FR2709895A1 - Démultiplexeur optique et procédé de démultiplexage pour des signaux optiques/RF. - Google Patents

Abstract

Ce démultiplexeur optique comprend un modulateur électro-optique (410) qui module un faisceau lumineux (418) en réponse à des signaux d'information radiofréquence multiplexés pour produire des rayons lumineux divergents (420) qui sont séparés par un séparateur spatial (426). Chaque rayon (420) qui contient l'information de sa porteuse (RF) est couplé à un détecteur optique séparé (428) qui peut extraire la modulation d'amplitude du signal. Pour la reconstruction du signal (RF), un signal optique d'oscillateur local (OLO) est couplé à chaque détecteur en même temps que son signal d'information.

Description

"Démultiplexeur optique et procédé de démultiplexaqe pour des siqnaux

optiques/RF" La présente invention concerne des montages de démultiplexage pour des porteuses ou des signaux de radiofré-

quence (RF) multiplexés en fréquence et, plus particulière-

ment, des montages pour démultiplexer optiquement des signaux de radiofréquence, montages qui trouvent une utilisation

particulière dans les vaisseaux spatiaux.

Les vaisseaux spatiaux et les satellites de commu-

nication géosynchrones sont devenus d'un usage répandu pour recevoir des signaux de liaison montante transmis par des stations terrestres et pour retransmettre des signaux de liaison descendante vers d'autres stations terrestres. En

raison du nombre limité de "fentes" ou emplacements géosyn-

chrones et en raison des coûts d'investissement très élevés

de tels vaisseaux spatiaux, aussi bien en termes de construc-

tion que de lancement, chaque vaisseau spatial doit pouvoir prendre en charge autant de "canaux" ou signaux indépendants

que possible.

Pour traiter simultanément plusieurs signaux indé-

pendants sans diaphonie, il faut adopter un certain procédé de multiplexage. L'un des procédés de multiplexage les plus répandu est le multiplexage par division de fréquence, dans lequel chaque signal d'information indépendant est transmis sur un signal porteur RF ayant une fréquence différente de la fréquence des autres porteuses RF qui transportent d'autres signaux d'information indépendants. Un avantage d'une telle

disposition est que, si on le souhaite, des signaux d'infor-

mation indépendants codés sur des porteuses RF appropriés

peuvent être transmis au vaisseau spatial depuis une plurali-

té d'emplacements différents à la surface de la terre, alors

que certains autres procédés de multiplexage, comme le multi-

plexage de phase ou par polarisation, ne peuvent pas être obtenus facilement depuis des emplacements distincts. Le vaisseau spatial de communication reçoit les signaux RF, préamplifie et filtre les signaux reçus comme nécessaire pour le contrôle du bruit et démultiplexe ensuite les signaux pour séparer les signaux RF afin que chaque signal indépendant s'écoule par un canal ou circuit différent. Dans son circuit,

chaque signal RF peut être davantage traité, par amplifica-

tion par exemple. Enfin, les signaux RF démultiplexés et traités sont recombinés ou multiplexés, souvent sous une forme translatée en fréquence, en vue d'une retransmission

vers la terre.

Du fait du coût élevé déjà mentionné de chaque

vaisseau spatial, il est très souhaitable de poursuivre l'ex-

ploitation d'un vaisseau spatial pour un temps aussi long que

possible. Même si une détérioration ou une panne de l'é-

quipement peut résulter en un retrait du service du vaisseau

spatial de communication, la durée de vie maximale est déter-

minée, en l'absence de panne d'équipement, par le temps re-

quis pour consommer le carburant qui est utilisé pour l'en-

tretien de la station et la commande d'attitude. Par consé-

quent, il existe une incitation économique pour réduire le poids total du vaisseau spatial afin d'être capable de rendre maximale la quantité de carburant qui peut être lancée en

orbite.

Le démultiplexeur classique dans un vaisseau spa-

tial de communication consiste en un réseau de filtres guides d'onde ou résonateurs, accordés chacun sur une fréquence différente de diverses fréquences de signal ou de porteuse RF; tous ces résonateurs sont couplés en parallèle pour rece- voir le signal multiplexé et chacun a une borne de sortie à laquelle est couplée l'une des porteuses démultiplexée. Pour

éviter des pertes de signal excessives, les filtres guide-

d'onde doivent être relativement grands, avec des dimensions physiques d'au moins un quart de longueur d'onde (X/4) et souvent davantage. Aux fréquences habituellement utilisées pour de telles communications, qui vont de la bande L radar à la bande X, c'est-à-dire d'environ 0,5 GHz à 10 GHz, les longueurs d'onde en espace libre des porteuses RF vont

d'environ 24 pouces à 1 pouce, respectivement. Des démulti-

plexeurs de ce type ont tendance à être gros et lourds. Des

démultiplexeurs améliorés sont donc souhaités.

Un démodulateur contient un modulateur acousto-

optique commandé électriquement qui effectue une modulation spatiale d'un faisceau lumineux en réponse à des signaux d'information en radiofréquence (RF) pour produire des rayons lumineux d'information divergents. Les rayons divergents sont

séparés par un séparateur spatial et chaque rayon, qui con-

tient l'information de sa porteuse RF, est couplé à un détec-

teur optique séparé. Le détecteur extrait du signal la partie

information. Pour reconstruire le signal RF, et donc l'infor-

mation, on couple un signal optique d'"oscillateur local" (OLO) à chaque détecteur en même temps que son rayon lumineux d'information. Les pertes de signal dues aux vibrations ou aux défauts d'alignement sont évitées et le rendement de

mixage hétérodyne est rendu maximal dans un mode de réalisa-

tion de l'invention car on fait propager les signaux de por-

teuse et OLO à travers une fibre optique monomodale jusqu'au

détecteur. Dans un mode particulier de réalisation de l'in-

vention, le signal optique d'oscillateur local (OLO) est

appliqué à une première fibre, le signal porteur d'informa-

tions est appliqué à une seconde fibre et les première et

seconde fibres sont couplées ensemble par un coupleur à fi-

bres optiques. Dans un autre mode de réalisation de l'inven tion, le signal optique d'oscillateur local résulte de la production d'un signal radiofréquence d'oscillateur local et de la combinaison du signal radiofréquence d'oscillateur

local avec les signaux porteurs d'information avant l'appli-

cation au modulateur acousto-optique, pour produire un rayon

optique d'oscillateur local qui est sujet aux mêmes vibra-

tions et défauts d'alignement que les rayons du signal.

La présente invention sera mieux comprise à la

lecture de la description détaillée suivante, prise en liai-

son avec les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue isométrique, ou perspective simplifiée, d'un vaisseau spatial conforme à la présente invention; la figure 2 est un schéma synoptique simplifié d'un dispositif de communication de l'art antérieur qui peut être utilisé dans le vaisseau spatial de la figure 1; la figure 3 est un schéma synoptique simplifié de la partie démultiplexeur du dispositif de la figure 2; la figure 4 est un schéma synoptique simplifié d'un démultiplexeur optique conforme à un aspect de la présente invention;

les figures 5a à 5c représentent des taches lumi-

neuses sur le détecteur de la figure 4, sans défaut d'aligne-

ment du rayon et pour divers degrés de défaut d'alignement;

la figure 6 est un schéma simplifié d'un démulti-

plexeur optique RF selon un autre aspect de l'invention, dans

lequel les rayons lumineux d'information et les rayons opti-

ques d'oscillateur local sont couplés ensemble par l'inter-

médiaire d'une fibre optique monomodale;

la figure 7a est un schéma simplifié d'un démulti-

plexeur optique RF selon un autre aspect de l'invention, dans lequel le signal optique d'oscillateur local est produit comme un autre faisceau divergeat des autres faisceaux; la figure 7b représente une partie du montage de la figure 7a qui a été modifié pour effectuer une conversion de fréquence compensatoire; et

la figure 8 est un schéma simplifié d'un démulti-

plexeur optique RF dans lequel le signal optique d'oscilla-

teur local est produit comme à la figure 7a et dans lequel le

signal optique d'oscillateur local et les signaux d'informa-

tion lumineuse se propagent à travers une fibre optique mono-

modale. La figure 1 est une figure simplifiée d'un vaisseau spatial 10 de communication, en orbite autour d'un corps céleste 12 comme la terre. La vaisseau spatial 10 contient un corps 14 qui soutient une antenne 15 représentée comme un réflecteur 16 avec un point d'alimentation 18, supportée par des entretoises 20a et 20b. Le vaisseau 10 reçoit des signaux en provenance du corps céleste 12 au moyen de l'antenne 15 et

contient des circuits de traitement du signal (non représen-

tés à la figure 1) pour traiter les signaux reçus afin de les préparer en vue d'une retransmission vers le corps 12, soit

au moyen de l'antenne 15, soit par d'autres moyens (non re-

présentés). L'électricité pour faire fonctionner l'équipement d'entretien de la station et les circuits de traitement de signal mentionnés ci-dessus est produite par des panneaux

solaires 22a et 22b.

La figure 2 représente un équipement de communica-

tion de l'art antérieur qui peut être utilisé dans le vais-

seau 10 de la figure 1, comme décrit plus en détail par exem-

ple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 162 748, délivré le 10 Novembre 1992, au nom de Katz. Dans la figure

2, des signaux d'information RF de liaison montante, repré-

sentés par 208 et se trouvant à une pluralité de fréquences différentes, sont reçus par l'antenne 15. Les signaux reçus sont appliqués à un processeur 210 de signal d'entrée qui

contient en cascade un filtre 212 et un amplificateur à fai-

ble bruit (LNA) 214, que l'on peut d'ailleurs installer dans l'ordre opposé à celui représenté. Les signaux filtrés et amplifiés provenant du processeur 210 sont abaissés en bloc par un convertisseur contenant un mélangeur 216 et un oscil-

lateur local (LO) 218. Le changement de fréquence peut con-

vertir par exemple un certain nombre de porteuses proches de 6 GHz à une plage de fréquence proche de 4 GHz. Les signaux RF abaissés sont appliqués par un trajet de transmission 217 à un démultiplexeur de fréquence 220 de l'art antérieur, décrit ci-dessous en liaison avec la figure 3. Les signaux démultiplexés se trouvant à des fréquences différentes sont appliqués individuellement du démultiplexeur 220 de la figure 2 par les trajets de signal individuels 232a, 232b,... 232n, à la partie d'entrée 222a d'un montage formant commutateur

redondant représenté par 222. Les signaux démultiplexés ap-

pliqués à la partie d'entrée 222a du commutateur sont couplés par divers amplificateurs 224a, 224b,... 224c, 224d pour amplifier les signaux. Les signaux démultiplexés et amplifiés

sont appliqués des amplificateurs 224, par la partie de sor-

tie 222b du montage 222 formant commutateur redondant, à un multiplexeur de signal ou mélangeur 226 qui recombine les signaux amplifiés sur un circuit unique ou canal 228. Les signaux combinés sur le canal 228 sont retransmis par un trajet de liaison descendante jusqu'à la terre, par exemple

par l'antenne de transmission 230. Comme on le sait, l'anten-

ne de transmission 230 peut être une partie de l'antenne 15.

Un démultiplexeur de base de l'art antérieur con-

tient une pluralité de résonateurs ou filtres à circuits

accordés couplés à une ligne de transmission de source com-

mune, tous les résonateurs étant couplés les uns aux autres

au moyen de la ligne de transmission commune. De tels monta-

ges peuvent être difficiles à aligner du fait de l'inter-

action entre les résonateurs. La figure 3 représente un dé-

multiplexeur de l'art antérieur qui peut être utilisé dans le

montage de la figure 2 et dans lequel on utilise des isola-

teurs et des circulateurs pour réduire le couplage entre les

filtres individuels. Dans la figure 3, les signaux multi-

plexés en fréquence qui doivent être démultiplexés sont ap-

pliqués à un circulateur 310 couplé à un isolateur, qui est essentiellement un circulateur à trois bornes avec une charge appariée couplée à l'une de ses bornes pour former de ce fait un dispositif unidirectionnel à deux bornes (isolant). De l'isolateur 310, le signal est appliqué par une cascade de circulateurs à trois bornes 312a, 312b, 312c... 312n et le circulateur 312n qui se trouve à la fin de la cascade est branché comme un isolateur. Chaque circulateur 312 couple tout son signal d'entrée dans la direction de la flèche à sa première borne de sortie adjacente, désignée par le symbole

prime. Donc, les signaux RF se trouvant à toutes les fréquen-

ces sont tout d'abord mis en circulation par le circulateur 312a de sa borne d'entrée à sa borne de sortie 312a', d'o les signaux RF circulent vers le filtre 314a de découpage en canaux. Le signal qui se trouve à la fréquence du filtre 314a

traverse le filtre 314a et tous les autres signaux RF res-

tants sont réfléchis par le filtre 314a. Donc, si des signaux d'entrée se trouvant à des fréquences fl, f2, f3,... fn, sont appliqués de l'isolateur 310 au circulateur 312a, tous ces signaux d'entrée sont appliqués au filtre 314a qui laisse passer la fréquence fl et réfléchit les signaux se trouvant

à des fréquences f2, f3,... fn vers la borne 312a' du circu-

lateur 312a. Le circulateur 312a fait circuler les signaux réfléchis par le filtre 314a au moyen de sa borne de sortie

312a" immédiatement adjacente vers la borne d'entrée du pro-

chain circulateur de la cascade, qui est le circulateur 312b.

Le circulateur 312b fait circuler les signaux aux fréquences f2, f3,... fn, vers sa borne 312b' immédiatement adjacente, de laquelle les signaux sont appliqués à un filtre 314b de découpage en canaux qui est accordé sur la fréquence f2. Le

filtre 314b laisse passer le signal se trouvant à la fré-

quence f2 et réfléchit les signaux aux fréquences f3... fn vers la borne 312b' du circulateur 312b. Le circulateur 312b fait circuler les signaux aux fréquences f3... fn par sa borne 312b" immédiatement adjacente vers la borne d'entrée du circulateur 312c. En général, chaque circulateur couple tous les signaux d'entrée au prochain circulateur de la cascade, à l'exception de celui ayant la fréquence sur laquelle est

accordé le filtre 314 de découpage en canaux correspondant.

Donc, à chaque étage de la cascade, l'un des signaux est

détourné par le filtre tandis que les signaux restants conti-

nuent à travers la chaîne. Seul le signal se trouvant à la fréquence fn arrive à la borne d'entrée de l'isolateur 312n et il est couplé par le filtre 314n accordé sur la fréquence fn. Ainsi, les signaux d'entrée multiplexés en fréquence

quand ils arrivent à l'isolateur 310 sont séparés ou démulti-

plexés suivant leur fréquence.

Sur la figure 3, chaque filtre 314a, 314b, 314c, 314n de découpage en canaux comporte un autre isolateur 316a, 316b, 316c,... 316n, respectivement, couplé à sa borne de sortie, pour empêcher l'interaction avec un correcteur de phase (4) respectivement 318a, 318b, 318c,... 318n. Les signaux de sortie découpés en canaux et raccordés en phase apparaissent individuellement sur les trajets de sortie 232a,

232b, 232c,... 232n.

La figure 4 représente un démultiplexeur optique RF selon l'invention qui peut être utilisé dans le montage de la figure 2. Dans la figure 4, les porteuses combinées de signal RF multiplexé en fréquence sont appliquées sur un trajet de signal 217 à une cellule électro-optique ou acousto-optique 410 commandée électriquement qui, comme c'est connu dans la technique, peut comprendre un dispositif de commande 412 électroacoustique ou piézoélectrique auquel sont appliqués les signaux RF et qui produit des ondes acoustiques en volume dans un milieu 414, lesquels affectent l'indice de réfraction d'une onde acoustique se déplaçant à travers ce milieu, en produisant un effet de réseau de diffraction optique. Un laser 416 produit un faisceau cohérent de lumière incidente 418 qui est appliqué à travers la cellule 410 en produisant

un faisceau lumineux de sortie 422 absorbé dans une terminai-

son 423. Dans la cellule 410 de la figure 4, la modulation acoustique du faisceau lumineux sous l'effet des signaux RF combinés fait qu'une partie de la puissance contenue dans le faisceau lumineux incident 418 est diffractée ou modulée

spatialement de sorte que chaque porteuse de signal RF ré-

sulte dans la production d'un rayon lumineux séparé 420a, 420b, 420c,... 420n, sachant que n représente le nombre de fréquences de porteuse de signal RF différentes. Les rayons

lumineux modulés spatialement quittent la cellule acousto-

optique 410 en faisant un certain angle par rapport au fais-

ceau lumineux de sortie 422, qui représente la puissance

restant dans le faisceau lumineux incident 418 après élimina-

tion de la puissance résultant de la modulation spatiale et

de la production des rayons 420a, 420b, 420c,... 420n. L'an-

gle auquel le rayon quitte la cellule 410 dépend de la fré-

quence de la porteuse RF qui produit le rayon. Bien que l'on décrive des rayons séparés et discrets, la région entre les rayons contient également un spectre d'énergie lumineuse à un

niveau plus faible, attribuable à une modulation des porteu-

ses RF, au bruit et à d'autres effets.

Un masque 424 ou réseau plan d'ouvertures lumineuses contenant des ouvertures 424a, 424b, 424c,... 424n peut être

interposé pour intercepter les rayons 420a, 420b, 420c,...

420n afin de laisser passer les rayons attribuables à la modulation souhaitée et d'arrêter toute énergie lumineuse

attribuable à des signaux RF de faible niveau ou non souhai-

tés ou à la distorsion de la modulation spatiale. Si les rayons lumineux sont bien séparés, le réseau d'ouvertures de masquage peut ne pas être nécessaire. Chaque rayon lumineux séparé 420a, 420b, 420c,.... 420n, qu'il traverse ou non une ouverture de masquage, atteint une lentille de focalisation ou dispositif optique 426a, 426b, 426c,... 426n d'un réseau 426. Chaque lentille ou dispositif optique 426a, 426b, 426c, 426n, focalise son rayon correspondant 420a, 420b, 420c, 5... 420n sur un photocapteur ou photodétecteur respectif

428a, 428b, 428c,... 428n d'un réseau 428 de photodétec-

teurs. Chaque photodétecteur convertit le rayon lumineux qui

lui arrive en un signal électrique sur un conducteur de sor-

tie correspondant 232a, 232b, 232c,... 232n.

Tel que décrit jusqu'à présent, le montage de la

figure 4 qui comprend un laser 416, un modulateur acousto-

optique 410, un réseau d'ouverture 424, un réseau de lentil-

les 426 et un réseau de détecteurs 428 est capable d'extraire toute modulation d'amplitude ou modulation d'information

contenue dans les porteuses de signal RF appliquées au modu-

lateur 410 mais les porteuses RF elles-mêmes ne peuvent pas être récupérées. Si les porteuses RF ont subi une modulation FM ou une modulation de phase, les détecteurs du réseau 428 ne peuvent pas extraire l'information de modulation. Un vrai démultiplexage de fréquence nécessite que les porteuses RF elles-mêmes soient disponibles dans les canaux démultiplexés, en même temps que leur modulation. L'information de porteuse RF peut être récupérée à partir du signal démultiplexé, par application d'un signal lumineux, qui peut être considéré comme un signal optique d'oscillateur local (OLO), à chaque

photodétecteur du réseau 428. A la figure 4, le signal lumi-

neux d'oscillateur local est extrait du faisceau lumineux 418 au moyen d'un séparateur de faisceau comme un miroir 432 de séparation de faisceau à demi argenté et un autre miroir 434, qui dirige un faisceau laser d'oscillateur local 436 vers un dispositif optique divergent 438. Le dispositif optique 438 convertit le faisceau lumineux 436 en un faisceau lumineux divergent d'OLO 440. Le faisceau lumineux 440 traverse les ouvertures du réseau 424 et chaque partie ainsi transmise est

focalisée, en même temps que les rayons 420 de signal d'in-

formation, sur le photodétecteur correspondant. Il se produit une interaction dans le photodétecteur grâce à laquelle la porteuse de signal RF est reproduite. Cette régénération se produit parce que chaque rayon de signal d'information qui quitte le modulateur 410 a une composante de modulation de fréquence ou de décalage de fréquence qui correspond à la fréquence de départ de la porteuse de signal RF tandis que le

signal lumineux OLO ne contient pas de tel décalage de fré-

quence. Le photodétecteur produit par conséquent au moins la fréquence de différence qui est la fréquence de départ de la

porteuse de signal RF.

Il s'est avéré que le montage de la figure 4 fonc-

tionne comme décrit ci-dessus mais que le front d'onde de chaque rayon lumineux focalisé sur un photodétecteur 428 de la figure 4 doit être parallèle au front d'onde du signal lumineux OLO dans une plage de quelques milliradians pour obtenir une détection correcte. On peut le comprendre si on se rapporte aux figures 5a à 5c dans lesquelles la figure 5a représente, sous forme d'une tache unique 510, les taches

superposées du rayon lumineux OLO et du rayon porteur d'in-

formations focalisées sur l'un des photodétecteurs lorsque

les rayons sont incidents en étant mutuellement parallèles.

Si on se rappelle que le rayon porteur de l'information et le

rayon OLO diffèrent en fréquence de la fréquence de la por-

teuse de signal RF, on peut concevoir la tache lumineuse 510

comme un clignotement marche et arrêt (c'est-à-dire qui de-

vient brillante et noire) à la fréquence de la porteuse de signal RF lorsque les deux taches lumineuses superposées

deviennent alternativement en phase et en opposition de pha-

se. Le photodétecteur répond à la présence et à l'absence de lumière pour produire un signal électrique à la fréquence de la porteuse RF, lequel signal est une partie du signal de sortie souhaité. Bien que l'on n'ait pas discuté à cet égard la modulation de l'information de porteuse RF, on comprendra que la modulation d'information est également reconstruite de sorte que la sortie du photodétecteur est une réplique de

l'une des porteuses de signal RF de départ.

La figure 5b représente, sous la forme d'une tache

512, les taches focalisées superposées lorsque le front d'on-

de de l'un des rayons incident porteur d'informations 420 de la figure 4 n'est pas tout à fait parallèle au front d'onde

correspondant de l'un des rayons OLO qui tombe sur un photo-

détecteur 428 de la figure 4, si bien qu'il se produit un cycle de franges dans la tache, comme suggéré par la région brillante 514 et la région sombre 516. Les régions sombres et brillantes 514 et 516 de la tache 512 de la figure 5b peuvent être considérées comme un alternance de brillant à sombre et de sombre à brillant, respectivement, en opposition de phase mutuelle, à la fréquence de la porteuse de signal RF. En principe, on pourrait s'attendre, puisque la quantité totale

de lumière est plus ou moins invariable sur un cycle ou in-

tervalle de porteuse RF, à ce que la sortie du photodétecteur

soit nulle. En fait, l'amplitude du signal de sortie du pho-

todétecteur diminue mais ne devient pas négligeable jusqu'à

ce que le parallélisme des fronts d'onde du rayon d'informa-

tion et du rayon LO résulte en plusieurs franges d'interfé-

rence dans la tache lumineuse, comme suggéré dans la région 518 de la figure 5c avec des régions brillantes 520 et des régions sombres 522. Bien que la structure de la figure 4 soit plus petite et plus lumineuse que le démultiplexeur du type résonateur de l'art antérieur, on pense qu'il peut être difficile et coûteux d'essayer de maintenir mécaniquement

stable une structure physique correspondant à celle repré-

sentée dans la figure 4, dans l'environnement de vibrations

et de température d'un vaisseau spatial.

La figure 6 représente un démultiplexeur selon un aspect de l'invention. La figure 6 est similaire à la figure 4 et les éléments de la figure 6 qui correspondent à ceux de

la figure 4 sont désignés par des repères numériques identi-

ques. Dans la figure 6, un rayon lumineux d'oscillateur local (OLO) 436 est focalisé par une lentille 616 dans une fibre optique 618 qui est couplée à un coupleur en étoile ou un coupleur équivalent 620 de division de puissance. Le coupleur

620 divise la puissance OLO et couple une partie de la puis-

sance dans une pluralité de fibres optiques 622a, 622b...

622 n. Les rayons de signal d'information 420a, 420b,...

420n, sont appliqués, par l'intermédiaire d'un réseau d'ou-

vertures (non représenté) si nécessaire, à des lentilles de focalisation 426a, 426b,... 426n d'un réseau de lentilles 426. Chaque lentille du réseau 426 focalise son rayon sur l'extrémité d'entrée d'une fibre optique correspondante. Par exemple, le rayon d'information 426a est focalisé par la lentille 426a dans une fibre 610a; le rayon d'information

426b est focalisé dans une fibre optique 610b par une len-

tille 426b,..., et le rayon d'information 426n est focalisé dans une fibre optique 610n par une lentille 426n. Chaque signal séparé d'information optique se propage à travers sa fibre optique respective 610 jusqu'à un coupleur optique ou mélangeur 612 qui reçoit également un signal OLO provenant d'une fibre optique correspondante 622. Plus précisément, le mélangeur optique 612a reçoit un signal optique d'information en provenance de la fibre optique 610a et un signal optique d'oscillateur local en provenance de la fibre optique 622a;

le mélangeur optique 612b reçoit un signal optique d'informa-

tion en provenance d'une fibre optique 610b et un signal optique d'oscillateur local en provenance d'une fibre optique 622b;...; et le mélangeur optique 612n reçoit un signal optique d'information en provenance d'une fibre optique 610n et un signal optique d'oscillateur local en provenance d'une

fibre optique 622n. Chaque mélangeur 612 de la figure 6 ajou-

te linéairement ou combine les signaux optiques d'information et d'oscillateur local et les applique ensemble sur une fibre optique monomodale 614 ayant une longueur L suffisante pour amortir des modes d'ordre supérieur et amener ainsi les deux

signaux optiques à réaliser un parallélisme de front d'onde.

Dans la figure 6, le mélangeur 612a applique la combinaison

de l'un des signaux optiques d'information et du signal d'os-

cillateur local par une longueur L de fibre optique monomo-

dale 614a et une lentille de focalisation 626a à un photodé-

tecteur 428a; le mélangeur 612 applique la combinaison de

l'un des signaux optiques d'information et du signal d'oscil-

lateur local par une longueur L de fibre optique monomodale 614b et une lentille de focalisation 626b à un photodétecteur 428b;...; et le mélangeur 610n applique la combinaison de

l'un des signaux d'information optique et du signal d'oscil-

lateur local par une longueur L de fibre optique monomodale 614n et une lentille de focalisation 626n à un photodétecteur 428n. Puisque le front d'onde du signal d'information optique contenu dans chaque fibre monomodale est parallèle au front d'onde du signal optique d'oscillateur local, les taches superposées focalisées sur chaque photodétecteur ne présen-

tent pas de franges ou très peu. Le parallélisme des rayons est obtenu même si les fibres optiques vibrent ou changent de

température, parce que les deux signaux optiques qui traver-

sent la fibre vibrent ou changent ensemble.

La figure 7a représente un autre aspect de l'inven-

tion. Les éléments de la figure 7a qui correspondent à ceux

de la figure 4 sont désignés par des repères numériques iden-

tiques. Dans la figure 7a, une source 710 de signal non modu-

lé d'oscillateur local RF est couplée par un trajet de trans-

mission 711 et un coupleur directionnel ou mélangeur 712 à une ligne 217 de transmission combinée de signal RF de telle sorte que les porteuses de signal d'information RF et le signal RF d'oscillateur local combinés soient appliqués sur

un trajet 717 à un excitateur piézoélectrique 414 du modula-

teur acousto-optique 410. Les ondes acoustiques en volume produites par l'excitateur 412 de la cellule 414 modulent un faisceau laser 418 avec le signal RF d'oscillateur local en plus des signaux d'information RF, produisant de ce fait, en

plus des rayons d'information 420a-420n, un rayon OLO supplé-

mentaire représenté par 720. Le rayon 720 est traité par des optiques divergentes représentées en 438 pour que l'énergie du rayon OLO soit appliquée à toutes les lentilles 426a, 426b,... 426n du réseau de lentilles 426, de sorte que les rayons optiques d'information 420 et le signal OLO sont ap- pliqués ensemble aux photodétecteurs du réseau 428, comme dans le cas de la figure 4. Avec le montage de la figure 7a, le signal optique d'oscillateur local tel qu'il est produit est soumis aux mêmes vibrations et aux mêmes variations de température que les signaux d'information RF, de sorte que ce montage sera plus stable que le montage de la figure 4 en cas

de variation de température et de vibrations.

Contrairement au montage de la figure 4, la por-

teuse de sortie de chaque photodétecteur 428 de la figure 7a est décalé en fréquence par rapport à la porteuse de départ, de la fréquence de la source RF d'oscillateur local 710. Dans le contexte d'un satellite de communication comme celui qui

contient le dispositif de la figure 2, ce décalage de fré-

quence peut ne pas avoir de conséquence parce qu'une conver-

sion de fréquence entre les signaux de liaison montante reçus et les signaux de liaison descendante qui en résultent est fournie en tant que composante de fonctionnement du système, comme décrit dans le cas de la figure 2, par un convertisseur

de fréquence contenant un oscillateur local 218 et un mélan-

geur 216. Le décalage de fréquence fourni par le montage de la figure 7a peut être pris en compte dans un tel système si

on réalise simplement une partie de la conversion de fré-

quence souhaitée au moyen d'un premier convertisseur comme dans la figure 2, et on réalise la partie restante de la conversion de fréquence comme dans la figure 7a. En principe, il n'y a pas de raison pour que la totalité de la conversion de fréquence, pour certaines fréquences, ne puisse pas être fournie par le montage de la figure 7a, évitant ainsi la nécessité d'avoir un convertisseur de fréquence contenant un

oscillateur 218 et un mélangeur 216, comme à la figure 2.

* Dans le cas o le décalage de fréquence mentionné ci-dessus est indésirable, on peut obtenir une reconversion grâce au montage de la figure 7b, dans lequel des éléments correspondants à ceux de la figure 7a sont désignés par des repères numériques identiques. Dans la figure 7b, le signal RF d'oscillateur local provenant du bloc 710 de la figure 7a est appliqué sur un trajet de signal 730, en commun, à un réseau de mélangeurs 734. Chaque mélangeur du réseau 734 reçoit également la porteuse reconstruite de signal d'information RF converti en fréquence, en provenance d'un photodétecteur associé 428, et réalise l'opération de mélange par somme et différence de fréquences de manière usuelle. Les fréquences souhaitées de somme et de différence peuvent être sélectionnées pour un usage ultérieur et filtrées par un filtre RF (non représenté) si on le souhaite. Par exemple, si le signal RF d'oscillateur local produit par le générateur

710 de la figure 1 a une fréquence qui diffère de la fré-

quence de la porteuse RF du signal d'information de la moitié de la conversion de fréquence totale souhaitée, l'abaissement total peut être obtenu en deux étapes grâce au montage de la figure 7a associé à celui de la figure 7b, la moitié de la conversion de fréquence se produisant dans les détecteurs 428

et l'autre moitié dans les mélangeurs 734.

La figure 8 représente un autre montage selon la

présente invention. Dans la figure 8, des éléments qui cor-

respondent à ceux des figures 6 et 7a sont désignés par des repères numériques identiques. Dans la figure 8, un laser 416 produit un faisceau lumineux 418 qui traverse le milieu 414 d'un modulateur acousto- optique 410. Le faisceau 418 sort de la cellule 414 en tant que faisceau 422, lequel est dissipé dans une terminaison dissipative 423. Des signaux combinés d'information RF se trouvant à différentes fréquences de porteuse sont appliqués sur un trajet de transmission 217 au mélangeur 712. Un signal RF non modulé d'oscillateur local, provenant d'un générateur 710, est appliqué au mélangeur 712

en vue d'une combinaison avec les signaux d'information RF.

Les signaux RF combinés sont appliqués sur un trajet de transmission 717 à l'excitateur 412 du modulateur 410. Les signaux RF provoquent une modulation spatiale de la sortie lumineuse de la cellule 410 et forment une pluralité de

rayons d'information mutuellement divergents 420a, 420b,...

420n, o n est le nombre de porteuses RF de signal d'informa-

tions, et forment également un rayon optique non modulé d'os-

cillateur local 720.

Le rayon optique d'oscillateur local (OLO) 720 de la figure 8 est focalisé par un montage de lentilles 616 sur l'extrémité d'une fibre optique 618 et le signal OLO est partagé en n parties par un séparateur de faisceau 620. Une partie de rayon L.O. est produite sur chaque fibre optique 622a, 622b,... 622n. Les rayons de signal d'information 420a, 420b,... 420n sont interceptés par des montages de lentilles respectifs 426a, 426b,... 426n. Si les rayons sont spatialement étalés de sorte qu'ils se chevauchent à un niveau significatif, on peut utiliser un réseau d'ouvertures optiques comme décrit en liaison avec la figure 4. Chaque lentille 426a, 426b,... 426n du réseau de lentilles 426 focalise son rayon correspondant de signal d'information 420a, 420b,... 420n sur l'extrémité d'une fibre optique respective 610a, 610b,... 610n. Les signaux d'information ayant la forme de rayons lumineux se propagent à travers les fibres 610a, 610b,... 610n et pénètrent dans des coupleurs ou additionneurs respectifs 612a, 612b,

. 612n dans lesquels ils sont combinés avec le signal optique d'oscillateur local porté par les fibres optiques respectives 622a, 622b,... 622n. Les signaux combinés d'oscillateur optique et d'information lumineuse sont appliqués par des lentilles de focalisation d'un réseau 626 sur des détecteurs optiques d'un réseau 428. Plus particulièrement, les signaux optiques combinés d'oscillateur local et d'information provenant du mélangeur 612a de la figure 8 sont appliqués par une certaine longueur de fibre optique monomodale 614a et un montage de lentilles de focalisation 626a pour produire une tache sur un photodétecteur 428a; les signaux optiques combinés d'information et d'oscillateur local provenant du mélangeur 612b sont appliqués par une certaine longueur de fibre optique monomodale 614b et un montage de lentilles de focalisation 626b pour produire une tache sur un photodétecteur 428b;...; et les signaux optiques combinés d'information et d'oscillateur local provenant du mélangeur 612n sont appliqués par une certaine longueur de fibre optique monomodale 614n et un montage de lentilles de focalisation 626n pour produire une tache sur le photodétecteur 428n. Chaque photodétecteur réalise une opération non-linéaire ou combinatoire, d'une façon connue, pour reconstituer un signal RF avec son contenu d'information intact, à une fréquence qui diffère de celle de la fréquence..DTD: d'origine du signal RF par la fréquence de la source d'oscil-

lation locale 710. Les signaux démultiplexés et reconstitués

apparaissent sur les trajets de transmission 232a, 232b,...

232n.

La figure 8 montre également, en traits pointillés, un montage similaire à celui de la figure 7b, qui comprend un réseau 734 de mélangeurs 734a, 734b,... 734n respectivement couplés à des trajets de transmission 232a, 232b,... 232n qui, si on le souhaite, mélangent les signaux reconstitués avec un échantillon du signal RF d'oscillateur local provenant du générateur 710 pour produire ainsi des signaux d'information aux mêmes fréquences que celles des porteuses

de départ du signal RF.

D'autres modes de réalisation de l'invention apparaîtront à l'homme du métier. Par exemple, au lieu d'être couplées par des lentilles de focalisation 626, chaque fibre optique monomodale 614 peut être physiquement fixée à la région photosensible de son photodétecteur, ce qui réduit la masse de la structure et diminue la possibilité d'un mauvais positionnement des rayons à cause de considérations environnementales. Bien que le faisceau lumineux de source ait été décrit comme cohérent, l'incohérence dégrade simplement les performances et un certain niveau d'incohérence peut être acceptable dans certains dispositifs.

Il est bien entendu que la description qui précède

n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent

y être apportées dans le cadre de la présente invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Démultiplexeur pour une pluralité de signaux radio-fréquence se trouvant à des fréquences disparates, caractérisé en ce qu'il comprend: une source lumineuse (416) pour produire un faisceau lumineux de source, un modulateur électro-optique (410) couplé à ladite source lumineuse pour recevoir ledit faisceau lumineux de source et couplé également pour recevoir ladite pluralité de signaux radiofréquence afin de produire une pluralité de rayons d'information qui divergent spatialement les uns des autres en réponse auxdits signaux de radiofréquence,

- un moyen pour produire un signal optique d'oscil-

lateur local, - une première fibre optique monomodale (622) comprenant au moins une borne de sortie, - des moyens (424) de couplage spatial couplé optiquement audit modulateur électro-optique et à ladite première fibre optique pour coupler l'un desdits rayons dans ladite première fibre optique, à l'exclusion substantielle des autres rayons, et pour coupler une partie au moins desdits signaux optiques d'oscillateur local dans ladite première fibre optique, ce qui fait que les lumières provenant dudit rayon et desdits signaux optiques d'oscillateur local se propagent ensemble à travers ladite première fibre optique et sortent de ladite première fibre optique en étant mutuellement alignées, et - un moyen (428) formant détecteur optique couplé à ladite borne de sortie de ladite première fibre optique pour produire une réplique desdits signaux de radiofréquence

associée audit rayon.

2. Démultiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour produire des signaux optiques d'oscillateur local comprennent:

- une source de signaux radiofréquence d'oscilla-

teur local, - des moyens de couplage radiofréquence, couplés à ladite source de signaux radiofréquence d'oscillateur local et audit modulateur électro-optique, pour coupler des signaux radiofréquence non modulés d'oscillateur local audit modulateur électro-optique, ce qui fait que lesdits signaux optiques d'oscillateur local sont produits sous la forme d'un rayon qui diverge par rapport auxdits rayons d'information

résultant desdits signaux de radiofréquence.

3. Démultiplexeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage spatial comprennent en outre: - des moyens pour coupler une partie au moins desdits signaux optiques d'oscillateur local dans une seconde fibre optique, et - des moyens de combinaison de fibres optiques, couplés auxdites première et seconde fibres optiques, pour coupler ladite partie desdits signaux optiques d'oscillateur

local dans ladite première fibre optique.

4. Démultiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens qui produisent des signaux optiques d'oscillateur local comprennent: - des moyens de séparation de faisceau optique couplés à ladite source de lumière pour partager ledit faisceau optique de source afin de produire lesdits signaux optiques d'oscillateur local, et lesdits moyens de couplage spatial comprennent au moins une lentille pour coupler lesdits signaux optiques d'oscillateur local provenant dudit moyen de séparation de

faisceau à ladite première fibre optique.

5. Démultiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage spatial comprennent: - un réseau d'ouvertures, dont l'une au moins est

située afin de laisser passer l'un desdits rayons d'informa-

tion et d'arrêter les autres rayons d'information, pour former de ce fait des rayons d'information mutuellement isolés, et - des moyens de couplage optique couplés à ladite ouverture pour coupler ledit rayon d'information isolé dans

ladite première fibre optique.

6. Démultiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source de lumière produit un

faisceau de source cohérent.

7. Procédé pour démultiplexer une pluralité de signaux radiofréquence multiplexés en fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - appliquer lesdits signaux de radiofréquence à un modulateur électro-optique, - appliquer un faisceau lumineux audit modulateur électro-optique, en produisant de ce fait une pluralité de rayons lumineux de signal mutuellement divergents en réponse auxdits signaux de radiofréquence,

- produire un faisceau de signaux optiques d'oscil-

lateur local, - coupler une partie au moins dudit faisceau de signaux optiques d'oscillateur local à une fibre optique monomodale, - coupler l'un des rayons de signal à ladite fibre optique, à l'exclusion des autres rayons de signal, - faire propager ensemble ledit rayon de signal et ledit signal optique d'oscillateur local à travers ladite fibre, sur une distance suffisante pour rendre leurs fronts d'onde sensiblement parallèles, et - coupler, après ladite étape de propagation, ledit

rayon de signal et ladite partie du signal optique d'oscilla-

teur local à un détecteur optique.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de production d'un faisceau de signal optique d'oscillateur local comprend les étapes consistant à: - produire un signal radiofréquence non modulé d'oscillateur local, et - coupler ledit signal radiofréquence d'oscillateur

local audit modulateur électro-optique.