FR2624622A1 - Coupleurs optiques directionnels notamment pour des dispositifs d'etalonnage d'echometres et reflectometres - Google Patents
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Abstract
Selon une réalisation préférée, le coupleur 6acomprend un cube séparateur de faisceau lumineux 61 ayant des faces 611, 612, 613 contre lesquelles sont collées respectivement des premières faces de trois lentilles 63, 64, 65 à gradient d'indice de type quart d'onde, respectivement. Des secondes faces des lentilles forment trois accès A1, A2, A3 du coupleur aux centres desquels sont collées des extrémités 52, 71, 72 de trois fibres optiques respectivement. Le coupleur est caractérisé en ce qu'il comprend un élément 62, en forme de prisme, collé contre une quatrième face 614 du cube pour éliminer un couplage parasite entre les premier et second accès A1, A2 du coupleur ainsi que le couplage parasite du premier accès du coupleur sur lui-même. Un tel coupleur est particulièrement bien adapté pour être mis en oeuvre dans un dispositif d'étalonnage d'échomètres et réflectomètres.
Description
Coupleurs optiques directionnels notamment pour des
dispositifs d'e'talonnage d'échomètres et reflectemètres
La présente invention concerne des perfectionnements apportés à des coupleurs optiques direccionnels pour fibres optiques.
dispositifs d'e'talonnage d'échomètres et reflectemètres
La présente invention concerne des perfectionnements apportés à des coupleurs optiques direccionnels pour fibres optiques.
L'invention a trait également à des dispositifs d'étalonnage d'échomètres et réflectomètres mettant en oeuvre de tels coupleurs.
Dans la plupart des coupleurs optiques directionnels .connus sont prévus trois accès a fibre optique et un plan semi-réfléchissant orienté à 45". Le plan semi-réfléchissant est bissecteur entre un premier axe passant par le centre du plan semi-réfléchissant et un premier accès, et un second axe passant par le centre du plan semi-réfléchissant et par des second et troisième accès disposes en regard de part et d'autre du plan semi-réfléchissant.
Ce type de coupleur est utilisé classiquement pour diviser un faisceau lumineux entrant en des premier et second faisceaux lumineux sortants, ou pour produire par exemple à partir de premier et second faisceaux lumineux entrants monochromatiques un faisceau lumineux sortant bichromatique. Dans ce dernier cas, les premier et second faisceaux lumineux entrants sont injectés respectivement à travers les premier et second accès. Des premières parties des premier et second faisceaux sont respectivement réfléchie et transmise, par le plan semi-réfléchissant convenablement orienté, vers le troisième accès afin de produire le faisceau lumineux sortant.Des secondes parties des premier et second faisceaux entrants respectivement transmise et réfléchie par le plan semi-réfléchissant ne sont pas particulierement traitées ; elles se propagent ' librement dans la structure du coupleur et sont généralement rétroréfléchies vers les premier et second accès consécutivement .i des variations d'indice de réfraction dans la structure du coupleur. les rétroréflexions-des faisceaux lumineux sont la cause d'un couplage parasite entre, les premier et second accès du coupleur.I'n tel coupleur utilisé notamment dans un dispositif d'étalonnage d'échomètres et réflectomtres produit, consécutivement au couplage entre les premier et second accès et au couplage du premier accès avec lui-meme, des impulsions parasites qui altèrent notablement les performances du dispositif.
L'invention vise principalement à fournir un coupleur optique directionnel pour fibres optiques dans lequel le couplage parasite entre accès est éliminé.
A cette fin, un dispositif optique selon l'invention pour coupler entre elles trois fibres optiques, comprenant un cube séparateur de faisceau lumineux ayant une première face, et des seconde et troisième faces parallèles en regard desquelles sont positionnées respectivement des première, seconde et troisième extrémités de fibre optique, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens fixes E une quatrième face du cube parallèle à ladite première face pour empêcher une rétroréflexion d'un faisceau lumineux se propageant à l'intérieur du cube d'un plan de séparation de faisceau lumineux du cube vers ladite quatrième face.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens pour empêcher comprennent un prisme ayant une première face accolée contre la quatrième fece du cube, et une seconde face formant un angle de dièdre avec la première face du prisme inférieur à l'angle limite de réfraction du dioptre formé par ladite seconde face du prisme.
Afin d'éliminer des impulsions lumineuses transmises par la troisième fibre optique vers- la seconde ' fibre optique, particulièrement lors de l'utilisation du dispositif optique de couplage pour l'étalonnage de réflectomètres et d'échomètres, le plan de séparation de faisceaux lumineux est du type séparateur de premier et second plans de polarisation. Le cube a ainsi la propriété de transmettre à travers le plan de séparation un faisceau lumineux polarisé selon le premier plan de polarisation, et de réfléchir au niveau du plan de séparation un faisceau lumineux polarisé selon le second plan de polarisation.Des moyens intercalés entre au moins l'une des première, seconde et troisième faces du cube et l'extrémité de fibre optique positionnée en regard de ladite face interdisent la transmission dans l'extrémité de fibre optique d'un faisceau lumineux sortant du cube à travers ladite face et polarisé selon le premier plan de polarisation.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif d'étalonnage notamment pour échomètres et réflectometres dans lequel des impulsions parasites altérant les performances du dispositif sont éliminées.
A cette fin, un dispositif optique d'étalonnage pour produire un train d'impulsions lumineuses ayant une périodicité et un amortissement prédéterminés en réponse à une impulsion lumineuse incidente, comprenant une première fibre optique ayant une première extrémité par laquelle est injectée l'impulsion lumineuse incidente, une seconde fibre optique de préférence ayant au quart de sa longueur un défaut réfléchissant, et des moyens pour coupler une seconde extrémité de la première fibre optique et des première et seconde extrémités de la seconde fibre optique, est caractérisé en ce que lesdits moyens pour coupler sont constitués par un coupleur selon l'invention, ladite seconde extrémité de la première fibre optique étant positionne en regard de la première face du cube et lesdites première et seconde extrémités de la seconde fibre optique étant positionnées respectivement en regard des seconde et troisième faces du cube.
te coupleur selon l'invention présente l'avantage d' être réalisable par assemblage d'éléments optiques simples de faibles dimensions, tels que des prismes et lentilles, disponibles dans le commerce.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées d'un coupleur selon 11 invention et d'un dispositif d'étalonnage d'échomètres et réflectomètres le mettant en oeuvre en référence- aux dessins annexés correspondants dans lesquels ::
- la Fig 1 est une vue schématique de dessus d'un coupleur optique directionnel à fibres optiques connu dans l'état de la technique ;
- la Fig 2 montre schématiquement un dispositif d'étalonnage pour échomètres et réflectomètres incluant un coupleur optique directionnel
- la Fig. 3 montre une forme d'onde théorique d'un train d'impulsions lumineuses produit par le dispositif d'étalonnage montré à la Fig. 2 lorsque celui-ci est rpalisé à partir du coupleur tel que montré à la Fig. 1 ;;
- les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques de dessus et de gauche d'une première réalisation préférée du coupleur selon l'invention respectivement
- la Fig. 6 est une vue schématique de dessus d'une seconde réalisation d'un coupleur selon l'invention
- la Fig. 7 est une vue analogue à la Fig. 6 pour expliquer le fonctionnement de la seconde réalisation du coupleur, et.
- la Fig 1 est une vue schématique de dessus d'un coupleur optique directionnel à fibres optiques connu dans l'état de la technique ;
- la Fig 2 montre schématiquement un dispositif d'étalonnage pour échomètres et réflectomètres incluant un coupleur optique directionnel
- la Fig. 3 montre une forme d'onde théorique d'un train d'impulsions lumineuses produit par le dispositif d'étalonnage montré à la Fig. 2 lorsque celui-ci est rpalisé à partir du coupleur tel que montré à la Fig. 1 ;;
- les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques de dessus et de gauche d'une première réalisation préférée du coupleur selon l'invention respectivement
- la Fig. 6 est une vue schématique de dessus d'une seconde réalisation d'un coupleur selon l'invention
- la Fig. 7 est une vue analogue à la Fig. 6 pour expliquer le fonctionnement de la seconde réalisation du coupleur, et.
- la Fig. 8 montre schématiquement un dispositif d'étalonnage pour échomètres et réflectomètres incluant un coupleur selon une troisième réalisation de l'invention.
Les différentes réalisations du coupleur selon l'invention décrites dans les paragraphes suivants sont conçues pour être-mises en oeuvre de préférence dans des dispositifs d'étalonnage d'échomètres et de réflectomètres. Néanmoins, à l'évidence pour l'homme du métier, l'utilisation du coupleur selon l'invention ne se limite pas uniquement à ces dispffsitifs.
Un coupleur directionnel connu à fibres optiques est montré à la FiR. 1. Ce coupleur est constitué directement à partir de première, seconde et troisième extrémités de fibre optique, 1, 2 et 3, constituant respectivement des premier, second, et troisième accès du coupleur, Al, A2 et A3. Les extrémités 1 à 3 de fibre optique sont coupées, traitées, mises en place, et maintenues de manière adéquate. Les extrémités 1 et 3 sont coupées et polies de telle manière que leurs faces en bout, 11 et 31 respectivement, forment des surfaces perpendiculaires à leurs axes respectifs.
L'extrémité 2 est coupée et polie de telle sorte que sa face en bout 21 forme une surface plane orientée a 450 par rapport à l'axe de l'extrémité 2. La face 21 est ensuite traitée pour constituer, dans le cas d-'un coupleur à 3 db, une surface réfléchissante à 50 % et transparente à 50 Z .Les extrémités 2 et 3 sont positionnées coaxialement et leurs faces respectives 21 et 31 sont en regard à 45". L'extrémité 1 est positionnée perpendiculairement aux extrémités 2 et 3 de sorte que la face 11 est en regard de la face semi-refléchissante 21 de l'extrémité 2. La position optimale de chacune des extrémités de fibres étant déterminée, les extrémités de fibres sont immobilisées par collage sur un support ou enrobage dans une résine, par exemple.
Le coupleur montré à la Fig. 1 présente, comme généralement la plupart des coupleurs optiques connus, l'inconvénient d'un couplage parasite entre accès. Ainsi, par exemple, dans le cas où un faisceau lumineux de puissance P est injecté par l'accès A2 du coupleur, une moitié !1/2)P de la puissance P est effectivement transmise vers l'accès A3 du coupleur. Une autre moitié (1/2)P est en partiez après des réflexions successives représentées par des traits discontinus sur la figure, transmise vers l'accès Al et réfléchie vers l'accès A2. L'accès Al reçoit la puissance 6.P, où 6 est un coefficient de couplage parasite entre les accès A2 et Al, de valeur inférieure à 1/2.Pour les applications dans lesquelles les accès A2 et A3 sont reliés entre eux, par exemple par une fibre optique de boucle, et le faisceau lumineux injecté par l'accès Al, au couplage entre les acces A2 et A s'ajoutent. un couplage parasite entre les accès AI et A2 et un couplage parasite de l'accès Al sur lui-même qui résultent respectivement de la réflexion et de la transmission par la lame semi-réflPchissante 21 d'une partie de la puissance transmise par la lame et rétroréfléchie en parasite.Ces couplages parasites sont des inconvénients importants pour certaines applications, et notamment dans le cas d'un dispositif d'étalonnage d'échomètres et de réflectomètres tel que montré à la Fig. 2. il sont les causes d'impulsions lumineuses parasites qui diminuent les performance≈du dispositif.
En référence à la Fig. 2, un dispositif pour étalonner un échomètre 4 comprend généralement une fibre optique d'amorçage 5, un coupleur optique directionnel 6, et une fibre optique de boucle 7.
Des première et seconde extrémités, 51 et 52, de la fibre d'amorçage 5 sont connectées respectivement à l'échomètre 4 et à un premier accès Al du coupleur 6. Des première et seconde extrémités, 71 et 72, de la fibre de boucle 7 sont connectées respectivement à un second accès A2 et à un troisième accès A3 du coupleur 6. La fibre de boucle 7 comprend au quart de sa longueur L, Q partir de la seconde extrémité 72, un défaut réfléchissant d réalisé, par exemple, par coupure de la fibre et conne > :ion bout à bout sans liquide adaptateur d'indice.
Dans les dispositifs d'étalonnage connus, le coupleur 6 est généralement constitué par un coupleur pour fibres optiques, par exemple tel que celui montré à la Fig. 1.
L'échomètre 4 transmet dans la fibre d'amorçage 5 une impulsion lumineuse incidente T de longueur d'onde A déterminée. La moitié de la puissance de l'impulsion I est transmise vers l'accès
A3 sous la forme d'une impulsion lumineuse 11 qui se propage selon un sens direct jusqu'au défaut d. Au niveau du défaut d, l'impulsion 11 se divise en une première impulsion lumineuse 111 transmise à travers le défaut d vers l'accès A2 et en une seconde impulsion lumineuse 112 réfléchie par le défaut d et transmise vers l'accès A3 du coupleur 6.Une première moitié de puissance 12] 1/2 112 de l'impulsion J12 est transmise de l'accès A3 vers l'accès
Al du coupleur 6 et revient vers l'échomètre 4. Une seconde moitié de puissance 122 = 1/2 112 est transmise de l'accès A3 vers l'acces
A2 et se propage dans la fibre de boucle 7 selon un sens inverse.
A3 sous la forme d'une impulsion lumineuse 11 qui se propage selon un sens direct jusqu'au défaut d. Au niveau du défaut d, l'impulsion 11 se divise en une première impulsion lumineuse 111 transmise à travers le défaut d vers l'accès A2 et en une seconde impulsion lumineuse 112 réfléchie par le défaut d et transmise vers l'accès A3 du coupleur 6.Une première moitié de puissance 12] 1/2 112 de l'impulsion J12 est transmise de l'accès A3 vers l'accès
Al du coupleur 6 et revient vers l'échomètre 4. Une seconde moitié de puissance 122 = 1/2 112 est transmise de l'accès A3 vers l'acces
A2 et se propage dans la fibre de boucle 7 selon un sens inverse.
L'impulsion 111 tourne dans la fibre de boucle 7 selon le sens direct, s'attRnue progressivement et produit, à chaque passage à travers le défaut d, une impulsion réfléchie, 112 qui revient 2 moitié vers l'échomètre 4. L'impulsion 122 tourne selon le sens inverse dans la fibre de boucle 7 et parvient au niveau du défaut d, localisé au 1/4 de la longueur de la fibre L, au même instant que l'impulsion 111 axant accompli un tour de boucle.Une partie de l'impulsion 122 est réfléchie et s'ajoute à l'impulsion I11. Une autre partie de l'impulsion 122 est transmise à travers le défaut d et s'ajoute à l'impulsion 112 réfléchie vers le coupleur 6. L'autre moitié de l'impulsion incidente I, qui traverse la lame semi-réflêchissante du coupleur, est en partie rétroréfléchie, sous forme d'une impulsion parasite, vers l'accès Al et en partie réfléchie vers l'accès A2 sous forme d'une impulsion qui se propage dans la fibre de boucle de la même manière que l'impulsion I1 mais dans le sens contraire. Une partie de cette impulsion engendre, par réflexion sur le défaut d, une autre impulsion parasite l'11 (non représentée) de petite amplitude, vers l'accès A2 du coupleur. Dans les Eispositifs d'étalonnage connus, l'impulsion l11 et l'impulsion I'11 qui se propagent dans la fibre de boucle 7 selon le sens direct produisent à l'accès AI à chaque passage à travers le coupleur 6, deux impulsions lumineuses parasites p dues au couplage entre les accès Al et A2. En réponse à l'impulsion lumineuse incidente I transmise dans la fibre d'amorçage 5 par I'échomtre 4, celui-ci recoit un train d'impulsions lumineuses R formé par les impulsions 121 et p produites à l'accès AI du coupleur.Une forme d'onde théorique. du train d'impulsions R est montrée à la Fig. 3.
Les impulsions 121 et p interviennent avec une périodicité de durée
T, où T est le temps nécessaire à une impulsion lumineuse de longueur d'onde X pour parcourir la boucle formée par la fibre 7 et le coupleur 6. Les impulsions 121 et p sont intercalées temporellemet et mutuellement, une impulsion p quelconque intervenant un temps T/2 après une impulsion 121. Les impulsions 121 s'amortissent selon une loi déterminahle théoriquement. La fibre de boucle 7 peut comporter plusieurs défauts réfléchissants, par exemple deux défauts réfléchissants dont la distance est connue, ce qui permet. de déterminer le pouvoir séparateur de ltéchomètre.
T, où T est le temps nécessaire à une impulsion lumineuse de longueur d'onde X pour parcourir la boucle formée par la fibre 7 et le coupleur 6. Les impulsions 121 et p sont intercalées temporellemet et mutuellement, une impulsion p quelconque intervenant un temps T/2 après une impulsion 121. Les impulsions 121 s'amortissent selon une loi déterminahle théoriquement. La fibre de boucle 7 peut comporter plusieurs défauts réfléchissants, par exemple deux défauts réfléchissants dont la distance est connue, ce qui permet. de déterminer le pouvoir séparateur de ltéchomètre.
En référence aux Figs. 4 et 5, une première réalisation d'un coupleur optique directionnel 6a selon l'invention comprend un cube séparateur de faisceau lumineux 61 formé è partir de deux prismes, un élément 62 ayant pour fonction d'éliminer le couplage. parasite entre accès, et trois lentilles à gradient d'indice 63, 64 et 65.
Les lentilles à gradient d'indice 63 à 65 sont de type quart d'onde ("1/4 pitch" en terminologie anglaise) telles, par exemple, qu'une lentille de type SELFOC parque déposée) quart d'onde commercialisée par la société française MELLES GRIOT. Ces lentilles, 63 à 65, permettent de rendre les faisceaux lumineux parallèles et ainsi d'adapter les extrémités de fibres optiques au cube séparateur de faisceau lumineux 61.
Une première face 631 de la lentille 63 est collée contre une première face 611 du cube 61. Une seconde face 632 de la lentille 63 constitue un premier accès Al du coupleur 6a. Une première face 641 de la lentille 64 est collée contre une seconde face 612 du cube 61 perpendiculaire à la première face 611. Une seconde face 642 de la lentille 64 constitue un second accès A2 du coupleur 6a.
Une première face 651 de la lentille 65 est collée contre une troisième face f)'3 du cube 61 parallèle à la seconde face 612. I1ne seconde face 652 de la lentille 64 constitue un troisième accès A3 du coupleur 6a. Une quatrième face 614 du cube 61 parallèle à la face 611 est collée contre une première face 621 de l'élément 62 ayant une seconde face 622 formant un angle a avec la première face 621 et une troisième face 623 formant un angle B avec la seconde face 622.
T.'élément 62 est de préférence constitue par un prisme droit dont les bases sont respectivement coplanaires à celles des deux prismes du cube 61. Les faces 622 et 623 sont orientes par rapport
la face 621 accole au cube afin que tout faisceau lumineux P2 transmis a travers la face 614 du cube soit réfracté par le dioptre plan verre-air constitué par la face 622 et donc ne soit pas réflechi totalement par ce dioptre.Par suite, l'angle a jugal l'angle d'incidence du faisceau lumineux P2 provenant du cube 61 sur le dioptre 622 doit être sensiblement inférieur ., l'angle de réfraction limite ANJ. de ce dioptre qui, en pratique, est de l'ordre de 35" à 45 * Une très faible partie de ce dernier faisceau est réfléchie par le dioptre 622 et doit être également réfractée par le dioptre plan verre-air constitué par la face 623, ce qui est vérifié pour y = s/2, où y est l'angle entre les faces 614 et 623 de l'élément prismatique 62.En d'autres termes, les faces 622 et 623 de l'élément prismatique 62 forment respectivement des angles a et y avec le plan 621 accolée au cube 61 tels que a < ARL et Y n/2. Une très faible partie sP2 du faisceau incident P2 traversant la face 614 du cube est doublement réfléchie par les dioptres 622 et 623 et est susceptible de pénétrer dans le cube 61.. Cependant cette partie de faisceau doublement réfléchie est très négligeable puisqu'elle représente (4 *) à (7 Z) de la puissance P2.En outre, afin d'éliminer complètement la faible réflexion parasite sur les dioptres 622 et 623, une ou plusieurs couches antireflets ayant des indices de réfraction decroissant entre l'indice de réfraction du prisme 62 et l'unité peuvent être deposées sur les faces 622 et 623. L'angle y peut prendre des valeurs supérieures à #/2. Dans la pratique ces valeurs sont limites 3 n/2 + a. Il se produit alors des réflexions multiples entre les faces 622 et 623 qui éliminent le retour vers le cube 61.
la face 621 accole au cube afin que tout faisceau lumineux P2 transmis a travers la face 614 du cube soit réfracté par le dioptre plan verre-air constitué par la face 622 et donc ne soit pas réflechi totalement par ce dioptre.Par suite, l'angle a jugal l'angle d'incidence du faisceau lumineux P2 provenant du cube 61 sur le dioptre 622 doit être sensiblement inférieur ., l'angle de réfraction limite ANJ. de ce dioptre qui, en pratique, est de l'ordre de 35" à 45 * Une très faible partie de ce dernier faisceau est réfléchie par le dioptre 622 et doit être également réfractée par le dioptre plan verre-air constitué par la face 623, ce qui est vérifié pour y = s/2, où y est l'angle entre les faces 614 et 623 de l'élément prismatique 62.En d'autres termes, les faces 622 et 623 de l'élément prismatique 62 forment respectivement des angles a et y avec le plan 621 accolée au cube 61 tels que a < ARL et Y n/2. Une très faible partie sP2 du faisceau incident P2 traversant la face 614 du cube est doublement réfléchie par les dioptres 622 et 623 et est susceptible de pénétrer dans le cube 61.. Cependant cette partie de faisceau doublement réfléchie est très négligeable puisqu'elle représente (4 *) à (7 Z) de la puissance P2.En outre, afin d'éliminer complètement la faible réflexion parasite sur les dioptres 622 et 623, une ou plusieurs couches antireflets ayant des indices de réfraction decroissant entre l'indice de réfraction du prisme 62 et l'unité peuvent être deposées sur les faces 622 et 623. L'angle y peut prendre des valeurs supérieures à #/2. Dans la pratique ces valeurs sont limites 3 n/2 + a. Il se produit alors des réflexions multiples entre les faces 622 et 623 qui éliminent le retour vers le cube 61.
Le cube 61 est constitué par deux prismes droits à base en triangle rectangle isocèle. L'un des prismes a pour faces perpendiculaires, les faces 611 et 651, et l'autre prisme, les faces 612 et 614. Les autres faces des prismes sont collées l'une contre l'autre dans un plan diagonal-au cube. Au niveau de la jonction entre les deux prismes, la face collée de l'un des prismes est traitée et forme un plan de séparation de faisceau lumineux 615 transparent à 50 Z et réfléchIssant à 50 Z. Le plan de séparation 615 est bissecteur entre les première et seconde faces, 611 et 612, et entre les troisième et quatrième faces, 613 et 614, du cube 61.
De manière générale, la colle utilisée pour coller les différents éléments constituant le coupleur 6a, ainsi que des coupleurs 6h et 6c décrits ultérieurement, . est une colle adaptatrice d'indice de réfraction de sorte que les faisceaux lumineux ne sont que faiblement réfléchis au niveau des faces encollées entre les éléments.
Afin de constituer à partir du coupleur 6a un dispositif d'étalonnage tel que montré à la Fig. 2, des faces en bout des secondes extrémités, 52 et 72, des fibres d'amorçage 5 et de boucle 7 sont respectivement collées aux centres des secondes faces de lentille 632 et 632 formant les accès Al et A3, et une face en bout de la première extrémité 71 de la fibre de boucle 7 est collée au centre de la seconde face de lentille 642 formant l'accès A2.
Dans le cas, par exemple, où un faisceau lumineux de puissance
P est injecté pat l'accès A2 du coupleur 3alune première moitié P1 " (1/2) P de la puissance P est effectivement transmise vers l'accès A3 du coupleur 6a. Une seconde moitié P2 - (112 > P de la puissance P est réfléchie vers la quatrième face 614 du cube 60. La puissance P2 est transmise en quasi-totalité vers l'air extérieur a' travers les seconde et troisième faces, 622 et 623, de l'élément 62. L'élément 62 permet d'éliminer des rétroréflexions au niveau de la quatrième face du cube 61. Le couplage parasite entre les accès Al et A2 est quasiment nul et est donc éliminé.
P est injecté pat l'accès A2 du coupleur 3alune première moitié P1 " (1/2) P de la puissance P est effectivement transmise vers l'accès A3 du coupleur 6a. Une seconde moitié P2 - (112 > P de la puissance P est réfléchie vers la quatrième face 614 du cube 60. La puissance P2 est transmise en quasi-totalité vers l'air extérieur a' travers les seconde et troisième faces, 622 et 623, de l'élément 62. L'élément 62 permet d'éliminer des rétroréflexions au niveau de la quatrième face du cube 61. Le couplage parasite entre les accès Al et A2 est quasiment nul et est donc éliminé.
Un dispositif d'étalonnage tel que montré à la Fig. 2 dans lequel le coupleur 6 est constitué par le coupleur 6a produit un train d'impulsions lumineuses R (Fig. 3) dans lequel les impulsions parasites p sont d'amplitudes très négligeable. par rapport uux impulsions 121
Afin de produire un train dtimpulsions lumineuses qui puisse être déterminé avec davantage de précision par je calcul théorique, il est intéressant d'éliminer les impulsions lumineuses 122 (Fig.
Afin de produire un train dtimpulsions lumineuses qui puisse être déterminé avec davantage de précision par je calcul théorique, il est intéressant d'éliminer les impulsions lumineuses 122 (Fig.
2) se propageant dans la fibre de boucle 7 selon le sens inverse.
Une seconde réalisation du coupleur optique directionnel selon l'invention 6h, montrée r-'. la Fig. 7, permet d'atteindre cet objectif.
En référence à la Fig. 6, la seconde réalisation du coupleur 6b selon l'invention comprend un prisme 62 formant l'élément 62 montré å la Fig. 4, trois lentilles à gradient d'indice 63 à 65 analogues aux lentilles 63 à 65 montrées aux Figs. 4 et 5, un cube séparateur de polarisation 66, un dispositif à effet rotatoire 67, et un polariseur 68.
Le dispositif 67 comprend une substance électro-optique, liquide ou cristal, soumise 3 un champ magnétique afin que, par effet Faraday, le plan de polarisation d'un faisceau lumineux incident polarisé initialement subisse une rotation de 45 . Cet angle de rotation est déterminé principalement par l'épaisseur de la substance électro-optique et l'intensité du champ magnétique.
Tout autre dispositif convenable à effe rotatoire par champ électrique peut être également utilise.
Le polariseur 68 est de préférence un polariseur du type prisme de CLAN, tel que celui commercialisé, par exemple, par la société française FICHOU. Un polariseur du type prisme de NICOLL peut éventuellement convenir.
Une première face 631 de la lentille 63 est collée contre une première face 661 du cube 66. Une seconde face 632 de la lentille 63 constitue un premier accès Al du coupleur 6b. Une première face 641 de la lentille 64 est collée contre une première face 681 du polariseur 68. Une seconde face 642 de la lentille 64 constitue un second accès A2 du coupleur 6b. Une seconde face 682 du polariseur 68 est collée contre une première face 671 du dispositif à effet rotatoire 67. Une seconde face 672 du dispositif à effet rotatoire 6? est collée contre une seconde face 662 du cube 66 perpendiculaire 2 la première face 661.Une première face 651 de la entile 65 est collée contre une troisième face 663 du cube 6 < - parallèle la seconde face 662. Ilne seconde face 652 de la lentille 65 constitue un troisième accès A3 du-coupleur 6b. Une quatrième face 664 du cube 66 est collée contre une première face 621 du prisme 62 ayant des seconde et troisième faces, 622 et 623, formant des dièdres d'angles a et y avec la première face 621, comme déjà en référence è la Fig. 4.
Le cube 66 de même que le cube 61 montré aux Figs. 4 et 5 est constitué à partir de deux prismes ayant des grandes faces collées l'une contre l'autre. Au niveau de la jonction entre les deux prismes la face colite de l'un des prismes est traitée et forme un plan de séparation 665. Le plan de séparation 665 à la propriété de transmettre une première composante d'un faisceau lumineux non polarisé située dans un premier plan de polarisation et de réfléchir une seconde composante du faisceau lumineux située dans un second plan de polarisation perpendiculaire au premier. La puissance de chacune des deuxcomposantes est égale à la moitié de la puissance du faisceau lumineux non polarisé.Par exemple, le plan de séparation 665 inclue deux matériaux birefringeants convenahlement-orientés, comme dans un prisme de Wicoll, afin de réfléchir totalement la seconde composante perpendiculairement à la direction du faisceau non polarisé. De préférence, le cube 66 est un cube séparateur de polarisation tel que celui commercialisé, par exemple, par la société américaine CVI T.ASER CORPORATION.
En référence à 12 Fig. 7, l'on considère que le premier.plan de polarisation est confondu avec le plan défini par la feuille supportant la Fig. 7. Les premier et second plans de polarisation sont ci-dessous appelés respectivement plan horizontal H et plan vertical V.
Une impulsion lumineuse dépolarisée I transmise à travers l'accès Al du coupleur 6b par la fibre d'amorçage 5 produit au niveau du plan de séparetion 665 une première impulsion lumineuse (T0, V) polarisée verticalement et réfléchie vers l'accès A3, et une seconde impulsion lumineuse (I2, H) polarisée horizontalement et transmise vers le prisme 62. L'impulsion (I1, V) se dépolarise en se propageant dans la fibre de boucle 7 (Fig. 2!. L'impulsion (l2, il', est réfracte par le prisme 62, comble l'impulsion P? en référence à la Fig. 4.
Une impulsion lumineuse dépolarisée I11 transmise à travers l'accès A2 du coupleur 6b traverse la lentille 64 et est reçue par la première face 681 du polarîsateur 68. Le polariseur a une direction de polarisation orientée à 450 par rapport au plan horizontal, et consécutivement, nu niveau de la seconde face 682 du polariseur 68, est produite une impulsion lumineuse (I11, 450) polarisée à 45' par rapport ai plan horizontal.L'impulsion (111, 45) est transformée, après avoir traversé le dispositif à effet rotatoire 67, en une impulsion lumineuse (I11, H) polarisée horizontalement qui est transmise ititégralement à travers le plan de séparation 665 vers l'accès A3. L'impulsion (11,H) se dépolarise ensuite en se propageant dans la fibre de boucle 7.
Une impulsion lumineuse dépolarisée T I2 transmise à travers l'accès A3 produit au niveau du plan de séparation 665 une première impulsion lumineuse (T21, V) polarisée verticalement et réfléchie vers l'accès Al, et une seconde impulsion lumineuse (I22, N) polarisée horizontalement et transmise vers le dispositif à effet rotatoire 67. L'impulsion (I21, V) se dépolarise en se propageant dans la fibre d'amorçage 5 et forme une impulsion T21 du train d'impulsions R (Fig. 2). L'impulsion (I22, H) traverse le dispositif à effet rotatoire 67 et se transforme en une impulsion lumineuse (I22, 135') polarisée 6 1350 par rapport au plan horizontal.Par rapport à la direction du polariseur 68, l'impulsion (122, 135 ) est polarisée à 900 et ne peut consécutivement traverser le polariseur 68. L'impulsion (I22, 1350) n'est donc pas transmise vers l'accès A2 du coupleur 6b ; elle est en partie absorbée au niveau de la face 682 du polariseur 68 et en partie rétrofléchie vers le plan de séparation 665. La partie rétrofléchie de l'impulsion (122, 135 ) se transforme après la traversee du dispositif à effet rotatoire 67 en une impulsion lumineuse (I31, V) polarisée verticalement. Au niveau du plan de séparation 665, l'impulsion (I31 V) est donc réfléchie vers le prisme 62, comme l'impulsion (I2, H).
A la Fig 8 est montrée coupleur optique directionnel à 5 accus, 6c, réalisé également à l'aide dc cubes séparateurs de faisceaux lumineux et de lentilles à gradient d tt?jce. Le coupleur 6c est conçu pour permettre la realisatior d'un dispositif d'étalonnage d'échomètres et réflectomètres produisant, en réponse à l'impulsion lumineuse incidente I, un train d'impulsions lumineuses Ra comprenant trois impulsions lumineuses de grande amplitude réparties temporellement de manière prédéterminée et se distinguant nettement d'impulsions lumineuses parasites de faible amplitude.
Le coupleur 6c comprend des premier et second cubes séparateurs de faisceaux lumineux1 61c et 62c, et 5 lentilles à gradient d'indice, 63c à 67c, analogues aux lentilles 63 à 65 montrées aux Figs. 4, 5, 7 et 8.
Des premières faces des lentilles 63c et 64c sont respectivement colites contre des premières faces, 611c et 621c, des cubes 61c- et 62c. Des secondes faces des lentilles 63c et 64c constituent respectivement des premier et second accès, A1 et A2, du coupleur 6c. Des premiPres faces des lentilles 65c et 66c sont respectivement collées contre des secondes faces, 612c et 622c, des cubes 61c et 62c parallèles respectivement aux premières faces 611c et 621 c. Des secondes faces des lentilles 65c et 66c constituent respectivemeht des troisième et quatrième accès, A3 et A4, du coupleur 6c.Une troisième face 613c du cube 61c-perpendiculaire aux première et seconde faces 611c et 612c est collée contre une troisième face 623c du cube 62c perpendiculaire aux première et seconde faces 6?1C et 622c. Une première face de la lentille 67c est collée contre une quatrième face 624c du cube 62c parallèle à la troisième face 623c. Une seconde face de la lentille 67c constitue un cinquième accès A5 du coupleur 6c.
Les cubes 61c et 62c sont identiques aux cubes 61 (Fig. 4) et comprennent respectivement des plans de séparation de faisceaux lumineux 615c et 665c orientés perpendiculairement. Le plan de séparation 615c est bissecteur du dièdre formé par les faces 612c et 613c du cube 61c et est localisé au niveau de la jonction de deux prismes constituant le cube 61c. Le plan de séparation 665c est bissecteur du dièdre formé par les faces 621c et 624c et du dièdre formé par les faces 622c et 623c du cube 62c et est localis au niveau de la jonction de deux prismes constituant le cube 62c.
Le dispositif d'étalonnage comprend, outre le coupleur 6c, une fibre optique d'amorsage 5c, une fibre optique de boucle 7c, et des premier et second tronçons de fibre optique 8 et 9.
Des première et seconde extrémités de la fibre d'amorçage 5c sont connectées respectivement à un échomètre 4 et à l'accès Al du coupleur 6c. L'échomètre 4 transmet dans la fibre d'amorçage 5c l'impulsion lumineuse incidente I.
La fibre de boucle 7c contrairement à la fibre de boucle 7 du dispositif d'étalonnage montré à la Fig. 2 ne comprend pas de défaut réfléchissant. Des première et seconde extrémités de la fibre 7c sont collées respectivement aux accès A3 et A4 du coupleur 6c.
Des premières extrémités des tronçons de fibre optique 8 et 9 sont respectivement collées aux accus A5 et A du coupleur 6c.
le train d'in;pulsions lumineuses Ra produit par le dispositif d'étalonnage en réponse à l'impulsion lumineuse incidente i comprend six impulsions lumineuses déterminées respectivement par des parcours différents de propagation dans le dispositif d'étalonnage.
Une impulsion lumineuse incidente dérivée de l'impulsion I est partiellement réfléchie (50 ,) par le plan de séparation 615c sur le plan de séparation 665c. Une partie (50 Z) de cette impulsion est réfléchie par le plan de séparation 665c, et parcourt le premier tronçon de fibre optique 9 jusqu' une seconde extrémité de celui-ci.Après réflexion au niveau de la seconde extrémité du tronçon 9, l'impulsion lumineuse parcourt en sens inverse le tronçon 9 et se divise, sur le plan de séparation 665c, en une première impulsion réfléchie par le plan de séparation 665c et par le plan de séparation 615c vers l'échomètre 4 et en une deuxième impulsion qui traverse le plan de séparation 665c, parcourt la fibre optique 7c et traverse le plan de séparation 615e vers l'échomètre. L'autre partie (50 %) de l'impulsion incidente sur le plan de Séparation 665c traverse ie plan de séparatIon et parcourt la fibre optique 8 jusqu'à une seconde extrémité de celle-ci. Aprts réflexion au niveau de cette seconde extrémité l'impulsion parcourt en sens inverse le troncon 8 et se divise, sur le plan de séparation 665c, en une troisième impulsion qui traverse le plan 665c et retourne à l'échontre après réflexion sur le plan 615c et en une quatrième impulsion qui se réfléchit sur le plan de séparation 665c, parcourt la fibre de boucle 7e et est transmise par le plan de séparation 615c vers l'échomètre.
La partie de l'impulsion lumineuse incidente (50 Z) dérivée de l'impulsion I qui traverse le plan de séparation 615c parcourt la fibre de boucle 7c de l'accos A3 vers- l'accès A1. Une partie de cette impulsion traverse le plan de séparation 665c, parcourt la fibre optique 9, et après réflexion sur la seconde extrémité de cette fibre, parcourt la fibre 9 en sens inverse jusqu'au plan de séparation 665c où elle se divise en une cinoulème et une sixième impulsion.La cinquième impulsion se réfléchie sur le plan de séparation 665c et sur le plan de séparation 615c et revient vers l'échomètre. La sixième impulsion traverse le plan de séparation 665c, parcourt la fibre de boucle 7c, de l'accXs A4 vers l'accès
A3, traverse le plan de séparation 615c et revient vers l'échomètre 4.L'autre partie de l'impulsion incidente sur le plan 665c est réfléchie par ce plan de séparation, parcourt la fibre optique 8 et, apuras réflexion sur la seconde extrémité, parcourt en sens inverse la fibre 8 jusqu'au plan de séparation 665c où elle se divise en une septième et une huitième impulsion. La septième impulsion transmise par le plan de séparation 665c et réfléchie par le plan de séparation 615c revient vers l'écbomètre.La huitième impulsion réfléchie par le plan de séparation 665c parcourt la fibre de boucle 7c en sens inverse, traverse le plan de séparation 615c et retourne vers l'échomètre 4
Les deuxième et cinquième impulsions ainsi que les quatrième et septième impulsions dérivées de l'impulsion incidente I engendrent deux couples d'impulsions superposes qui produisent deux impulsions de grande amplitude. En conséquence une impulsion lumineuse incidente I engendre six impulsions lumineuses par des parcqurs différents de propagation.
A3, traverse le plan de séparation 615c et revient vers l'échomètre 4.L'autre partie de l'impulsion incidente sur le plan 665c est réfléchie par ce plan de séparation, parcourt la fibre optique 8 et, apuras réflexion sur la seconde extrémité, parcourt en sens inverse la fibre 8 jusqu'au plan de séparation 665c où elle se divise en une septième et une huitième impulsion. La septième impulsion transmise par le plan de séparation 665c et réfléchie par le plan de séparation 615c revient vers l'écbomètre.La huitième impulsion réfléchie par le plan de séparation 665c parcourt la fibre de boucle 7c en sens inverse, traverse le plan de séparation 615c et retourne vers l'échomètre 4
Les deuxième et cinquième impulsions ainsi que les quatrième et septième impulsions dérivées de l'impulsion incidente I engendrent deux couples d'impulsions superposes qui produisent deux impulsions de grande amplitude. En conséquence une impulsion lumineuse incidente I engendre six impulsions lumineuses par des parcqurs différents de propagation.
En sélectionnant les longueurs de la fibre de boucle 7c, des premier et second tronçons de fibre optique 8 et 9, il est possible de positionner temporellement avec précision des couples d'impulsions lumineuses du train Ra. Les troncons de fibres 8 et 9 jouent le rôle de deux défauts, comme le défaut d (Fig. 2).
Claims (12)
1 - Dispositif optique pour coupler entre elles trois fibres optiques, comprenant un cube séparateur de faisceau lumineux (61, 66) ayant une première face (611, 661), et des seconde (612, 662) et troisième (613, 663) faces parallèles en regard desquelles sont positionnees respectivement des première (52), seconde (71) et troisième (72) extrémités de fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (62) fixés à une quatrième face (614, 664) du cube (61, 66) parallèle à ladite première face (631,' 661) pour empêcher une rétroréflexion d'un faisceau lumineux (P2) se propageant à l'intsrieur du cube (61, 66) d'un plan de séparation de faisceau lumineux (615, 5) du cube (61, 66) vers ladite quatrième face (614, 6645.
2 - Dispositif optique conforme à la revendication 1, caractérisé ex ce que lesdits moyens pour empêcher (62) comprennent un prisme (62) ayant une première face (621) accolée contre la quatrième face (616, 664) du cube (61, 66), et une seconde face (622) formant un angle de drèdre (a) avec la premipre face du prisme sensiblement inférieur à l'angle limite de réfraction (AIR! du dioptre formé par ladite seconde face du prisme.
3 - Dispositif optique conforme à la revendication 4, caractériso en ce que ledit prisme (62) comprend une troisième face (623) formant un angle de dièdre (y) avec la première face (621) du prisme voisin de s/2.
4 - Dispositif optique conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins la seconde face (622) du prisme est recouverte d'une ou plusieurs couches antireflets.
5 - Dispositif optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé entre qu'il comprend des première (63), seconde (64) et troisième (65) lentilles, de préférence à gradient d'indice de type quart d'onde, respectivement intercalées entre les première (52), seconde (71) et troisième (72) extrémités de fibre optique et les première (611, 661), seconde (612, 66?) et troisième (613, 663) faces du cube (61, 66).
6 - Dispositif optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisp en ce nue le plan de séparation de faisceau lumineux (615) du cube (61 est transparent à 50 7 et réfléchissant à 50 Z
7 - Dispositif optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plan de séparation de faisceaux lumineux (665) du cube (66) est du type séparateur de premier (H) et second (V) plans de polarisation, afin qu'un faisceau lumineux polarisé selon le premier plan de polarisation (H) traverse le plan de séparation (665) et qu'un faisceau lumineux polarisé selon le second plan de polarisation (V) soit réfléchi par le plan de séparation (665)
8 - Dispositif optique conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (67, 68) intercalés entre au moins l'une (662) des première, seconde et troisième faces du cube (66) et l'extrémité de fibre optique (71) positionnée en regard de ladite face (66?! pour interdire dans ltextrémité de fibre optique (71) ia transmission d'un faisceau lumineux ((I2,
H)) sortant du cube (66) è travers ladite face (662) et polarisé selon le premier plan de polarisation (H).
9 - Dispositif optique conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens pour interdire (67, 68) comprennent un polariseur (68) ayant une direction de polarisation orientée à 45 par rapport au premier plan de polarisation (H) et un dispositif à effet rotatoire sur la polarisation (67) pour introduire une rotation de 45 du plan de polarisation d'un faisceau lumineux polarisé le traversant.
10 - Dispositif optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les différents éléments et moyens (61 à fi8) constituant le dispositif (6a, 6b) sont fixés entre eux et éventuellement aux extrémités de fibre optique (52, 71, ,2) à l'aide d'une colle adaptatrice d'indice de réfraction.
11 - Dispositif optique d'étalonnage pour produire un train d'impulsions lumineuses (R) ayant une périodicité et un amortissement prédéterminés en réponse à une impulsion lumineuse incidente (=:, comprenant une première fibre optique (5) ayant une première extrémité (51) par laquelle est injectée l'impulsion lumineuse incidente (i,', une seconde fibre optique (7), et des moyens (6) pour coupler une seconde extrémité (52) 'de 1'. première fibre optique (5) et des première (71) et seconde (72) extrémités de la seconde fibre optique (7), caractérisé en ce que lesdits moyens pour coupler (6) sont constitués par un dispositif optique pour coupler (6a, 6b) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, ladite seconde extrémité (52) de la première fibre optique (5) étant positionnée en regard de la première face (611, 661) du cube (61, 66) et lesdites première (71) et seconde (72) extrémités de la seconde fibre optique (7) étant positionnées respectivement en regard des seconde (612, 662) et troisième (613, 663) faces du cube (61, 66).
12 - Dispositif optique d'étalonnage conforme à la revendication 11, caractérisé en ce qu'au quart de la longueur de la seconde fibre optique (7) est localisé un défaut réfléchissant (d).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8717322A FR2624622B1 (fr) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | Coupleurs optiques directionnels notamment pour des dispositifs d'etalonnage d'echometres et reflectometres |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8717322A FR2624622B1 (fr) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | Coupleurs optiques directionnels notamment pour des dispositifs d'etalonnage d'echometres et reflectometres |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2624622A1 true FR2624622A1 (fr) | 1989-06-16 |
| FR2624622B1 FR2624622B1 (fr) | 1990-05-04 |
Family
ID=9357789
Family Applications (1)
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| FR8717322A Expired - Lifetime FR2624622B1 (fr) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | Coupleurs optiques directionnels notamment pour des dispositifs d'etalonnage d'echometres et reflectometres |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2624622B1 (fr) |
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| EP0156737A2 (fr) * | 1984-04-02 | 1985-10-02 | Tonna Electronique | Coupleur à fibre optique perfectionné et procédé d'usinage de fibres optiques |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2624622B1 (fr) | 1990-05-04 |
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