FR2520179A1 - Dispositif de commutation en cascade par flexion de fibres optiques pour reseau de transmission d'informations - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DE COMMUTATION EN CASCADE PAR FLEXION DE FIBRES OPTIQUES POUR RESEAU DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS. DES SILLONS SS, SD DE PROFONDEURS DIVERSES SONT CREUSES SELON DES PLANS CRISTALLOGRAPHIQUES DANS LES FACES EN REGARD DE PLAQUETTES DE SILICIUM MONOCRISTALLIN POUR POSITIONNER DES TRONCONS FIXES TM, TA ET MOBILES TV DE FIBRES OPTIQUES FB, FH PERMETTANT DE CONSTITUER DES RANGEES DE COMMUTATEURS CONNECTABLES EN SERIE DE RANGEE A RANGEE. APPLICATION A LA REALISATION DE CENTRAUX TELEPHONIQUES.

Description

Dispositif de cos utation en cascade par flexion de fibres optiques pour réseau de transmission d'informations.

L'invention concerne un dispositif de commutation en cascade qui peut être utilisé pour constituer une partie d'une matrice de commutation au sein d'un réseau de transmission d'informations.

L'utilité d'une matrice de commutation apparait lorsqu'on est en présence de plusieurs lignes de transmission "amont" et "aval". Elle est constituée de commutateurs et de lignes de connexion aboutissant à une matrice de rangées et de colonnes croisées et permet de connecter à volonté l'une quelconque des lignes amont à l'une quelconque des lignes aval.

Dans la réalisation des réseaux de transmission, par exemple téléphoniques, il peut être avantageux de réaliser les dispositifs de commutation sous forme de matrices constituées de fibres optiques et de commutateurs optiques à travers lesquels les informations à transmettre transitent sous la forme de signaux lumineux. Un tel mode de réalisation apparait particulièrement avantageux lorsque les lignes de transmission du réseau sont elles aussi constituées de fibres optiques. Les matrices de commutation à fibres optiques sont bidirectionnelles c'est-à-dire que l'information peut aussi bien circuler des lignes amont aux lignes aval que dans le sens inverse. Cependant, pour faciliter l'expose', on se placera í-après dans l'hypothese où l'information et la lumière vont de l'amont vers l'aval.

Chaque matrice peut comporter deux dispositifs
Un dispositif de commutation horizontale permet de connecter chacune des lignes de transmission amont à chacun des points d'une rangée horizontale de points de connexion à travers une succession d'étages de commutation. chaque étage comporte plusieurs. commutateurs, et les commutateurs sont connectés en série d'étage en étage. Un dispositif "vertical" permet de connecter de même chaque ligne de transmission aval à une colonne de points de connexion. Les points de connexion constituent les pointa de croisement des rangées et des colonnes.

I1 doit être compris que les "rangées" et les "colonnes" considérées peuvent non seulement prendre des orientations quelconques dans l'espace mais encore n'être nullement rectilignes, et de même que les indications géométriques utilisées ci-après telles que "longitudinales", tlatérales", "superposés", "haut" et "bas" peuvent correspondre à des directions quelconques de l'espace.

Chaque commutateur peut agir par flexion de fibres en déplaçant l'extremité mobile d'une fibre optique flexible entre plusieurs positions amenant chacune cette extrémité en face de l'une des extrémités fixes de plusieurs fibres disposées en aval.

La réalisation économique d'un dispositif de commutation par flexion de fibres optiques pose de difficiles problèmes. En effet une grande précision mécanique est nécessaire dans la fabrication des commu -tateurs car les fibres optiques présentent un diamètre de coeur faible, même si elles sont du type multimode, ce diamètre étant par exemple de 50 micrometres. Il en résulte que, si on veut limiter, dans chaque commutateur, la perte à 0,2 db, le guidage des faisceaux lumineux doit être assuré de manière commutable avec une erreur de positionnement infé rieure à I; micromètres.

La valeur acceptée pour la perte dans un commutateur ne peut pas être choisie aussi haute qu'on le voudrait en raison du nombre des coimtxtaters que le faisceau lumineux à transmettre doit traverser suc cessivement. Si, par exemple, les commutateurs utilisés sont du type à deux positions de travail, et si le nombre de lignes amont est égal, de meme que celui des lignes aval à 2n (deux à la puissance n) le nombre de commutateurs à traverser sera au moins de 2n. Bien entendu il est possible de réaliser des commutateurs optiques comportant un plus grand nombre de positions, ce qui permet d'augmenter la valeur acceptable pour les pertes, mais la réalisation de tels commutateurs devient d'autant plus délicate que le nombre des positions de chaque commutateur est plus grand.

Il est par ailleurs souhaitable de limiter l'encombrement de la matrice de commutation. C'est pourquoi on a déjà cherché à réaliser un dispositif de commutation par flexion de fibres présentant un enoombre- ment faible par rapport au nombre de commutateurs qu'il incorpore, tout en assurant une grande précision du positionnement des extrémités mobiles des fibres flexibles par rapport aux extrémités fixes des fibres en aval. On a proposé pour cela de placer toutes ces extrémités dans des sillons creusés par attaque chimique dans des plaquettes de guidage constituées de silicium monocristallin.

De tels sillons peuvent en effet être réalisés avec une grande précision si leurs flancs disposés en V sont orientés selon des plans cristallographiques convenables. Ceci tient au fait que le silicium monocristallin présente des vitesses de dissolution très différentes en fonction de la densité atomique dans les divers plans cristallographiques. Dans le cas d'une face orientée 100 un motif aligné sur les plans 110 conduira à un sillon de forme triangulaire, limité par les plans 111 et faisant par rapport au plan 100 un angle de 54 74. Cette propriété permet d'obtenir un usinage extrémement précis par gravure du silicium avec un excellent alignement des sillons. La profondeur du sillon est déterminée par la largeur du motif de gravure.

Un dispositif connu ainsi réalisé est décrit dans l'article "Cascaded multipole switches for single mode and multimode optical fibres" (Electronics Letters 6th august 1981, vol. 17, nO 16, p. 571-572).

Dans ce dispositif connu les plaquettes de guidage sont les unes fixes, les autres mobiles à chaque étage de commutation.

Des plaquettes fixes d'un premier type assurent le maintien de tronçons extrêmes de fibres. Les plaquettes mobiles entrainent les tron çons d'extrémités mobiles d'autres fibres.

Le déplacement des plaquettes mobiles est guidé par rapport à des plaquettes fixes d'un second type exactement positionnées par rapport aux plaquettes du premier type. Le guidage ou le positionnement mutuel de deux plaquettes sont obtenus par pénétration des parties non creusées de l'une dans des sillons creusés dans l'autre. Le déplacement est commandé par une liaison mécanique passant à travers des trous percés dans les plaquettes fixes du premier type.

Un tel dispositif présente un encombrement relativement important quand le nombre d'étages de commutation est grand, et son coût de fabrication est élevé en raison du grand nombre de plaquettes de silicium nécessaires. De plus le nombre élevé des contacts mécaniques assurant chaque guidage augmente la grandeur de l'erreur possible de guidage.

Chaque contact introduit en effet une possibilité d'erreur en raison de l'impossibilité de réaliser de façon parfaite les surfaces en contact.

La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif comportant un nombre réduit de plaquettes de guidage de manière à diminuer l'encombrement et le coût de fabrication du dispositif tout en diminuant les risques de positionnement incorrect des fibres optiques.

Elle a pour objet un dispositif de commutation en cascade par flexion de fibres optiques pour réseau de transmission d'informations, ce dispositif incluant des commutateurs comportant chacun - une fibre optique comportant d'amont en aval un tronçon maintenu fixe, un tronçon flexible et un tronçon aval mobile, - des'plaquettes d'alignement à faces planes creusées de sillons d'alignement en V en regard de chaque tronçon, la fibre optique étant disposée entre les flancs d'un sillon inférieur creusé dans une face supérieure d'une plaquette inférieure et ceux, d'un sillon supérieur creusé dans la face inférieure d'une plaquette supérieure, ces plaquettes étant montées de manière à définir la position dudit tronçon maintenu et à définir une position inférieure et une position supérieure de travail pour le tronçon aval, - et des moyens de commande pour amener temporairement ce tronçon aval dans cette position inférieure ou dans cette position supérieure, selon la connexion à réaliser.

- ces commutateurs formant des rangées au sein desquelles ils se succèdent selon une direction "latérale", - ces rangées de commutateurs formant au moins un "niveau" de commutateurs au sein duquel les rangées se succèdent d'amont en aval selon une direction "longitudinale" * - la première rangée de commutateur de chaque niveau comportant un commutateur dont le tronçon maintenu part d'un point de raccordement de ce niveau, chaque rangée de commutateurs ultérieure comportant un nombre de commutateurs double de celui des commutateurs de la rangée précédente au même niveau, les tronçons maintenus des commutateurs de cette rangée ultérieure étant placés chacun en alignement avec l'une des deux positions de travail du tronçon aval d'un commutateur de la rangée précédente, l'ensemble des positions des tronçons aval de la dernière rangée de commutateurs de chaque niveau définissant un ensemble de points "de connexion" de ce niveau, de sorte que l'ensemble des commutateurs permette à chaque niveau de connecter le point de raccordement à n'importe quel point de connexion en passant par toutes les rangées successives, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que lesdits tronçons maintenus, flexible et aval de la fibre optique de chaque commutateur sont disposés entre les faces en regard d'une seule et même paire de plaquettes d'alignement l'une inférieure, l'autre supérieure, le tronçon maintenu étant serré entre les flancs de deux sillons d'alignement nsim- ples" creusés en regard dans ces deux faces avec une profondeur assurant sensiblement le contact entre ces deux faces en même temps que ce serrage, le tronçon aval mobile étant disposé dans l'alignement du tronçon maintenu entre deux sillons d'alignement "doubles" creusés en regard' dans ces deux mêmes faces avec une profondeur suffisante pour permettre le logement de deux fibres optiques superposées entre les flancs de ces deux sillons, - lesdits moyens de commande étant des moyens pour appliquer le tronçon aval soit contre ce sillon inférieur soit contre ce sillon supérieur, de manière que ce sillon inférieur définisse sa position inférieure et que ce sillon supérieur définisse sa position supérieure.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence.

La figure 1 représente une vue en perspective arrachée d'un commutateur d'un dispositif selon l'invention.

La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale de ce commutateur.

Les figures 3 et li représentent des vues de ce commutateur en coupes transversales selon les lignes III-III et IV-IV de la figure 2.

La figure 5 représente une vue en coupe transversale d'une tige de positionnement mutuel de deux étages successifs du même dispositif.

La figure 6.représente une vue en perspective éclatée d'une partie du même dispositif.

La figure 7 représente une vue de dessus du même. dispositif, après enlèvement des éléments situés au dessus d'un plan horizontal.

La figure 8 représente une vue partielle en perspective des deux dispositifs de commutation "en rangées" et "en colonnes" d'une même première matrice de commutation, le dispositif en rangées étant celui précédemment décrit.

La figure 9 représente une vue partielle en perspective des deux dispositifs de commutation d'une deuxième matrice selon l'invention différant de la première par le fait que les sillons sont creusés dans les deux faces des plaquettes d'alignement.

La direction désignée ici comme "longitudinale d'amont en aval" est supposée horizontale et représentée vers le haut et la gauche sur la figure 1, vers la droite sur les figures 2 et 7 vers le bas et la droite sur les figures'6, 8 et 9, et est perpendiculaire aux plans des figures 3, 4 et 5.

Le dispositif décrit est constitué par un assemblage de colmuta- teurs fonctionnant chacun par flexion d'une fibre. Chacun de ces commutateurs comporte donc de manière connue - une fibre optique FB comportant, d'amont en aval un tronçon maintenu TM fixe, un tronçon flexible TF et un tronçon aval mobile TV, - des plaquettes d'alignement PI, PS à faces planes creusées de sillons d'alignement SS, SD en V en regard de chaque tronçon, la fibre optique étant disposée entre les flancs d'un sillon inférieur creusé dans une face supérieure d'une plaquette inférieure PI et ceux d'un sillon supérieur creusé dans la face inférieure d'une plaquette supérieure PS, ces plaquettes étant montées de manière à définir la position dudit 'tronçon maintenu TM et à définir une position inférieure et une position supérieure de travail pour le tronçon aval, - et des moyens de commande pour amener ce tronçon aval dans cette position inférieure et dans cette position supérieure,
Pour constituer un dispositif de commutation ces cnsmutateurs forment comme connu des rangées R1, R2, R3 au sein de chacune desquelles ils se succèdent selon une direction appelée ici latérale et représentée comme horizontale et perpendiculaire à la direction longitudinale.

De plus, les rangées se succèdent les unes aux autres d'amont en aval au sein d'un ou de plusieurs niveaux tels que N1 et N2 (figure 8).

La première rangée R1 de chaque niveau est constituée par un seul commutateur dont le tronçon maintenu part d'un point de raccordement PR de ce niveau, chaque rangée de commutateurs ultérieure R2, R3 comportant un nombre de commutateurs double de celui des commutateurs de la rangée précédente au même niveau. Les tronçons maintenus des commutateurs de ladite rangée ultérieure sont placés chacun en alignement avec l'une des deux positions de travail du tronçon aval TV d'un commutateur de la rangée précédente R1, R2. L'ensemble des positions des tronçons aval de la dernière rangée de commutateurs de chaque niveau définit un ensemble de points "de connexion" PC de ce niveau, de sorte que l'ensemble des commutateurs permette à chaque niveau de connecter le point de raccordement à n'importe quel point de connexion en passant par toutes les rangées successives.

Selon la présente invention lesdits tronçons flexible TV et aval TV de la fibre optique de chaque commutateur sont disposés entre les faces en regard d'une seule et même paire de plaquettes d'alignement l'une inférieure PI, l'autre supérieure PS. Le tronçon maintenu TM est serré entre les flancs de deux sillons d'alignement "simples" SS creusés en regard dans ces deux faces avec une profondeur assurant sensiblement le contact entre ces deux faces en même temps que le serrage. Le tronçon aval mobile TV est disposé dans l'alignement du tronçon maintenu entre deux sillons d'alignement "doubles" SD creusé en regard dans ces deux mêmes faces avec une profondeur suffisante pour permettre le logement de deux fibres optiques superposées entre les flancs de ces deux sillons.

Des moyens de commande décrits plus loin permettent d'appliquer le tron çon aval soit contre ce sillon inférieur soit contre ce sillon supérieur, de manière que ce sillon inférieur définisse sa position inférieure et que ce sillon supérieur définisse sa position supérieure.

Il est à remarquer que, lorsque comme dans l'exemple décrit les flancs de tous les sillons en V ont la même inclinaison par rapport aux faces des plaquettes, la profondeur d'un sillon "double" n'atteint pas tout à fait le double de celle d'un sillon simple, alors même que deux sillons doubles en regard permettent de loger exactement deux fibres tandis que deux sillons simples en regard permettent d'en loger exactement une.

La disposition qui vient d'être décrite permet d'aligner aisément et avec précision la position de repos du tronçon aval TV dans l'axe des sillons d'alignement "doubles" SD qui définissent ses deux positions de travail, haute et basse.

Pour la clarté du dessin seule cette position de repos est représentée. Elle correspond à l'absence de flexion du tronçon flexible et apparait notamment sur la figure 3. Les positions de travail résultent d'une force verticale appliquée sur le tronçon aval TV et l'amenant en contact simultanément avec les deux flancs d'un sillon d'alignement en regard, qui est soit celui creusé dans la plaquette inférieure PI soit celui creusé dans la plaquette supérieure PS. La position de repos du tronçon aval TV est au milieu entre les deux positions de travail inférieure et supérieure qui correspondent à l'alignement du tronçon TV avec l'extrémité amont de deux fibres respectivement "basse" FB et "haute" FH appartenant à un commutateur de la rangée suivante.Le parcours du tron çon aval pour passer de sa position de repos à une de ses positions de travail est donc égal au rayon des fibres utilisées, c'est-à-dire qu'il est aussi petit que possible.

Cette petite valeur de parcours permet d'assurer la connexion en série des commutateurs, d'une rangée à la suivante, avec toute la précision nécessaire, grâce à la disposition suivante, qui est illustrée notamment par la figure 6. Sur cette figure la plaquette supérieure PS est représentée relevée avec son extrémité aval relevée plus haut que son extrémité amont. Une flèche incurvée montre le déplacement à effectuer pour amener la plaquette dans sa position normale. ,
Chaque paire de plaquettes inférieure et supérieure PI, PS des rangées de commutateurs R2, R3 ultérieures à la première est utilisée en même temps pour un commutateur "bas" et pour un commutateur "haut" comportant une fibre optique "basse" FB et une fibre optique "haute" FH respectivement.Les tronçons maintenus TM de ces deux fibres sont parallèles et décalés latéralement l'un par rapport à l'autre. Chacune de ces deux fibres optiques comporte un tronçon intermédiaire TI en amont du tronçon maintenu, l'un au moins des deux tronçons intermédiaires étant courbé successivement dans deux sens opposés et sensiblement dans un plan parallèle aux faces en regard des plaquettes. La fibre comporte encore un tronçon amont TA placé en amont du tronçon intermédiaire et parallèle au tronçon maintenu TM. Ce tronçon amont est serré entre les flancs d'un sillon d'alignement double SD creusé dans la plaquette inférieure ou dans la plaquette supérieure selon qu'il s'agit de la fibre basse FB ou de la fibre haute FH. Les deux tronçons amont sont superposés.Le dispositif comporte alors bien entendu des moyens TP, SP de positionnement mutuel des paires de plaquettes des rangées successives R1, R2, R3 de manière à placer ces deux tronçons amont superposés TA en alignement avec les deux positions de travail d'un tronçon aval d'un commutateur de la rangée précédente.

La nature de ces moyens de positionnement sera indiquée plus loin.

Les éléments indiqués ci-dessus permettent de réaliser un dispositif comportant un seul niveau de commutation. Mais des éléments autres sont nécessaires au dispositif de commutation pour que l'association de deux tels dispositifs permette de réaliser une matrice de commutation. C'est pourquoi le dispositif selon l'invention comporte de préférence (voir figure 8) plusieurs niveaux N1, N2 de commutateurs superposés. Les rangées successives R1, R2, R3 de chaque niveau N1 sont superposées à celles du niveau immédiatement inférieur N2 à partir du niveau le plus bas de manière à former une succession longitudinale d'étages de commutation El, E2, E3 à partir d'une colonne formée par les points de raccordement PR et jusqu'à un plan contenant les points de connexion PC. Chaque rangée de commutateurs R1 appartient à un seul niveau et à un seul étage. De plus un étage de connexion E4 comporte à chaque niveau une rangée de connecteurs R4 disposés en aval des commutateurs de la dernière rangée R3 en nombre égal à celui de ces commutateurs, ces connecteurs étant groupés en paires comportant chacune un connecteur "bas" et un connecteur "haut", formés à l'aide d'une fibre optique "basse" FR et d'une fibre optique "haute" FH, respectivement.

Ces fibres sont serrées toutes deux-entre les flancs de sillons d'alignement creusés en regard dans des faces en regard d'une plaquette d'alignement inférieure PI et d'une plaquette d'alignement supérieure PS.

Chacune de ces deux fibres comporte un tronçon amont TA serré entre les flancs d'un sillon double SD creusé dans la plaquette inférieure PI ou dans'la plaquette supérieure PS selon qu'il s'agit de la fibre basse ou de la fibre haute, un tronçon intermédiaire TI courbé dans le cas d'au moins une de ces fibres, et un tronçon aval TV parallèle au tronçon amont
TA et serré entre les flancs de deux sillons d'alignement simples SS creusés dans les deux plaquettes. Les tronçons aval de ces deux fibres sont décalés mutuellement latéralement alors que les tronçons amont sont superposés.Des moyens de positionnement TP, SP mutuel des commutateurs et des connecteurs permettent de placer chaque tronçon amont bas ou haut des connecteurs en alignement avec une position de travail inférieure ou supérieure d'un commutateur de la dernière rangée R3 du même niveau, respectivement,, et pour disposer les extrémités aval des fibres des connecteurs selon une rangée de noeuds de connexion NC pour chaque niveau, tout en superposant ces noeuds de niveau à niveau pour former des colonnes et constituer une matrice de noeuds de connexion.

On peut alors associer le dispositif de commutation considéré à un dispositif de commutation complémentaire identique en mettant en regard les noeuds de connexion des deux dispositifs. Les rangées des noeuds de connexion de l'un sont placées en face des colonnes des noeuds de connexion de l'autre, et on forme ainsi une matrice de commutation permettant de connecter n'importe quel point de raccordement de l'un de ces dispositifs avec n'importe quel point de raccordement de l'autre.

De préférence, les moyens de positionnement sont constitués par des tiges de positionnement TP en matériau dur à section circulaire serrées entre les flancs des sillons de positionnement SP creusés dans des faces en regard des plaquettes d'alignement PI, PS. Les tiges de positionnement mutuel de deux rangées d'un même niveau traversent le plan de jonction de ces deux rangées.

D'autres moyens de positionnement pourraient cependant être utilisés, par exemple des plaquettes de positionnement qui seraient placées sur le niveau supérieur N1 et sous le niveau inférieur, toutes les faces en regard des plaquettes autres que celles portant les fibres optiques étant creusées de sillons laissant entre eux des saillies, avec pénétration deis saillies de chaque plaquette dans les sillons de l'autre.

De préférence, les plaquettes d'alignement sont constituées de manière connue en elle même par un matériau monocristallin, les flancs des sillons étant disposés selon des plans cristallographiques d'attaque préférentielle de ce matériau.

Le matériau utilisé par les inventeurs est le silicium dont les procédées de gravure sont bien connus.

Quant aux moyens de commande ils sont de préférence du type électrostatique. Ils comportent alors les éléments suivants pour chaque rangée de commutateurs telles que R1, R2 ou R3 - un dépôt métallique s'étendant en continuité électrique sur les tron çons maintenu TM, flexible TF et aval TV de la fibre optique FB, FH de chaque commutateur, - une bande métallique BA d'alimentation électrique de fibres.Cette bande s'étend en continuité électrique selon la direction latérale sur l'une au moins des faces en regard des deux plaquettes d'alignement de tous les commutateurs de la rangée en passant sur les flancs des sillons au contact du dépôt métallique des tronçons maintenus TM, - une bande métallique de commande BC s'étendant en continuité électrique selon la direction latérale sur chacune des deux faces en regard des deux plaquettes d'alignement de tous les commutateurs de la rangée en passant sur les flancs des sillons d'alignement formés en regard du tronçon aval des fibres optiques, - un revêtement RI isolant déposé sur cette bande ou sur le dépôt métallique du tronçon aval de manière à empêcher un contact électrique entre ce dépôt métallique et cette bande de commande, - et un générateur de tension électrique commutable GT pour appliquer une tension électrique de commande entre d'une part la ou les bandes d'alimentation de fibres et d'autre part soit la bande de commande déposée sur les plaquettes inférieures de la rangée, soit la bande de commande déposée sur les plaquettes supérieures, selon les connexions à réaliser. L'application de cette tension électrique place alors tous les tronçons aval de la rangée soit en position inférieure, soit en position supérieure, comme résultat du phénomène d'attraction électrostatique entre les dépôts métalliques sur ces segments aval et la bande de commande.

Le revêtement isolant RI est apparu plus facile à déposer sur les plaquettes, comme représenté, que sur les fibres. Quant au revêtement conducteur des fibres, il est connu que les fibres optiques peuvent être revêtues d'une couche métallique (aluminium, or...) moyennant éventuellement une couche d'accrochage appropriée.

Un systèmè de commande électrostatique pour commutateur par flexion de fibre optique a déjà été décrit dans le brevet français nO 2.412.0811 correspondant au brevet anglais nO 1.598.3311 (Standard Telephones and
Cables Ltd.).

Dans ce système l'alignement du tronçon aval mobile d'une fibre amont sur les tronçons amont fixes de deux fibres aval est obtenue à l'aide de sillons creusés dans des électrodes métalliques constituées par exemple d'aluminium. Mais l'alignement correct de la position de repos du tronçon aval pose un problème délicat, et la précision d'alignement est encore diminuée pap le fait que, à partir de cette position de repos, le déplacement du tronçon aval est -relativement important. Au contraire, dans le dispositif selon l'invention, le tronçon aval mobile est aisément et précisément aligné dès sa position de repos par des sillons creusés dans les mêmes plaquettes que celles qui déterminent les positions de travail.

Par ailleurs, il est à remarquer que d'autres types de dispositifs de commande pourraient être employés.

La force d'attraction utilisée dans ces dispositifs peut être par exemple magnétique. Des lamelles de métal ferromagnétique (nickel) entrassent alors les fibres optiques. Dans ce but on réalise des circuits magnétiques à faible reluctance sous forme de bandes ferromagnétiques en lieu et place des bandes de métallisation BC. Pour chaque rangée de commutateurs, les lamelles ferromagnétiques des tronçons. avals TV des fibres optiques FB sont en série soit avec le circuit magnétique supérieur, soit avec le circuit magnétique inférieur suivant que les tronçons avals sont en position supérieure ou en position inférieure. Les circuits magnétiques se ferment, extérieurement à l'ensemble des plaquettes, sur des aimants permanents qui assurent la fonction mémoire et comprennent des bobines d'induction qui assurent la fonction commutation, par exemple comme décrit dans l'article de G. WINZER et autres, "rend type routing switch for multimode optical fibers" (Siemens Forsch.u.Entwickl. Ber. BB 1979 nO 3).

De préférence les bandes d'alimentation BA de fibres s'étendent aussi bien sur les plaquettes d'alignement inférieures PI que supérieures PS, et les tronçons maintenus TM des fibres basses FB et hautes
FH sont soudés aux bandes d'alimentation déposées sur les plaquettes inférieures et supérieures respectivement.

De plus une bande de fixation amont BF s'étend selon la direction latérale sur les plaquettes inférieure et supérieure et est soudée aux tron çons amont TA des fibres basses et hautes respectivement. Ceci permet de fixer ces fibres à ces plaquettes avant l'assemblage des plaquettes.

La bande de fixation BF est réalisée par exemple de la manière et en même temps que les bandes d'alimentation BA et de commande BC, et la fixation du tronçon amont se fait par l'intermédiaire du dépôt conducteur de la fibre. Ce dépôt est pour cela prolongé jusqu'au tronçon amont.

Une interruption est cependant prévue sur ce dépôt, et la bande BF s'arrête à distance de la face amont de la plaquette, de manière à éviter des court-circuits électriques entre rangées successives.

Les plaquettes d'alignement sont évidées en regard des tronçons flexibles et intermédiaires des fibres optiques pour permettre leur courbure, les évidements prévus pour les tronçons flexibles étant de simples prolongements vers l'amont des sillons d'alignement à profondeur double dans lesquels sont disposés les tronçons aval.

Dans un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 9, et dans le but de rendre le dispositif plus compact, les plaquettes d'alignement sauf les plaquettes extrêmes sont creusées de sillons d'alignement et de positionnement sur leurs faces inférieure et supérieure. Ceci permet l'utilisation de chacune d'elles pour la réalisation de deux commutateurs d'un niveau et de deux commutateurs d'un niveau adjacent.

Deux dispositifs complémentaires ainsi constitués sont designés par les références DC'1 et DC'2.

Le dispositif qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages - Le dispositif se prête à une fabrication de masse avec les techniques de photolithographie, toutes les plaquettes d'un même étage étant identiques.

- Le déplacement de la fibre optique est de l'ordre de 60 micromètres seulement avec les dimensions actuelles typiques des fibres.

- Les forees mises en Jeu sont seulement de l'ordre de 0,01 gf.

- La commande électrique de la commutation est directe (absence de relais mécanique).

- Le maintien en position commutée ne consomme pas d'énergie électrique.

- La tension électrique requise est seulement de quelques dizaines de volts.

- La bande passante ou le débit numérique n'est pas'limité par le dispositif vu les faibles longueurs de fibre utilisées dans la réalisation.

- perte d'insertion faible.

-Avec l'utilisation de fibres à gradient d'indice de 50 micromètres de diamètre de coeur, une perte d'insertion de 0,2 dB suppose un excentrement entre fibres de + 9 micromètres. Avec cette tolérance, le signal transmis d'une ligne de transmission amont vers une ligne aval d'une matrice- de 256 x 256 subit une atténuation de 3,4 dB. Les pertes par réflexion aux interfaces optiques peuvent être supprimées par la présence d'un liquide d'adaptation d'indice qui joue les rôles d'amortisseur dans les éplacements mécaniques et de milieu diélectrique. Une autre possibilité de diminution de ces pertes est celle d'un traitement anti-réfléchissant sur les extrémités des fibres, soit en pratique sur les interfaces des étages E1, E2, E3, E4.

- Dans la mesure où toutes les fibres de la matrice ont des caractéristiques opto-géométriques identiques, la matrice de commutation est, in différemment, uni-ou bidirectionnelle.

Bien entendu, lors de la réalisation du dispositif il convient d'assurer une bonne précision des masquages permettant la gravure des sillons de guidage et de positionnement, en employant les techniques connues à cet effet pour la fabrication des circuits électroniques intégrés sur substrat de silicium. Quant au diamètre des fibres il doit être défini avec une tolérance inférieure à plus ou moins 2 microns, de même que le diamètre des tiges de positionnement qui peut être par exemple de 200 + 1 micromètre.

La longueur des tronçons maintenus peut être par exemple de 2 sm et celle de l'ensemble du tronçon flexible et du tronçon aval de 15 mm.

L'égpisseur des plaquettes du premier dispositif décrit peut être voisine de 0,5 mm.

L'implantation des fibres, métallisées en surface, s'opère sur un plan, une fibre par sillons. L'extrémité mobile (tronçon aval TV) est préparée préalablement. Elle est disposée à quelques micromètres du bord de la plaquette. L'extrémité fixe (tronçon amont TA) dépasse du bord amont correspondant de la plaquette. Une opération de polissage des tronçons amont TA pour mettre en coTncidence les extrémités des fibres avec les bords amont correspondants des plaquettes peut être effectué globalement sur les étages de commutation E1, E2, E3 ... par exemple. Par contre le bloc Eq peut être poli sur ses deux faces.

La localisation précise des plages de métallisation permet le soudage simultané des fibres. Un film d'indium est déposé au préalable sur les plages concernées.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1/ Dispositif de commutation en cascade par flexion de fibres optiques pour réseau de transmission d'informations, ce dispositif incluant des commutateurs comportant chacun - une fibre optique (FB) comportant d'amont en aval un tronçon maintenu fixe (TM), un tronçon flexible (TF) et un tronçon aval (TV) mobile, - des plaquettes d'alignement (PI, PS) à faces planes creusées de sillons d'alignement en V (SS, SD) en regard de chaque tronçon, la fibre optique étant disposée entre les flancs d'un sillon inférieur creusé dans une face supérieure d'une plaquette inférieure (PI) et ceux, d'un sillon supérieur creusé dans la face inférieure d'une plaquette supérieure (PS), ces plaquettes étant montées de manière à définir la position dudit tronçon maintenu (TM) et à définir une position inférieure et une position supérieure de travail pour le tronçon aval, - et des moyens de commande pour amener temporairement ce tronçon aval dans cette position inférieure ou dans cette position supérieure, selon la connexion à réaliser, - ces commutateurs formant des rangées (R1, R2, R3) au sein desquelles ils se succèdent selon une direction latérale, - ces rangées de commutateurs formant au moins un "niveau" (N1) de commutateurs au sein duquel les rangées se succèdent d'amont en aval selon une direction "longitudinale", - la première rangée de commutateur de chaque niveau (N1) comportant un commutateur dont le tronçon maintenu part d'un point de raccordement (PR) de ce niveau, chaque rangée de commutateurs ultérieure (R2,

R3) comportant un nombre de commutateurs double de celui des commutateurs de la rangée précédente (R1, R2) au même niveau, le; tronçons maintenus des commutateurs de ladite rangée ultérieure étant placés chacun en alignement avec l'une des deux positions de travail du tronçon aval (TV) d'un commutateur de la rangée précédente (R1, R2), l'ensemble des positions des tronçons aval de la dernière rangée de commutateurs de chaque niveau définissant un ensemble de points "de connexion" (PC) de ce niveau, de sorte que l'ensemble des commutateurs permette à chaque niveau de connecter le point de raccordement à n1 importe quel point de connexion en passant par toutes les rangées successives, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que lesdits tronçons maintenus (TM), flexible (TF) et aval (TV) de la fibre optique (FB) de chaque commutateur sont disposés entre les faces en regard d'une seule et même paire de plaquettes d'alignement, l'une inférieure (PI), l'autre supérieure (PS), le tronçon maintenu (TM) étant serré entré les flancs de deux sillons d'alignement "simples" (SS) creusés en regard dans ces deux faces avec une profondeur assurant sensiblement le contact entre ces deux faces en même temps que ce serrage, le tronçon aval mobile (TV) étant disposé dans l'alignement du tronçon maintenu entre deux sillons d'alignement "doubles" (SD) creusés en regard dans ces deux mêmes faces avec une profondeur suffisante pour permettre le logement de deux fibres optiques superposées entre les flancs de ces deux sillons, - lesdits moyens de commande étant des moyens (BC, BA, GT) pour appliquer le tronçon aval soit contre ce sillon inférieur soit contre ce sillon supérieur, de manière que ce sillon inférieur définisse sa position inférieure et que ce sillon supérieur définisse sa position supérieure.

2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque paire de plaquettes inférieure et supérieure (PI, PS) des rangées de commutateurs (R2, R3) ultérieures à la première est utilisée en même temps pour un commutateur "bas" et pour un commutateur "haut" comportant une fibre optique "basse" (FB) et une fibre optique "haute" (FH) respectivement, les tronçons maintenus (TM) et aval (Tv) de ces deux fibres étant parallèles et décalées latéralement l'un par rapport à l'autre, chacune de oes deux fibres optiques comportant un tronçon intermédiaire (TI) en amont du tronçon maintenu, l'un au moins des deux tronçons intermédiaires étant courbé successivement dans deux sens opposés et sensiblement dans un plan parallèle aux faces en regard des plaquettes, la fibre comportant encore un tronçon amont (TA) placé en amont du tronçon intermédiaire et parallèle au tronçon maintenu (TM), ce tronçon amont étant serré entre les flancs d'un sillon d'alignement double (SD) creusé dans la plaquette inférieure ou dans la plaquette supérieure selon qu'il s'agit de la fibre basse (FB) ou de la fibre haute (FH), ces deux tronçons amont étant superposés, - le dispositif comportant en outre des moyens (TP, SP) de positionnement mutuel des paires de plaquettes des rangées successives (R1, R2, R3) de manière à placer ces deux tronçons amont superposés (TA) en alignement avec les deux positions de travail d'un tronçon aval drun commutateur de la rangée précédente.

3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait- qu'il comporte - plusieurs niveaux (Nî, N2) de commutateurs superposés, les rangées successives (R1, R2, R3) de chaque niveau (N1) étant superposées à celles du niveau immédiatement inférieur (N2) à partir du niveau le plus bas de manière à former une succession longitudinale d'étages de commutation (El, E2, E3) à partir d'une colonne formée par les points de raccordement (PR) et jusqu'à un plan contenant les points de connexion (PC), chaque rangée de commutateurs (R1) appartenant à un seul niveau et à un seul étage, - un étage de connexion (E4) comportant à chaque niveau une rangée de connecteurs (Rg) disposés en aval des commutateurs de la dernière rangée (R3) en nombre égal à celui de ces commutateurs, ces connecteurs étant groupés en paires comportant chacune un connecteur "bas" et un connecteur "haut", formés à l'aide d'une fibre optique "basse" (FB) et d'une fibre optique "haute" (FH) respectivement, ces deux fibres étant serrées entre les flancs de sillons d'alignement creusés en regard dans des faces en regard d'une plaquette d'alignement inférieure (PI) et d'une plaquette d'alignement supérieure (PS), chacune de ces deux fibrescomportant un tronçon amont (TA) serré entre les flancs d'un sillon double (SD) creusé dans la plaquette inférieure ou dans la plaquette supérieure selon qu'il s'agit de la fibre basse ou de la fibre haute, un tronçon intermédiaire (TI) courbé dans le cas d'au moins une de ces fibres, et un tronçon aval (TV) parallèle au tronçon amont (TA) et serré entre les flancs de deux sillons d'alignement simples (SS) creusés dans les deux plaquettes, les tronçons aval de ces deux fibres étant décalés mutuellement latéralement alors que les tronçons amont sont superposés, - et des moyens de positionnement (TP, SP) mutuel des commutateurs et des connecteurs pour placer chaque tronçon amont bas ou haut des connecteur en alignement avec une position de travail inférieure ou supérieure d'un commutateur de la dernière rangée (R3) du même niveau, respectivement, et pour disposer les extrémités aval des fibres des connecteurs selon une rangée de noeuds de connexion (NC) pour chaque niveau, tout en superposant ces noeuds de niveau à niveau pour former des colonnes et constituer une matrice de noeuds de connexion, de manière à permettre d'associer le dispositif de commutation considéré (DC1) à un dispositif de commutation complémentaire (DC2) avec mise en regard des noeuds de connexion de ces deux dispositifs les rangées de noeuds de connexion de l'un étant placées en face des colonnes des noeuds de connexion de l'autre, et de former ainsi une matrice de commutation permettant de connecter n'importe quel point de raccordement de l'un de ces dispositifs avec n'importe quel point de raccordement de l'autre.

h/ Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les moyens de positionnement sont constitués par des tiges de positionnement (TP)en matériau dur à section circulaire serrées entre les flancs des sillons de positionnement (SP) creusés dans des faces en regard des plaquettes d'alignement (PI, PS), les tiges de positionnement mutuel de deux rangées d'un même niveau traversant le plan de jonction de ces deux rangées.

5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les plaquettes d'alignement (PI, PS) sont constituées de manière connue en elle-même par un matériau monocristallin, les flancs des sillons (SS,

SD, SP) étant disposés selon des plans cristallographiques d'attaque préférentielle de ce matériau.

6/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens de commande comportant pour chaque rangée (R1, R2, R3) - un dépôt métallique s'étendant en continuité électrique sur les tron çons maintenu (TM), flexible (TF) et aval (TV) de la fibre optique (FB, FH) de chaque commutateur, - une bande métallique (BA) d'alimentation électrique de fibres s'étendant en continuité électrique selon la direction latérale sur l'une au moins des faces en regard des deux plaquettes d'alignement (PI, PS) de tous les commutateurs de la rangée en passant sur les flancs des sillons au contact du dépôt métallique des tronçons maintenus, - une bande métallique de commande (BC) s'étendant en continuité électrique selon la direction latérale sur chacune des deux faces en regard des deux plaquettes d'alignement de tous les commutateurs de la rangée en passant sur les flancs des sillons d'alignement en regard du tronçon aval des fibres optiques, - un revêtement isolant (RI) déposé sur cette bande de commande ou sur le dépôt métallique du tronçon aval de manière à empêcher un contact électrique entre ce dépôt métallique et cette bande, - et un générateur de tension électrique commutable (GT) pour appliquer temporairement une tension électrique de commande entre d'une part la ou les bandes d'alimentation de fibres et d'autre part soit la bande de commande déposée sur les plaquettes inférieures de la rangée, soit la bande de commande déposée sur les plaquettes supérieures, de manière que l'application de cette tension électrique place tous les tronçons aval de la rangée soit en position inférieure, soit en position supérieure, comme résultat du phénomène d'attraction électrostatique entre le dépôt métallique sur ce segment aval et la bande de commande.

7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les bandes d'alimentation (BA) de fibres s'étendent aussi.bien sur les plaquettes d'alignement inférieures (PI) que supérieures (PS) les tronçons maintenus (TM) des fibres basses (FB) et hautes (FH) étant soudés aux bandes d'alimentation déposées sur les plaquettes inférieures et supérieures respectivement, - une bande de fixation amont (BF) s'étendant selon la direction latérale sur les plaquettes inférieure et supérieure et étant soudée aux tronçons amont (TA) des fibres basses et hautes respectivement, de manière à permettre de fixer ces fibres à ces plaquettes avant l'assemblage des plaquettes.

8/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les plaquettes d'alignement (PI, PS) sont évidées en regard desdits tronçons flexibles (TF) et intermédiaires (TI) des fibres optiques pour permettre leur courbure, les évidements prévus pour les tronçons flexibles étant de simples prolongements, vers l'amont des sillons d'alignement à profon -deur double (SD) dans lesquels sont disposés les tronçons aval (TV).

9/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les plaquettes d'alignement (P2, P3) sauf les plaquettes extrêmes (P1) sont creusées de sillons d'alignement et de positionnement sur leurs faces inférieure et supérieure pour permettre l'utilisation de chacune d'elles pour la réalisation de deux oommutateurs d'un niveau et de deux commutateurs d'un niveau adjacent.