CH626729A5 - - Google Patents

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CH626729A5
CH626729A5 CH1229878A CH1229878A CH626729A5 CH 626729 A5 CH626729 A5 CH 626729A5 CH 1229878 A CH1229878 A CH 1229878A CH 1229878 A CH1229878 A CH 1229878A CH 626729 A5 CH626729 A5 CH 626729A5
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Cabloptic Sa
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    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2848—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers having refractive means, e.g. imaging elements between light guides as splitting, branching and/or combining devices, e.g. lenses, holograms
    • G—PHYSICS
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  • Optics & Photonics (AREA)
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Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif de couplage d'au moins deux conducteurs de lumière au moyen d'une lentille holographique de couplage ainsi que le dispositif de couplage obtenu par ce procédé.
On connaît déjà des coupleurs de fibres optiques, tels que par exemple celui du brevet américain No. 4.057.319, qui connecte optiquement deux fibres optiques rendues solidaires chacune d'une pièce de support rigide. Ces pièces de support elles-mêmes montées dans un boîtier sont disposées de part et d'autre d'un support annulaire portant deux hologrammes de phase. Un tel dispositif implique le montage mécanique à l'intérieur d'un boîtier, des guides d'extrémité des fibres optiques d'une part et des hologrammes d'autre part. Outre le fait que la manipulation des hologrammes est délicate, le montage mécanique des pièces nécessite une très grande précision à l'usinage. Ceci entraîne une fabrication difficile, coûteuse et par ailleurs le résultat obtenu ne présente pas toutes les garanties de précision et de fiabilité requises.
La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients en réalisant un dispositif de couplage extrêmement simple, bon marché et d'une grande précision.
Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on introduit dans un moule les extrémités libres desdits conducteurs de lumière montées dans des pièces d'extrémité, en ce qu'on coule une matière synthétique transparente durcissable dans ledit moule en ménageant au moins une fente disposée dans la zone d'interférences de faisceaux émis par lesdites extrémités de conducteurs de lumière, en ce qu'on introduit dans ladite fente une substance sensible susceptible d'enregistrer un hologramme de phase et de volume, en ce qu'on éclaire ladite substance au moyen de faisceaux appropriés de lumière cohérente pour former sur ladite substance un réseau de franges d'interférences, en ce qu'on procède à l'enregistrement dudit réseau et en ce qu'on effectue la fixation de ce réseau pour former ledit hologramme constituant ladite lentille holographique de couplage.
Le dispositif de couplage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un hologramme de phase et de volume et au moins deux conducteurs de lumière agencés de telle manière que leurs extrémités libres ainsi que ledit hologramme soient pris dans une même masse de matière synthétique transparente durcie.
Selon une forme de réalisation préférentielle, l'enregistrement du réseau de franges d'interférences se fait en deux phases, une première qui permet la réalisation d'un hologramme intermédiaire et la seconde qui utilise ledit hologramme intermédiaire pour réaliser un hologramme définitif utilisé comme lentille holographique dans le dispositif de couplage.
Un des principaux avantages de la variante préférée est dû à ce que l'on peut éliminer un des réglages optiques habituellement nécessités, lorsqu'on applique les procédés connus, pour injecter de la lumière dans les fibres optiques. Or cette injection se fait en général au moyen d'un objectif de microscope ce qui constitue une opération relativement délicate. Ensuite, pour avoir une bonne injection il est nécessaire de régler le point focal sur le cœur de la fibre, c'est-à-dire une plage utile de l'ordre de 30 à 50 (x, opération qui ne peut être menée à bien qu'à l'aide d'un dispositif micrométrique. Par ailleurs, le front d'onde émis par l'objectif n'est pas directement acceptable par la fibre, ce qui entraîne une perte de lumière. Par conséquent la suppression d'un réglage optique, élimine un certain nombre de problèmes de mise au point et de positionnement critiques et supprime d'autre part une cause de perte de lumière.
L'injection de lumière à travers un hologramme provisoire évite tous ces réglages. Par ailleurs, l'hologramme provisoire restitue la lumière à l'équilibre, c'est-à-dire qu'il restitue un front d'onde directement acceptable par la fibre réceptrice, en d'autres termes il restitue une lumière directement injectée dans les conditions de propagation caractéristiques du guide d'onde, et de ce fait évite les pertes par effet de dispersion ob5
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servées dans les couplages classiques et dues au fait que le guide d'onde favorise essentiellement certains modes de propagation.
Un autre avantage de la variante préférée provient de ce qu'il est possible de noyer également l'hologramme provisoire dans la masse du dispositif de couplage. De ce fait, on conserve la possibilité d'intervenir à tout moment sur la fibre au cas où une telle intervention serait nécessaire au cours de l'utilisation du dispositif de couplage.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence à la description d'une forme de réalisation préférée et du dessin annexé dans lequel:
la figure 1 représente un dispositif de couplage selon l'invention, la lentille étant constituée d'un seul hologramme, et l'hologramme provisoire étant inclus dans le bloc moulé,
les figures 2 et 3 illustrent le principe de l'enregistrement d'une lentille holographique au moyen d'un hologramme provisoire,
la figure 4 représente la géométrie de restitution de la lumière par l'intermédiaire de l'hologramme définitif enregistré et fixé,
les figures 5 et 6 illustrent le principe de l'enregistrement d'une lentille holographique pour une jonction Y à un hologramme, réalisé au moyen d'un hologramme intermédiaire, et la figure 7 représente schématiquement une jonction multiple ou jonction étoile à un hologramme.
En se référant maintenant à la figure 1, le dispositif de couplage représenté se présente sous la forme d'un bloc 1 de matière synthétique transparente durcie, de préférence une résine polymérisée ayant par exemple une forme cylindrique. Dans la masse de ce bloc, se trouvent emprisonnés les tronçons d'extrémités 2 et 3 de deux fibres montées de préférence dans des pièces métalliques de guidage ou pièces d'extrémité, qui sont de préférence placées sur des gabarits avant d'être surmoulées et noyées dans la matière synthétique. Ce bloc comporte une première lentille holographique 4, appelée par la suite lentille provisoire Hi et logée dans une première fente 5. Cette lentille est disposée dans la zone d'interférences du faisceau de référence R et du faisceau divergent émis par l'extrémité du tronçon de fibres optiques 3. Il comporte ensuite une seconde lentille holographique 6 appelée par la suite lentille définitive H2 et logée dans une seconde fente 7. Le principe d'enregistrement des deux hologrammes sera décrit plus en détail en référence aux figures 2 à 4.
Dans l'exemple illustré, l'hologramme provisoire est inclu dans le bloc. Il est bien évident que cet hologramme pourrait être monté à l'extérieur ou sur une des faces du bloc, auquel cas il conviendrait de tenir compte de phénomènes de réfraction dus au passage des rayons d'un milieu dans un autre.
En pratique, il est souvent préférable de noyer dans un même bloc à la fois les pièces d'extrémité des fibres et les hologrammes provisoire et définitif de sorte qu'il soit toujours possible d'intervenir sur la fibre au cours de l'utilisation du dispositif de couplage.
Les figures 2,3 et 4 représentent schématiquement les principes de réalisation et d'utilisation d'une lentille holographique à un seul hologramme telle que celle qui se trouve noyée dans le bloc en matière synthétique de la figure 1. Le procédé d'enregistrement de la lentille holographique définitive appelée H2 par la suite, comporte deux étapes. La première étape consiste à réaliser une lentille provisoire appelée par la suite Hi ou lentille d'injection, cette phase étant décrite plus spécifiquement en référence au schéma de montage de la figure 2. Ce montage comprend essentiellement une substance 21 susceptible de former un hologramme de phase et de volume, telle qu'une pellicule de substance photopolymérisable, de la gélatine dichromée, des cristaux jouissant de propriétés photo-chromiques ou une substance photodégradable, déposée sur un support ou coulée dans une fente prévue à cet effet dans le bloc de matière synthétique transparente solidifiée. Il comprend par ailleurs une source de lumière cohérente 22, un séparateur de faisceaux 23 qui permet d'injecter une partie de la lumière dans une fibre optique 27 et d'utiliser l'autre partie de la lumière réfléchie par un miroir plan 24 pour construire un faisceau de référence filtré et rendu parallèle 26 au moyen d'un filtre spatial 25. La partie de la lumière cohérente émise par la source 22 et transmise par le séparateur 23 dans la fibre optique 27, émerge de cette fibre sous la forme d'un faisceau divergent 28 qui tombe en biais sur la substance sensible 21 et plus particulièrement sur la plage 29 éclairée par le faisceau de référence 26. L'image d'interférences entre le faisceau issu de la fibre 27 et le faisceau de référence est enregistrée par la substance sensible et constitue l'hologramme provisoire Hi. La seconde étape permet de former un second hologramme qui constituera la lentille définitive H2, seule utilisée au cours de l'utilisation normale du dispositif de couplage. Dans ce but, on inverse la marche de faisceau de référence 26 par exemple au moyen d'un système optique connu en soi, ledit faisceau de référence se transformant en son conjugué 26' sur la figure 3. En éclairant l'hologramme provisoire Hi au moyen du faisceau de référence conjugué 26', on restitue un faisceau 28' qui converge sur l'extrémité de la fibre 27 et constitue en fait le faisceau 28 restitué de la figure 2. On interpose ensuite dans la zone d'interférences entre le faisceau 28' restitué et le faisceau 30 issu de la seconde fibre optique 31, une seconde substance susceptible de former un hologramme de phase et de volume. L'image d'interférences enregistrée par ladite seconde substance constitue l'hologramme définitif H2, qui, en d'autres termes est l'image d'interférences du faisceau restitué par l'hologramme provisoire Hi et du faisceau émis par la fibre 31.
Comme le montre la figure 4, seul l'hologramme définitif H2 est utilisé par la suite au cours d'une utilisation normale du dispositif de couplage tel que celui représenté par la figure 1. Ce dispositif de couplage comporte au minimum les deux fibres optiques 27 et 31 et l'hologramme définitif H2, cet ensemble étant noyé dans un bloc de matière synthétique transparente. Toutefois, comme cela a été décrit précédemment,
il est souvent bien utile de noyer dans ce même bloc également l'hologramme provisoire Hi, qui ne sera plus utilisé au cours de l'utilisation normale du dispositif de couplage, mais qui laisse ouverte la possibilité d'une intervention ultérieure sur les fibres si cela s'avère nécessaire.
L'enregistrement de l'hologramme définitif H2 étant effectué, il convient de le fixer définitivement de préférence par un puise de chaleur qui est appliqué à l'ensemble du bloc constituant le dispositif de couplage ou de façon plus locale à l'hologramme lui-même, par exemple au moyen d'une spire chauffante noyée dans la masse du bloc au voisinage de la lentille holographique. Lorsque l'hologramme de phase et de volume H2 est un photopolymère, la fixation peut être effectuée par un puise de lumière suivi ou accompagné d'une augmentation momentanée de la température. Dans le cas où l'hologramme provisoire Hi est retiré, celui-ci n'a pas besoin d'être fixé. Par contre lorsque à la fois l'hologramme provisoire et l'hologramme définitif sont noyés dans le bloc de matière synthétique transparente, ils sont fixés tous deux.
Les figures 5 et 6 illustrent la technique d'enregistrement d'un dispositif de couplage appelé jonction Y, comportant une lentille holographique définitive H2 réalisé comme précédemment au moyen d'une lentille holographique intermédiaire Hi. Le principe d'enregistrement est basé sur le fait qu'on peut enregistrer plusieurs hologrammes sur une même substance sensible. L'efficacité de collection de lumière dépend de
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l'amplitude du réseau spadai enregistré. Le principe de l'enregistrement est sensiblement le même que celui décrit précédemment. On enregistre successivement sur une même substance sensible 50 l'image d'interférences entre un faisceau de référence R et les faisceaux issus de deux fibres optiques 51 et s 52. L'enregistrement successif de ces deux systèmes d'interférences constitue l'hologramme provisoire Hi. Ensuite on fait interférer les faisceaux restitués par l'hologramme provisoire Hi, éclairé par le faisceau de référence conjugué R', et un faisceau issu d'une fibre optique 53. On interpose une seconde m substance sensible 54 dans la zone d'interférences des faisceaux restitués par l'hologramme provisoire Hi et du faisceau issu de la fibre 53. L'enregistrement de ce système d'interférences constitue l'hologramme définitif H2 qui sera utilisé, comme le montre la figure 6, comme lentille holographique de couplage is entre la fibre 53 et les fibres 51 et 52. Comme précédemment, les extrémités des fibres 51,52,53 montées dans des guides d'extrémité cylindriques appelés pièces d'extrémité sont noyées dans un bloc de matière synthétique transparente contenant également l'hologramme définitif H2. Comme précédemment 20 aussi, l'hologramme provisoire Hi peut être noyé dans ce même bloc bien qu'il ne soit plus utilisé au cours du fonctionnement normal du dispositif de couplage. A titre d'exemple, l'enregistrement d'une jonction Y peut se faire selon les deux méthodes ci-dessous: 25
Première méthode: les faisceaux de référence et les faisceaux fibres ont la même intensité.
a. on effectue une exposition (F2 + R), où R2 est l'intensité lumineuse dans la fibre 51 et R l'intensité du faisceau de référence, l'énergie d'exposition est donnée par l'efficacité de 30 collection désirée dans la fibre 51.
b. on effectue une exposition (F3 + R), où F3 est l'intensité lumineuse dans la fibre 52, jusqu'à que soit atteinte l'énergie d'exposition maximale.
Deuxième méthode: les intensités sont réparties dans les faisceaux issus des fibres 51 et 53 selon les efficacités de reconstruction désirées. A chaque enregistrement (F2 + R) et (F3 + R), l'intensité du faisceau de référence doit correspondre aux intensités F2 + F3. Les expositions seront réparties également pour chacun des enregistrements.
La figure 7 illustre schématiquement une jonction multiple permettant de coupler une fibre optique d'entrée 71 avec par exemple quatre fibres de sortie 72,73,74 et 75. La technique utilisée pour l'enregistrement des hologrammes provisoire Hi et définitif H2 du dispositif de couplage à jonctions multiples est identique à celle utilisée pour la jonction Y. Elle se base sur le principe qu'il est possible d'enregistrer plusieurs hologrammes sur une même substance sensible. On enregistrera une succession d'hologrammes au moyen d'un même faisceau de référence. Les expositions pour chaque hologramme tiendront compte des intensités collectées dans chacune des branches de la jonction. Ce type de jonction peut être utilisée dans les deux sens, il est possible de diviser la lumière issue d'une fibre 71 et de la réinjecter dans les fibres 72 à 75 selon une répartition d'intensité prédéterminée. Inversément il est possible de regrouper la lumière provenant des quatre fibres 72 à 75 en une seule fibre 71, l'intensité lumineuse dans la fibre 71 étant alors égale à la somme des intensités de la lumière dans les quatres fibres 72 à 75.
Comme précédemment les extrémités des fibres montées dans des pièces d'extrémité ainsi que l'hologramme définitif seul ou les hologrammes provisoire et définitif sont noyés dans un même bloc de matière synthétique transparente qui constitue un dispositif de couplage.
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2 feuilles dessins

Claims (9)

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1. Procédé de fabrication d'un dispositif de couplage d'au moins deux conducteurs de lumière au moyen d'une lentille holographique de couplage, caractérisé en ce qu'on introduit dans un moule les extrémités libres desdits conducteurs de lumière montées dans des pièces d'extrémité, en ce qu'on coule une matière synthétique transparente durcissable dans ledit moule en ménageant au moins une fente disposée dans la zone d'interférences de faisceaux émis par lesdites extrémités de conducteurs de lumière, en ce qu'on introduit dans ladite fente une substance sensible susceptible d'enregistrer un hologramme de phase et de volume, en ce qu'on éclaire ladite substance au moyen de faisceaux de lumière cohérente pour former sur ladite substance un réseau de franges d'interférences, en ce qu'on procède à l'enregistrement dudit réseau et en ce qu'on effectue la fixation de ce réseau pour former ledit hologramme constituant ladite lentille holographique de couplage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'enregistrement dudit réseau de franges d'interférences, on réalise un premier hologramme de phase et de volume entre un faisceau parallèle dit faisceau de référence et un premier faisceau divergent émis par un premier conducteur de lumière, en ce qu'on restitue ledit faisceau divergent en éclairant la face opposée dudit premier hologramme par ledit faisceau de référence, en ce qu'on interpose sur le faisceau restitué une seconde substance sensible susceptible de former un hologramme de phase et de volume, et en ce qu'on réalise un second hologramme de phase et de volume entre ledit faisceau restitué et un second faisceau divergent émis par un second conducteur de lumière.
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REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe ledit enregistrement au moyen d'un puise de chaleur.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la fixation de l'enregistrement dudit réseau en procédant à une fixation provisoire au moment d'un flash de lumière blanche immédiatement après l'enregistrement et à une fixation définitive ultérieure au moyen d'une élévation momentanée de la température du support de l'enregistrement.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance sensible susceptible de former un hologramme de phase et de volume est une substance photopolymérisable.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite substance sensible susceptible de former un hologramme de phase et de volume comporte des cristaux jouissant de propriétés photochromiques.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite substance sensible susceptible de former un hologramme de phase et de volume est une gélatine dichromée.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite substance sensible susceptible de former un hologramme de phase et de volume est une substance photodégradable.
9. Dispositif de couplage d'au moins deux conducteurs de lumière au moyen d'une lentille holographique de couplage, réalisé selon le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un hologramme de phase et de volume et au moins deux conducteurs de lumière agencés de telle manière que leurs extrémités libres ainsi que ledit hologramme soient pris dans une même masse de matière synthétique transparente durcie.
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