FR2549243A1 - Directional coupler with associated components for light waves. - Google Patents
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Abstract
Description
Coupleur directif à composants associés pour ondes lumineuses
La présente invention concerne un coupleur directif à composants associes pour ondes lumineuses permettant une émission des informations bidirectionnelles sur une même fibre de liaison entre deux coupleurs avec une réception des mêmes informations sur chacun des coupleurs.Directional coupler with associated components for light waves
The present invention relates to a directional coupler with associated components for light waves allowing transmission of bidirectional information on the same connecting fiber between two couplers with reception of the same information on each of the couplers.
Les applications peuvent être du domaine de la télédistribution par réseaux câblés utilisant des liaisons par fibres optiques et permettant à un abonné de faire, par exemple, le choix d'un canal entre plusieurs canaux de réception et de commander à distance ltémission qui l'intéresse. La liaison bidirectionnelle est effectuée à la même longueur d'onde et nécessite par conséquent un coupleur directif avec un récepteur et un émetteur associés. The applications may be in the field of cable television distribution using fiber optic links and allowing a subscriber to make, for example, the choice of a channel between several reception channels and to remotely control the broadcast which interests him. . The bidirectional link is made at the same wavelength and therefore requires a directional coupler with an associated receiver and transmitter.
I1 est connu d'après le brevet français 2295 436 de réaliser un coupleur directif pour fibres optiques dans lequel le matériau de support des fibres optiques permet la propagation des ondes lumineuses, ledit support étant éventuellement taillé à 1150 à ses deux extrémités qui sont rendues totalement réfléchissantes par polissage ou recouvrement de métal. Dans cette réalisation les diodes émettrice et réceptrice sont disposées du même côté latéral du support, les fibres optiques non raccordées étant disposées dans le sens longitudinal du support.Les informations circulant dans les fibres sont prélevées au moyen de la diode réceptrice et éventuellement les informations complémentaires sont émises par la diode émettrice. il est prévu également de faire passer les informations lumineuses dans le coeur de la fibre, dans la gaine de la fibre et dans le support transparent aux ondes lumineuses. I1 s'ensuit que les pertes de transmission sont assez élevées dans le dispositif de l'art antérieur et que sur une grande distance le dispositif ne peut être opérant. Par ailleurs, le coupleur directif antérieur ne peut être disposé sur la ligne qu'en son milieu et non aux extrémités. It is known from French patent 2295 436 to produce a directional coupler for optical fibers in which the support material for optical fibers allows the propagation of light waves, said support being optionally cut to 1150 at its two ends which are rendered completely reflective by polishing or covering with metal. In this embodiment, the emitting and receiving diodes are arranged on the same lateral side of the support, the unconnected optical fibers being arranged in the longitudinal direction of the support. The information flowing in the fibers is taken by means of the receiving diode and possibly the additional information. are emitted by the emitting diode. it is also planned to pass the light information in the core of the fiber, in the sheath of the fiber and in the transparent support to light waves. It follows that the transmission losses are quite high in the device of the prior art and that over a large distance the device cannot be operating. Furthermore, the anterior directional coupler can only be placed on the line in the middle and not at the ends.
Le coupleur directif selon la présente invention remédie à ces inconvénients. Dans celui-ci en effet la dispersion des rayons lumineux est réduite par rapport aux dispositifs antérieurs, le coupleur est disposé en terminaison de ligne et la fibre de ligne peut fonctionner en liaison bidirectionnelle. The directional coupler according to the present invention overcomes these drawbacks. In this one, in fact, the dispersion of the light rays is reduced compared to the previous devices, the coupler is arranged at the line termination and the line fiber can operate in bidirectional connection.
La présente invention a pour objet un coupleur directif à composants associés pour ondes lumineuses comportant un support dont l'axe longitudinal contient une fibre optique, caractérisé en ce que ledit support et ladite fibre sont sciés intérieurement à 450 par rapport audit axe longitudinal selon un plan, une diode réceptrice étant disposée sur le support perpendiculairement audit axe longitudinal à son point de rencontre avec le plan incliné à 1150 et une diode émettrice étant disposée face à l'extrémité de la fibre optique, les faces opposées des parties du support et des parties de fibre selon un plan incliné à 1150 étant recouvertes côté diode réceptrice de couches semi-transparentes et semi-réfléchissantes à lame quart d'onde et côté diode émettrice d'une couche antireflet. The subject of the present invention is a directional coupler with associated components for light waves comprising a support whose longitudinal axis contains an optical fiber, characterized in that said support and said fiber are sawn internally at 450 relative to said longitudinal axis along a plane. , a receiving diode being arranged on the support perpendicular to said longitudinal axis at its meeting point with the inclined plane at 1150 and a transmitting diode being arranged facing the end of the optical fiber, the opposite faces of the parts of the support and of the parts of fiber along an inclined plane at 1150 being covered on the receiving diode side with semi-transparent and semi-reflecting layers with quarter wave plate and on the emitting diode side with an anti-reflective layer.
Selon une particularité de l'invention ledit support est opaque aux rayons lumineux et un espace vide est disposé dans le support devant la diode réceptrice et devant la diode émettrice. According to a feature of the invention, said support is opaque to light rays and an empty space is arranged in the support in front of the receiving diode and in front of the emitting diode.
Selon une autre particularité de l'invention une contre-plaque de silice transparente aux rayons lumineux est disposée parallèlement à l'axe longitudinal entre la fibre optique, qui lui est tangente, et ledit espace vide de la diode réceptrice, cette contre-plaque étant sciée à 45 en même temps que ledit support et ladite fibre. According to another feature of the invention, a silica counter plate transparent to light rays is arranged parallel to the longitudinal axis between the optical fiber, which is tangent thereto, and said empty space of the receiving diode, this counter plate being sawn at 45 at the same time as said support and said fiber.
Selon une autre particularité de l'invention ladite fibre côté opposé à ladite diode émettrice est le siège d'une liaison bidirectonnelle. According to another feature of the invention, said fiber on the side opposite to said emitting diode is the seat of a bidirectional link.
Selon une autre particularité de l'invention ledit support est réalisé en un matériau compris dans le groupe polysulfure de phénylène, céramique, silicium, thermoplastique. According to another feature of the invention, said support is made of a material included in the phenylene polysulphide, ceramic, silicon, thermoplastic group.
Selon une autre particularité de l'invention lesdites couches seni-réfléchissantes et antireflet sont réalisées en un matériau compris dans le groupe oxyde de silicium, oxyde de titane, oxyde de zirconium. According to another feature of the invention, said seni-reflective and anti-reflective layers are made of a material included in the group silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide.
Selon une autre particularité de l'invention ledit axe longitudinal du support comporte une superposition des vés symétriques en creux dans lesquels est disposée la fibre optique. According to another feature of the invention, said longitudinal axis of the support comprises a superposition of symmetrical hollow ves in which the optical fiber is arranged.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication du coupleur directif, caractérisé en ce que lesdits supports forment un bloc unique de supports accolés parallèlement auxdits axes longitudinaux et contenant chacun la fibre optique et lesdits espaces vides, ledit sciage à 450 étant réalisé avec une scie à fil pour l'ensemble des supports et des sciages parallèles auxdits axes longitudinaux afin de séparer les différents supports pour créer les coupleurs directifs. The present invention also relates to a method of manufacturing the directional coupler, characterized in that said supports form a single block of supports joined parallel to said longitudinal axes and each containing the optical fiber and said empty spaces, said sawing at 450 being produced with a wire saw for all the supports and sawn timber parallel to said longitudinal axes in order to separate the different supports to create the directional couplers.
En se référant aux figures schématiques 1 à 9 ci-jointes, on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments portent sur toutes ces figures les mêmes références. With reference to the attached diagrammatic figures 1 to 9, an example of implementation of the present invention will be described below, an example given purely by way of illustration and in no way limiting. The same elements bear the same references on all these figures.
La figure 1 représente un schéma de principe d'une distribution d'abonnés de télédistribution utilisant deux coupleurs directifs selon l'invention. FIG. 1 represents a block diagram of a distribution of cable subscribers using two directional couplers according to the invention.
La figure 2 représente une vue schématique en coupe et écorchée d'un coupleur directif. Figure 2 shows a schematic sectional and cutaway view of a directional coupler.
La figure 3 représente une vue schématique en coupe selon III-III de la figure 2. FIG. 3 represents a schematic sectional view along III-III of FIG. 2.
La figure 4 représente une vue schématique en coupe selon IV-IV de la figure 2. FIG. 4 represents a schematic sectional view along IV-IV of FIG. 2.
La figure 5 représente une vue schématique en coupe d'une variante de la figure 3. FIG. 5 represents a schematic sectional view of a variant of FIG. 3.
La figure 6 représente une vue en perspective écorchée du coupleur avant un sciage. FIG. 6 represents a cutaway perspective view of the coupler before sawing.
La figure 7 représente une vue de dessus du coupleur selon Vil-Vil de la figure 8. FIG. 7 represents a top view of the coupler according to Vil-Vil of FIG. 8.
La figure 8 représente une vue latérale coupée du même coup leur selon VIII-VIII de la figure 7. 8 shows a side view cut at the same time their according to VIII-VIII of Figure 7.
La figure 9 représente une vue en perspective d'une étape de la fabrication des coupleurs directifs lorsqu'ils font partie d'un bloc prêt à être scié. FIG. 9 represents a perspective view of a step in the production of directional couplers when they are part of a block ready to be sawn.
Sur la figure 1 on voit deux coupleurs directifs tels que 1 en liaison par une fibre optique 2 bidirectionnelle transmettant les informations dans les deux sens sur la même longueur d'onde, comme il est indiqué par les flèches. Chaque coupleur directif est équipé d'une diode réceptrice 3 et d'une diode émettrice 4. Une lame semi-transparente 5 faisant un angle de 450 avec la fibre 2 et dont les coefficients de transmission et de réflexion sont prédéterminés permet la réflexion du signal sur la diode réceptrice 3 ou la transmisssion d'un signal au travers de la lame 5 venant de la diode émettrice 4. In Figure 1 we see two directional couplers such as 1 in connection by a bidirectional optical fiber 2 transmitting information in both directions on the same wavelength, as indicated by the arrows. Each directional coupler is equipped with a receiving diode 3 and a transmitting diode 4. A semi-transparent plate 5 making an angle of 450 with the fiber 2 and whose transmission and reflection coefficients are predetermined allows signal reflection on the receiving diode 3 or the transmission of a signal through the blade 5 coming from the emitting diode 4.
Des caractéristiques détaillées de cette lame seront explicitées ci-après. Detailed characteristics of this blade will be explained below.
Un abonné 6 d'un réseau câblé de télédistribution pourra grâce à ces coupleurs choisir un programme de télévision en envoyant un signal à la diode émettrice 4 sur réception de signaux venant de la diode réceptrice 3. A subscriber 6 of a cable television network will be able, thanks to these couplers, to choose a television program by sending a signal to the transmitting diode 4 on reception of signals coming from the receiving diode 3.
Sur la figure 2 on voit le coupleur 1 avec ses diodes réceptrice 3 et émettrice 4 ainsi que la fibre optique 2 disposées dans un support réalisé en matériau rigide non transparent à la lumière tel que le polysulfure de phénylène ou une céramique ou analogue. Ledit support est constitué de deux blocs superposés 7 et 8 parallélépipédiques ayant un axe longitudinal 9 emprunté par la fibre 2. Une contre-plaque 10 de silice par exemple est disposée dans une ouverture du bloc inférieur 8 du côté de la diode réceptrice 3. Lorsqu'un ensemble blocs 7 et 8, fibre 2 et contre-plaque 10 est réuni par exemple par collage des blocs 7 et 8, il est procédé à un sciage au moyen d'une soie à fil selon un angle de 450 par rapport à l'axe longitudinal 9 des deux blocs du support. Il s1 ensuit que la fibre 2 est sciée à 450 également.La face sciée des deux blocs 7 et 8 disposée côté diode réceptrice 3 est recouverte extérieurement de couches semi-transparentes dont le coefficient de réflexion peut varier de 5% à 50% et le coefficient de transmission de 95% à 50%. Les couches 4 ont une épaisseur pouvant être de l'ordre du quart d'onde ou un multiple impair et sont réalisées soit en oxyde de silicium soit en oxyde de titane soit en oxyde de zirconium soit en couches alternées de ces oxydes. La face sciée des deux blocs 7 et 8, disposée côté diode émettrice 11, est recouverte extérieurement d'une couche antireflet 12 réalisée, par exemple, avec les mêmes matériaux que précédemment mais dont l'épaisseur est d'une longueur d'onde par exemple. Pour des raisons de commodité les faces des fibres et des blocs 7 et 8 sont traitées d'une façon uniforme par dépôt sous vide- à une température de 2000C par exemple. In Figure 2 we see the coupler 1 with its receiving 3 and emitting 4 diodes and the optical fiber 2 arranged in a support made of rigid material not transparent to light such as phenylene polysulfide or a ceramic or the like. Said support consists of two superimposed blocks 7 and 8 parallelepiped having a longitudinal axis 9 taken by the fiber 2. A counter plate 10 of silica for example is disposed in an opening of the lower block 8 on the side of the receiving diode 3. When '' a set of blocks 7 and 8, fiber 2 and counter-plate 10 is joined together, for example by gluing blocks 7 and 8, a sawing is carried out using a silk thread at an angle of 450 relative to the 'longitudinal axis 9 of the two support blocks. It follows that the fiber 2 is also sawed at 450. The sawed face of the two blocks 7 and 8 disposed on the receiving diode side 3 is covered externally with semi-transparent layers whose reflection coefficient can vary from 5% to 50% and the transmission coefficient from 95% to 50%. The layers 4 have a thickness which can be of the order of a quarter wave or an odd multiple and are produced either in silicon oxide or in titanium oxide or in zirconium oxide or in alternating layers of these oxides. The sawn face of the two blocks 7 and 8, disposed on the emitting diode side 11, is covered on the outside with an antireflection layer 12 produced, for example, with the same materials as above but whose thickness is of a wavelength by example. For reasons of convenience, the faces of the fibers and of the blocks 7 and 8 are treated in a uniform manner by deposition under vacuum - at a temperature of 2000C for example.
Le faisceau optique traversant la fibre suit un parcours à l'intérieur du coeur de la fibre, la gaine empêchant toute propagation dans le cas de faisceaux sous faible incidence. Lorsque le faisceau atteint la face à 450 de la fibre il se réfléchit partiellement sur cette face et attaque la gaine sous un angle droit permettant la sortie du faisceau pour attaquer la contre-plaque de silice 10 transparente à la lumière et atteindre ainsi la diode réceptrice 3. The optical beam passing through the fiber follows a path inside the core of the fiber, the sheath preventing any propagation in the case of beams at low incidence. When the beam reaches the 450 face of the fiber it is partially reflected on this face and attacks the sheath at a right angle allowing the exit of the beam to attack the silica counterplate 10 transparent to light and thus reach the receiving diode 3.
La diode émettrice 4 émet un rayon lumineux qui peut traverser. la couche antireflet 12. The emitting diode 4 emits a light ray which can pass through. the anti-reflective layer 12.
Les deux faces sciées des deux blocs 7 et 8 sont ensuite réunies par collage par exemple avec une colle cyanoacrylate ou une colle dérivée d'époxy. The two sawn faces of the two blocks 7 and 8 are then joined by gluing, for example with a cyanoacrylate adhesive or an adhesive derived from epoxy.
Sur les figures 3 et 5 sont représentées deux variantes du maintien de la fibre optique 2. Dans -la figure 3 deux vés 13, 111 rainurés dans les blocs 7 et 8 sur toute la longueur du support contiennent les fibres optiques 2. Dans la figure 5 le bloc 7 supérieur ne comporte pas de rainure en Vé et présente une face plate en regard du bloc 8, et le bloc 8 compte une rainure en Vé 15 plus profonde permettant à la fibre optique 2 d'entre tangente à la face du bloc 7. In FIGS. 3 and 5, two variants of the maintenance of the optical fiber 2 are shown. In FIG. 3, two ves 13, 111 grooved in the blocks 7 and 8 over the entire length of the support contain the optical fibers 2. In the figure 5 the upper block 7 does not have a V-shaped groove and has a flat face opposite the block 8, and the block 8 has a deeper V-shaped groove 15 allowing the optical fiber 2 to enter tangent to the face of the block 7.
Dans la figure 4 on voit une coupe de la contre-plaque 10 dont le rôle est de maintenir mécaniquement la fibre optique 2 et de transmettre les rayons lumineux venant de la fibre une fois qu'ils sont réfléchis par les couches 11 disposées sur la fibre 2 sciée à 450. In Figure 4 we see a section of the counter plate 10 whose role is to mechanically hold the optical fiber 2 and transmit the light rays from the fiber once they are reflected by the layers 11 disposed on the fiber 2 sawn at 450.
Sur la figure 6 on voit une disposition de la contre-plaque 10 dans une échancrure 16-aménagée dans le bloc 8 du support et qui entame le Vé 111 creusé au préalable. Une échancrure 17 disposée sous l'axe longitudinal 9 et communiquant avec une échancrure 18 apte à contenir la diode réceptrice 3 permet la propagation du faisceau lumineux ayant traversé la contre-plaque de silice 10. In Figure 6 we see an arrangement of the counter plate 10 in a notch 16-arranged in the block 8 of the support and which starts the Vé 111 previously dug. A notch 17 arranged under the longitudinal axis 9 and communicating with a notch 18 capable of containing the receiving diode 3 allows the propagation of the light beam having passed through the silica backing plate 10.
De meme une échancrure 19 disposée à l'extrémité du support comportant une échancrure 20 prévue pour l'introduction de la diode émettrice 4 permet la propagation du faisceau lumineux de la diode émettrice 4 vers la fibre optique 2 qui débouche dans l'échancrure 19. Similarly, a notch 19 disposed at the end of the support comprising a notch 20 provided for the introduction of the emitting diode 4 allows the propagation of the light beam from the emitting diode 4 towards the optical fiber 2 which opens into the notch 19.
Les alésages et les vés en particulier sont réalisés avec des tolérances à 2 microns près. Les réalisations peuvent être obtenues en moulage par injection de polysulfure de phénylène, par exemple. The bores and the vee in particular are made with tolerances to within 2 microns. The embodiments can be obtained by injection molding of phenylene polysulfide, for example.
La fibre optique 2 est ensuite collée aux vés et le parallélépipède formant le support est obtenu avec collage des deux blocs 7 et 8. The optical fiber 2 is then bonded to the ves and the parallelepiped forming the support is obtained with bonding of the two blocks 7 and 8.
Les figures 7 et 8 illustrent le sciage du bloc et son collage selon le plan de sciage à 1150 représenté par les couches 11, 12. L'espace vide 17 compris entre la diode réceptrice 3 et la contre-plaque 10 permet la propagation des rayons lumineux ainsi que l'espace vide 19 entre fibre 2 et diode émettrice 11. FIGS. 7 and 8 illustrate the sawing of the block and its bonding according to the sawing plane at 1150 represented by the layers 11, 12. The empty space 17 between the receiving diode 3 and the counterplate 10 allows the propagation of the rays as well as the empty space 19 between fiber 2 and emitting diode 11.
La face de sortie de fibre 2 devant l'espace 19 est polie puis la diode émettrice 4 est positionnée et collée. La diode réceptrice est également scellée de la même manière. The fiber outlet face 2 in front of the space 19 is polished and then the emitting diode 4 is positioned and glued. The receiving diode is also sealed in the same way.
Des composants à lentilles peuvent etre avantageusement utilisés ; les réglages des profondeurs sont alors assurés par les positionnements sur les épaulements des alésages 18 et 20. Lens components can advantageously be used; the depths adjustments are then ensured by the positioning on the shoulders of the bores 18 and 20.
La figure 9 illustre un procédé de fabrication d'un grand bloc à partir duquel on réalise d'abord le sciage à l'angle de 450 de l'ensemble des supports accolés 1 puis le tronçonnage des différents supports 1 selon les pointillés tels que 21. FIG. 9 illustrates a process for manufacturing a large block from which the sawing is carried out at the angle of 450 of all of the contiguous supports 1 and then the cutting of the various supports 1 according to the dotted lines such as 21 .
Les applications sont du domaine des coupleurs directifs disposés en extrémité des fibres optiques pour des réseaux locaux de vidéocommunication. The applications are in the field of directional couplers arranged at the end of the optical fibers for local video communication networks.
Claims (9)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| FR (1) | FR2549243B1 (en) |
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