FR2582110A1 - Dispositif de connexion optoelectrique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DESTINE A CONNECTER DES ORGANES D'EMISSION ET DE RECEPTION A UNE LIGNE DE TRANSMISSION D'INFORMATION OPTIQUE. LE DISPOSITIF COMPREND UNE LAME 11 DE MATIERE OPTOELECTRIQUE PORTANT DEUX COUPLEURS DIRECTIONNELS 12, 13 POUVANT ETRE CONNECTES A UNE LIGNE 2, ET UN COUPLEUR DIRECTIONNEL DE MODULATION 14. UN SIGNAL PRESENT SUR L'ENTREE 18, 18A CONNECTEE A LA LIGNE EST TRANSMIS VERS L'ORGANE DE RECEPTION 4 PAR LE PREMIER COUPLEUR 13 A L'ETAT ACTIF. SI LES COUPLEURS DIRECTIONNELS 12, 13 SONT A L'ETAT INACTIF, UN SIGNAL PRESENT SUR L'ENTREE 18, 18A TRAVERSE LES COUPLEURS POUR ETRE DIRIGE DIRECTEMENT VERS LA SORTIE 23, 23A. LE DISPOSITIF EST CONCU DE FACON A PERMETTRE LA CONNEXION D'UN NOUVEL ABONNE A LA LIGNE 2 SANS INTERROMPRE LE TRAFIC SUR CETTE LIGNE. APPLICATION AUX TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES.

Description

La présente invention concerne un dispositif de

connexion optoélectrique, prévu de préférence pour per-

mettre la connexion d'unités d'émission et de réception à un conducteur de transmission du type à fibres optiques, sans interrompre le trafic en cours. Dans des systèmes destinés à la transmission optique d'information, il est nécessaire de coupler des

moyens d'émission et de réception à la ligne de transmis-

sion du système pendant que la ligne est en fonctionne-

ment. Dans un tel cas, on peut coupler des dispositifs de connexion, par exemple du type décrit dans le brevet des E.U.A. n 4 252 402, à des points désirés le long de la ligne. Pendant le temps au cours duquel le couplage est en cours de réalisation, le trafic sur la ligne doit être interrompu, et ceci peut entraîner un coût élevé. Pour

éviter ce coût, un grand nombre de dispositifs de conne-

xion sont déjà couplés au préalable, au moment de la

construction de la ligne de transmission, et ces disposi-

tifs sont souvent en un nombre très supérieur à celui que la ligne peut desservir simultanément. Ceci est également coûteux, et il est difficile de prévoir des points de

connexion appropriés le long de la ligne de transmission.

Les dispositifs de connexion connus ont en outre l'incon-

vénient qui consiste en ce que la diaphonie qui peut exister dans les éléments de commutation directionnels optoélectriques incorporés dans les dispositifs de connexion

est telle que la totalité du signal de diaphonie peut sor-

tir du dispositif.

Les problèmes mentionnés sont résolus conformé-

ment à l'invention par un dispositif de connexion compor-

tant des entrées et des sorties pour la ligne de trans-

mission, et des entrées et des sorties de réserve qui peuvent être utilisées lorsque le dispositif est couplé à

une ligne, sans interrompre le fonctionnement.

L'invention consiste en un dispositif de conne-

xion optoélectrique destiné à connecter des organes d'émission et de réception à une ligne pour la transmission d'information optique, caractérisé en ce que le dispositif comporte une entrée pour la ligne et au moins une entrée de réserve, ces deux entrées pouvant être connectées à des

entrées d'un premier coupleur directionnel dans le disposi-

tif de connexion, et également une sortie pour la ligne et au moins une sortie de réserve, ces deux sorties pouvant

être connectées à des sorties d'un second coupleur direc-

tionnel dans le dispositif, en ce qu'il existe une conne-

xion optique entre une première sortie du premier coupleur directionnel et l'organe de réception, et une connexion optique entre une première entrée du second coupleur et l'organe d'émission, et il existe également une seconde sortie sur le premier coupleur et une seconde entrée sur le second coupleur, connectées ensemble au point de vue optique, et en ce que les coupleurs directionnels peuvent être placés conjointement ou individuellement à l'état

actif ou à l'état inactif.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description qui va suivre d'un mode de réalisation

préféré, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement un

réseau de télécommunication comportant un ensemble d'uni-

tés connectées,

la figure 2 est un schéma synoptique d'un équi-

pement d'abonné,

la figure 3 représente schématiquement le for-

mat d'un mot de message, la figure 4 représente un mode de réalisation d'un dispositif de connexion optoélectrique, la figure 5 représente un exemple de commande des signaux par un dispositif de connexion conforme à la figure 4, et les figures 6a-6d illustrent le couplage d'un dispositif de connexion à une ligne de transmission en

cours de fonctionnement.

On va maintenant décrire en détail un disposi-

tif de connexion optoélectrique conforme à l'invention, en considérant un système connu pour la transmission d'information optique dont la structure est représentée de façon générale sur la figure 1. Des équipements d'abonnés 1 sont connectés mutuellement par une ligne 2, qui est une boucle fermée à fibre optique, prévue pour

une transmission unidirectionnelle d'information optique.

La figure 2 est un schéma synoptique de l'équipement d'abonné 1 qui, d'une manière connue en soi, reçoit toute l'information provenant de la ligne 2, lit la partie de l'information qui est adressée à l'abonné et émet sur la ligne la partie restante de l'information. Un dispositif de connexion 3 reçoit des signaux optiques provenant de la ligne, et ces signaux sont dirigés vers un organe de réception 4 par un convertisseur optique/électrique, par

exemple une photodiode. L'organe de réception est connec-

té électriquement à une unité centrale 5, dans laquelle la partie de l'information qui est adressée à l'abonné est lue et émise vers un organe de visualisation 6, par

exemple un écran vidéo ou une imprimante. La partie res-

tante de l'information est transmise par l'unité 5 vers

un organe d'émission 7, par l'intermédiaire d'un conver-

tisseur électrique/optique, par exemple un laser équipé d'un modulateur. L'organe d'émission 7 émet l'information optique vers le dispositif de connexion 3, par lequel

l'information est à nouveau émise sur la ligne 2. L'abon-

né dispose d'un organe d'écriture 8, par exemple un cla-

vier, connecté à l'unité centrale 5, pour pouvoir émettre

sa propre information. L'information provenant de l'orga-

ne d'écriture est lue par l'unité 5 et elle est émise sur la ligne 2, par l'intermédiaire de l'organe d'émission 7 et du dispositif de connexion 3. L'information est émise sous la forme de mots binaires, qui sont assemblés pour former le mot de message 9, comme il est représenté sur la figure 3. Chaque mot de message comprend un nombre déterminé de bits qui sont émis pendant un intervalle de temps défini tl, et les mots de message sont séparés par un intervalle de temps t2. Au début de chaque mot de message se trouve un mot de synchronisation 10 qui, d'une manière connue en soi, est détecté par l'unité centrale 5 pour restaurer une horloge dans cette unité. Toutes les unités 5 dans les équipements d'abonnés 1 respectifs sur la ligne 2 peuvent être synchronisées mutuellement de façon à pouvoir émettre et recevoir les mots de message 9

à la même cadence.

Comme mentionné précédemment, on désire souvent connecter un nouvel abonné à un système de transmission d'information, par exemple le système décrit ci-dessus,

après que le système a été mis en utilisation. Il est sou-

haitable que cette connexion puisse être effectuée en

n'importe quel point le long de la ligne sans que la transmis-

sion d'information soit interrompue, et sans qu'il soit

nécessaire d'équiper préalablement la ligne d'un disposi-

tif de connexion pour une telle connexion. La figure 4

représente un mode de réalisation d'un dispositif de con-

nexion optoélectrique 3a conforme à l'invention, qui per-

met de réaliser une telle connexion désirée. Le disposi-

tif de connexion comprend une lame 11 de matière opto-

électrique, par exemple du niobate de lithium. Trois coupleurs optiques directionnels 12, 13 et 14, encadrés

en pointillés sur la figure, sont formés sur la lame 11.

Chacun des coupleurs directionnels représentés comporte deux guides d'ondes optiques 15, par exemple en titane,

diffusés dans la surface de la lame, ainsi que des élec-

trodes 16 formées sur la lame, qui sont connectées élec-

triquement à des fils 17. Une description plus appronfon-

die de la structure et du fonctionnement de coupleurs optiques directionnels figure, par exemple, dans un

article de Ronald V. Schmidt et Rod C. Alferness inti-

tulé:"Directional coupler switches, modulators and fil-

ters using alternating techniques", paru dans IEEE Trans-

action on circuits and systems, Vol. Cas-26, no 12 décem-

bre 1979 pages 1099-1108. Le coupleur directionnel 13 comporte une entrée 18 pour la ligne 2 et une entrée de réserve 19. Une sortie 20 du coupleur directionnel 13 est connectée à l'organe de réception 4 au moyen d'une fibre optique 4a, et son autre sortie 21 est connectée à une

entrée 22 du coupleur directionnel 12. Ce coupleur direc-

tionnel comporte une sortie 23 pour la ligne 2, une sor-

tie de réserve 24 et une entrée 25 connectée à une sortie 26 sur le coupleur directionnel 14. Ce dernier comporte

une entrée 27 connectée à un laser 28 par une fibre opti-

que 29 et, en association avec le laser, il constitue l'organe d'émission 7, qui a été mentionné en relation avec la figure 2. La lame 11 de matière optoélectrique est enfermée dans un bottier de protection 30, d'une manière connue en soi. Ce boîtier comporte une entrée 18a

pour la ligne 2 et une entrée de réserve 19a pour la con-

nexion aux entrées optiques respectives 18 et 19 sur le coupleur directionnel 13, et il comporte également une sortie 23a et une sortie de réserve 24 pour la connexion aux sorties optiques respectives 23 et 24 du coupleur directionnel 12. Le boîtier comporte en outre une entrée 31 pour le laser 28 et une sortie 20a pour l'organe de réception 4, ainsi que des traversées 29 pour les fils 17. L'article précité concernant les coupleurs

directionnels montre qu'une onde lumineuse qui est injec-

tée dans un guide d'onde dans un coupleur directionnel peut être transférée totalement ou partiellement vers l'autre guide d'onde, par des oscillateurs couplés. On peut commander le processus par une tension électrique

appliquée aux électrodes, de fagon à obtenir une dis-

tribution désirée de l'onde lumineuse entre les guides d'ondes du coupleur directionnel. Dans la présente invention, on n'utilise que les deux états extrêmes des coupleurs directionnels, c'est-à-dire l'état parallèle

et l'état de couplage croisé. Dans le mode de réalisa-

tion considéré, les coupleurs directionnels 12, 13 et

14 sont réalisés de façon à être dans leur état de cou-

plage parallèle lorsqu 'aucune tension n'est appliquée aux électrodes 16. A titre d'exemple, une onde lumineuse ayant la longueur d'onde utilisée dans le système et

arrivant sur l'entrée 18, sort ainsi du coupleur direc-

tionnel 13 par la sortie 21. Dans l'état de couplage croi-

sé, l'onde lumineuse est couplée en totalité vers l'autre guide d'onde, et elle sort du coupleur directionnel par la sortie 20, si une tension donnée est appliquée entre

les électrodes 16.

La figure 5 montre schématiquement comment on utilise normalement le dispositif de connexion décrit

ci-dessus, dans un système de transmission d'information.

Le coupleur directionnel 13 transmet l'information arri-

vant sur la ligne 2, par sa sortie 20, vers l'organe de réception 4, qui émet un signal électrique correspondant U1 vers l'unité centrale 5. Comme décrit précédemment,

cette dernière est connectée à un dispositif de visuali-

sation 6 et à une imprimante 8. Les signaux électriques sortants U2 provenant de l'unité centrale commandent le

coupleur directionnel 14 de façon à moduler l'onde lumi-

neuse d'intensité constante provenant du laser 28. Les signaux optiques binaires qui sont ainsi formés sont à nouveau appliqués à la ligne 2 par l'intermédiaire de la sortie 26 du coupleur directionnel 14, de l'entrée 25 du coupleur directionnel 12 ainsi que de sa sortie 23. Les

coupleurs directionnels 12 et 13 sont dans l'état de cou-

plage croisé, à cause des signaux de commande S1 et S2 qu'ils reçoivent de l'unité centrale 5, et qui sont

également indiqués sur la figure 2.

Les figures 6a-6d montrent comment on utilise le dispositif de connexion lorsqu'un nouvel abonné est

couplé à la ligne 2. Le chemin de l'information transmi-

se par des signaux optiques est désigné sur la figure par un trait continu épais. Au-dessus des coupleurs directionnels 12 et 13, une croix indique que le coupleur directionnel est dans son état de couplage croisé, et deux lignes parallèles indiquent qu'il est dans son état

de couplage parallèle. La figure 6a représente les dispo-

sitifs de connexion de deux abonnés A et B conhectés mutuellement par la ligne 2. L'abonné A émet des signaux d'information optique de la manière décrite ci-dessus, et ces signaux sortent du dispositif de connexion par la sortie 23 correspondant à la ligne, sur le coupleur directionnel 12. Comme décrit ci-dessus, l'abonné B reçoit ces signaux avec ses moyens de connexion, par l'intermédiaire de l'entrée 18 relative à la ligne, sur le coupleur directionnel 13. La figure 6b montre comment on procède au couplage d'un dispositif de connexion pour un nouvel abonné C. Une ligne de réserve 2a connecte la sortie de réserve 24 de l'abonné A à l'entrée de réserve 19 de l'abonné C, et une ligne de réserve 2b connecte la sortie de réserve 24 de cet abonné à l'entrée de réserve 19 de l'abonné B. Les électrodes pour les coupleurs directionnels 12 et 13 chez l'abonné C sont connectées

électriquement d'une manière non représentée sur la figu-

re, et elles sont placées dans l'état de couplage croisé à l'aide des signaux de commande S1 et S2. La transmission du signal optique continue à être effectuée par la ligne normale 2. La figure 6c montre comment les lignes de

réserve 2a et 2b sont mises en service. Le coupleur direc-

tionnel 12 chez l'abonné A et le coupleur directionnel 13

chez l'abonné B sont placés dans l'état de couplage paral-

lèle, de façon que les signaux optiques soient transférés par l'intermédiaire des lignes de réserve 2a et 2b et du dispositif de connexion se trouvant chez l'abonné C. Dans ce cas, la longueur d'onde optique entre les abonnés A et B a été changée, l'unité centrale 5 chez l'abonné B étant resynchronisée de la manière décrite en relation avec la figure 3. Après le couplage ou la mise en fonction de la ligne de réserve, la ligne ordinaire 2 est interrompue et

ses extrémités libres sont connectées à l'entrée 18 rela-

tive à la ligne et à la sortie 23 relative à la ligne chez l'abonné C. Comme le montre la figure 5, l'organe de réception 4, l'unité centrale 5 et le laser 28 sont

ensuite connectés au dispositif de connexion chez l'abon-

né C. La figure 6d montre comment la ligne normale 2 est à nouveau mise en fonction et comment le nouvel abonné C peut participer au trafic. Pour réaliser ceci, on ramène à l'état de couplage croisé le coupleur directionnel 12 chez l'abonné A et le coupleur directionnel 13 chez l'abonné B. Les signaux optiques sont ainsi transférés à partir de l'abonné A, par la sortie 23 relative à la ligne et par la ligne 2, vers l'entrée 18 relative à la ligne chez l'abonné C. Cet abonné peut également émettre de l'information, comme décrit en relation avec la figure 5, après que l'unité centrale 5 a été synchronisée avec l'abonné A. Les signaux optiques sont transférés de la sortie 23 relative à la ligne, chez l'abonné C, par la

ligne 2, vers l'entrée 18 relative à la ligne chez l'abon-

né B, qui est à nouveau synchronisé avec l'abonné A. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le dispositif de connexion 3a comporte les deux coupleurs directionnels 12 et 13, connectés à la ligne 2, sur la même lame 11 de matière active au point de vue optoélectrique. Le coupleur directionnel 14 utilisé en tant que modulateur pour le laser 28 se trouve également sur la même lame. Il est bien entendu possible de former les coupleurs directionnels sur des substrats séparés et de les connecter ensemble au moyen de fibres optiques, d'une manière connue en soi. On

peut de cette manière utiliser des lames de matière opto-

électrique plus petites et plus économiques. Cependant, les signaux optiques sont atténués à la connexion entre la fibre optique et le guide d'onde se trouvant sur la lame, ce qui impose des contraintes plus sévères à la détection

du signal optique et à l'amplification du signal.

Comme indiqué, les coupleurs directionnels 12

et 13 sont réalisés de façon à être dans leur état de cou-

plage parallèle en l'absence de tension appliquée. Confor-

mément à ce mode de réalisation, ces coupleurs direction-

nels sont connectés de façon qu'une onde lumineuse présen-

te sur l'entrée 18 provenant de la ligne 2, traverse le coupleur 13 en direction de l'entrée 22 du coupleur 12 et soit dirigée à nouveau vers la ligne par l'intermédiaire de la sortie 23, si aucune tension n'est appliquée aux coupleurs. Ceci procure l'avantage qui consiste en ce qu'un signal entrant sur la ligne n'est pas interrompu, mais continue à se propager sur la ligne,en cas de coupure

de tension chez l'abonné. Le coupleur directionnel confor-

me au mode de réalisation représenté offre en outre l'avan-

tage qui consiste en ce que la diaphonie entre l'entrée 18 et la sortie 23 relatives à la ligne est très faible. La fabrication et la commande des coupleurs directionnels 12 et 13 de façon que le signal présent sur l'entrée soit entièrement transmis en couplage croisé peuvent soulever des difficultés. Si dans son état de couplage croisé, le coupleur directionnel 13 présente un certain niveau de diaphonie, un signal de diaphonie faible apparaît sur la sortie 21 allant vers l'entrée 22 du coupleur directionnel 12. Cependant, ce coupleur directionnel est normalement dans son état de couplage croisé, ce qui fait que le signal de diaphonie est couplé vers la sortie de réserve 24 et

n'atteint pas la ligne sortante 2.

I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de connexion optoélectrique destiné à connecter des organes d'émission et de réception à une ligne pour la transmission d'information optique, caractérisé en ce que le dispositif (3a) comporte une entrée (18a) pour la ligne (2) et au moins une entrée de réserve (19a), ces deux entrées pouvant être connectées à des entrées (18, 19) d'un premier coupleur directionnel (13) dans le dispositif de connexion, et également une sortie (23a) pour la ligne (2) et au moins une sortie de réserve (24a) , ces deux sorties pouvant être connectées à des sorties (23, 24) d'un second coupleur directionnel

(12) dans le dispositif (3a), en ce qu'il existe une con-

nexion optique entre une première sortie (20) du premier coupleur directionnel (13) et l'organe de réception (4), et une connexion optique entre une première entrée (25) du second coupleur (12) et l'organe d'émission (14, 28), et il existe également une seconde sortie (21) sur le premier coupleur (13) et une seconde entrée (22) sur le second coupleur (12), connectées ensemble au point de vue optique, et en ce que les coupleurs directionnels (12, 13) peuvent être placés conjointement ou individuellement

à l'état actif ou à l'état inactif.

2. Dispositif de connexion optoélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les coupleurs directionnels (12, 13) peuvent être commandés de telle manière qu'un signal optique présent sur la ligne (2) dans l'état inactif des coupleurs traverse le dispositif à partir de son entrée (18a) pour la ligne (2) jusqu'à sa sortie (23a) pour la ligne (2), et en ce que dans l'état actif des deux coupleurs (12, 13), un signal entrant sur

l'entrée (18a) pour la ligne (2) est dirigé par le pre-

mier coupleur (13) vers l'organe de réception (4), et un signal optique provenant de l'organe d'émission (14, 28) est dirigé par le second coupleur (12) vers la sortie (23a) pour la ligne, tandis que si seul le premier coupleur (13) est à l'état actif, un signal provenant de l'entrée

(18a) pour la ligne (2) est transmis par le premier cou-

pleur directionnel (13) vers l'organe de réception (4) et un signal provenant de l'organe d'émission (14, 28) est émis par le second coupleur directionnel (12) vers la sortie de réserve (24a), et si seul le second coupleur directionnel (12) est à l'état actif, un signal entrant par l'entrée de réserve (19a) est transmis par le premier coupleur directionnel (13) vers l'organe de réception (4) et un signal provenant de l'organe d'émission (14, 28) est

émis par le second coupleur directionnel (12) vers la sor-

tie (23a) pour la ligne (2).

3. Dispositif de connexion optoélectrique selon

l'une des revendications 1 et 2. caractérisé en

ce que les coupleurs directionnels (12, 13) sont réalisés

sur un substrat commun (11) en matière optoélectrique.

4. Dispositif de connexion optoélectrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif (3a) comprend un coupleur directionnel supplémentaire (14) qui peut être placé. à l'état actif en synchronisme avec un signal désiré, pour moduler l'onde lumineuse qui

provient d'une source de lumière cohérente (28) par l'in-

termédiaire du coupleur directionnel supplémentaire (14) et qui est dirigéevers la première entrée (25) du second

coupleur directionnel (12).