FR2477286A1 - Dispositif a fibre optique et emetteur de lumiere utilisant le dispositif - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF A FIBRE OPTIQUE 10 COMPRENANT FONDAMENTALEMENT UNE COMBINAISON FIBRE OPTIQUE 12FILTRE D'INTERFERENCES 14 QUI TROUVE DES APPLICATIONS DANS LES SYSTEMES OPTIQUES DE TELECOMMUNICATIONS POUR LA SELECTION DES LONGUEURS D'ONDE OU DES LARGEURS DE BANDE D'UNE SOURCE DE LUMIERE A PLUSIEURS LONGUEURS D'ONDE OU EMETTEUR. SI L'EMETTEUR EST UN LASER A SEMI-CONDUCTEUR 16, LE DISPOSITIF PEUT EGALEMENT ETRE UTILISE POUR FOURNIR UNE COMMANDE DU SEUL MODE LONGITUDINAL A LA LONGUEUR D'ONDE OU BANDE PASSANTE SELECTIONNEE.
Description
1. La présente invention concerne des dispositifs à fibre optique destinés
à être utilisés dans des systèmes optiques de télécommunications o l'on souhaite disposer
de possibilités de transmission par longueurs d'onde multi-
plexées avec des sources de lumière indépendantes qui, en
conjonction avec les dispositifs à fibre optiquetransmet-
tent la lumière à une longueur donnée et avec des composants de détection indépendants conçus pour détecter la lumière
à une longueur d'onde donnée.
On connaît dans l'art antérieur des réflecteurs à couche multiple et des filtres d'interférences à bande étroite qui permettent de réfléchir ou de laisser passer la lumière d'une longueur d'onde ou d'une largeur de bande
donnée. De tels filtres sont conçus pour des systèmes opti-
ques de télécommunications pour le passage de longueurs
d'ondes sélectives alors qu'ils rejettent d'autres lon-
gueurs d'onde. Des exemples de réflecteurs et de filtres de
ce type sont décrits dans les brevets des Etats-Unis-
d'Amérique n0 3.037.362, n0 3.556.640, nG 4.092.659 et n0-
4.099.840.
L'utilisation de ces filtres dans les systèmes opti-
ques de télécommunications n'a pas rencontré un grand suc-
cès. La base de la présente invention est l'inclusion prati-
2. que et simple de dispositifs à fibre optique ayant une bande passante étroite ou rejetant et réfléchissant des longueurs
d'onde, facilement adaptables aux systèmes optiques de té-
lécommunications utilisant, par exemple, des lasers à semi-
conducteur, des détecteurs à diode, des mélangeurs optiques
et des fibres optiques.
Selon la présente invention, un dispositif à fibre optique destiné à être utilisé dans un système optique de
télécommunications est caractérisé par un filtre d'interfé-
) rences ayant une bande passante étroite ou capable de lais-
ser passer une ou plusieurs longueurs d'onde sélectionnées.
Le filtre peut être un filtre passe-bande ou un réflecteur
passe-bande.. Le dispositif comprend une structure en plu-
sieurs couches qui sont déposées sur l'extrémité en coupe d'un
tronçon de fibre optique. Le filtre peut être conçu pour lais-
ser passer une longueur d'onde sélectionnée provenant d'une
source de lumière couplée à la fibre optique et pour réflé-
chir toutes les autres longueurs d'onde vers la source. Le filtrepeut être conçu pour réfléchir toutes les longueurs d'onde provenant de la source et agir en filtre/réflecteur partiel pour une longueur d'onde donnée, permettant à une
partie de cette longueur d'onde d'être réfléchie et à l'au-
tre partie de passer dans le système optique de télécommuhi-
cations.
Une application importante-de la réflexion partiel-
le d'une longueur d'onde et du passage d'une longueur d'onde particulaire est liée à un émetteur de lumière tel qu'un laser à semi-conducteur, par exemple, un laser à injection
en Ca As/Ga AlAs. La largeur de bande du filtre d'interfé-
rences peut être conçue pour être située dans les longueurs
d'onde de'fonctionnement du laser afin de permettre le passa-
ge d'au moins une longueur d'onde sélectionnée dans la bande
d'émission optique du laser tout en réfléchissant les lon-
gueurs d'ondes restantes pour fournir une réaction optique au laser. Les possibilités de filtrage du filtre peuvent être prévues -pour permettre le passage soit d'une longueur d'onde donnée provenant du laser à semiconducteur, soit 3.
d'une bande étroite de longueurs d'ondes émises par le laser.
La présente invention sera bien comprise lors de la
description suivante faite en liaison avec les dessins ci-
joints dans lesquels: La figure 1 représente un dispositif à fibre opti-
que comprenant une fibre optique avec un filtre d'interféren-
ces placé sur une partie extrême de la fibre; La figure la est une figure semblable à la figure l,mais représentanten plus une lentille de collimation entre l'extrémité de la fibre et le filtre; La figure 2 représente des filtres d'interférences déposés aux extrémités opposées d'une fibre optique formant une cavité Fabry-Perot; La figure 3 représente un filtre placé dans un tronçon de fibre optique pour constituer une partie d'une liaison de communication;
La figure 4 représente une source de lumière à plu-
sieurs longueurs d'onde avec une pluralité de dispositifs à
fibre optique pour le passage d'une longueur d'onde sélec-
tionnée émise par la source;
La figure 5 représente le dispositif à fibre opti-
que de la figure 1, utilisé dans la détection d'une longueur d'onde sélectionnée provenant d'une source de plusieurs longueurs d'onde;
La figure 6 représente un système de télécommunica-
tions à plusieurs longueurs d'onde utilisant les dispositifs
à fibre optique des figures 1 à 5 et des lasers à semi-con-
ducteur comme sources lumineuses; Les figures 7 à 14 représentent diverses variantes
de sources lumineuses qui peuvent être utilisées dans le systè-
me optique de télécommunications de la figure 6, et en par-
ticulier; La figure 7 représente un laser à semi-conducteur couplé optiquement à une combinaison lentille à collimation j5 et filtre d'interférences déposé à l'extrémité d'une fibre optique; La figure 8 représente un laser à semi-conducteur couplé optiquement à un filtre d'interférences déposé à 4. l'extrémité d'une fibre optique; La figure 9 représente un laser à semi-conducteur couplé optiquement à une extrémité d'un tronçon 1 d'une
fibre optique avec un filtre d'interférences déposé à l'au-
tre extrémité de la fibre; La figure 10 représente un laser à semiconducteur
couplé optiquement à un dispositif à fibre optique, compre-
nant un tronçon 1 de fibre optique avec des filtres d'inte-
férences différents déposés aux extrémités opposées de la fibre; La figure 11 représente un dispositif semblable à celui de la figure 7, sauf toutefois que ce dispositif est conçu pour effectuer les transmissions à un.e longueur d'onde et les détections à une autre longueur d'onde; La figure 12 représente un laser à semi-conducteur
couplé optiquement à un agencement réflecteur/filtre dis-
tants. l'un de l'autre constituant un filtre à largeur de ban-
de pointue et étroite; La figure 13 représente un dispositif semblable au dispositif de la figure 8 sauf toutefois que la longueur
d'onde sélectionnée est également la composante de lon-
gueur d'onde principale dans la réaction optique pour le fonctionnement du laser; et La figure 14 représente un dispositif semblable
au dispositif de la figure 13 et comprend un composant à cou-
- che multiple comportant une ouverture déposé entre le la-
ser à semi-conducteur et le filtre d'interférences.
Dans les figures 1 à 5, on a représenté divers agencements permettant l'utilisation d'un dispositif à fibre optique 10 qui comprend une fibre optique 12 comportant une
partie extrême sur laquelle est déposé un filtre d'interfé-
rences à couche multiple F. représenté en 14. Le filtre 14 comprend une pluralité de couches contiguës de composition
différente. Chaque couche peut avoir une épaissuur d'envi-
ron X/X,X étant une longueur d'onde d'espace libre des ra-
n diations émises par la source lumineuse 16 et Xn l'indice
de réfraction des couches contiguës particulières déposées.
247h286 De tels filtres ne sont pas conçus pour transmettre toutes
les longueurs d'onde de la lumière émise sauf à être partiel-
lement transparents à la lumière pour une longueur d'onde sé-
lective X.. Le filtre 14 peut également être conçu pour être presque totalement ou partiellement transparent à la longueur
d'onde X.. Le filtre 14 peut également être un filtre passe-
bande ou un réflecteur passe-bande. Dans tous les cas y com-
pris les cas qui suivent l'interaction de la combinaison la-
ser à filtre/fibre doit être telle que le laser donne un
gain net maximum aux longueurs d'onde de sortie désirées. Ain-
si, le filtre peut avoir comme caractéristique d'avoir simul-
tanément une faible réflectivité et une faible transmissivité
grâce à une absorption sélective.
Le filtre peut être constitué de matériaux diélec-
triques en alternance tels que AlJ203, MgF2, Si02, Si et autres
diélectriques et autres matériaux polarisables et photosensi-
bles. Le filtre peut également être composé de matériaux alter-
nativement diélectriques absorbants et/ou métalliques tels que les matériaux cités ci-dessus, et de très fines couches de tellurium, d'argent, d'or, d'aluminium et de bismuth, par
exemple.
Le dispositif à fibre optique 10 constitue une
structure unitaire pour le passage d'une longueur d'onde uni-
que k., ou d'une bande étroite. Ce qui est des plus importants,
J5 la combinaison filtre/fibre optique fournit une meilleure sélec-
tivité de longueur d'onde et une intégrité plus fine de la ban-
de passante.
Si la source lumineuse 16 est un laser à semi-conduc-
teur et que l'on souhaite obtenir un niveau élevé de réflecti-
vité, le filtre 14 peut être directement déposé sur la facet-
te de sortie clivée du laser. La lumière provenant du laser
ne disposera pas d'un temps suffisant pour diverger à la sor-
tie de celui-ci, optimisant la réflectivité lors de l'interac-
tion avec le filtre 14. Le même effet peut être obtenu en utilisant une microlentille 18, représentée en figure la, qui
est placée entre l'extrémité de la fibreoptique 12 et le fil-
tre d'interférences 14. La'microlentille 18 avec sa distribu-
6. tion parabolique de l'indice de réfraction agira en lentille et sera utilisée pour étendre la lumière dans un faisceau à collimatation en parallèle pour présentation au filtre 14 et
interaction avec celui-ci.
-Le centre de la lentille 18 doit être positionné
avec précision par rapport à l'axe de la fibre. Cela est com-
modément obtenu en déterminant le point de transmission maxi-
mum dans la fibre et la lentille, puis en utilisant une résine époxy pour fixer la lentille 18 à l'extrémité de la fibre 12
tout en maintenant l'alignement optique des composants. En ou-
tre, un ensemble d'assujettissement mécanique réglable peut être utilisé à la place d'une liaison par résine époxy- De
tels coupleurs mécaniques permettant un réglage fin de l'ali-
gnement optique sont connus dans l'art antérieur.
La figure 2 représente un dispositif à fibre optique
comprenant un tronçon 1 de fibre optique 22, avec des fil-
tres d'interférences 24 et 26 déposés sur les extrémités oppo-
sées de la fibre. Cet agencement peut être prévu avec* des filtres qui agissent comme des réflecteurs presque parfaits pour une vaste gamme de longueurs d'onde de radiation. Une
structure 20 de cette nature peut. fonctionner en interféromè-
t.re Fabry-Perot si une fibre à un seul mode est utilisée. Un tel interféromètre peut être balayé dans le trajet optique longitudinal par diverses techniques, dont le cambrage de la fibre, le chauffage de la fibre, ou le placement de la fibre dans un champ acoustique ou magnétiqueélectrique. Un
tel balayage permet de moduler le signal de lumière cohéren-
te se propageant dans le filtre comme dans un interféromè-
tre Fabry-Perot. De plus, si une fibre multimode est utili-
sée, deux ou plusieurs longueurs d'onde d'entrée, À À
Xi peuvent être séparées spatialement par l'interféromè-
tre Fabry-Perot par suite des différences de longueur du tra-
jet optique. Un filtre/réflecteur à bande étroite pour des
longueurs d'onde sélectionnées de radiation,peut être égale-
ment réalisé dans cette configuration. Dans ce cas, deux fil-
tres diélectriques sont séparés d'une petite distance.(20-
mm) de façon à constituer un passe-bande étroit ou réflec-
7. teur. La figure 3 représente un dispositif à fibre optique , avec un filtre d'interférences 34 placé dans une fibre optique 32. Le filtre 34 agit de façon à laisser passer la longueur d'onde . provenant de l'une ou l'autre direc- J
tion de la fibre optique 32.
Le type de radiation à utiliser avec les disposi-
tifs à fibre optique 10, 20 et 30 n'est pas limité. Comme
représentée en figure 4 la source de lumière 36 peut four-
lU nir une radiation cohérente ou non cohérente avec les dis-
positifs à fibre optique 10-1, 10-2 et 10-3, respective-
ment, ayant des filtres d'interférences 14-1, 14-2 et 14-3 capables de filtrer des longueurs d'ondes 'À À2 et 3 Ces
longueurs d'onde peuvent être prévues pour avoir des lon-
gueurs d'onde de couleur différentes dans le spectre opti-
que.
La figure 5 représente le dispositif à fibre opti-
que 10 utilisé en combinaison avec un seul détecteur 38, tel qu'une photodiode, de façon à détecter une longueur d'onde
j provenant de ce dispositif.
Les figures 1 à 5 représentent la gamme des possi-
bilités offertes par les dispositifs à fibre optique 10, 20
et 30. Dans chaque cas, un filtre d'interférences est dépo-
sé sur une extrémité d'un tronçon d'une fibre optique.
Le dépôt d'un filtre sur les extrémités des fibres est le mieux réalisé par dépôt dans un systèm-e sous vide, la géométrie des couches et leurs matériaux étant choisis de façon à fournir la longueur d'onde sélectionnée À. ou la
bande passante sélectionnée. Tout d'abord, un faisceau de fi-
bres optiques, par exemple de 10.000 fibres, aux extrémités
dénudées est maintenu de façon fixe par plongée des extrémi-
tés des fibres dans un matériau d'encapsulage. A cette fin,
des matériaux appropriés sont des matériaux époxy. Cela per-
met de fixer fermement les fibres ensemble pour- en permettre un traitement ultérieur.Les fibres du faisceau peuvent en variante être maintenues ensemble par un moyen mécanique-, mais cette façon de procéder n'a pas la préférence à cause 8.
de la tendance qu'ont les extrémités des fibres de se dépla-
cer au cours d'un traitement ultérieur.
Ensuite, les extrémités des fibres sont polies dans
un gabarit de polissage.
f Après polissage, le matériau d'encapsulage est en- levé du voisinage des extrémités des fibres de sorte qu'il ne gêne pas le processus de dépôt. Un solvant organique est utilisé pour dissoudre le matériau d'encapsulage en époxy,
mais celui-ci n'endommage pas les fibres optiques, par exem-
ple les fibres en quartz.
Le faisceau de fibres optiques est alors placé dans une chambre à vide-, les extrémités des fibres étant exposées aux vapeurs des diverses sources des matériaux à déposer,et les couches du filtre sont formée-s.Le processus de dépôt est contrôlé de façon à ce que le dépôt des matériaux se fasse
suivant l'épaisseur désirée sur toutes les extrémités des fi-
bres. Les sources de matériaux situées dans la chambre permet-
tant la constitution des couches qui ne sont pas encore dépo-
sées sont masquées pendant le dépôt des autres couches compo-
sites.
Après le dépôt des couches multiples, le faisceau
de fibres est extrait de la chambre et les fibres individuel-
les peuvent être facilement écartées les unes des autres-et séparées les unes des autres par suite de la quantité limitée
du matériau d'encapsulage restant.
Les dispositifs à fibre optique 10,20 ou 30 peuvent
être utilisés dans un système optique de télécommunications re-
présenté en 40 de la figure 6.
Dans la figure 6, le syst.ème optique de télécommuni-
cations 40 comprend généralement des émetteurs de lumière
sous forme de lasers à semi-conducteur 42, un mélangeur/cou-
pleur optique 44 qui peut-comprendre, par exemple,-une tige de mélange massive, un coupleur en étoile, ou un mélangeur de transmission à fibre optique à perte faible, et des détecteurs optiques 46 tels que des photodiodes. Les lasers 42 comportent
des réflecteurs R déposés sur leur facette arrière 41. Des ré-
flecteurs 39 sont fabriqués de façon à assurer une réflexion 9. de l'émission spontanée du laser. La ligne en pointillé 45 représente la couche active et la cavité optique du laser et la ligne de propagation de lumière entre les facettes de
miroir 41 et 43 de la structure de laser.
La facette 43 comporte un revêtement anti-réflexion
qui est appliqué à sa surface de façon à éviter son endomma-
gement par exposition à l'ambiance. Ce revêtement permet également d'élever le seuil d'endommagement catastrophique
du miroir. Le revêtement permet d'autre part d'augmenter l'ef-
ficacité d'extraction de la puissance optique utile de la
facette 43.
Le dispositif à fibre optique 10 est couplé à un
laser respectif 42 au moyen d'époxy 59 ou autre moyen de cou-
plage optique approprié connu dans l'art antérieur. Un puits
gravé chimiquement (non représenté) peut être formé dans l'ex-
trémité de la fibre optique 59 qui a une forme parabolique.Le
coupleur en époxy 59 remplira le puits formé lors de l'aligne-
ment avec la cavité 45 du laser 42. Cela constitue un agence-
ment à lentille convexe formé par l'époxy elle-même avec le puits de la fibre pour réaliser un couplage plus efficace de la lumière laser dans la fibre 50. Dans un tel agencement, la
fibre 50 a un indice de réfraction inférieur à-celui du ma-
tériau de couplage en époxy.
L'extrémité de la fibre 50 peut comporter un lobe
sphérique d'une étendue supérieure au diamètre de la fibre.
Le lobe est couplé par époxy au laser ou émetteur de lumière
et constitue une lentille convergente pour la lumière émise.
Dans un tel agencement, la fibre 50 a un indice de réfraction
supérieur à celui du lobe.
3U Chaque dispositif à fibre optique 10 de la figure 6
comprend un tronçon de fibre optique 50 de longueur spécifi-
que, une microlentille 52 et un filtre d'interférences 54.
La fibre optique a une longueur spécifique 1 de façon à for-
mer une cavité Fabry-Perot entre la facette de miroir 43 du
laser 42 et le filtre 54. Cette cavité comprend deux réflec-
teurs séparés d'une distance l,la facette 43 représentant un réflecteur et le filtre 54'l'autre réflecteur. La facette 43 10. réfléchit une partie de l'émission spontanée du laser 42
pour une réaction laser alors que le filtre 54 a une réflec-
tivité maximum d'émission spontanée du laser 42 renvoyée dans la cavi-
t.é 45 de longueur d'onde sélectionnée XP 2' X3 OU de bande passante étroite sélectionnée. La longueur À. repré- sente une longueur d'onde primaire de l'émission spontanée
de chacun des lasers 42. Simultanément, chaque filtre trans-
met également une partie de cette longueur d'onde.
L'avantage d'utiliser le dispositif 10 avec le la-
ser 42 est qu'un filtre très pointu de longueur d'onde sélec-
tionnée peut être fabriqué pour former un second résonateur
Fabry-Perot qui imposera des restrictions de mode longitudi-
nal au laser 42 et simultanément laissera passer une longueur
d'onde désirée dans une liaison optique de télécommunications.
La longueur d'onde désirée peut être modulée en donnée au
moyen du fonctionnement par impulsionsdu laser 42. La comman-
de du mode laser est importante dans les systèmes optiques de
télécommunications. Une commande en mode longitudinal si-
gnifie une stabilisation en fréquence et un fonctionnement effiface à la longueur d'onde sélectionnée utilisée dans le système.
Les sorties matérielles des dispositifs 10 du sys- -
tème 40 sont couplées par des Libres optiques 56 à un mélan-
geur/copleur 40-o les longueurs d'onde de lumière sont mélangées pour transfert aux divers.endroits de destination
du système ou pour couplage optique avec d'autres systèmes.
Les endroits de destination sont représentés par les fibres optiques 58 couplant la sortie optique du mélangeur/cou-pleur aux détecteurs 46. Bien que toutes les longueurs d'onde mélangées de lumière apparaissent su.r chacune des fibres 58, des filtres 54 ne laissent passer que la longueur d'onde ou passe-bande désigné pour détection par le détecteur 46. Dans
* la représentation de lafigure 6, des filtres 54-1 sont étu-
diés pour laisser passer la longueur d'onde À1; des filtres 54-2 la longueur d'onde 12; des filtres 54-3, la longueur
d'onde À3, etc. De plus, les fibres optiques 50 sont dési-
gnées 50-1, 50-2, 50-3,... 50-j pour indiquer que leurs lon-
2- 477286
-11.. gueurs 1 varient en fonction des longueurs d'ondes du laser
42 sélectionnées pour la transmission. En général, les fi-
bres peuvent avoir approximativement 50 microns ou plus de long. Les. détecteurs 46 peuvent être fixés par résine
époxy aux filtres 54 ou-peuvent être fixés à une certaine dis-
tance de leurs filtres respectifs.
Des variantes d'agencement de la source laser pouvant être utilisées dans le système 40 sont représentées dans les
figures 7 à 14.
En figure 7, le laser 42 est couplé en 59 directe-
ment à la microlentille de combinaison 52 et au filtre 54.
La zone d'émission de lumière à la facette 43 est centrée sur l'axe optique de la microlentille 52. Le filtre 60 est un réflecteur partiel à la longueur d'onde À. de sorte que l'émission de la longueur d'onde sélectionnée peut également
être détectée à partir de la facette 41.
La configuration de la figure 8 est la même que
celle de la figure 7 sauf que le filtre 60 n'est pas présent.
Ainsi, une partie de la totalité de l'émission spontanée du laser 42 est présente à la facette arrière 41. De plus, la microlentille52 n'est pas utilisée dans le dispositif à fibre optique 10. Cela représente l'une des formes les plus
simples dudispositif à fibre optique 10.
En figure 9, la configuration représentée est la mê-
me que celle de la figure 6 sauf que le réflecteur 39 est.
absent, permettant à toute l'émission spontanée de pouvoir être
détectée à partir de la facette 41. De plus, la microlentil-
le 52 n'est pas utilisée. La longueur 1 de la fibre optique 50 peut être sélectionnée de façon à fournir une longueur
d'onde X. verrouillée en mode.
J Dans la figure 10, la combinaison laser/dispositif à fibre optique 10 est la même que celle de la figure 6 sauf
qu'un filtre supplémentaire 53 est déposé sur l'autre extré-
mité du tronçon 50 de la fibre optique. Le filtre 53 est
conçu pour laisser passer une partie de XÀ tout en réflé-
chissant la partie restante plus violemment que d'autres lon-
12. gueurs d'onde de radiation émises pour réaction optique. Le filtre 54 peut être conçu pour laisser passer presque 100 % de Ài ou moins de 100 ' de À. de façon à faire du dispositif tif à fibre optique 10 une cavité Fabry-Perot permettant une adaptation fine du fonctionnement en mode longitudinal du
laser 42 à À.
La structure représentée dans la figure 11 est la même que celle de la figure 7 sauf que la facette arrière 41 du laser 42 ne c-omprend pas le filtre partiel 60 et que, d'autre part, le filtre 54 est conçu pour avoir une réponse pour j, longueur d'onde principale de l'émission spontanée du laser 42, o 2.1 est supérieur à X2. Le laser 42 peut être polarisé inversement de façon à agir en détecteur pour
la longueur d'onde 22 provenant d'une autre source lumineu-
se'dans un système optique de télécommunications connecté à la fibre optique 56. Dans ce but, un revêtement anti-réfle xion peut être prévu sur la surface de la facette 43 du
laser de façon que 2.2 soit facilement couplé à la cavité op-
tique 45 du laser. Le laser 42, fonctionnant en détecteur, peut absorber la longueur 2.2 étant donné qu'il s'agit là
d'une longueur d'onde plus courte que sa longueur d'onde prin-
cipale. À1 Le filtre 54 peut être conçu, par exemple, pour
réfléchir 50 à 70 A de 2., mais pour ne pas avoir de réfle-
xion pour À2. Un circuit de détection '(non représenté) sen-
sible à 2.2 peut avoir son entrée optique détectable,telle
qu"'une photodiode, positionnée au filtre 54,et à même d'in-
verser la polarisation du laser 42 lorsque À.2 est détecté
dans la fibre optique 56. Avec cette inversion de polarisa-
tion, le laser 42 répondra de la même façon qu'une photodio-
de.
La configuration de la figure 12 permet un filtra-
ge à bande passante étroite et pointue. Un réflecteur par-
tiel 62 est placé à la région d'émission de la facette 43 du laser. Le filtre 54 est déposé sur l'extrémité de la fibre 56 ayant une bande passante pour 2... Le dispositif 10 est
couplé au réflecteur partiel 62 spatialement comme représen-
té en 64, ce qui peut être réalisé par un coupleur mécanique 13. Ou par résine époxy. A titre d'exemple, l'espacement 64 peut être d'environ 10 à 50 microns. Le réflecteur 62
peut transmettre, par exemple 50 à 70, de l'émission spon-
tanée du laser 42, la partie restante étant réfléchie pour agir en réaction optique pour le laser. La facette -43 peut
comporter un revêtement anti-reflexion de façon à augmen-
-ter l'efficacité du couplage.
L'agencement de la figure 12 fournit une bande pas-
sante très étroite, par exemple d'une largeur comprise entre 10 et 20 A. Le réflecteur 62 et le filtre 54 distants l'un de l'autre agissent en réflecteurs distants l'un de l'autre pour une partie de l'émission spontanée du laser formant une seconde cavité optique représentée généralement par l'espacement 64. Cela permet un fonctionnement dans le
seul mode longitudinal pour le laser 42. Le laser 43 fonc-
tionne avec un certain jeu de fréquences laser à l'intérieur d'une largeur de bande donnée. La cavité Fabry-Perot 64, venant en plus de la cavité laser 45, impose de nouvelles restrictions à ce jeu de fréquences d'une manière telle que 2U certaines longueurs d'onde de laser interfèrent de façon constructive pour produire des longueurs d'onde principales de haute intensité. Le filtre est conçu pour laisser passer la longueur d'onde principale X. Dans la figure 13, la configuration est la même que dans la figure 8 sauf qu'un réflecteur 39 est déposé sur la
facette 41 du laser 42. Le réflecteur 39 est conçu pour four-
nir une réflexion presque de 100 %O à la facette 41 pour
l'émission À. du laser-42.
Dans la figure 14,le laser 42 comprend un composant 70 muni d'une ouverture qui est déposé sur la facette 43 du laser 42. Le filtre 54 est alors déposé sur le composant , puis le couplage de la fibre optique 56 au filtre 54 est
exécuté au moyen d'une résine époxy 59. Le composant 70 comprend une triple couche diélec-
trique qui a fait l'objet d'une description en détail dans la
demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 064.698 du 8
août 1979 ayant pour titré: "Apertured and Unapertured Re-
14. flector Structures for Electroluminescent Devices" au nom de
la demanderesse. Le couches 74, 76 et 78 peuvent être cons-
tituées respectivement de A1203, Si et Te. L'ablation de la couche 78 est obtenue en faisant fonctionner le laser 42 en utilisant sa puissance optique pour former l'ouverture 72. La radiation émise par le laser 42 a son intensité la plus élevée à l'ouverture 72 de sorte que le laser fonctionnera
avec la plus faible perte de lumière dans la zone de l'ou-
verture et fournira une stabilisation de son fonctionnement
dans le mode transversal fondamental tout en donnant une lon-
gueur d'onde À. dont les propriétés de non divergence sont importantes. L'incorporation du dispositif à fibre optique 10 représenté dans les figures 6 ou 9 entre le filtre 54 et la
fibre optique 56 de la figure 14 fournira à la fois une com-
mande de mode transversal fondamental et de mode longitudi-
nal pour-le laser 42 à la longueur d'onde sélectionnée À..
Chaque réflecteur 39 des figures 10, 12, 13 et 14
peut être facilement remplacé par le filtre partiel de lon-
gueur d'onde 60 décrit et représenté en figure 7.
La présente invention n'est pas limitée aux exem-
ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui
apparaîtront à l'homme de l'art.
15.
Claims (20)
1 - Dispositif à fibre optique destiné à être utili-
sé dans un système optique de télécommunications, compre-
nant un moyen de couplage au dispositif de la lumière prove-
nant d'une source lumineuse et un moyen pour coupler la lu-
mière à la sortie du dispositif pour une nouvelle distri-
bution ou détection optique, caractérisé en ce qu'il com-
prend un filtre d'interférences placé à l'extrémité d'un tronçon de la fibre optique de longueur prédéterminée de façon à permettre le passage d'une ou plusieurs longueurs
d'onde sélectionnées de la lumière.
2 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le filtre est conçu pour permet-
tre la réflexion au lieu du passage d'une ou de plusieurs
longueurs d'onde sélectionnées de la lumière.
3 - Dispositif à fibre optique selon la revendication
1, caractérisé en ce que le filtre comprend une couche ab-
sorbante. 4 - Dispositif à fibre optique selon la revendication
3, caractérisé en ce que la couche absorbante est sélection-
née dans le groupe comprenant l'argent, l'or, l'aluminium,
le bismuth,, le tellurium ou le silicium.
- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé
en ce que la couche absorbante comprend un matériau polari-
sable ou photosensible.
6 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le filtre est distant d'une longueur prédéterminée de la source lumineuse de sorte
qu'une fréquence de verrouillage de mode, f, est établie con-
cernant la source lumineuse o f c/2 n 1 eq.ièm neq étant l'indice de réfraction équivalent vu par le ième mode de la fibre, c une constante optique de la fibre et 1
la longueur prédéterminée. -
7 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que- le filtre est fabriqué sur la partie extrême de la fibre, de façon à former un réflecteur 16. pour la totalité de la lumière dans la fibre, à l'exception
d'au moins une partie de la (ou des) longueur(s) d'onde sé-
lective(s), partie que laisse passer le filtre.
8 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la longueur du trajet optique
de la fibre entre la source lumineuse et le filtre est va-
riable de façon à fournir la fréquence de verrouillage du
mode désiré, f.
9 ----Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que l'indice de réfraction équi-
valent d'un ou de plusieurs modes de la -fibre est variable
de façon à fournir la fréquence de verrouillage de mode dé-
siré f.
- Dispositif à fibre optique selon l'une des re-
vendications 1 à 9, caractérisé en ce que. la source lumineu-
se est un laser à semi-conducteur.
l1 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la source lumineuse est un laser à semiconducteur et en ce que le filtre est fabriqué
de façon à former un réflecteur à bande étroite à la lon-
gueur d'onde principale du laser, ce qui permet de fournir
une réaction à longueur d'onde sélective et une stabilisa-
tion du mode longitudinale du. laser.
12 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce qu'une microlentille de collima-
tion est placée entre le filtre et le tronçon de fibre opti-
que.
13 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le filtre comprend une plurali-
té de couches métalliques absorbantes ou transparentes ou diélectriques ou une combinaison de couches métalliques et diélectriques alternées déposées sur la partie extrême de la fibre.
14 - Dispositif à fibre optique destiné à être utili-
sé dans un système optique de télécommunications comprenant un moyen de couplage au dispositif de la lumière sortant du dispositif pour une nouvelle distribution, caractérisé en 17.
ce qu'il comprend un tronçon de fibre optique avec un filtre -
d'interférences déposé sur une extrémité de la fibre, le fil-
tre permettant le passage d'une longueur d'onde k.
- Dispositif à fibre optiqueselon la revendica-
tion 14, caractérisé en ce que le filtre a des longueurs d'on-
de de bande passante sélectionnées multiples.
16 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 14, caractérisé en ce qu'une microlentille est alignée
et couplée entre l'extrémité de la fibre et le filtre.
17 - Dispositif à fibre optique destiné à être uti-
lisé dans un système optique de télécommunications comprenant un moyen de couplage au dispositif de la lumière provenant d'une source lumineuse et un moyen pour coupler la lumière
sortant du dispositif pour en permettre une nouvelle distribu-
tion, caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon de fibre
optique de longueur prédéterminée avec un filtre d'interféren-
ces déposé aux extrémités opposées de la fibre, les filtres laissant passer une longueur d'onde X.
18 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 17, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour chan-
ger la longueur du trajet optique ne 1 dans la fibre, o
n est l'indice de réfraction équivalent vu par le iîme mo-
eqi
de de la fibre et 1 la longueur du trajet de lumière à l'in-
térieur des limites de la fibre.
19 - Dispositif à fibre optique selon la revendica-
tion 17, caractérisé en ce que les filtres répondent soit comme filtre passe-bande, soit comme réflecteurs passe-bande,
soit comme une combinaison des deux.
- Emetteur de lumière prévu pour fonctionner dans des conditions de mode fondamental, caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon prédéterminé d'une fibre optique couplé optiquement à une extrémité de l'émetteur de façon à recevoir
la sortie optique de celui-ci, un filtre d'interférences dépo-
sé sur l'autre extrémité de la fibre et ayant une- réponse de
filtrage à une longueur d'onde A i, longueur d'onde principa-
le de l'émetteur, le-filtre fournissant une partie de la lon-
gueur d'onde sélective pour réaction dans l'émetteur.
18. 21 - Laser à semi-conducteur selon la revendication , caractérisé en ce qu'une micro-lentille de collimation est alignée et couplée entre l'autre extrémité de la fibre
et le filtre.
22 - Laser à semi-conducteur prévu pour fonctionner dans des conditions de mode longitudinal stabilisé et pour agir en source lumineuse pour une longueur d'onde donnée dans un système optique de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon prédéterminé de fibre optique couplé 'de façon à recevoir la sortie optique du laser, un filtre de longueur d'onde fabriqué sur l'autre extrémté de la fibre,
la réponse en longueur d'onde du filtre étant située à l'inté-
rieur des longueurs d'onde de fonctionnementdu laser. et permet-
tant le passage d'une longueur d'onde donnée À.
23 - Semi-conducteur selon la revendication 22,carac-
térisé en ce qu'une microlentille de collimation est alignée
et couplée entre l'autre extrémib de la fibre et le filtre.
24 - Semi-conducteur selon les revendications 22 ou
23, caractérisé en ce que le filtre ne laisse passer qu'une partie de la longueur d'onde donnée tout en réfléchissant
la partie restante de celle-ci.
- 25 - Laser à semi-conducteur prévu pour fonctionner dans des conditions de mode longitudinale stabilisé et agit en source de lumière pour une longueur d'onde donnée dans un système optique de télécommunications,_ caractérisé en ce qu'il
comprend une microlentille de collimation couplée à une sor-
tie du laser, un filtre de bande de longueur d'onde étroite couplé à une extrémité de la lentille de collimation et à son autre extrémité à une fibre optique,-la largeur de bande du filtre étant située à l'intérieur des longueurs d'onde de fonctionnement du laser de façon à permettre le passage d'au
moins une partie de la longueur d'onde donnée tout en réflé-
chissant les longueurs d'onde restante pour fournir une réac-
tion optique pour le laser.
35. 26.- fmetteur de lumière comportant un moyen de fil-
trage à bande passante très étroite dans un système optique
de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comprend un ré-
247?286
19. flecteur partiel à empilage, couplé à une sortie optique de
l'émetteur, un filtre d'interférences couplé à une extrémi-
té d'une fibre optique et ayant une réponse de filtrage à la longueur d'onde principale X. de l'émetteur, un moyen -5 pour coupler dans l'espace le filtre au réflecteur, à la
suite de quoi un jeu très étroit de longueurs d'onde compre-
-nant la longueur d'onde ÀJ comme composant principal traver-
sera la fibre optique.
27 - Emetteur selon la revendication 26, caractéri-
lu sé en ce que le moyen de couplage comprend un moyen de fi-
xation permettant le maintien du couplage à distance dans
l'espace, de l'air étant présent dans cet écartement.
28 - Emetteur selon la revendication 26, caractéri-
sé en ce que le moyen de couplage comprend une résine époxy.
29 - Emetteur selon la revedication 26, caractéri-
sé en ce qu'il est un laser à semi-conducteur.
- Emetteur selon les revendications 27, 28 ou
29, caractérisé en ce que l'écartement dans l'espace est
compris approximativement entre 10 et 50 microns.
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