FR2602594A1 - Systeme optique pour injection et/ou extraction de lumiere dans et hors de la gaine d'une fibre optique et procede de controle d'alignement de deux fibres aboutees - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN SYSTEME OPTIQUE POUR L'INJECTION ETOU L'EXTRACTION DE LUMIERE DANS ETHORS DE LA GAINE D'UNE FIBRE OPTIQUE, NOTAMMENT DANS UN PROCESSUS DE CONTROLE D'ALIGNEMENT DE DEUX FIBRES OPIQUES ABOUTEES. LE SYSTEME COMPREND UNE PIECE OPTIQUE 200 PRESENTANT UN INDICE SUPERIEUR A CELUI DU MILIEU ENTOURANT LA GAINE DE LA FIBRE ET EN CONTACT AVEC CELLE-CI, ADAPTE POUR DEFINIR A SA SORTIE UN FAISCEAU DE RAYONS LUMINEUX QUI DANS UN PLAN MERIDIEN EN REGARD DE L'AXE DE LA FIBRE SONT PARALLELES ENTRE EUX ET PRESENTENT UNE INCIDENCE A LEGEREMENT INFERIEURE A L'ANGLE LIMITE DE REFRACTION PIECE OPTIQUE-GAINE DE LA FIBRE. L'INVENTION CONCERNE EGALEMENT UN PROCEDE DE CONTROLE D'ALIGNEMENT DES FIBRES OPTIQUES ABOUTEES.

Description

La présente invention concerne le contrôle de l'alignement de fibres optiques.

On a déjà proposé de nombreux systèmes connecteurs et processus pour contrôler l'alignement de fibres optiques.

Les premiers processus d'alignement de fibres, consistant simplement à vérifier l'alignement mécanique des fibres, ont été remplacés ces dernières années par des processus de contrôle optique, plus précis, mettant en oeuvre une injection de lumière dans la fibre.

La présente invention concerne ce dernier type de processus de contrôle.

Le document FR-A-2 524 988 concerne un connecteur pour fibres optiques. Le connecteur comprend deux demi-connecteurs recevant respectivement les extrémités des deux fibres à abouter. Chaque extrémité de fibre est centrée dans le demi-connecteur associé à l'aide d'une lunette auto-collimatrice.

L'alignement ultérieur des fibres, après assemblage du connecteur, suppose que les deux demi-connecteurs soient correctement alignés. Cela est rarement le cas dans la pratique compte tenu des tolérances de fabrication de chaque demi-connecteur. De ce fait, le connecteur décrit dans le document FR-A-2 524 988 ne permet pas un alignement précis des fibres.

Le document FR-A-2 447 563 concerne une méthode et un dispositif pour l'alignement de fibres optiques dans un connecteur.

Là encore, le connecteur comprend deux demi connecteurs recevant respectivement les extrémités des deux fibres à abouter. Chaque demi-connecteur comprend un système de manchon à double excentrique.

Comme dans le document FR-A-2 524 988 precité, chaque extrémité de fibre optique est centrée dans le demi-connecteur associé.

Le contrôle de ce centrage fibre /demiconnecteur est réalisé a) en injeçtant de la lumière dans la gaine de la fibre, et b) en observant la positon de l'image annulaire de la gaine matérialisée par la lumière guidée dans celle-ci, à l'aide de moyens optiques disposés en regard de l'extrémité de la fibre.

L'injection de lumière dans la gaine est réalisée soit à travers une perle de forme générale semisphérique d'un matériau transparent ayant un indice de réfraction proche de celui de la gaine, ou bien supérieur à celui-ci (figure 3), soit à l'aide d'un conduit incliné sur l'axe de la fibre (figure 6).

La géométrie et les dimensions de cette perle et de ce tube ne sont pas explicitées dans le détail.

Là encore, l'alignement des fibres, après assemblage du connecteur, suppose que les demi-connecteurs soient correctement alignés.

Le document FR-A-2 524 989 propose un autre procédé d'alignement de fibres.

A la différence des dispositions proposées dans les deux documents précités, (qui n'autorisaient qu'un contrôle du centrage fibre /demi-connecteur et supposent un alignement correct ultérieur des demi-connecteurs), le document FR-A-2 524 989 permet de contrôler directement l'alignement des fibres.

Selon le document FR-A-2 524 989, le contrôle de l'alignement des fibres est réalisé, après un pré-alignement grossier sous microscope : a) en injectant de la lumière dans le coeur d'une première fibre, par l'extrémité libre de celle-ci opposée à la zone d'aboutement, b) en introduisant l'extrémité de la seconde gaine dans un tube détecteur fendu et en courbant la seconde fibre au niveau de la fente de ce tube, puis c) en détectant le minimum de lumière qui sort du tube et qui correspond à un minimum de lumière guidée dans la gaine de la seconde fibre et donc à un alignement des deux fibres.

Le procédé décrit dans le document
FR-A-2 524 989 présente, entre autres, l'inconvénient de requérir une déformation par courbure d'une fibre pour procéder au contrôle de l'alignement et de nécessiter l'accès à une longueur importante de fibre , placée dans la fente du tube détecteur, longueur de l'ordre au moins d'une dizaine de centimètres.

Pour éliminer les inconvénients des processus de contrôle d'alignement de fibres optiques antérieurement proposés, les inventeurs ont posé le problème de concevoir des moyens aptes à réaliser une injection de lumière dans une fibre et à permettre un contrôle précis, rapide et simple, d'alignement de fibres, à l'aide d'un pré-alignement direct des gaines sans passer par un alignement fibre / demi-connecteur (comme cela est requis par exemple selon les documents FR-A-2 524 988 et FR-A-2 447 563) et/ou sans pré-alignement sous microscope (comme cela est requis selon le document FR-A-2 524 989), autorisant un alignement précis des coeurs sans déformation des fibres et sans nécessiter de disposer d'une longueur libre importante de fibre (comme cela est requis selon le document FR-A-2 524 989).

Un autre but de la présente invention est de permettre un alignement précis de deux fibres à abouter sans nécessiter laces aux deux extrémités libres respectives des fibres.

Un autre but de la présente invention est de permettre le raccordement de fibres monomodes qui nécessitent un alignement beaucoup plus précis que les fibres multimodes.

Un autre but de la présente invention est de proposer des moyens permettant d'aligner avec précision deux fibres optiques, dans un connecteur, afin de minimiser les pertes de lumière au niveau de l'interface de raccordement des fibres.

Un autre but de la présente invention est de proposer des moyens permettant d'aligner avec précision deux fibres optiques sans requérir de manipulation de contrôle complexe, de telle sorte que le raccordement des fibres et le contrôle de leur alignement puissent être réalisés sur chantier.

Ces différents buts sont atteints, selon la présente invention, grâce à un système optique pour l'injection et/ou l'extraction de lumière dans et horsde la gaine d'une fibre optique, notamment dans un processus de contrôle d'alignement de deux fibres optiques aboutées, comprenant une pièce optique possédant un indice supérieur à celui du milieu entourant la gaine de la fibre et en contact avec celle-ci, adaptée pour définir à sa sortie, un faisceau de rayons lumineux, qui, dans un plan méridien en regard de l'axe de la fibre, sont parallèles entre eux et présentent une incidence légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction pièce optique gaine de la fibre.

De préférence, selon l'invention, la pièce optique possède un indice supérieur à celui de la gaine de la fibre.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'angle d'incidence,sur la gaine de la fibre,des rayons parallèles dudit faisceau issu de la pièce optique est compris entre l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre et cet angle limite e réfraction -1 .

La définition du système optique conforme à la présente invention, donnée ci-dessus, résulte de l'analyse suivante.

Les inventeurs ont déterminé que l'une des conditions à remplir pour résoudre le problème posé indiqué précédemment, et permettre un alignement précis des fibres, était de disposer d'un flux de lumière important dans la gaine et/ou de moyens très sensibles au flux présent dans la gaine des fibres optiques.

Par ailleurs, pour obtenir une propagation optimale de la lumière, il convient d'obtenir une incidence élevée dans la gaine de la fibre, et en tout cas supérieure à l'incidence limite gaine - milieu environnant.

Par contre, pour contrôler l'alignement.

des fibres sans accéder aux deux extrémités libres respectives de celles-ci et sans déformer les fibres, il est nécessaire de procéder à une injection locale latérale de lumière dans la gaine d'une fibre, c'est-àdire de procéder à une injection latérale de lumière dans la gaine, à proximité de l'extrémité de raccordement de celle-ci, et pour cela d'utiliser une incidence inférieure à l'incidence limite gaine-milieu d'injection.

Les inventeurs en ont déduit qu'il est nécessaire d'utiliser une pièce optique d'injection (et/ou extraction) possédant un indice supérieur à celui du milieu environnant la gaine de la fibre, pour réaliser une injection-extraction locales de rayon sous une incidence autorisant leur propogation, car supérieure à l'incidence limite gaine-milieu environnant.

De plus, pour contrôler avec précision l'incidence de la lumière dans la fibre, et donc l'incidence de la lumière dans la pièce optique d'injection, afin de rechercher un flux optimum, il est nécessaire de positionner la pièce optique avec précision par rapport à la source lumineuse et à la fibre, et donc de placer la pièce optique en contact avec la fibre sur une longueur non né gli gable.

Néanmoins, l'analyse montre et l'observation confirme qu'il est impératif de limiter le nombre de réflexions sur l'interface gaine de la fibre - pièce optique, car ces réflexions sont accompagnées chaque fois d'une perte par réfraction.

On a ainsi représenté sur la figure 1 des courbes établies par les inventeurs illustrant le niveau de transmission d'un rayonnement lumineux dans la gaine d'une fibre, en fonction de l'angle d'incidence, pour différentes longueurs de la pièce optique en contact avec la gaine de la fibre optique.

Les courbes tracées sur la figure 1 se rapportent à une fibre optique dont la gaine possède un indice de 1,46 et une pièce optique conforme à la présente invention possédant un indice de 1,56.

Après interprétation des courbes illustrées sur la figure 1, les inventeurs ont déterminé que l'incidence des rayons injectés localement, dans la gaine d'une fibre optique, doit être contrôlée avec précision pour être juste légèrement inférieure à l'incidence limite gaine-pièce optique d'injection, puisque cette incidence, qui autorise l'injection, entraîne la meilleure propagation et donc une efficacité optimale.

De préférence, selon la présente invention, pour éviter toute réfraction des rayons lumineux issus d'une source lumineuse, lorsque ceux-ci traversent une face d'entrée de la pièce optique, cette dernière possède une surface d'entrée dont la génératrice ,dans un plan méridien par rapport à l'axe de la fibre,est normale à l'incidence des rayons lumineux issus de la source lumineuse.

Il est de plus avantageux, selon la présente invention, que la pièce optique soit adaptée pour que, à sa sortie, le faisceau de rayons converge vers l'axe de la fibre, dans un plan transversal à celui-ci.

En conséquence, de préférence, la pièce optique possède une surface d'entrée symétrique de révolution par rapport à l'axe de la fibre, et la pièce optique est associée à des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons lumineux convergeant vers l'axe de la fibre, dans un plan transversal à cet axe.

La pièce optique conforme à la présente invention peut faire l'objet de différents modes de réalisation.

Selon un premier mode de réalisation, les moyens générateurs émettent un faisceau de rayons lumineux parallèles dans un plan méridien par rapport à l'axe de la fibre, et le faisceau de rayons issus des moyens générateurs, après avoir traversé sans déviation une face d'entrée est réfléchi sur une surface interne de la pièce optique, définie par une génératrice rectiligne. Selon une première variante de ce premier mode de réalisation, la surface interne de la pièce optique sur laquelle le faisceau de rayons est réfléchi, est une surface plane inclinée sur l'axe de la fibre.

Selon une seconde variante de ce premier mode de réalisation, la surface interne de la pièce optique sur laquelle le faisceau de rayons est réfléchi est une surface concave tronconique de révolution autour de l'axe de la fibre.

Selon un second mode de réalisation, la pièce optique présente une surface d'entrée définie par une génératrice rectiligne inclinée d'un angle 6 par rapport à l'axe de la fibre, et les moyens générateurs émettent un faisceau de rayons parallèles dans un plan méridien selon une incidence 6 par rapport à un rayon en regard de l'axe de la fibre, telle que l'incidence 6 soit comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optique - gaine de la fibre et cet angle -1 .

Selon une première variante de ce second mode de réalisation, la surface d'entrée de la pièce optique est une surface plane inclinée d'un angle 6 par rapport à l'axe de la fibre. Selon une seconde variante de ce second mode de réalisation, la surface d'entrée de la pièce optique est une surface tronconique, symétrique de révolution autour de l'axe de la fibre et dont l'angle au sommet égale 6.

Selon un troisième mode de réalisation conforme à la présente invention, destiné à coopérer avec des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons convergeant vers l'axe dela fibre dans un plan méridien en regard de celui-ci, le faisceau de rayons issu des moyens générateurs, après traversée d'une surface d'entrée de la pièce optique, est réfléchi sur une surface interne de celle-ci définie par une génératrice parabolique.

Selon une première variante de ce troisième mode de réalisation, la surface interne de réflexion de la pièce optique est une surface profilée parabolique.

Selon une seconde variante de ce troisième mode de réalisation, la surface interne de réflexion de la pièce optique est une surface concave parabolique de révolution autour de l'axe de la fibre.

La présente invention concerne également un procédé de contrôle d'alignement de deux fibres optiques aboutées qui comprend les étapes consistant i) à injecter un faisceau de rayons lumineux parallèles dans la gaine d'une première fibre, à proximité de la zone d'aboutement des fibres, selon une incidence légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction, et ii) à analyser les rayons lumineux extraits de la gaine de la seconde fibre, à proximité de la zone d'aboutement, selon une incidence symétrique également légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction, l'alignement des gaines des fibres étant réalisé lorsqu'un maximum de lumière extrait de la seconde fibre est détecté.

De préférence, le procédé de contrôle d'alignement de deux fibres optiques aboutées, conforme à la présente invention comprend en outre les étapes consistant - iii) à injecter de la lumière dans le coeur d'une première fibre, par l'extrémité libre de celle-ci opposée à la zone d'aboutement et - iv) à analyser les rayons lumineux extraits de la gaine de l'autre fibre, à proximité de la zone d'aboutement, selon une incidence légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction, l'alignement des coeurs des fibres étant réalisé lorsque un minimum de lumière extrait de ladite autre fibre est détecté.

Dautres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels, la figure 1 ayant déjà été décrite - la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'une pièce optique conforme à la présente invention, - la figure 3 illustre une variante du premier mode de réalisation de la pièce optique conforme à la présente invention, - la figure 4 représente une vue en coupe, selon un plan méridien en regard de l'axe de la fibre, de cette variante du premier mode de réalisation, - la figure 5 représente une vue en coupe,selon un plan transversal à l'axe de la fibre,de la pièce optique conforme à cette variante du premier mode de réalisation, - la figure 6 représente une vue schématique en perspective d'un second mode de réalisation de la pièce optique conforme à la présente invention, - la figure 7 représente une variante de ce second mode de réalisation - la figure 8 représente une vue en coupe, selon un plan méridien en regard de l'axe de la fibre optique, de la pièce optique conforme à cette variante du second mode de réalisation, - la figure 9 représente une vue en coupe,selon un plan transversal à l'axe de la fibre,de cette variante du second mode de réalisation, - la figure 10 représente une vue schématique en perspective d'un troisième mode de réalisation d'une pièce optique conforme à la présente invention, - la figure li représente une variante de ce troisième mode de réalisation, - la figure 12 représente une vue en coupe, selon un plan méridien en regard de l'axe de la fibre, de cette variante du troisième mode de réalisation, - la figure 13 représente une vue ep coupe, selon un plan transversal à l'axe de la fibre, de cette variante du troisième mode de réalisation, - la figure 14 illustre un système optique pour l'injection de lumière dans la gaine d'une fibre optique, utilisant une pluralité 'de sources lumineuses, - la figure 15 illustre schématiquement une étape du procédé d'alignement de fibres optiques conforme à la présente invention, et - la figure 16 illustre une application de l'invention à l'alignement d'une fibre en regard d'une autre fibre choisie dans une matrice de fibres
On va dans un premier temps décrire le premier mode de réalisation d'une pièce optique conforme à la présente invention,illustré sur la figure 2.

Sur cette figure, on a représenté schématiquement une fibre optique, en traits mixtes interrompus, sous la référence 10. La pièce optique qui porte la référence générale 100 est représentée partiellement découpée pour clarifier la structure de cette pièce.

La partie découpée de la pièce selon l'illustration de la figure 2 est esquissée en traits interrompus.

Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la pièee optique 100 est formée d'une pièce profilée en matériau transparent possédant une section droite constante en forme de trapèze rectangle, dans une direction perpendiculaire à un plan M méridien en regard de l'axe li de la fibre. Cette pièce optique est destinée à etre associée à des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons lumineux parallèles dans le -plan méridien M.

Par plan méridien, on entend dans la présente description un plan passant par l'axe 11 de la fibre.

On a illustré schématiquement sur la figure 2 sous la référence 50 un rayon lumineux issu des moyens générateurs et dirigé vers la pièce optique 100 dans le plan méridien M.

La grande base 102 de la pièce optique est dirigée vers les moyens générateurs et constitue la surface d'entrée de la pièce optique recevant les rayons lumineux issus des moyens générateurs.

Cette surface d'entrée 102 de la pièce optique est plane. Elle s'étend perpendiculairement à la direction d'incidence des rayons 50 provenant de la source lumineuse et situés dans le plan méridien M en regard de l'axe de la fibre 11. De préférence,la surface d'entrée 102 est parallèle à l'axe 11 de la fibre 10.

Comme illustré sur la figure 2, les rayons 50 issus de la source, après avoir travervé la surface d'entrée 102 précitée, sont réfléchis sur le côté oblique 104 de la pièce optique, et plus précisément sur la surface interne de celui-ei.

La surface interne de réflexion formée par le côté oblique 104 de la pièce optique est une surface plane inclinée sur l'axe de la fibre.

Plus précisément encore, la surface interne de réflexion formée par le côté oblique 104 de la pièce optique est définie par une génératrice rectiligne dont l'inclinaison y par rapport à l'axe de la fibre 11 est comprise entre 90 + ss - Il et 90 + ss - Il +
2 2 relations dans lesquelles ss représente l'inclinaison des rayons parallèles 50 issus des moyens générateurs, par rapport à l'axe de la fibre 11, avant entrée dans la pièce optique 100,et
Il représente l'angle limite réfraction pièce optiquegaine de la fibre, considéré par rapport à une direction radiale en regard de l'axe 11 de la fibre.

Par ailleurs, la pièce optique 100 est munie sur sa petite base 106, opposée à la surface d'entrée 102, d'un canal hémi-cylindrique 108, de même rayon que l'enveloppe externe de la fibre 10. Le canal hémi-cylindrique 108 s'étend transversalement au côté oblique 104 précité. L'homme de l'art comprendra aisément que tout rayon optique 50 provenant d'une source lumineuse et arrivant perpendiculairement à la surface d'entrée 102 de la pièce optique 100 dans le plan M méridien par rapport à l'axe 11 de la fibre, traversera la surface d'entrée 102 de la pièce optique sans déviation, et sera réfléchi sur la surface interne du côté oblique 104, vers la gaine de la fibre optique, selon une incidence par rapport à celle-ci comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre et cet angle limite de réfraction -1". Si dans le plan méridien
M les rayons lumineux 50 issus de la source sont perpendiculaires à l'axe 11 de la fibre, la surface d'entrée 102 est parallèle à l'axe 11 de la fibre 10.Si par contre l'inclinaison ss des rayons 50 issus des moyens générateurs, par rapport à l'axe de la fibre, diffère de 90 , la surface plane d 'entrée 102 de la pièce optique est inclinée sur l'axe 11 de la fibre de 90
On va maintenant décrire la variante du premier mode de réalisation illustrée sur les figures 3,4 et 5. Selon cette variante de réalisation destinée à améliorer le rendement par rapport aux dispositions illustrées sur la figure 2, la pièce optique présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe il de la fibre optique, sur un angle de 1800.

sa d'autres termes, cette symétrie de révolution est tronquée par une surface plane 206 passant par l'axe 11.

La pièce optique 200 représentée sur les
figures 3,4 et 5 est destinée à coopérer avec des moyens
générateurs générant un faisceau de rayons parallèles
danstout plan méridien en regard de l'axe 11 de la fibre.

Plus précisément encore, ces moyens générateurs sont adaptés pour générer un faisceau de rayons lumineux convergeant vers l'axe de la fibre dans un plan transversal à cet axe. Pour cela, la source lumineuse 52 est tout d'abord collimatée par un objectif 54. Le faisceau de rayons parallèles issus de l'objectif 54 est ensuite dirigé vers une lentille cylindrique 56 dont l'axe s'étend parallèlement à l'axe 11 de la fibre optique.

La lentille cylindrique 56 n'agit pas sur les rayons dans un plan méridien comme illustré sur la figure 4.

Par contre, dans un plan transversal à l'axe 1 1 de la fibre, la lentille cylindrique 56 focalise le faisceau de rayons parallèles issus
Se l'objectif 54 sur l'axe 11 de la fibre, conte illustré sur la figure 5.

La surface d'entrée 202 de la pièce optique est définie par une génératrice rectiligne, de révolution sur 1800 autour de l'axe 11 de la fibre,qui est transversale à la direction d'incidence des rayons 50 issus des moyens générateurs lumineux, et plus précisément de la lentille cylindrique 56. Ainsi, lorsque dans un plan méridien la direction des rayons issus de la lentille 56 est perpendiculaire à l'axe 11 de la fibre, la surface d'entrée 202 de la pièce optique est cylindrique.Par contre, lorsque dans un plan méridien en regard de l'axe 11 de la fibre, la direction des rayons 50 issus de la lentille 56 n'est pas perpendiculaire à l'axe de la fibre , la surface d'entrée 202 de la pièce optique est tronconique.En fait, l'inclinaison, par rapport à l'axe
11 de la fibre, des rayons 50 issus de la lentille 56,~6tant
ss, l'inclinaison des génératrices rectilignes de la surface d'entrée 202 par rapport à l'axe 11, est 900
Là encore, le faisceau de rayons, après avoir traversé la surface d'entrée 202 sans déviation, est réfléchi sur une surface interne 204 de la pièce optique. De fanon sinilaire au mode de réalisation représenté sur la figure 2, la surface interne de réflexion 204 est définie par une génératrice rectiligne.

Néanmoins, selon le mode de réalisation illustré sur les figures 3, 4 et 5, cette surface interne de réflexion 204 est une surface concave1 tronconique de révolution sur 1800.

autour de l'axe 11 de la fibre. Plus précisément encore, la surface interne 204 est définie par une génératrice rectiligne dont l'inclinaison y par rapport à l'axe 11 de la fibre est comprise entre 90" + B - Il ~ et 90" + B - Il + 1
2 2 relations dans lesquelles - ss représente l'inclinaison des rayons parallèles 50 issus des moyens générateurs par rapport à l'axe - Il représente l'angle limite de réfraction pièce optiquegaine de la fibre.

De façon similaire au mode de réalisation représenté sur la figure 2, sur sa face 206 opposée à la surface d'entrée 202, la pièce optique 200 est munie d'un canal hémi-cylindrique 208 centré sur l'axe 11 de la fibre et de même rayon que l'enveloppe externe de la fibre.

L'homme de l'art comprendra aisément que tout rayon issu de la source lumineuse 52 émerge de la lentille cylindrique 56 dans un plan passant par l'axe 11 de la fibre. Par ailleurs, dans tout plan passant par l'axe 11 de la fibre, dénommé plan méridien, les rayons 50 issus de la lentille cylindrique 56 sont parallèles entre eux.

Ces rayons issus de la lentille cylindrique 56 arrivent sur la surface d'entrée 202 de la pièce optique perpendiculairement à celle-ci. En conséquence, les rayons 50 issus de la lentille cylindrique 56 traversent la surface d'entrée 202 de la pièce optique, sans déviation, et sont réfléchis sur la surface interne 204 en direction de la fibre. Les rayons parviennent sur la gaine de la fibre selon une incidence a comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optiquegaine de la fibre et cet angle limite de réfraction -1 .

On va maintenant décrire le second mode de réalisation de la pièce optique conforme à la présente invention représenté sur la figure 6 annexée.

Selon ce second mode de réalisation, la pièce optique 300 est destinée à coopérer avec une source lumineuse qui génère un faisceau de rayons parallèles dans un plan M mé-ridien en regard de l'axe 11 de la fibre 10.

La pièce optique 300 est une pièce profilée de section droite en forme de trapèze rectangle. La pièce optique 300 possède une section constante dans une direction perpendiculaire au plan méridien M. Sur la figure 6 on a référencé schématiquement 304 la petite base de la pièce optique, 306 la grande base de celle-ci et 302 une face latérale de la pièce optique oblique en regard des bases précitées. La face latérale 302 de la pièce 300 sert de face d'entrée aux rayons 50 issus de la source lumineuse.

Plus précisément encore, la source lumineuse émet un faisceau de rayons parallèles 50 dans le plan méridien M, selon une incidence 6 par rapport à un rayon 310 en regard de l'axe de la fibre telle que Il > 6 > Il - 10, et la eace d'entre 302 de la pièce optique est une face plane inclinée d'un angle 6 par rapport à l'axe de la fibre1 de telle sorte que la face d'entrée 302 soit perpendiculaire aux rayons incidents 50.

La grande base 306 de la pièce optique 300 est munie d'un canal 308 hémi-cylindrique. Ce canal s'étend sensiblement transversalement à la face d'entrée 302. Le rayon du canal hémi-cylindrique 308 est complémentaire du rayon de l'enveloppe de la fibre optique 10.

En conséquence, lorsque la pièce optique 300 est engagée sur une fibre optique 10, au niveau de son canal hémi-cylindrique 308, les rayons 50 issus de la source lumineuse, qui parviennent sur la surface d'entrée 302 dans un plan M normal à celle-ci et passant par l'axe de la fibre optique, traversent la face d'entrée 302 sans déviation et pénètrent dans la fibre optique avec une incidence ô comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optique - gaine de la fibre et cet angle limite de réfraction - 10.

On va maintenant décrire la variante du second mode de réalisation illustré sur les figures 7,8 et 9
La pièce optique 400 illustrée sur ces figures est également destinée à coopérer avec des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons parallèles dans un plan méridien en regard de l'axe de la fibre, comme représenté sur la figure 8.

Plus précisément encore, selon le mode-de réalisation représenté sur les figures 7, 8 et 9, la pièce optique 400 coopère avec des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons lumineux 50 convergent vers l'axe de la fibre dans un plan transversal à cet se.

Pour cela, les rayons issus de la source 52 sont, de façon similaire à la variante de réalisation représentée sur la figure 5, précédemment décrite, collimatés par un objectif 54, puis focalisés vers l'axe 11 de la fibre par une lentille cylindrique 56. En sortie de l'objectif 54 les rayons lumineux sont parallèles entre eux. La lentille cylindrique 56 n'agit pas sur les rayons issus de l'objectif 54, dans tout plan méridien passant par l'axe 11 de la fibre.

La variante de réalisation de la pièce optique 400 représentée sur les figures 7, 8 et 9 présente une symétrie de révolution sur 1800 par rapport à l'axe 11 de la fibre.

Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur ces figures, la pièce optique 400 est formée d'un demi-cylindre effilé à une extrémité pour présenter au niveau de celle-ci une surface d'entrée 402 tronconique, symétrique de révolution autour de l'axe 11 de la fibre sur 1800.

Les moyens générateurs associés à cette pièce optique 400 émettent un faisceau de rayons parallèles dans tout plan méridien, selon une incidence 6 telle que, Il représentant l'angle limite de réfraction pièce optiquegaine de la fibre, Il > 6 > Il - 10. Par ailleurs, l'angle au sommet de la surface d'entrée tronconique 402 de la pièce optique 400 est égal à l'incidence 6 des rayons 50. Ainsi, les génératrices de la surface tronconique 402 sont normales aux rayons incidents 50 issus de la lentille cylindrique 56.

De plus, la pièce optique 400 est munie sur sa face 406 opposée à la surface d'entrée 402 d'un canal hémi-cylindrique 408 centré sur l'axe de symétrie de la pièce optique 400 et coïncidant à l'utilisation avec l'axe 11 de la fibre. Le rayon du canal hémicylindrique 408 est égal au rayon de l'enveloppe de la fibre optique 10.

Ainsi, lorsque la pièce optique 400 est engagée sur une fibre optique 10, par son canal 408, les rayons lumineux 50 issus de la lentille cylindrique 56 parviennent, dans tout plan méridien par rapport à l'axe 11 de la fibre, perpendiculairement sur la surface d'entrée 402 de la pièce optique, traversent celle-ci sans déviation et pénètrent dans la gaine de la pièce optique 10 selon une incidence a comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre et eet angle limite de réfraction -1 .

On va maintenant décrire le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 10.

La pièce optique 500 représentée sur cette figure 10 est destinée à coopérer avec des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons convergeant vers l'axe de la fibre dans un plan M méridien en regard de l'axe de la fibre.

En conséquence, la pièce optique 500 possède une surface d'entrée 502 définie par une génératrice circulaire centrée sur le point de convergence des rayons dans le plan méridien précité. Le faisceau de rayons 550 issus des moyens générateurs est réfléchi sur une surface interne 504 de la pièce optique. Cette surface interne 504 est définie par une génératrice parabolique. Dans le plan méridien M passant par l'axe 11 de la fibre, le faisceau de rayons 550 issus des moyens générateurs converge vers le foyer de la génératrice parabolique de la surface de réflexion 504.

Plus précisément encore, la droite foyersommet de la parabole est inclinée par rapport à l'axe 11 de la fibre selon un angle compris entre Il et Il - 10,
Il représentant l'angle limite de réfraction pièce optiquegaine de la fibre. Sur sa face 506 opposée à la surface d'entrée 502 la pièce optique 500 est munie d'un canal hémi-cylindrique 508 de même rayon que l'enveloppe externe de la gaine.

La pièce optique 500 est une pièce profilée possédant une section constante dans une direction perpendiculaire au plan méridien M.

En conséquence, lorsque la pièce optique 500 est engagée sur une fibre optique 10, au niveau de son canal hémi-cylindrique 508, les rayons convergents 550 issus de la source lumineuse, qui parviennent sur la surface d'entrée 502 dans le plan méridien M passant par l'axe de la fibre optique, traversent la face d'entrée 502 sans déviation sont réfléchis par la surface interne parabolique 504 vers la gaine de la fibre sous forme d'un faisceau parallèle d'incidence a comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optique - gaine de la fibre et cet angle limite de réfraction -1 .

On va maintenant décrire la variante du troisième mode de réalisation illustrée sur les figures 11, 12 et 13.

La pièce optique 600 illustrée sur ces figures est destinée à coopérer avec des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons convergeant vers l'axe de la fibre dans tout plan méridien en regard de l'axe de la fibre, comme représenté sur la figure 12.

Plus précisément encore, selon le mode de réalisation représenté sur les figures 11, 12 et 13, la pièce optique 600 coopère avec des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons lumineux 650 convergent vers l'axe 11 de la fibre dans un plan transversal à cet axe.

Pour cela, les rayons issus de la source 652 sont focalisés par un objectif 654.

La variante du troisième mode de réalisation de la pièce optique 600, représentée sur les figures 11 ,12 et 13, présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe 11 de la fibre sur 130;.

Plus précisément, selon le mode de réalisation représenté sur ces figures, la pièce optique 600 est formée d'un demi-cylindre tronqué par un plan 606 possédant un bourrelet annulaire 601 à une extrémité pour présenter au niveau de ce bourrelet une surtace d'entrée 602 symétrique de révolution sur 18GO autour de l'axe 11 de la fibre et sur la même extrémité un évidement 603 formant la surface de réflexion 604.

Le bourrelet 601 formant la surface d'entrée 602 est défini par la révolution, autour de l'axe 11 de la fibre, d'une génératrice circulaire centrée sur le point P de focalisation de l'objectif 654.

L'évidement 603 formant la surface de réflexion 604 est défini par la révolution, autour de l'axe 11 de la fibre, d'une génératrice parabolique dont le foyer coïncide avec le point P de focalisation de l'objectif 654.

De plus, la pièce optique 600 est munie sur sa face 606 opposée à la surface d'entrée 602 d'un canal hémi-cylindrique 608 centré sur l'axe de symétrie de la pièce optique 600 et coincidant à l'utilisation avec l'axe 11 de la fibre. Le rayon du canal hémi-cylindrique 608 est égal au rayon de l'enveloppe de la fibre optique 10.

Par ailleurs, la droite foyer P - sommet de la parabole 604 est inclinée par rapport à l'axe 11 de la fibre selon un angle compris entre Il et Il
Il représentant l'angle limite de réfraction pièce optique 600 - gaine de la fibre 10.

Ainsi, lorsque la pièce optique 600 est engagée sur une fibre optique 10, par son canal 608, les rayons lumineux 650 issus de l'objectif 654 parviennent, dans tout plan méridien par rapport à l'axe 11 de la fibre, perpendiculairement sur la surface d'entrée 602 de la pièce optique, traversent celle-ci sans déviation et sont réfléchis par la surface interne parabolique 604 vers la gaine de la fibre, sous forme d'un faisceau parallèle d'incidence a comprise entre l'angle limite de réfraction pièce optique - gaine de la fibre et cet angle limite de réfraction -1 .

Lorsque le foyer P de la surface parabolique 604, de révolution sur 1800, coïncide avec l'axe 11 de la fibre 10, le rayon de courbure de la surface d'entrée 602, dans tout plan méridien, est identique au rayon de courbure de cette surface d'entrée 602 transversalement à l'axe 11 de la fibre. En conséquence, lorsque le foyer P coincide avec l'axe 11 de la fibre, la surface d'entrée 602 est formée d'une calotte sphérique.

Comme indiqué précédemment, le procédé de contrôle d'alignement conforme à la présente invention, se décompose de préférence en deux phases.

La première phase comprend les étapes consistant i) à injecter un faisceau de rayons lumineux parallèles dans la gaine d'une première fibre 10 à l'aide d'une pièce optique telle que précédemment décrite, reposant contre la gaine de la fibre à proximité de la zone d'aboutement des deux fibres à aligner, l'injection étant réalisée selon une incidence, sur la gaine, légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre, ii) à analyser les rayons lumineux extraits de la gaine de la seconde fibre 10' à l'aide d'une seconde pièce optique conforme à l'invention placée à proximité de la zone d'aboutement. L'alignement des gaines des fibres est réalisé lorsqu'un maximum de lumière extrait de la seconde fibre est détecté.

La seconde phase du procédé de contrôle d'alignement indispensable dans le cas de fibres monomodes, mais non indispensable dans le cas de fibres multimodes, comprend les étapes consistant iii) à injecter de la lumière dans le coeur d'une première fibre par l'ex trémité libre de celle-ci opposée à la zone d'aboutement, iv) à analyser les rayons lumineux extraits de la gaine de 1' autre fibre à l'aide d'une pièce optique oonforme -à l'invention, placée à pmxu.-té de la zone d'aboutement, sur la seconde fibre, l'alignement des coeurs des fibres est réalisé lorsque le minimum de lu
mière extrait de la seconde fibre est détecté.

De préférence pour permettre un déplacement précis perpendiculairement aux axes des fibres, au cours des phases de contrôle précités, comme illustré sur la figure 15, chacune des fibres 10, 10' est noyée au niveau de son extrémité à abouter et après avoir été équipée d'une pièce optique conforme à l'invention, dans un bloc de résine optique 700, 700', scié et poli perpendiculairement à l'axe des fibres pour former des surfaces d'appui 702, 702' permettant d'abouter les blocs de résine et par conséquent les fibres optiques à aligner.

Le déplacement respectif des fibres optiques en vue d'un alignement est ensuite limité à une translation relative des blocs 700, 700' en appui par leur surface 702, 702' perpendiculairement à l'axe 11 des fibres
Les pièces optiques 200, 400 et 600 illustrées sur les figures 3 à 5, 7 à 9 et 11 à 13 présentent une symétrie de révolution sur 1800 tronquée par des plans 206, 406 et 606, axiaux.

Comme cela est illustré sur la figure 14, on peut envisager de réaliser des pièces optiques 800 présentant une symétrie de révolution parfaite sur 3600. Ces pièces optiques sont alors munies d'un canal central traversant apte à recevoir la fibre optique 10.

Les pièces optiques présentant une symétrie de révolution parfaite comme illustré sur la figure 14, présentent l'avantage de pouvoir coopérer avec une pluralité de sources lumineuses 852 réparties autour de la pièce optique.

Le procédé de contrôle d'alignement conforme à l'invention peut permettre d'aligner à demeure deux fibres optiques aboutées. Le procédé conforme à l'invention peut également permettre d'aligner temporairement deux fibres optiques ou inême, comme illustré sur la figure 16, d'aligner une fibre optique avec une autre fibre choisie dans une matrice de fibres 10A. Ces fibres réunies en matrice peuvent être associées à des pièces optiques respectives, ou encore comme illustré sur la figure 16 à une pièce optique 850 commune. Les fibres de la matrice 10A sont avantageusement portées par un bloc de résine optique 700 comme indiqué précédemment.

Les pièces optiques conformes à l'invention peuvent être intégrées à des éléments connecteurs.

On notera que le procédé de contrôle d'alignement conforme à la présente invention autorise une détection automatique de l'alignement en contrôlant le flux lumineux extrait des gaines des fibres à aligner, grâce aux pièces optiques conformes à la présente invention à l'aide de cellules photoélectriques.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1. Système optique pour l'injection et/ ou l'extraction de lumière dans et hors de la gaine d'une fibre optique (10), notamment dans un processus de contrôle d'alignement de deux fibres optiques aboutées, caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce optique (100, 200,300,400,500,600) possédant un indice supérieur à celui du milieu entourant la gaine de la fibre (10) et en contact avec celle-ci, adaptée pour définir à sa sortie un faisceau de rayons lumineux qui, dans un plan (M) méridien en regard de l'axe (11) de la fibre, sont parallèles entre eux et présentent une incidence (a,6) légèrement inférieure à 1' angle limite de réfraction (Il) pièce optique-gaine de la fibre.

2. Système optique selon la revendication 1, > caractérisé par le fait que la pièce optique (100, 200, 300,400,500,600) possède un indice supérieur à celui de la gaine de la fibre (10).

3. Système optique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'angle d'incidence (a,6), sur la gaine de la fibre (10) des rayons parallèles dudit faisceau issu de la pièce optique (100,2001300, 400,500,600), est compris entre l'angle limite de réfraction (Il) pièce optique-gaine de la fibre et cet angle limite de réfraction -1".

4. Système optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la pièce optique (100,200,300,400,500,600) possède une surface d'entrée (102,202,302,402,502,602) dont la génératrice dans un plan (M) méridien par rapport à l'axe (11) de la fibre (10) est normale à l'incidence de rayons lumineux (50,550,650) issus de moyens générateurs associés.

5. Système optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la pièce optique (200,400,600) est adaptée pour qu'à sa sortie le faisceau de rayons converge vers l'axe (11) delta fibre (10), dans un plan transversal à celui-ci.

6. Système optique selon ltune des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la pièce optique (200,400,600) possède une surface d'entrée (202,402,602) symétrique de révolution par rapport à l'axe (11) de la fibre (10), et par 1R fait que la pièce optique (200,400, 600) est associée à des moyens générateurs (52,54,56 ; 652,654) qui génèrent un faisceau de rayons lumineux convergeant vers l'axe (11) de la fibre dans un plan transversal à cet axe.

7. Système optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la pièce optique (100,200,300,400) est associée à des moyens générateurs qui génèrent un faisceau de rayons parallèles dans un plan méridien en regard de l'axe (11) de la fibre.

8. Système optique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la surface d'entrée (102) de la pièce optique (100) est plane et parallèle à l'axe (11) de la fibre.

9. Système optique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la surface d'entrée (202, 402) de la pièce optique (200,400) est définie par une génératrice rectiligne, de révolution autour de l'axe (11) de la fibre, qui est transversale à la direction d'incidence des rayons issus des moyens générateurs.

10. Système optique selon l'une des revendications 7 ou 9, caractérisé par le fait que la direction des rayons issus des moyens générateurs est perpendiculaire à l'axe (11) de la fibre et la surface d'entrée (202) de la pièce optique (200) est cylindrique.

11. Système optique selon l'une des revendications 7 ou 9, caractérisé par le fait que la direction des rayons issus des moyens générateurs n'est pas perpendiculaire à l'axe (11) de .la fibre et la surface d'entrée (202) de la pièce optique est tronconique.

12. Système optique selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé par le fait que le faisceau de rayons est réfléchi sur une surface interne (104, 204) de la pièce optique (100,200).

13. Ssytème optique selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la surface interne (104, 204) est définie par une génératrice rectiligne.

14. Système optique selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait que la surface interne (104) de la pièce optique (100) est une surface plane inclinée sur l'axe (11) de la fibre.

15. Système optique selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé par le fait que la surface interne (204) est une surface concave tronconique de révolution autour de l'axe (11) de la fibre.

16. Système optique selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé par le fait que la surface interne (104, 204) est définie par une génératrice rectiligne dont l'inclinaison y , par rapport à l'axe de la fibre est comprise entre : 900 + ss - Il et 900 + ss + Il

2 2 +1 relations dans lesquelles représente l'inclinaison des rayons parallèles

(50) issus des moyens générateurs (52,54,56) par rap

port à l'axe (11) de la fibre, et,

Il représente l'angle limite de réfraction pièce optique

gaine de la fibre.

17. Système optique selon l'une des revendications 1 à 7 , 9 et 11, caractérisé par le fait que les moyens générateurs (52,54,56) émettent un faisceau de rayons parallèles dans un plan méridien par rapport à l'axe (11) de la fibre selon une incidence 6 par rapport à l'axe (11) de la fibre, telle que, Il représentant l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre, Il > 6 > il - 10 et la pièce optique (400) présente une surface d'entrée tronconique (402),symétrique de révolution autour de l'axe (li) de la fibre et dont l'angle au sommet égale 6.

18. Système optique selon l'une des revendications 1 à 4, 7 et 8, caractérisé par le fait que les moyens générateurs émettent un faisceau de rayons parallèles dans un plan (M) méridien par rapport à l'axe (11) de la fibre, selon une incidence 6 par rapport à l'axe (11) de lafibre , telle que, Il représentant l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre,

Il > 6 > Il - 10 et la pièce optique présente une surface d'entrée plane (302) inclinée d'un angle 6 par rapport à l'axe (11) de la fibre.

19. Système optique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la pièce optique (500,600) est associée à des moyens générateurs (652, 654) qui génèrent un faisceau de rayons convergeant vers l'axe (11) de la fibre dans un plan M méridien en regard de l'axe (11) de la fibre.

20. Système optique selon la revendication 19, caractérisé par le fait que la surface d'entrée (502,602) de la pièce optique est définie par une géneratrice circulaire.

21. Système optique selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé par le fait que la surface d'entrée (602) de la pièce optique (600) est définie par une génératrice circulaire, de révolution autour de l'axe (11) de la fibre.

22. Système optique selon l'une des revendications 19 ou 20,caractérisé par le fait que la surface d'entrée (502) de la pièce optique (500) est définie par une surface convexe formée d'un secteur de cylindre de révolution autour d'un axe transversal à l'axe (11) de la fibre.

23. Système optique selon l'une des revendications 19 à 22, caractérisé par le fait que le faisceau de rayons (550, 650) est réfléchi sur une surface interne (504,604) de la pièce optique (500,600).

24. Système optique selon la revendication 23, caractérisé par le fait que la surface interne (504, 604) est définie par une génératrice parabolique.

25. Système optique selon la revendication 24, caractérisé par le fait que la surface interne (604) est une surface concave parabolique de révolution auteur de l'axe (11) de la fibre.

26. Système optique selon l'une des revendications 24 et 25, caractérisé par le fait que le faisceau de rayons issus des moyens générateurs converge vers le foyer (P) de la génératrice parabolique.

27. Système optique selon l'une des revendications 24 à 26,caractérisé par le fait que la droite foyer-sommet de la parabole est inclinée par rapport à l'axe (11) de la fibre selon un angle compris entre

IL et 11-10, Il représentant l'angle limite de réfraction pièce optique-gaine de la fibre.

28. Système optique selon l'une des revendications 24 à 27, caractérisé par le fait que le foyer de la génératrice parabolique coïncide avec l'axe (11) de la fibre et la surface d'entrée (602) de la pièce optique (600) est une surface sphérique.

29. Procédé de contrôle d'alignement de deux fibres optiques aboutées, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant

i) à injecter un faisceau de rayons lumineux parallèles dans la gaine d'une première fibre (10), à proximité de la zone d'aboutement des fibres, selon une incidence légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction (Il), et

ii) à analyser les rayons lumineux extraits de la gaine de la seconde fibre (10'), à proximité de la zone d'aboutement, selon une incidence symétrique également légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction,

l'alignement des gaines des fibres étant réalisé lorsqu'un maximum de lumière extrait de la seconde fibre est détecté.

30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre les étapes consistant

iii) à injecter de la lumière dans le coeur d'une première fibre (10), par l'extrémité libre de celleci opposée à la zone d'aboutement ,et

iv) à analyser les rayons lumineux extraits de la gaine de l'autre fibre (10'), à proximité de la zone d'aboutement, selon une incidence légèrement inférieure à l'angle limite de réfraction,

l'alignement des coeurs des fibres étant réalisé lorsqu'un. minimum de lumière extrait de ladite autre fibre est détecté.

31. Procédé selon l'une des revendications 29 et 30, caractérisé par le fait que l'injection et l'extraction de lumière à proximité de la zone d'aboutement des fibres (10) sont réalisées à l'aide d'un système optique (100,200,300,400,500,600) conforme à l'une des revendications 1 à 28.