs de lumière utilisant un signal optique d'exploration envoyé sur le conducteur en essai et un changement de fréquence pour la transposition dans les ondes décimétriques ou centimétriques permettant une observation de l'instant d'arrivée des échos de retour formés par réflexion sur les défauts dudit conducteur en essai, caractérisé en ce que ledit signal d'exploration (F+AF) et que l'oscillation locale (F+f) nécessaire audit changement de fréquence sont obtenus à partir d'un seul oscillateur continu à fréquence optique (11).

2. Echomètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit oscillateur continu (11) à fréquence optique (F) comporte un laser non modulé.

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REVENDICATIONS

3. Echomètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un diviseur optique (12) divise en deux signaux le signal issu dudit oscillateur continu (11).

4. Echomètre selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit signal d'exploration (F + AF) est obtenu par modulation, en fréquence ou en impulsions, à l'aide d'un modulateur (13), d'un des deux signaux (F) issu dudit diviseur optique (12) en provenance dudit oscillateur continu (11).

5. Echomètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le signal (F) servant à l'oscillation locale est décalé au moyen d'un coupleur (18) hybride en té à l'aide de deux signaux (f) de changement de fréquence déphasés de + 90° l'un par rapport à l'autre, appliqués chacun à un modulateur (19, 20), lesquels attaquent les bras opposés dudit coupleur (18), le bras de sortie délivrant un signal optique somme (F+f) des fréquences dudit oscillateur (F) et du signal de changement de fréquence (f).

6. Echomètre selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les signaux optiques d'échos de retour sont mélangés avec ledit signal optique somme (F+f) au moyen d'un mélangeur à photodiode (17), afin que les signaux d'échos transposés (f—AF) puissent être amplifiés dans la bande des ondes décimétriques ou centimétriques et détectés à fort niveau pour obtenir une détection linéaire en amplitude.

Les guides d'ondes de lumière, en particulier les fibres optiques, constituent un moyen de transmission très prometteur, du fait de leur affaiblissement réduit et de leur grande largeur de bande de fréquence, puisqu'ils utilisent des fréquences porteuses dont les longueurs d'ondes se situent au niveau de la lumière visible ou de l'infrarouge.

Toutefois, leurs qualités de transmission dépendent beaucoup de la régularité des caractéristiques locales : diamètre et profil d'indice le long de la fibre, et il existe très peu de moyens de contrôler cette régularité point par point, de sorte qu'il est tentant de vouloir appliquer à ces fibres la technique utilisée pour des câbles électriques classiques, à savoir l'émission d'impulsions à l'entrée de la ligne en essai et l'observation des échos en retour, dont la connaissance de l'instant d'arrivée permet la localisation des défauts en cause.

Si l'on applique une telle technique en excitant une fibre optique à l'aide d'impulsions lumineuses issues d'un laser, à l'arséniure de gallium par exemple, et en détectant les échos à l'aide d'une photodiode, d'un phototransistor ou d'un photomultiplicateur, on remarque que les signaux d'échos obtenus sont proportionnels au carré de l'amplitude des irrégularités qui leur ont donné naissance, du fait de la loi parabolique en tension, de tous les détecteurs optiques fonctionnant à bas niveau. Ce phénomène est très gênant car, hors la présence de graves défauts localisés, tels que les cassures, on peut penser que la qualité de transmission d'une fibre peut être affectée par la présence d'une multitude de petits défauts répartis le long de l'axe et qui passeront ainsi totalement inaperçus.

Une amélioration considérable serait obtenue si l'on pouvait s réaliser une détection linéaire en tension des différents défauts, mais cela nécessite la transposition des signaux d'échos dans une bande de fréquences plus basses (en ondes décimétriques ou centimétriques par exemple) pour laquelle il existe des amplificateurs et des détecteurs linéaires en tension. Toutefois, les tentalo tives faites jusqu'à maintenant n'ont pas réussi, car cette transposition de fréquence nécessite l'utilisation d'un oscillateur local dont la fréquence présente avec la fréquence porteuse du générateur d'impulsions lumineuses une différence suffisamment stable, ce qui est à priori quasi impossible dans le cas de deux oscillateurs 15 indépendants fonctionnant en ondes optiques, du fait de l'énor-mité des fréquences mises enjeu (3.1014 Hz pour la longueur d'ondes de 1 |im).

Le dispositif selon la présente invention a pour but de remédier à ces difficultés en transposant d'une façon stable les signaux 20 optiques dans la bande des ondes décimétriques ou centimétriques.