FR2590985A1 - Procede et appareil de mesure de la dispersion d'une fibre optique et notamment de sa dispersion chromatique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne la mesure de la dispersion d'une fibre optique. Elle se rapporte à un appareil dans lequel la lumière d'une source lumineuse 1 est modulée à haute fréquence par un second premier oscillateur 10 et à basse fréquence par un second oscillateur 20. Le signal transmis par la fibre optique 2 parvient à un détecteur optique 5 dont le signal parvient à un détecteur de déphasage qui reçoit aussi le signal de l'oscillateur à haute fréquence avant transmission d'un signal de sortie à un amplificateur 22 à basse fréquence qui reçoit aussi le signal de l'oscillateur à basse fréquence. Le signal obtenu est proportionnel à la dispersion chromatique de la fibre. Application à la mesure de la dispersion des fibres optiques. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

La présente invention concerne un dispositif des-

tiné à la vérification des fibres optiques travaillant par transmission et plus précisément la mesure de la dispersion

produite dans une fibre monomode.

Les fibres optiques monomodes sont utilisées pour la transmission de grandes quantités d'information et sont capables de transmettre de l'information optique sur des distances importantes. Comme dans tout autre support

de transmission, il faut que les fibres optiques transmet-

tent l'information transportée avec fidélité. Dans le monde réel; divers types de distorsion introduits par les supports fonctionnant par transmission ne peuvent pas être éliminés. Il est donc nécessaire de les mesurer, soit afin que les propriétés convenables d'un support fonctionnant

par transmission soient déterminées, soit afin que la com-

pensation de cette distorsion puisse être évaluée. Dans un système de communication par fibres optiques, le critère le plus important pour la détermination de la capacité de transport d'information du système est la fréquence d'erreur sur les bits. La fréquence d'erreur sur les bits augmente notamment lors d'un élargissement des impulsions dû à la dispersion dans une fibre. L'utilisation d'une fibre monomode élimine la dispersion modale. La dispersion chromatique reste cependant sous forme d'une caractéristique d'une fibre. Les fibres relaient différemment le rayonnement à différentes longueurs d'onde. On a en outre noté selon l'invention que non seulement une dispersion chromatique mais aussi une dispersion de la polarisation pouvaient

apparaître comme élément contribuant à la fréquence d'er-

reur.

Il n'est pas possible en pratique en général d'effectuer une mesure de largeur de bande sur une fibre monomode afin que sa capacité de transport d'information soit déterminée, étant donné les grandes largeurs de bande des fibres monomodes. Il est plus utile de mesurer la dispersion chromatique. Celle-ci apparaît à cause de la dispersion due au matériau, c'est-à-dire à la variation

de l'indice de réfraction avec la longueur d'onde d'un sup-

port par transmission, ainsi que la dispersion dans un guide

d'onde. Dans une fibre classique de silice dopée, la dis-

persion du matériau varie de façon monotome et passe à une valeur nulle à proximité de 1300 nm. La dispersion de guide d'onde comme source de dispersion augmente lorsque la longueur d'onde augmente. Dans une fibre normale connue de silice dopée, la contribution de la dispersion de guide d'onde est faible lorsque la dispersion du matériau est nulle et la longueur d'onde à une dispersion nulle se trouve manifestement à proximité de 1300 nm qui est une région de faible atténuation naturelle. La longueur d'onde à dispersion nulle de la fibre peut être déplacée à force dans la région de 1550 nm, par réglage de la dispersion de guide d'onde par utilisation d'une fibre de géométrie complexe, l'atténuation d'une fibre à base de silice dopée étant encore plus faible à cette longueur d'onde qu'à

1300 nm. Les mesures de dispersion chromatique sont uti-

lisées pour la détermination de la qualité de l'adaptation d'une fibre particulière à une longueur d'onde particulière

de transmission.

Il existe de nombreuses techniques connues pour la mesure de la dispersion chromatique, comme décrit par

exemple dans le document National Bureau of Standards sympo-

sium on Optical Fiber Measurements, NBS SP683, 1984. La technique la plus courante mesure les temps de propagation

de courtes impulsions, en fonction des longueurs d'onde.

Ces techniques sont limitées dans leur résolution étant donné qu'il est nécessaire de récupérer des impulsions optiques extrêmement courtes et à cause des problèmes de stabilité propre posés par le circuit de synchronisation d'impulsions. La dispersion chromatique peut aussi être

mesurée par détermination du déphasage d'un faisceau lumi-

neux modulé à ondes entretenues, en fonction de la longueur d'onde. Dans cette technique connue, une source lumineuse est modulée en amplitude par un générateur à haute fréquence et la lumière est transmise par un monochromateur qui la transmet à une fibre soumise à l'essai. Le signal transmis

par la fibre soumise à l'essai est détecté par une photo-

diode, par exemple au germanium ou à l'arséniure de gallium qui donne un signal de sortie déphasé par rapport au signal d'entrée dans la fibre. Le déphasage entre la référence et le signal de sortie est mesuré par un détecteur de

différence de temps, par exemple un détecteur de déphasage.

Lorsque le déphasage a été déterminé pour la fibre à une première longueur d'onde, le monochromateur est réglé autrement et l'ensemble de l'opération est répété à une autre longueur d'onde. Ce processus est en fait un processus qui donne une courbe de retard relatif. La dispersion est calculée par prise de la dérivée première, c'est-à-dire la variation du retard de phase en fonction de la longueur d'onde. Le processus mathématique de différentiation est indésirable car il augmente aussi l'incertitude sur la mesure et exacerbe le bruit. Etant donné la dérive propre

sur des périodes relativement courtes des différents élé-

ments du système, une incertitude apparaît sur le fait que le déphasage est du à la dispersion chromatique ou à la dérive. Ainsi, la mesure est soumise à un effet appelé bruit

en 1/f.

La présente invention a donc pour objet un procédé et un appareil de mesure directe de la dispersion par transmission, selon lesquels la mesure de la dispersion par transmission d'une fibre optique monomode est améliorée au moins d'un facteur 10 par rapport aux mesures indirectes réalisées par mesure des courbes de retard dans un domaine

temporel ou par un simple déphasage.

L'invention concerne aussi un procédé et un appareil du type décrit selon lesquels un courant alternatif à basse fréquence devient proportionnel en amplitude au

déphasage différentiel.

L'invention concerne aussi un procédé et un appa-

reil du type décrit selon lesquels une technique de double modulation est utilisée pour la formation d'un signal voulu

représentatif du déphasage différentiel.

Plus précisément, selon l'invention, un procédé

et un appareil, sont destinés à améliorer la mesure de la dis-

persion par transmission, par exemple la dispersion due à une dispersion chromatique dans un mode de réalisation, dans un appareil dans lequel une source lumineuse subit une modulation d'amplitude, la lumière étant transmise par une fibre soumise aux essais et étant détectée par un photodétecteur qui donne un signal électrique représentatif de la lumière transmise. Un signal de modulation d'amplitude à haute fréquence est transmis à la source lumineuse et comporte'une première fréquence de référence. Celle-ci, ainsi que le signal de sortie du photodétecteur, parviennent aux entrées d'un premier détecteur temporel, un détecteur de déphasage dans un mode de réalisation préféré. La source lumineuse est modulée par un signal de modulation à une seconde fréquence de référence qui est plus faible, entre une première et une seconde longueur d'onde afin qu'un déphasage différentiel soit produit dans la fibre optique soumise aux essais. La seconde fréquence de référence et le signal de sortie du: premier détecteur de déphasage sont transmis à un détecteur d'amplitude sensible au déphasage,

de préférence un amplificateur verrouillé. Le second détec-

teur de déphasage, étant donné ce montage, transmet un signal continu de sortie proportionnel à la différence

des déphasages entre les deux longueurs d'onde avec élimi-

nation de la dérive du détecteur de déphasage. La dispersion chromatique du système doit être mesurée et soustraite des données des essais afin que la dispersion chromatique de la fibre soumise aux essais soit révélée. En conséquence, la dispersion chromaticue est indiquée directement et un coefficient de dispersion chromatique peut être calculé directement par division de la dispersion chromatique par la longueur de la fibre soumise aux essais. La lumière peut aussi être modifiée entre une première et une seconde valeur

d'autres paramètres de transmission, par exemple la polari-

sation, afin que la dispersion soit mesurée par rapport

à eux.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est un graphique représentant la rela-

tion entre le retard relatif de groupe et la longueur d'onde dans le cas d'une fibre optique nominale; la figure 2 est un graphique représentant la

variation du coefficient de dispersion chromatique en fonc-

tion de la longueur d'onde, pour la fibre optique nominale,

et elle représente la dérivée première de la fonction repré-

sentée par le graphique de la figure 1;

la figure 3 est un diagramme synoptique d'un appa-

reil réalisé selon l'invention; la figure 4 est un diagramme des temps utile pour la compréhension du fonctionnement de l'appareil de la figure 3; et la figure 5 est un diagramme synoptique d'un mode de réalisation d'appareil selon l'invention convenant particulièrement bien à la mesure de la dispersion de la

polarisation.

Les figures 1 et 2 sont des graphiques représentant des caractéristiques nominales relatives à la dispersion par transmission et sont décritsafin que la compréhension du procédé et de l'appareil selon l'invention qui sont eux-mêmes décrits plus en détail en référence aux figures

3 à 5, soit facilitée.

La dispersion par transmission se rencontre le plus couramment sous forme d'une dispersion chromatique. La lumière subit aussi une dispersion de valeur variable d'autres paramètres de transmission. Un tel paramètre est la polarisation. Ce qu'on appelle fibre optique monomode n'est pas à un seul mode, en terme rigoureux; la lumière se propage dans la fibre selon deux modes orthogonaux de polarisation. Les contraintes induites dans la fibre par le processus d'étirage, le défaut de circularité de l'âme et d'autres facteurs provoquent l'apparition d'une faible

biréfringence dans une fibre optique dite monomode, c'est-à-

dire que les deux modes orthogonaux de polarisation se pro-

pagent avec des vitesses de groupe différentes dans la fibre. Ceci provoque la dispersion d'une impulsion optique lancée dans la fibre. Même lorsque de la lumière totalement polarisée est lancée dans une fibre monomode ordinaire, une partie de l'énergie fuit lentement ou est couplée dans l'autre mode orthogonal de polarisation et donne une

dispersion de la polarisation. La transmission peut pré-

senter aussi une dispersion en fonction des autres para-

mètres.

La figure 1 représente une courbe caractéristique nominale d'une fibre optique de silice dopée de type bien connu, et elle montre l'importance de création d'un retard par la fibrepour une longueur d'onde donnée. Les abscisses représentent la longueur d'onde en nanomètres et

les ordonnées le retard relatif en nanosecondes par kilo-

mètre. La figure 2 représente un coefficient de dispersion chromatique. Sur la figure 2, les abscisses représentent encore la longueur d'onde et le coefficient de dispersion

chromatique est exprimé en picosecondes par nanomètre-

kilomètre. Il s'agit de la caractéristique qu'on cherche à maintenir à proximité de zéro. Le support par transmission de la fibre optique qui donne le mieux une valeur à peu près nulle donne la meilleure fréquence de bit possible pour la transmission d'information numérique. Les systèmes connus mesurent directement la caractéristique représentée sur la figure 1 et permettent le calcul de la dispersion chromatique sous forme de la dérivée première du retard relatif par rapport à la longueur d'onde. Le processus de dérivation augmente le bruit, c'est-à-dire l'incertitude

sur le résultat, et dégrade ainsi le rapport signal/bruit.

Selon la présente invention cependant, le signal de sortie

est directement représentatif de la courbe de la figure 2.

A cet effet, le système utilisé est représenté sur la

figure 3 sous forme d'un diagramme synoptique.

D'autres parties du système de mesure introduisent chacune un retard qui peut être fonction d'un paramètre de transmission. La prise d'une mesure sur une fibre de longueur nulle qui a une dispersion nulle par transmission peut être nécessaire afin que le retard du système soit mesuré par rapport au paramètre de transmission. Le système peut être rendu automatiquement compensé par la technique de soustraction. Cette technique de soustraction est un procédé bien connu qui, pour des raisons de clarté de

la description de la présente invention, n'est pas décrite

plus en détail.

La figure 3 représente une source lumineuse modulable 1 destinée à transmettre de la lumière à une fibre 2 soumise aux essais, ayant une interface 3 d'entrée et une interface 4 de sortie. Un détecteur optique 5 est destiné à être sensible à la lumière provenant de l'interface 4 de sortie. La source lumineuse 1 peut être d'une forme bien connue parmi un grand nombre. Il est

nécessaire qu'elle soit modulable de deux manières diffé-

rentes. D'abord, la source lumineuse 1 est modulable en amplitude. Dans le contexte, la modulation d'amplitude désigne la variation périodique à laquelle le dispositif de détection est sensible. Plus précisément, la modulation peut être une auto-modulation d'une porteuse, ou une modulation d'amplitude à une première fréquence peut

être imposée à une porteuse. Lorsque la dispersion de pola-

risation est mesurée, l'auto-modulation de la porteuse à une première longueur d'onde peut être utilisée, par exemple

comme décrit dans la suite en référence à la figure 5.

Ensuite, la source lumineuse est modulable à une seconde fréquence, dans la caractéristique dispersée. Un paramètre de transmission est réglé en alternance à une première et une seconde valeur. Plus précisément, dans le le mode de réalisation dans lequel la dispersion chromatique est mesurée, la source lumineuse 1 est modulable entre une première longueur d'onde et une seconde. La source lumineuse 1 peut avantageusement comprendre un premier et un second laser donnant une première et une seconde longueur d'onde

de transmission, les deux lasers étant modulés en amplitude.

La seconde modulation comprend la sélection alternée du premier et du second laser pour la transmission dans la fibre 2. Lorsque la dispersion de polarisation est mesurée, la source lumineuse 1, dans un mode de réalisation, est un dispositif destiné à sélectionner en alternance une

première et une seconde polarisation pour la seconde modulation.

Les lasers sont utiles car ils lancent des signaux optiques de forte puissance dans la fibre 2. Cependant, une diode photoémisive transmettant à travers un filtre optique accordable peut remplacer plusieurs lasers, afin que l'appareil soit optimisé au point de vue du coût. Les lampes à incandescence et les lampes qui émettent par décharge dans un gaz, par exemple les lampes à arc, peuvent être utilisées si elles peuvent être réalisées avec une luminance énergétique suffisante puisqu'elles peuvent être modulées extérieurement à la fréquence élevée, par un modulateur externe. Etant donné l'état actuel de la technique, de telles lampes fonctionnant par émission ne seraient utiles que dans des instruments de résolution inférieure à celle qui peut être obtenue à l'aide de lasers ou de diodes photoémissives. Un oscillateur 10 à haute fréquence transmet un premier signal de référence à haute fréquence, afin qu'une

première forme de modulation d'amplitude soit obtenue. L'os-

cillateur 10 comporte une première source de modulation

qui est cohérente, ayant une composante constante et sen-

siblement pure à la fréquence d'oscillation.

L'expression "haute fréquence" est une terminologie utilisée par raison de commodité, et elle est élevée par rapport à une seconde fréquence de référence décrite dans la suite. La fréquence de l'oscillateur 10 a une valeur qui convient pour la modulation d'amplitude du signal de sortie de la source lumineuse 1 avec formation d'un déphasage mesurable à l'interface 4 de sortie de la fibre 2, ce déphasage étant détecté et indiqué par le signal de sortie du photodétecteur 5. Une fréquence convenable de modulation est égale à 50 MHz. La fréquence particulière de modulation n'est pas primordiale. La sélection d'une fréquence convenable de modulation pour cet oscillateur peut être réalisée de la même manière que dans les systèmes connus dans lesquels la variation du retard avec la longueur

d'onde est directement mesurée.

Les signaux de sortie de l'oscillateur 10 et du détecteur optique 5 sont transmis à un premier détecteur

14 qui est un détecteur temporel utilisé pour l'indica-

tion de la différence de temps de propagation introduite par la fibre 2 en cours d'essai par rapport au signal modulé provenant de la source lumineuse 1 sans retard. Le type préféré de premier détecteur 14 est un détecteur temporel qui est un mélangeur équilibré ayant la fonction Y = A cos(8+) qui est égale à Y = A sin 0, Y étant le signal de sortie, A

l'amplitude du signal d'entrée et D l'angle formé par le si-

gnal d'entrée et le premier signal de référence. Il est envisagé que l'amplitude A soit réglée afin qu'elle donne une amplitude constante au mélangeur équilibré, le premier détecteur 14, et 0 est faible. Le détecteur 14 joue donc le

r8le d'un détecteur 14 de déphasage.

Un dispositif est destiné à moduler la lumière de la source lumineuse entre une première et une seconde

valeur d'un paramètre de transmission, par exemple la lon-

gueur d'onde ou la polarisation. Un oscillateur 20 à basse fréquence transmet un second signal de référence et ses sorties sont reliées à la source lumineuse 1 et à un second détecteur 22. Ce dernier est sensible au signal de

sortie du premier détecteur 14. L'expression "basse fré-

quence" est encore arbitraire et n'est utilisée que par raison de commodité. La fréquence est faible comparée à celle de l'oscillateur 10. Elle est suffisamment élevée pour que l'effet du bruit 1/f soit éliminé et elle est de préférence comprise entre 100 et 400 Hz. Dans le mode de réalisation préféré, l'oscillateur 20 à basse fréquence transmet un signal de sortie à 400 Hz. La première et la seconde longueur d'onde sont transmises par la source 1 pendant des demi-cycles alternés, c'est-à-dire des périodes

successives égales. Les transmissions sont retardées dif-

féremment par la fibre 2 étant donné le phénomène de dis-

persion chromatique.

En conséquence, le signal continu transmis à la sortie du détecteur 14 de déphasage pour une première longueur d'onde dans le cas de la mesure de la dispersion chromatique, est modifié à la fréquence de l'oscillateur 20 à basse fréquence. Ce signal de sortie est comparé au

second signal de référence. Le détecteur 22 est de préfé-

rence un détecteur de déphasage et plus précisément un amplificateur verrouillé à basse fréquence donnant un signal de sortie proportionnel à la composante alternative du signal de sortie du détecteur 14, en phase avec le signal

de sortie de l'oscillateur 20 à basse fréquence. Le détec-

teur 22 a la fonction X = B cos 0 dans laquelle X représente son signal de sortie et " l'angle formé par le signal de sortie du détecteur de déphasage 14 et le second signal de référence, B étant son amplitude. Lorsque 0 a une valeur constante et proche de zéro, X varie avec B. Le signal de sortie de l'amplificateur 22 qui est verrouillé à basse fréquence, transmis à une borne 24, est proportionnel à la dispersion par transmission, c'est-à-dire la dispersion chromatique. La borne 24 de sortie est reliée à un dispositif utilisateur 26 comprenant un dispositif destiné à recevoir et mémoriser les mesures successives de la dispersion et à

créer des courbes de dispersion.

Ce procédé de formation du signal de sortie proportionnel à la dispersion lors du fonctionnement de l'appareil de la figure 3 est décrit plus en détail en référence à la figure 4. Les courbes a à h de la figure 4 ont toutes en abscisses les temps et en ordonnées des échelles arbitraires. Les lettres de référence correspondant aux différentes courbes de la figure 4 sont reportées sur le schéma de la figure 3, aux emplacements auxquels les

signaux correspondants apparaissent.

1 1 La courbe a de la figure 4 représente le second signal de référence décrit en référence à la figure 3, c'est-à-dire le signal de sortie de l'oscillateur 20. Le

signal b représente le premier signal de référence, c'est-à-

dire le signal dit à haute fréquence, transmis par l'oscil- lateur 10 à haute fréquence. Par raison de simplicité, sur la figure 4, les échelles d'amplitude et de temps sont arbitraires. En outre, toujours par raison de simplicité, une fraction des-impulsions du premier signal de référence

est représentée par impulsions du second signal de réfé-

rence. La modulation de la longueur d'onde, entre la

première et la seconde longueur d'onde de la source lumi-

neuse 1, est réalisée à la fréquence indiquée par la courbe a. La modulation d'intensité est réalisée à la fréquence représentée sur la courbe b. En conséquence, comme l'indiquent les figures c et d, à des demi-cycles successifs de la seconde fréquence de référence, la source lumineuse 1 transmet un signal modulé en amplitude à la première longueur d'onde puis à la seconde longueur d'onde

respectivement.

Les courbes e et f de la figure 4 représentent le signal optique de sortie à l'interface 4 de la fibre 2, obtenu en fonction des signaux optiques d'entrée représentés sur les courbes c et d. Etant donné la réponse optique de la fibre 2 telle que représentée sur la figure 1, la fibre 2 donne un retard différent à chaque longueur d'onde transmise. En conséquence, les signaux optiques de sortie représentés par les courbes e et f sont déphasés par rapport aux signaux optiques de sortie représentés par les courbes c et d. Dans cet exemple, les degrés de déphasage sont différents. Le photodétecteur 5 transmet donc le signal de sortie représenté par la courbe g, c'est-à-dire une

combinaison de tous les signaux transmis par la fibre 2.

Le signal de sortie du photodétecteur 5 est comparé à celui de l'oscillateur 10 à haute fréquence par le détecteur 14 de déphasage, avec formation du signal de sortie représenté

par la courbe h de la figure 4.

Comme décrit précédemment, le détecteur de dépha-

sage 14 donne un signal en courant continu qui est propor-

tionnel au déphasage entre ses deux signaux d'entrée. En conséquence, le signal de sortie du détecteur 14- tel que représenté par la courbe h de la figure 4, est sous forme d'une onde rectangulaire ayant une amplitude entre crates proportionnelle au déphasage différentiel résultant

de la dispersion par transmission dans la fibre optique.

Le signal de sortie du détecteur 14 de déphasage est en synchronisme avec la seconde fréquence de référence

produite par l'oscillateur 20 à basse fréquence.

Comme le signal de sortie représenté par la courbe h de la figure 4 est en synchronisme avec la seconde fréquence de référence, la phase 0 est constante. Le signal de sortie de l'amplificateur 22 varie avec l'amplitude entre crêtes du détecteur 14 de déphasage. En conséquence, l'amplitude du signal de sortie de l'amplificateur 22 à

basse fréquence est un signal en courant continu proportion-

nel à la dispersion chromatique produite par la fibre 2.

La figure 5 est un mode de réalisation de l'inven-

tion qui convient particulièrement bien à la mesure de la dispersion de polarisation. La polarisation peut être linéaire ou elliptique. Un laser monomode 51 transmet de la lumière à une fibre optique 52 soumise aux essais. La fibre 52 a une interface 53 d'entrée et une interface 54 de sortie. Le signal de sortie du laser 51 est modulé à une première fréquence élevée. La haute fréquence est définie de la même manière qu'en référence à la figure 1. Dans ce mode de réalisation, la modulation est une auto-modulation

à la fréquence optique du laser.

Un second oscillateur 70 de référence à basse fré-

quence est utilisé. Un répartiteur 64 de faisceau transmet la lumière du laser 51 directement et au circuit déphaseur 60. Un polariseur 74 et un analyseur 75, constituant des dispositifs de modulation de polarisation placés de part et d'autre de la fibre 52, sont raccordés chacun afin qu'ils soient commandés par l'oscillateur à basse fréquence 70. Le vecteur du polariseur 74 et/ou de l'analyseur 75 peut tourner en synchronisme à la fréquence de l'oscillateur à basse fréquence. La rotation relative du polariseur 74 et de l'analyseur 75 peut être assurée par maintien de l'un des deux fixe, avec toute orientation voulue, et par rotation de l'autre. Bien qu'il soit préférable d'utiliser à la fois un polariseur 74 et un analyseur 75, l'utilisation

de l'un ou l'autre peut donner une sensibilité suffisante.

Dans le cas de vecteurs propres polarisés linéairement, les vecteurs polarisation peuvent être modifiés orthogonalement à l'axe principal de la fibre 52. De manière plus générale, comme l'invention peut être mise en oeuvre pour la mesure

de la dispersion des vecteurs propres polarisés ellipti-

quement, des vecteurs propres elliptiques qui peuvent être considérés comme se trouvant sur la sphère de Poincaré, peuvent être modifiés orthogonalement par rapport à la

fibre 52.

t L'analyseur 75 et le déphaseur optique 60 trans-

mettent tous deux de la lumière à un détecteur de déphasage optique 84. Celui-ci est un instrument bien connu dans la technique qui transmet un signal continu de sortie qui

dépend du déphasage de la lumière des deux trajets rejoi-

gnant le détecteur 84 de déphasage optique, à partir du répartiteur de faisceau 64. Le circuit déphaseur optique 60 est destiné à permettre l'obtention d'une relation de quadrature entre la lumière des deux entrées du détecteur de déphasage optique 84 afin que le déphasage décrit en

référence au détecteur 14 puisse être utilisé.

L'oscillateur 70 à basse fréquence et le détecteur 84 de déphasage optique transmettent tous deux des signaux à un détecteur de déphasage jouant le rôle d'un détecteur

d'amplitude 92. Ce dernier est de préférence un amplifica-

teur verrouillé à basse fréquence transmettant un signal de sortie à une borne 93, ce signal étant proportionnel à l'amplitude entre crêtes du signal de sortie du détecteur de déphasage optique 84. L'oscillateur 70 à basse fréquence est encore une fois désigné par cette expression de manière arbitraire. L'oscillateur 70 transmet un second signal de référence dont la fréquence est faible par rapport à celle de la source 51 mais est suffisante pour que le bruit 1/f soit supprimé. La borne 93 de sortie est reliée à un

dispositif utilisateur 94 comprenant un registre, un dis- positif de calcul et de mémorisation, si bien que les courbes

caractéristiques entières de variation de la

polarisation par dispersion peuvent etre mémorisées et res-

tituées. Le procédé selon la présente invention, décrit en référence à l'indication de la dispersion par polarisation,

est illustré par la description qui suit de la mise en

oeuvre de l'appareil de la figure 5. Une fibre 52 est sou-

mise aux essais. Elle est analysée afin que sa dispersion

de polarisation soit déterminée à une longueur d'onde parti-

culière. Une première et une seconde polarisation au moins d'une source lumineuse variant de manière cohérente sont transmises par la fibre 52 à la première fréquence de modulation. A des temps séparés, des polarisations supplémentaires sont transmises par rapport aux axes de la fibre 52 afin que la sensibilité soit accrue. En outre, la première fréquence de modulation peut être la fréquence optique de la porteuse afin que la sensibilité soit accrue. Ainsi, un laser 51 transmettant une longueur d'onde de 1300 nm a une fréquence de 2,3.1014 Hz, soit

230 THz. A cette fréquence, la détection décrite précédem-

ment est extrêmement sensible aux faibles différences de temps de propagation suivant les axes rapide et lent de la fibre 52. Le polariseur 74 et l'analyseur 75 sont réglés à une première polarisation elliptique l'un par rapport à l'autre afin qu'une première polarisation soit transmise par l'interface 54 de sortie. La polarisation relative du polariseur 74 et de l'analyseur 75 est modifiée à la fréquence de référence donnée par l'oscillateur de référence. Une petite différence entre les temps

de propagation est observée par rapport à la polarisation.

En conséquence, le détecteur de déphasage optique 84, pen-

dant les demi-cycles, transmet un premier signal continu proportionnel au déphasage pour la polarisation choisie à

la fréquence intéressante. Ceci donne une modulation d'am-

plitude entre crêtes du signal à la sortie du détecteur

de déphasage optique 84.

L'amplificateur 92 verrouillé à basse fréquence mesure l'amplitude entre crêtes du signal de sortie du

détecteur de déphasage optique 84 à la fréquence de l'oscil-

lateur 70. Le signal continu de sortie de la borne 93 est représentatif de la dispersion de polarisation. Lorsqu'il n'existe aucun déphasage en fait di à un effet de dispersion de polarisation dans la fibre 52, il n'existe pas de déphasage dans les demi-cycles successifs de l'oscillateur à basse fréquence. En conséquence, le signal de sortie

du détecteur 84 de déphasage optique a une valeur constante.

De cette manière, une dispersion nulle est indiquée par un signal nul à la borne 93. Evidemment, on peut noter que le terme "nul" est utilisé dans un sens relatif. Les valeurs et facteurs peuvent être décalés ou déplacés suivant

une échelle.

L'invention:concerne donc un procédé et un appareil selon lesquels un retard de transmission produit par une fibre soumise à des essais est mesuré pour une première valeur de transmission d'un signal lumineux. La valeur de transmission peut être la longueur d'onde ou peut être la polarisation d'un signal lumineux monomode, par rapport aux axes de la fibre soumise aux essais. La valeur du paramètre est alors modifiée, et le retard dans le temps produit par la fibre est aussi mesuré. La différence entre les deux retards temporels indique la dispersion pour le paramètre donné de transmission de la lumière. Ceci diffère des systèmes connus dans lesquels un signal est créé et

peut être caractérisé comme un signal obtenu par soustrac-

tion, sous forme de la dérivée première ou delta, qui est

obligatoirement soumis aux caractéristiques de bruit 1/f.

Dans la description qui précède, la modulation a été dé-

crite comme étant réalisée entre une première et une seconde

valeur. Cependant, la description qui précède et les illus-

trations de l'appareil peuvent aussi être considérées comme concernant un dispositif de mesure de la dispersion entre une seconde et une troisième et entre une troisième et une quatrième puis entre une quatrième et une cinquième valeur de transmission, si bien que toute une courbe de dispersion chromatique ou de dispersion de polarisation peut être formée.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Appareil de mesure de la dispersion par trans-

mission d'une fibre optique soumise à des essais, caracté-

risé en ce qu'il comprend un dispositif (5) destiné à rece-

voir de la lumière par l'intermédiaire d'une fibre (2) soumise à des essais et à former un signal électrique correspondant, la fibre soumise à des essais ayant une caractéristique dans laquelle il existe une correspondance biunivoque entre un retard produit dans la fibre soumise

aux essais et une valeur donnée d'un paramètre de transmis-

sion, un premier dispositif (10) destiné à transmettre un signal lumineux ayant une variation cohérente afin qu'un dispositif de détection.y soit sensible, un dispositif de

détection destiné à transmettre un signal de sortie repré-

sentatif de la phase de la lumière modulée transmise par la fibre en cours d'essai, un détecteur temporel (14) destiné à mesurer le retard et à transmettre un signal de sortie correspondant, le détecteur temporel ayant une

première entrée recevant un signal du dispositif de détec-

tion et une seconde! entrée, celle-ci recevant un premier signal de référence représentatif d'un signal de modulation non retardé par la fibre, un dispositif (20) de modulation de la valeur du paramètre de transmission en fonction de la fréquence d'un signal. de référence à une seconde fréquence de référence comprise entre la première et la seconde valeur du paramètre de transmission, avec une relation entre le retard et la valeur du paramètre de

transmission, et un second dispositif de mesure (22) des-

tiné à être commandé par le signal de sortie du détecteur temporel (14) et par le second signal de référence et destiné à former un signal de sortie porportionnel à la

composante alternative du signal de sortie du premier dis-

positif de mesure de temps qui est en phase avec le second

signal de référence.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à transmettre un signal

lumineux ayant une variation cohérente est une source lumi-

neuse (1) modulable en amplitude.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à moduler la valeur de transmission est un dispositif destiné à faire varier la longueur d'onde optique de la source lumineuse entre

une première et une seconde longueur d'onde.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier détecteur temporel est un détecteur

de déphasage (14).

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second dispositif de mesure est un détecteur

de déphasage (22).

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé

en ce que le second dispositif de mesure est un amplifica-

teur verrouillé (22).

7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (26) destiné à conserver la valeur représentative du second dispositif de mesure (22) et un dispositif supplémentaire destiné à moduler entre

une première et une seconde valeur prédéterminéessupplémen-

taires du paramètre de transmission et à conserver des signaux supplémentaires de sortie du second dispositif de mesure, si bien que la dispersion est indiquée par rapport

à la longueur optique de la source lumineuse.

8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif transmettant un signal lumineux

ayant une variation cohérente est un laser.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (74, 75) de modulation de polarisation placé 'sur le trajet optique formé entre le laser et le premier dispositif de détection de temps, le dispositif de modulation de la valeur du paramètre de transmission étant un dispositif destiné à sélectionner une première et une seconde polarisation relative par rapport

à un axe de la fibre soumise aux essais.

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier détecteur de temps est un détecteur

de déphasage optique (84).

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé

en ce que le second dispositif de mesure est un amplifica-

teur verrouillé (92).

12. Procédé de mesure de la dispersion par trans-

mission d'une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition d'une source lumineuse (1), la transmission de lumière variant de manière cohérente, ayant une valeur choisie du paramètre de transmission par rapport à laquelle la dispersion est mesurée dans la fibre soumise aux essais et directement, si bien qu'un retard est créé dans la fibre soumise aux essais, avec une amplitude variant au cours du temps dont la valeur a une correspondance biunivoque avec la valeur du paramètre de transmission pour la fibre particulière soumise aux essais, la détection du retard par comparaison de la lumière transmise à la source de variation et par formation d'un premier signal de sortie qui en est représentatif, la modulation du paramètre de transmission entre la première valeur et une seconde valeur, pendant des demi-cycles successifs, en fonction d'une fréquence de modulation, avec formation d'un signal de différence de temps,.et la mesure du premier signal de sortie en phase avec la seconde fréquence de modulation afin qu'un signal de sortie représentatif de la dispersion par rapport à la valeur du paramètre de

transmission soit formé.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque étape de détection d'un retard comprend

la comparaison d'un déphasage.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le paramètre de transmission est la longueur d'onde, l'étape de transmission de lumière variable de manière cohérente est la modulation d'amplitude de la source lumineuse, et l'étape de modulation du paramètre de transmission comprend la variation de la longueur de la lumière transmise dans la fibre soumise aux essais entre une première et une seconde valeur pendant des

demi-cycles successifs.

15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le paramètrede transmission est la polarisation, la source lumineuse est un laser et l'étape de modulation comprend la variation orthogonale des vecteurs, sur la sphère de Poincaré, de la polarisation transmise par la fibre soumise aux essais pendant des demi-cycles successifs,

par rapport à un de leursvecteus propres.

16. Appareil de mesure de la dispersion chromatique

dans une fibre optique monomode fonctionnant par transmis-

sion, caractérisé en ce qu'il comprend une source lumineuse modulable (1) destinée à transmettre de la lumière dans

la fibre soumise aux essais, un détecteur optique (5) des-

tiné à être sensible à la lumière modulée reçue après

transmission par la fibre (2) soumise aux essais, un pre -

mier dispositif de modulation (10) destiné à moduler la source lumineuse en intensité à une fréquence élevée et un second dispositif (20) de modulation de longueur d'onde à basse fréquence destiné à moduler la longueur d'onde de la source lumineuse entre une première et une seconde longueur d'onde, un détecteur de déphasage à haute fréquence (14) destiné à transmettre un signal de sortie qui dépend du déphasage entre le signal de modulation à haute fréquence et le signal de sortie du détecteur optique, et un second détecteur (22) sensible à la différence d'amplitude à la

sortie du détecteur de déphasage à haute fréquence, le si-

gnal de sortie du second détecteur comprenant un signal proportionnel aux différences de déphasage à la première et à la seconde longueur d'onde dans la fibre soumise aux essais si bien que le signal de sortie du second détecteur

de déphasage est proportionnel à la dispersion chromatique.