FR2750271A1 - Dispositif de controle de longueurs d'onde optiques - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques. Ce dispositif pour contrôler une longueur d'onde d'une lumière introduite par une source (10) dans une ligne de transmission optique (12) et transmise suivant deux trajets, comprend deux branches de transmission dont l'une possède un filtre optique (24) et qui transmettent les lumières à des détecteurs optiques (photodiodes) (16, 26) délivrant des signaux électriques envoyés à un amplificateur différentiel (30), les comparent et délivrent un signal de sortie qui est comparée dans un comparateur (32) à une référence. Application: notamment aux dispositifs vérifiant si une longueur d'onde optique se situe dans une gamme prédéterminée ou non.
Description
La présente invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques et plus particulièrement un dispositif apte à contrôler aisément une longueur d'onde optique pour déterminer si elle se situe ou non dans une gamme prédéterminée.
Comme source optique d'un dispositif émetteur d'un système de transmission optique on utilise en général une diode laser (désignée ci-après sous l'expression dispositif laser). Bien que la longueur d'onde d'oscillation d'un dispositif laser soit déterminée par la longueur de la cavité, étant donné que l'indice de réfraction de la cavité varie avec la température du dispositif laser, la longueur de la cavité peut également varier de façon équivalente.
Pour empêcher ceci, on utilisait habituellement un dispositif de refroidissement électrique tel qu'un élément
Peltier pour stabiliser la température de l'élément laser.
Peltier pour stabiliser la température de l'élément laser.
Cependant, même si la température est maintenue contante, étant donné que le courant de polarisation du laser augmente sous l'effet d'une détérioration due au vieillissement, la longueur d'onde d'oscillation varie également. En outre, des modifications dues au vieillissement, une détérioration et des perturbations d'un élément de détection de température telle qu'une thermistance, d'un élément de commande de température tel qu'un élément Peltier et d'un circuit de commande de température pour commander l'élément de commande de température en réponse au signal de sortie de l'élément de détection de température, peuvent empêcher la commande de stabilisation de la température à une valeur désirée. Sur la base de ces faits, la longueur de sortie optique de l'élément laser peut différer de la valeur désirée.
En particulier, lors de la transmission optique par multiplexage à division des longueurs d'onde, la commande doit être agencée de manière à stabiliser chaque longueur d'onde optique, et il faut prendre des dispositions particulières pour empêcher toute perturbation pour des signaux optiques ayant d'autres longueurs d'onde optiques.
Ci-après, on va décrire certains dispositifs classiques servant à contrôler des longueurs d'onde optiques individuelles dans les systèmes de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde. Les figures 16 et 17, qui sont annexées à la présente demande, représentent des schéma-blocs d'agencements généraux de dispositifs classiques utilisés pour réaliser le multiplexage de huit longueurs d'onde optiques.
On va donner l'explication en référence à la figure 16. Des émetteurs optiques 310-1, 310-2, ..., 310-8 comprennent respectivement des éléments laser destinés à osciller pour différentes longueurs d'onde optiques et des éléments formant modulateurs servant à moduler les signaux de sortie optique du laser, au moyen de données d'entrée.
Des signaux de sortie optique respectifs provenant des émetteurs optiques 310-1, 310-2, ..., 310-8 sont divisés chacun en deux parties par des diviseurs optiques 312-1, 312-2, ..., 312-8. L'une deux parties est appliquée à un dispositif de composition ou combinateur optique 314, et l'autre partie du signal de sortie est appliquée à un sélecteur de canaux 316. Le dispositif de combinaison optique 314 combine des signaux optiques provenant des diviseurs optiques 312-1, 312-2, ..., 312-8, c'est-à-dire qu'il multiplexe ces signaux selon un multiplexage à division des longueurs d'onde et envoie son signal de sortie à une ligne de transmission optique (fibre optique).
Le sélecteur de canaux 316 sélectionne l'un des signaux optiques délivrés par les diviseurs optiques 212-1, 312-2, ..., 312-8 et l'applique à un ondemètre 318.
L'ondemètre 318 comporte une lumière de référence de longueur d'onde incorporée en lui et peut mesurer des longueurs d'onde optiques avec une très grande précision grâce à l'utilisation d'un interféromètre de Michelson.
Cependant, dans l'interféromètre de Michelson, un réflecteur, tel qu'un cube à angles doit être déplacé continûment. C'est-à-dire que cet interféromètre comporte une partie mobile. Des appareils de ce type sont acceptables pour une utilisation en laboratoire, mais ne conviennent pas pour être utilisés dans des installations de transmission, qui doivent maintenir une fiabilité pendant un long intervalle de temps continu.
On va expliquer un autre appareil classique représenté sur la figure 17. Cet appareil mesure des longueurs d'onde respectives à partir d'un signal optique multiplexé selon un multiplexage des longueurs d'onde. Les émetteurs optiques 320-1, 320-2, ..., 320-8 comprennent respectivement des éléments laser permettant une oscillation dans différentes longueurs d'onde optiques et des éléments formant modulateurs servant à moduler les signaux de sortie optique du laser à l'aide de données d'entrée. Des signaux de sortie optique respectifs délivrés par les émetteurs optiques 320-1, 320-2, ..., 320-8 sont combinés, c'est-g-dire sont multiplexés selon un multiplexage à division des longueurs d'onde, par un combinateur optique 322. Un diviseur optique 324 divise le signal optique délivré par le combinateur optique 322 en deux parties et applique l'une de ces parties à une ligne de transmission (fibre optique) et l'autre un dispositif de contrôle 326, qui peut mesurer collectivement les longueurs d'onde optiques individuelles de canaux multiples.
Le dispositif de contrôle 326 comporte dans la pratique un ondemètre apte à mesurer une pluralité de longueur d'onde collectivement sur la base de la même théorie que l'ondemètre 318, ou un analyseur de spectre optique servant à mesurer la longueur d'onde d'un signal à partir d'une valeur maximale obtenue par balayage dans un spectroscope, et affiche et/ou imprime le résultat de la mesure.
Que l'on utilise un ondemètre ou un analyseur de spectre optique comme moyens pour confirmer si une longueur d'onde optique est maintenue à une valeur prédéterminée ou dans une gamme prédéterminée, il nécessaire d'effectuer un balayage mécanique d'un certain élément mobile. Etant donné que dans ce procédé on utilise un élément mobile, il ne convient pas pour être utilisé dans des installations de transmission qui doivent être fiables pendant un long intervalle de temps continu.
C'est pourquoi un but de l'invention est de fournir un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques qui élimine le problème mentionné précédemment et permet de confirmer aisément si une longueur d'onde optique est maintenue dans une gamme prédéterminée.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques, qui est moins affecté par l'environnement.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optique, aptes à présenter une grande fiabilité pendant un long intervalle de temps.
Dans un dispositif selon l'invention, un signal optique qui est contrôlé traverse un filtre optique présentant comme caractéristique de transmission une valeur extrême de transmittance pour une longueur d'onde prédéterminée (par exemple une caractéristique de transmission, dans laquelle la transmittance est maximale pour une longueur d'onde prédéterminée ou est minimale pour une longueur d'onde prédéterminée), et compare l'intensité du signal de sortie optique à une valeur constante ou de préférence à l'intensité d'une lumière ne traversant pas le filtre optique. Etant donné que l'intensité du signal de sortie optique du filtre optique diminue (ou augmente) lorsque la longueur d'onde s'écarte de la longueur d'onde prédéterminée, le dispositif peut évaluer si un quelconque décalage de la longueur d'onde provoquée par des variations de l'intensité du signal de sortie optique du filtre optique reste ou non dans une gamme admissible. Si cette différence d'intensité optique dépasse une valeur prédéterminée, le dispositif délivre une alarme ou un avertissement signalant le décalage de la longueur d'onde.
En utilisant des moyens de division des longueurs d'onde ou des moyens de combinaison/division des longueurs d'onde aptes à diviser de multiples longueurs d'onde, les signaux multiplexés selon un multiplexage par division des longueurs d'onde peuvent être collectivement divisés au niveau des longueurs d'onde, et les longueurs d'onde de canaux individuels peuvent être simultanément contrôlés.
Etant donné que le dispositif utilise un élément passif en tant qu'élément optique, on peut s'attendre à obtenir des caractéristiques de longueurs d'onde stables pendant un long intervalle de temps et une haute fiabilité peut être garantie. En outre, on peut utiliser un élément à faible vitesse en tant qu'élément électrique, qui est un facteur additionnel garantissant une haute fiabilité.
En comparant l'intensité de la lumière traversant le filtre optique à l'intensité de la lumière ne traversant pas le filtre optique, on peut détecter n'importe quel décalage de longueur d'onde sans aucun problème même dans le cas de variations de l'intensité optique, s'il en existe.
En réalisant une amplification logarithmique de l'intensité de la lumière détectée, on peut étendre la gamme dynamique de mesure.
En utilisant une lumière autre que celle prévue destinée à être utilisée lors de la transmission d'informations, on empêche une réduction de l'intensité de la lumière pour une transmission d'information.
De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'ondes
des moyens de détection optique servant à convertir un signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique, et
des moyens comparateurs pour comparer un niveau de sortie desdits moyens de détection optique à un niveau prédéterminé.
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'ondes
des moyens de détection optique servant à convertir un signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique, et
des moyens comparateurs pour comparer un niveau de sortie desdits moyens de détection optique à un niveau prédéterminé.
Selon une variante de réalisation, lesdits moyens de détection optique comprennent un élément de réception de la lumière pour convertir le signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique, et des moyens d'amplification logarithmiques pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie dudit élément de réception de lumière.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour le contrôle de la longueur d'onde d'une source laser, caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde, au centre de laquelle est présente une fréquence prédéterminée, et pour introduire un signal optique obtenu à partir d'un signal de sortie optique de ladite source laser
des premiers moyens de détection optique pour convertir un signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique
des seconds moyens de détection optique pour détecter un signal optique représentant une intensité de sortie optique de ladite source laser et pour la convertir en un signal électrique
des moyens différentiels pour calculer une différence entre un niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et un niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer un niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde, au centre de laquelle est présente une fréquence prédéterminée, et pour introduire un signal optique obtenu à partir d'un signal de sortie optique de ladite source laser
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des moyens différentiels pour calculer une différence entre un niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et un niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer un niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour contrôler les longueurs d'onde individuelles de différentes sources de lumière d'un système de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde, caractérisé en ce qu'il comporte
des premiers moyens de division optique pour diviser chacun des signaux optiques de sortie provenant d'une pluralité d'émetteurs optiques, auxquels différentes longueurs d'onde optiques sont affectées
des seconds moyens de division optique pour diviser un signal optique obtenu par multiplexage par division des longueurs d'onde desdits signaux optiques de sortie provenant d'émetteurs optiques
des moyens de division de longueurs d'onde possédant une caractéristique de transmission qui rend maximum ou minimum le rapport de transmission de ces moyens pour une pluralité de longueurs d'onde prédéterminées pour réaliser la division des longueurs d'onde d'un signal de sortie optique desdits seconds moyens de division optique et
des moyens d'évaluation pour évaluer l'écart de la longueur d'onde optique de chacun desdits émetteurs optiques, en référence à l'intensité d'un signal de sortie optique provenant desdits premiers moyens de division optique et l'intensité d'un signal de sortie optique possédant une longueur d'onde correspondante et délivré par lesdits moyens de division des longueurs d'onde.
des premiers moyens de division optique pour diviser chacun des signaux optiques de sortie provenant d'une pluralité d'émetteurs optiques, auxquels différentes longueurs d'onde optiques sont affectées
des seconds moyens de division optique pour diviser un signal optique obtenu par multiplexage par division des longueurs d'onde desdits signaux optiques de sortie provenant d'émetteurs optiques
des moyens de division de longueurs d'onde possédant une caractéristique de transmission qui rend maximum ou minimum le rapport de transmission de ces moyens pour une pluralité de longueurs d'onde prédéterminées pour réaliser la division des longueurs d'onde d'un signal de sortie optique desdits seconds moyens de division optique et
des moyens d'évaluation pour évaluer l'écart de la longueur d'onde optique de chacun desdits émetteurs optiques, en référence à l'intensité d'un signal de sortie optique provenant desdits premiers moyens de division optique et l'intensité d'un signal de sortie optique possédant une longueur d'onde correspondante et délivré par lesdits moyens de division des longueurs d'onde.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde pour contrôler des longueurs d'onde d'une pluralité d'émetteurs optiques, auxquels différentes longueurs d'onde optiques sont affectée, caractérisé en ce qu'il comporte
des moyens de combinaison/division des longueurs d'onde comprenant une pluralité de ports de transmission des longueurs d'onde et un port composite pour composer des faisceaux de lumière introduits dans lesdits ports de transmission de longueurs d'onde à des cadences de transmission conformément à des caractéristiques de transmission des longueurs d'onde desdits ports respectifs de transmission de longueurs d'onde et délivrer la lumière composite provenant dudit port composite, et pour diviser la lumière introduite dans ledit port composite à des cadences de transmission correspondant à des caractéristiques de transmission de longueurs d'onde desdits ports respectifs de transmission des longueurs d'onde et délivrer des faisceaux divisés de lumière provenant desdits ports de transmission des longueurs d'onde
des moyens de division optique 2x2 connectés à la sortie optique de chacun desdits émetteurs optiques et à l'un correspondant desdits ports de transmission des longueurs d'onde desdits moyens de combinaison/division des longueurs d'onde ; des moyens réfléchissants pour renvoyer par réflexion une partie du signal de sortie optique provenant dudit port composite desdits moyens de combinaison/division de longueurs d'onde audit port composite ; et
des moyens d'évaluation pour évaluer l'écart en longueur d'onde optique de chacun desdits émetteurs optiques par référence à deux faisceaux de lumière provenant de chacun desdits moyens de division optique, l'un desdits deux faisceaux étant une lumière formée par division à partir du signal de sortie de l'un associé desdits émetteurs optiques, tandis que l'autre desdits deux faisceaux est une lumière séparée par division à partir de la lumière introduite depuis l'un correspondant desdits orifices de transmission de longueurs d'onde desdits moyens de combinaison/division.
des moyens de combinaison/division des longueurs d'onde comprenant une pluralité de ports de transmission des longueurs d'onde et un port composite pour composer des faisceaux de lumière introduits dans lesdits ports de transmission de longueurs d'onde à des cadences de transmission conformément à des caractéristiques de transmission des longueurs d'onde desdits ports respectifs de transmission de longueurs d'onde et délivrer la lumière composite provenant dudit port composite, et pour diviser la lumière introduite dans ledit port composite à des cadences de transmission correspondant à des caractéristiques de transmission de longueurs d'onde desdits ports respectifs de transmission des longueurs d'onde et délivrer des faisceaux divisés de lumière provenant desdits ports de transmission des longueurs d'onde
des moyens de division optique 2x2 connectés à la sortie optique de chacun desdits émetteurs optiques et à l'un correspondant desdits ports de transmission des longueurs d'onde desdits moyens de combinaison/division des longueurs d'onde ; des moyens réfléchissants pour renvoyer par réflexion une partie du signal de sortie optique provenant dudit port composite desdits moyens de combinaison/division de longueurs d'onde audit port composite ; et
des moyens d'évaluation pour évaluer l'écart en longueur d'onde optique de chacun desdits émetteurs optiques par référence à deux faisceaux de lumière provenant de chacun desdits moyens de division optique, l'un desdits deux faisceaux étant une lumière formée par division à partir du signal de sortie de l'un associé desdits émetteurs optiques, tandis que l'autre desdits deux faisceaux est une lumière séparée par division à partir de la lumière introduite depuis l'un correspondant desdits orifices de transmission de longueurs d'onde desdits moyens de combinaison/division.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour contrôler la longueur d'onde d'une source laser, caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde, comportant en son centre une longueur d'onde prédéterminée ;
des premiers et seconds moyens de détection optique pour convertir une lumière incidente en des signaux électriques ;
des premiers moyens de division optique pour diviser un signal de sortie optique provenant de ladite source laser en deux parties et pour envoyer une partie de ce signal auxdits premiers moyens de détection optique et l'autre partie du signal audit filtre optique
des seconds moyens de division optique pour diviser la lumière provenant dudit filtre optique en deux parties et pour envoyer une partie de cette lumière auxdits seconds moyens de détection optique et délivrer l'autre partie de la lumière à un milieu de transmission optique pour la transmission d'informations
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde, comportant en son centre une longueur d'onde prédéterminée ;
des premiers et seconds moyens de détection optique pour convertir une lumière incidente en des signaux électriques ;
des premiers moyens de division optique pour diviser un signal de sortie optique provenant de ladite source laser en deux parties et pour envoyer une partie de ce signal auxdits premiers moyens de détection optique et l'autre partie du signal audit filtre optique
des seconds moyens de division optique pour diviser la lumière provenant dudit filtre optique en deux parties et pour envoyer une partie de cette lumière auxdits seconds moyens de détection optique et délivrer l'autre partie de la lumière à un milieu de transmission optique pour la transmission d'informations
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour contrôler la longueur d'onde d'une source laser, caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique transmettant une bande prédéterminée de longueurs d'onde et ayant en son centre une longueur d'onde prédéterminée
des premiers et seconds moyens de détection optique pour convertir une lumière incidente en des signaux électriques ;
des moyens de division optique pour diviser un signal de sortie optique provenant de ladite source laser en deux parties et pour envoyer une partie de ce signal de sortie audit premier moyen de détection optique et l'autre partie de ce signal auxdits filtres optiques, et envoyer une lumière réfléchie dudit filtre optique auxdits seconds moyens de détection optique
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
un filtre optique transmettant une bande prédéterminée de longueurs d'onde et ayant en son centre une longueur d'onde prédéterminée
des premiers et seconds moyens de détection optique pour convertir une lumière incidente en des signaux électriques ;
des moyens de division optique pour diviser un signal de sortie optique provenant de ladite source laser en deux parties et pour envoyer une partie de ce signal de sortie audit premier moyen de détection optique et l'autre partie de ce signal auxdits filtres optiques, et envoyer une lumière réfléchie dudit filtre optique auxdits seconds moyens de détection optique
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 monte un schéma d'une première forme de réalisation de l'invention
- la figure 2 représente un schéma d'une caractéristique de transmission d'un filtre optique 24
- la figure 3 montre un exemple de variations de la longueur d'onde optique d'un signal de sortie optique délivré par une source laser 10, et de variations correspondantes des signaux de sortie d'un amplificateur différentiel 30 et d'un comparateur 32
- la figure 4 représente un schéma d'une variante de la forme de réalisation de la figure 1
- la figure 5 représente un schéma d'une seconde variante de la forme de réalisation de la figure 1
- la figure 6 représente un schéma d'une seconde forme de réalisation de l'invention
- la figure 7 représente un schéma d'une première forme de réalisation de l'invention utilisant un diviseur de faisceau
- la figure 8 montre un diagramme représentant des caractéristiques de longueurs d'onde d'une unité optique 62 dans la forme de réalisation de la figure 7
- la figure 9 est un schéma d'une seconde forme de réalisation de l'invention utilisant un diviseur de faisceau
- la figure 10 représente un diagramme d'une caractéristique de longueur d'onde d'une unité optique 86 de la forme de réalisation de la figure 9
- la figure 11 représente un schéma-bloc d'une première forme de réalisation de l'invention appliquée à un système de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde
- la figure 12 représente un diagramme de caractéristiques de transmission de ports de sortie d'un combinateur de longueurs d'onde 120
- la figure 13 est une vue en plan d'un combinateur/diviseur formé d'un réseau de NxN guides d'onde ;
- la figure 14 représente un schéma-bloc d'une seconde forme de réalisation de l'invention appliquée à un système de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde
- la figure 15 représente un diagramme de caractéristiques de transmission d'un combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 pendant son fonctionnement en tant que combinateur de longueurs d'onde
- la figure 16, dont il a déjà été fait mention, représente un schéma-bloc d'un premier exemple classique et
- la figure 17, dont il a déjà été fait mention, représente un schéma-bloc d'un second exemple classique.
- la figure 1 monte un schéma d'une première forme de réalisation de l'invention
- la figure 2 représente un schéma d'une caractéristique de transmission d'un filtre optique 24
- la figure 3 montre un exemple de variations de la longueur d'onde optique d'un signal de sortie optique délivré par une source laser 10, et de variations correspondantes des signaux de sortie d'un amplificateur différentiel 30 et d'un comparateur 32
- la figure 4 représente un schéma d'une variante de la forme de réalisation de la figure 1
- la figure 5 représente un schéma d'une seconde variante de la forme de réalisation de la figure 1
- la figure 6 représente un schéma d'une seconde forme de réalisation de l'invention
- la figure 7 représente un schéma d'une première forme de réalisation de l'invention utilisant un diviseur de faisceau
- la figure 8 montre un diagramme représentant des caractéristiques de longueurs d'onde d'une unité optique 62 dans la forme de réalisation de la figure 7
- la figure 9 est un schéma d'une seconde forme de réalisation de l'invention utilisant un diviseur de faisceau
- la figure 10 représente un diagramme d'une caractéristique de longueur d'onde d'une unité optique 86 de la forme de réalisation de la figure 9
- la figure 11 représente un schéma-bloc d'une première forme de réalisation de l'invention appliquée à un système de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde
- la figure 12 représente un diagramme de caractéristiques de transmission de ports de sortie d'un combinateur de longueurs d'onde 120
- la figure 13 est une vue en plan d'un combinateur/diviseur formé d'un réseau de NxN guides d'onde ;
- la figure 14 représente un schéma-bloc d'une seconde forme de réalisation de l'invention appliquée à un système de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde
- la figure 15 représente un diagramme de caractéristiques de transmission d'un combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 pendant son fonctionnement en tant que combinateur de longueurs d'onde
- la figure 16, dont il a déjà été fait mention, représente un schéma-bloc d'un premier exemple classique et
- la figure 17, dont il a déjà été fait mention, représente un schéma-bloc d'un second exemple classique.
On va expliquer ci-après de façon détaillée certaines formes de réalisation de l'invention en référence aux dessins.
La figure 1 représente l'agencement général d'une première forme de réalisation de l'invention. Le chiffre de référence 10 désigne une source laser qui peut être un élément laser seul pour peut comporter un élément formant modulateur optique servant à moduler le signal de sortie optique d'un élément laser et/ou d'un autre dispositif optique. Dans cette forme de réalisation, il est possible d'utiliser l'un ou l'autre. Le signal de sortie optique délivré par la source laser 10 est introduit dans un support de transmission optique à longue distance, tel qu'une fibre optique, non représentée, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission optique 12. Le signal optique, qui se déplace dans la ligne de transmission optique 12, est dérivé au moyen d'un premier coupleur directionnel 14 et converti en un signal électrique dans une photodiode pin 16.
Le signal de sortie de la photodiode pin 16 est amplifié selon une amplification logarithmique par un amplificateur logarithmique 18, qui sert à dilater la gamme dynamique de mesure. Une amplification linéaire typique est également possible. Un niveau de sortie de la photodiode pin 16 ou de son niveau moyen représente une intensité du signal de sortie optique délivré par la source laser 10.
Le signal optique, qui circule dans la ligne de transmission optique 12, est à nouveau dérivé au niveau d'un second coupleur directionnel 20 et est appliqué à une photodiode pin 26 par l'intermédiaire d'un filtre optique 24. Le filtre optique 24 est un élément optique présentant une caractéristique de transmission telle que la transmittance est maximale pour la longueur spécifique a et diminue lorsque la longueur d'onde s'écarte de Sa, et peut être un filtre optique interférentiel connu. S'il n'est pas souhaitable que la lumière réfléchie reviennent vers le coupleur directionnel 20, un isolateur optique absorbant la lumière réfléchie est intercalé entre le filtre optique 24 et le coupleur directionnel 20. La figure 2 représente schématiquement la caractéristique de transmission du filtre optique 24. Sa transmittance est maximale pour la longueur d'onde a et diminue lorsque l'écart par rapport à a augmente. Lorsque l'écart dépasse une certaine valeur, le filtre optique 24 ne transmet sensiblement aucune lumière. La longueur d'onde centrale a et la largeur AS de la caractéristique de transmission sont choisies en fonction de la valeur critique de l'écart de longueur d'onde devant être contrôlé.
Par exemple lorsque des longueurs d'onde de 1557 nm, 1558 nm et 1559 nm sont multiplexées selon un multiplexage à division des longueurs d'onde dans un système de multiplexage à division des longueurs d'onde dans la bande de 1,5 pm, le filtre optique 24 est conçu de manière à présenter la caractéristique de transmission dans laquelle la fréquence centrale a est réglée à 1558 nm, et son l'intensité de sortie optique diminue par exemple de 3 dB par 0,1 nm d'écart de longueur d'onde (c'est-à-dire 1558 t 0,1 nm).
La photodiode pin 26 convertit le signal de sortie optique du filtre optique 24 en un signal électrique, et l'amplificateur logarithmique 28 réalise l'amplification logarithmique du signal de sortie de la photodiode pin 26.
Etant donné que la transmittance du filtre optique 24 diminue lorsque la longueur d'onde s'écarte de la longueur d'onde centrale Ra, le niveau de sortie de la photodiode pin 26 ou de son niveau moyen représente la valeur d'écart de la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 10 par rapport à la fréquence centrale Sa.
Les gains des amplificateurs logarithmiques 18, 28 sont réglés de telle sorte que leurs niveaux de sortie coïncident lorsque la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 10 est Xa. La sortie de l'amplificateur logarithmique 18 est connectée à une entrée non inversée d'un amplificateur différentiel 30, et la sortie de l'amplificateur logarithmique 28 est connectée à une entrée inversée de l'amplificateur différentiel 30. C'est pourquoi, l'amplificateur différentiel 30 délivre une valeur de niveau qui résulte de la soustraction du niveau de sortie de l'amplificateur logarithmique 28, du niveau de sortie de l'amplificateur logarithmique 18.
Dans cette forme de réalisation, étant donné que les signaux d'entrée optique des photodiodes 16 et 26 sont des parties dérivées du même signal optique, les variations de leurs intensités sont égales aux valeurs absolues. C'est pourquoi, des variations d'intensité de signaux de sortie optique délivrés par la source laser 10 (de façon typique des variations d'intensité par modulation) sont identiques lorsqu'elles sont introduites dans l'amplificateur différentiel 30, et l'effet de variations de l'intensité optique est annulé.
Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 30 est appliqué à une entrée du comparateur 22, qui est également alimenté, au niveau de son autre entrée, par une valeur de seuil Vref pour la détermination du fait qu'une alarme ou un avertissement doit être ou non délivré. Le signal de sortie du comparateur 32 présente un niveau bas (alarme désactivée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 30 est inférieur à Vref, mais passe à un niveau élevé (alarme activée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 30 est égal à
Vref ou plus.
Vref ou plus.
Etant donné que (l'élément laser de) la source laser 10 oscille initialement approximativement pour Sa, le niveau de sortie de la photodiode 16 et le niveau de sortie de la photodiode 26 coïncide approximativement. Dans cet état, le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 30 s'annule ou devient très faible et le niveau de sortie du comparateur 32 est faible.
Cependant, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de (l'élément laser de) la source laser 10 s'écarte graduellement de a en raison de modifications dues au vieillissement ou à une détérioration par exemple, le niveau de sortie de la photodiode 26 diminue en fonction de la quantité de l'écart dans la longueur d'onde. Pour une meilleure compréhension, on suppose que l'intensité de sortie optique est constante indépendamment de tout décalage de la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 10. Etant donné que la quantité de lumière introduite dans la photodiode 16 ne varie pas même lorsque la longueur d'onde d'oscillation de la source de laser 10 s'écarte de Ba, le niveau de sortie de la photodiode 16 ne varie également pas. C'est pourquoi, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 10 diffère de la fréquence centrale Xa de la fibre optique 24, le niveau de tension de sortie de l'amplificateur différentiel 30 augmente, et devient déjà égal à Vref ou plus. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 30 augmente à Vref ou plus, le signal de sortie du comparateur 32 présente un niveau élevé, et une alarme ou un avertissement concernant le décalage de la longueur d'onde d'oscillation est envoyé à un utilisateur. Dans la pratique, une diode photoémissive est allumée ou un vibreur produit un son.
La figure 3 représente un exemple de variations de la longueur d'onde optique du signal de sortie optique de la source laser 10 et de variations correspondantes des signaux de sortie de l'amplificateur différentiel 30 ou du comparateur 32. Comme cela est représenté sur la figure 3, lorsque la longueur d'onde du signal de sortie optique de la source laser 10 est égale exactement à a ou en est très proche, le niveau de sortie du comparateur 32 est bas.
Cependant, lorsque la longueur d'onde du signal de sortie optique de la source laser 10 s'écarte de Sa, le niveau de sortie du comparateur 32 devient élevé. C'est-à-dire que l'on peut savoir, à partir du signal de sortie du comparateur 32, de combien la longueur d'onde du signal de sortie optique de la source laser 10 s'écarte de ka.
En raccordant la sortie du comparateur 32 à une diode photoémissive et/ou à un vibreur, non représenté, lorsque la longueur d'onde du signal de sortie optique de la source laser 10 diffère d'une certaine valeur par rapport à ka, la lumière et/ou le son du vibreur peut être produit de manière à attirer l'attention de l'observateur sur l'écart de la longueur d'onde et sur la nécessité d'une maintenance ou d'un examen.
Cet agencement est utile non seulement pour contrôler un écart d'une longueur d'onde de la source laser 10, mais également pour contrôler tout défaut de fonctionnement, comme par exemple une interruption de l'oscillation laser, de la source laser 10.
Bien que l'on ait expliqué le filtre optique 24 comme rendant maximale la transmittance pour la fréquence centrale a et comme réduisant la transmittance lorsque la longueur d'onde diffère de Xa, sa caractéristique peut être opposée de sorte que la transmittance est minimale pour la fréquence centrale a et augmente lorsque la longueur d'onde s'écarte de Ra. Un tel filtre optique peut être formé d'un élément formant réseau de diffraction par exemple un élément formant réseau de diffraction. S'il est indésirable que la lumière réfléchie revienne au coupleur directionnel 20, on interpose un isolateur optique absorbant la lumière réfléchie entre le filtre optique 24 et le coupleur directionnel 20. Dans ce cas, étant donné que l'intensité de sortie optique du filtre optique augmente lorsque la longueur d'onde d'isolation de la source laser 10 s'écarte de Xa, on évalue, sur la base d'un accroissement de l'intensité de sortie optique du filtre optique, si le décalage de la longueur d'onde se situe à un niveau nécessitant la délivrance d'un avertissement ou non.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, le signal optique appliqué au filtre optique 24 est dérivé directement à partir de la ligne de transmission optique 12. Cependant, comme représenté sur la figure 4, le signal optique dérivé par le coupleur directionnel 14 peut être à nouveau dérivé au moyen d'un coupleur directionnel 34, qui sert à l'appliquer au filtre optique 24. Les éléments sur la figure 4, qui sont identiques aux éléments de la figure 1, sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Avec cet agencement, il est plus facile de réunir ou d'incorporer différents éléments pour le contrôle de longueurs d'onde, sous la forme d'une unité.
D'une manière générale, dans des éléments laser à semiconducteurs, on peut obtenir des signaux de sortie optique à partir de deux surfaces d'extrémité d'une cavité.
Mais normalement, un signal optique provenant d'une surface d'extrémité est utilisé pour la transmission de signaux. En utilisant un signal de sortie optique délivré par l'autre surface d'extrémité pour détecter la référence du niveau de sortie optique, on peut supprimer le coupleur directionnel 14. La figure 5 représente un agencement général d'une forme de réalisation modifiée à cet égard. Les éléments communs à la figure 1 sont désigné par les mêmes chiffres de référence. Le chiffre de référence 36 désigne une photodiode pin qui reçoit un faisceau laser sortant de la source laser 10 en sens opposé de la ligne de transmission optique 12. Un signal de sortie délivré par la photodiode pin 36 est amplifié selon une amplification logarithmique par un amplificateur logarithmique 38 similaire à l'amplificateur logarithmique 18, et est appliqué à une entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel 30.
Le gain de l'amplificateur logarithmique 38 (et le gain de l'amplificateur logarithmique 28) est réglé de manière que des niveaux de sortie des amplificateurs logarithmiques 38 et 28 coïncident lorsque la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 10 est ka.
Dans l'agencement de la figure 5, si la source laser 10 comporte un élément formant modulateur, une lumière continue non modulée pénètre dans la photodiode pin 36. Dans ce cas, grâce à un échantillonnage et blocage du signal de sortie de la photodiode pin en synchronisme avec le signal de modulation de la source laser 10 avant son application à l'amplificateur logarithmique 28, il est possible de supprimer toute variation d'intensité due à la modulation.
De même l'agencement de la figure 5 permet de contrôler, comme l'agencement de la figure 1, tout décalage de la longueur d'onde de la source laser 10 et peut délivrer à un observateur ou une personne effectuant le contrôle, une valeur ou un avertissement lorsque la longueur d'onde central est décalée au-delà d'un niveau admissible par rapport à Ra. Etant donné que le coupleur directionnel 14 peut être supprimé, cet agencement permet de réduire le coût et de réduire la réduction de l'intensité optique utilisée pour la transmission du signal.
il va sans dire que la place de la dérivation du signal optique pour la détection de la référence d'intensité optique et du signal optique pour la détection de l'écart de la longueur d'onde à partir du signal optique se déplaçant dans la ligne de transmission optique 12 comme représenté sur les figures 1 à 4, le signal de sortie optique délivré par l'autre surface de l'élément laser peut être divisé en deux parties dont l'une est utilisée pour la détection d'une référence d'intensité optique et dont l'autre est utilisée pour la détection d'un écart de longueur d'onde.
De même la caractéristique d'oscillation du laser à semiconducteurs et en particulier la caractéristique de l'intensité de sortie optique et du signal de sortie optique par rapport au courant de commande varient dans le temps. Dans des applications, dans lesquelles il est souhaitable ou préférable de limiter des variations de l'intensité optique dans une certaine gamme, on peut prévoir des moyens pour stabiliser l'intensité de sortie optique de la source laser au moyen d'une commande par réaction. Pour une source laser de ce type, on peut supprimer la détection de l'intensité optique du laser pour contrôler des longueurs d'onde. La figure 6 représente un agencement général d'une forme de réalisation comportant des moyens pour stabiliser l'intensité de sortie optique.
L'explication va être donnée en référence à la figure 6. Le chiffre de référence 40 désigne une source laser qui peut être un élément laser seul ou peut comporter un élément formant modulateur optique servant à moduler le signal de sortie optique de l'élément laser et/ou un autre dispositif optique, tel que la source laser 10. Le premier signal de sortie optique de la source laser 40 est introduit dans un milieu de transmission optique à grande distance tel qu'une fibre optique, non représentée, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission optique 42. Le second signal de sortie optique délivré par l'autre surface d'extrémité de la source laser 40 est appliqué à une photodiode pin 44, et le signal de sortie de la photodiode pin 44 est appliqué à un circuit de commande 46 servant à commander l'élément laser de la source laser 40. Le circuit de commande 46 commande l'élément laser de la source laser 40 de telle sorte que le niveau de sortie de la photodiode pin 44 peut être maintenu à une valeur prédéterminée.
L'intensité lumineuse continue de la source laser 40 est maintenue à une valeur prédéterminée par une commande par réaction au moyen de la photodiode pin 44 et du circuit de commande 46.
Le signal optique, qui circule dans la ligne de transmission optique 42, est partiellement dérivé par ledit coupleur directionnel 47 et est appliqué à une photodiode pin 54 par l'intermédiaire d'un filtre optique 52. Le filtre optique 52 est comme le filtre optique 24, un élément optique dont la transmittance devient maximale pour une longueur d'onde spécifique a et diminue lorsque la longueur d'onde s'écarte de Xa. Si la lumière réfléchie par le filtre optique 52 n'est pas négligeable, on peut prévoir un isolateur optique entre le filtre optique 52 et le coupleur directionnel 48.
La photodiode pin 54 convertit le signal de sortie optique du filtre optique 52 en un signal électrique, et un amplificateur logarithmique 56 réalise l'amplification logarithmique du signal de sortie du la photodiode pin 54.
Un comparateur 58 compare la tension de sortie de l'amplificateur logarithmique 56 au seuil d'alarme ou d'avertissement Vref. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur logarithmique 56 est Vref ou plus, un signal d'alarme désactivé est délivré. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur logarithmique 56 tombe audessous de Vref, un signal d'alarme activé est délivré.
De même, dans la forme de réalisation représentée sur la figure 6, comme dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, si la source laser 40 comprend un élément de modulation, étant donné qu'un signal optique modulé pénètre dans la photodiode pin 54, la perturbation due à une variation d'intensité par modulation doit être éliminée. A cet effet par exemple le signal de sortie de la photodiode 54 peut être appliqué à l'amplificateur logarithmique 28 après son échantillonnage-blocage en synchronisme avec le signal de modulation de la source laser 40.
Bien que dans les formes de réalisation représentées ci-dessus on utilise les coupleurs directionnels 14, 20, 34 pour diviser les signaux optique, on peut utiliser un diviseur de faisceau à la place de ces coupleurs.
La figure 7 représente un schéma-bloc représentant un agencement général d'une forme de réalisation modifiée, qui utilise le diviseur de faisceau à la place des coupleurs directionnels 14 et 34 utilisés dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4.
Le chiffre de référence 60 désigne une source laser similaire à la source laser 10, qui peut être un élément laser seul ou peut comporter un élément formant modulateur optique servant à moduler le signal de sortie optique de l'élément laser et/ou d'un autre dispositif optique. Le signal de sortie optique de la source laser 60 est appliqué à une fibre optique 64 servant à réaliser la transmission, par l'intermédiaire de l'unité optique 62 de contrôle des longueurs d'onde.
Dans l'unité optique 62, un diviseur de faisceau 66 divise en deux parties le faisceau laser délivré par la source laser 60. L'un des signaux optiques divisé délivré par le diviseur de faisceau 66 est introduit dans une photodiode pin 68 et est converti en un signal électrique.
L'autre des signaux optiques divisés délivré par le diviseur de faisceau 66 est introduit dans un filtre optique 70 présentant une caractéristique de transmission qui rend maximale la transmittance pour la longueur d'onde centrale a et réduit la transmittance lorsque la longueur d'onde s'écarte de ka. Le signal de sortie optique du filtre optique 70 est envoyé à un second diviseur de faisceau 72 et est divisé en deux signaux. L'un des signaux optiques divisés délivré par le diviseur de faisceau 72 est introduit dans une photodiode pin 74 et est converti en un signal électrique. L'autre des signaux optiques divisé délivré par le diviseur de faisceau 72 pénètre dans la fibre optique 64 sous la forme d'un signal de sortie optique de l'unité optique 62.
Les rapports de division des diviseurs de faisceau 66 et 72 peuvent être déterminés comme on le désire. En considérant que le signal de sortie optique de l'unité optique 62 est utilisé pour la transmission de signaux, le rapport de division du diviseur de faisceau 66 en direction de la photodiode pin 68 et le rapport de division du diviseur de faisceau 72 à la photodiode pin 74 sont déterminés de préférence comme étant aussi faible que 1/10 ou moins par exemple.
Le niveau de sortie de la photodiode pin 68 ou de son niveau moyen représente l'intensité de sortie optique de la source laser 60. Etant donné que la lumière traversant le filtre optique 70 pénètre dans la photodiode pin 74, son niveau'de sortie ou son niveau moyen représente l'écart de la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 60 par rapport à la longueur d'onde ka. Des signaux de sortie des photodiodes pin 68, 74 subissent une amplification logarithmique dans les amplificateurs logarithmiques respectifs 76, 78 de manière à dilater la gamme dynamique de mesure. De même dans cette forme de réalisation comme dans les formes de réalisation précédentes, une amplification linéaire normale est admissible. Les gains des amplificateurs logarithmiques 76, 78 sont réglés de telle sorte que les niveaux de sortie des amplificateurs logarithmique 76, 78 coïncident lorsque la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 60 est ka. La figure 8 représente des variations de l'intensité de sortie optique de l'unité optique 62 et des variations des courants de sortie des photodiodes pin 68, 74 lorsque la longueur d'onde de la lumière incidente envoyée à l'unité optique 62 est explorée autour de ka.
La sortie de l'amplificateur logarithmique 76 est connectée à l'entrée non inverseuse dans l'amplificateur différentiel 80, et la sortie de l'amplificateur logarithmique 78 est connectée à l'entrée inverseuse dans l'amplificateur différentiel 78. Par conséquent, le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 80 correspond à une valeur qui résulte de la soustraction du niveau de sortie de l'amplificateur logarithmique 78, du niveau de sortie de l'amplificateur logarithmique 76. Ici à nouveau, étant donné que les deux niveaux d'entrée optique envoyés aux photodiodes pin 68, 74 sont dérivés du même signal optique, les variations de leurs intensités sont identiques. Il en résulte que les variations d'intensité de signaux de sortie optique délivrés par la source laser 60 (de façon typique des variations d'intensité par modulation sont identiques lorsqu'elles sont introduites dans l'amplificateur différentiel 80, et la perturbation de l'intensité optiqué sous l'effet de variations est annulée.
Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 80 est appliqué à une entrée du comparateur 82 qui reçoit également, à son autre entrée, un seuil Vref pour déterminer si une alarme ou un avertissement doit être délivrée ou non. Le signal de sortie du comparateur 82 délivre un niveau bas (alarme désactivée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 80 est inférieur à Vref, mais passe à un niveau élevé (alarme activée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 80 est égal à Vref ou plus.
Etant donné que (l'élément laser de) la source laser 60 oscille initialement approximativement à la valeur ka, le niveau de sortie de la photodiode 68 et le niveau de sortie de la photodiode 74 coïncide approximativement. Dans cet état, le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 80 devient nul ou très faible, et le niveau de sortie du comparateur 82 est faible.
Cependant, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de (l'élément laser de) la source laser 60 diffère graduellement de a en raison de modification ou d'une altération par vieillissement, par exemple, le niveau de sortie de la photodiode 74 diminue conformément à la valeur de l'écart de la longueur d'onde comme représenté sur la figure 8(b). Pour avoir une compréhension plus facile, on suppose que l'intensité du signal de sortie optique est constant, indépendamment de tout décalage de la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 60. Etant donné que la quantité de lumière introduite dans la photodiode 68 ne varie pas même lorsque la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 60 diffère de Sa, le niveau de sortie de la photodiode 68 ne varie également pas. C'est pourquoi, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 60 s'écarte de la fréquence centrale a du filtre optique 70, le niveau de la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 60 augmente, et passe rapidement à Vref ou plus. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 80 augmente jusqu'à Vref ou plus, le signal de sortie du comparateur 82 présente un niveau élevé, et une alarme ou un avertissement concernant le décalage de la longueur d'onde d'oscillation est envoyé à un utilisateur.
Dans la pratique, une diode photoémissive est allumée ou un vibreur produit un son.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 7, le signal optique traversant le filtre optique 70 pénètre dans le fibre optique 64. Par conséquent, la quantité de lumière introduite dans la fibre optique 64 diminue lorsque la longueur d'onde d'oscillation de (l'élément laser de) la source laser 60 s'écarte de Xa.
Dans le système de multiplexage à division des longueurs d'onde expliqué plus loin, lorsque la longueur d'onde optique s'écarte d'une valeur prédéterminée, il vaudrait mieux que la lumière ne soit pas délivrée à la ligne de transmission optique. De ce point de vue, la forme de réalisation représentée sur la figure 7 convient pour le système de multiplexage à division de longueurs d'onde.
La figure 9 est un schéma-bloc représentant un agencement général d'une seconde forme de réalisation modifiée utilisant des diviseurs de faisceau à la place des coupleurs directionnels 14, 34 utilisés dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4.
Le signal de sortie optique d'une source laser 84 similaire à la source laser 60 est appliqué à une fibre optique 88 pour sa transmission par l'intermédiaire d'une unité optique 86 de contrôle des longueurs d'onde. Dans l'unité optique 86, un diviseur de faisceau 90 divise le faisceau laser provenant de la source laser 84 en deux signaux. L'un des signaux optiques divisé provenant du diviseur de faisceau 90 et envoyé à une photodiode pin 92 et est converti en un signal électrique. L'autre des signaux optiques divisés provenant du diviseur de faisceau 90 est envoyé à un filtre optique 94 possédant une caractéristique de transmission qui rend maximale la transmittance (réduit au minimum l'indice de réflexion) pour la longueur d'onde centrale a et réduit la transmittance (augmente l'indice de réflexion) lorsque la longueur d'onde s'écarte de Sa. La lumière traversant le filtre optique 94 pénètre dans la fibre optique 88 en tant que signal de sortie de l'unité optique 86. La lumière réfléchie délivrée par le filtre optique 94 revient au diviseur de faisceau 90, y est réfléchie sur 90 degrés et pénètre dans une photodiode pin 96.
Les photodiodes pin 92, 96 délivrent des courants sensibles aux intensités de la lumière incidente. Le niveau de sortie de la photodiode pin 92 ou son niveau moyen représente l'intensité du signal de sortie optique délivré par la source laser 84. Etant donné que la lumière réfléchie par le filtre optique 94 pénètre dans la photodiode pin 96, son niveau de sortie ou son niveau moyen représente l'écart de la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 60 par rapport à la longueur d'onde Ba.
Contrairement à la forme de réalisation de la figure 7, la valeur du courant de sortie de la photodiode pin 96 augmente lorsque la longueur d'onde de sortie optique de la source laser 84 diffère de la longueur d'onde ka. Les signaux de sortie des photodiodes pin 92, 96 sont amplifiés selon une amplification logarithmique respectivement par des amplificateurs logarithmiques 98, 100, de manière à étendre la gamme de mesure dynamique. De même dans cette forme de réalisation comme dans les formes de réalisation précédentes, une amplification linéaire normale est admissible. Les gains des amplificateurs logarithmiques 98, 100 sont réglés sur des valeurs similaires. La figure 10 représente des variations de l'intensité du signal de sortie optique de l'unité optique 86 et du courant de sortie des photodiodes pin 92 et 96 lorsque la longueur d'onde de la lumière incidente envoyée à l'unité optique 86 est explorée autour de ka.
La sortie de l'amplificateur logarithmique 98 est connectée à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur différentiel 102, et la sortie d'amplificateur logarithmique 100 est connectée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel 102. C'est pourquoi, le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 102 correspond à une valeur résultant de la soustraction du niveau de sortie de l'amplificateur logarithmique 100, du niveau de sortie de l'amplificateur logarithmique 98. Ici à nouveau, étant donné que les deux signaux optiques envoyés aux photodiodes pin 92, 96 sont dérivés du même signal optique, les variations de leurs intensités sont identiques. Il en résulte que les variations d'intensité des signaux de sortie optique émanante de la source laser 84 (de façon typique des variations d'intensité par modulation) sont identiques lorsqu'elles sont introduites dans l'amplificateur différentiel 102, et une perturbation des variations de l'intensité optique est annulée.
Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 102 est appliqué à une entrée du comparateur 104, qui reçoit également, au niveau de son autre entrée, une valeur de seuil Vref pour déterminer si une alarme ou un avertissement doit être délivré ou non. Le signal de sortie du comparateur 104 délivre, contrairement aux comparateurs 82, un niveau bas (alarme désactivée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 102 est Vref ou plus, mais passe à un niveau haut (alarme activée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 102 est inférieur à Vref.
Etant donné que (l'élément laser de) de la source laser 84 oscille initialement approximativement à ka, le niveau de sortie de la photodiode 96 devient très faible par rapport au niveau de sortie de la photodiode 92, et le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 102 augmente à Vref ou plus. C'est pourquoi, le niveau de sortie du comparateur 104 est faible.
Cependant, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de (l'élément laser de) la source laser 84 s'écarte graduellement de Xa en raison de modifications dues au vieillissement ou à une altération, le niveau de sortie de la photodiode 96 augmente en fonction de la valeur de l'écart de la longueur d'onde comme représenté sur la figure 10(b). Ici à nouveau, pour une compréhension plus commode, on suppose que l'intensité du signal de sortie optique est constante indépendamment de tout décalage de la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 84. Etant donné que la quantité de lumière introduite dans la photodiode 92 ne varie pas même lorsque la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 84 s'écarte de Sa, le niveau de sortie de la photodiode 82 ne varie également pas comme représenté sur la figure 10(b). Par conséquent, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de la source laser 84 écarte de la fréquence centrale Xa du filtre optique 94, le niveau de sortie de la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 102 diminue et devient rapidement inférieure à Vref. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 102 tombe au-dessous de
Vref, le signal de sortie du convertisseur 104 présente un niveau élevé, et une alarme ou un avertissement relatif au décalage de la longueur d'onde d'oscillation est délivré à un utilisateur. Dans la pratique, une diode photoémissive s'allume ou le vibreur produit un son.
Vref, le signal de sortie du convertisseur 104 présente un niveau élevé, et une alarme ou un avertissement relatif au décalage de la longueur d'onde d'oscillation est délivré à un utilisateur. Dans la pratique, une diode photoémissive s'allume ou le vibreur produit un son.
Dans les formes de réalisation représentées sur les figures 7 et 9, les signaux optiques traversant les filtres optiques 70, 94 des unités optiques 62, 86 pénètre dans les fibres optiques 64, 88. Par conséquent, les quantités de lumière introduites dans les fibres optiques 64, 88 diminuent lorsque les longueurs d'onde d'oscillation des (éléments laser des) sources laser 60, 84 diffèrent de ka.
Dans le système de multiplexage par division des longueurs d'onde expliqué plus loin, lorsque la longueur d'onde optique diffère d'une valeur prédéterminée, il vaudrait mieux que la lumière ne soit pas envoyée à la ligne de transmission optique. De ce point de vue, les formes de réalisation des figures 7 et 9 conviennent pour le système de multiplexage par division des longueurs d'onde. En outre, étant donné que les unités optiques 62, 86 pour contrôler des longueurs d'onde peuvent se présenter sous la forme d'un circuit optique plat, elles peuvent être aisément incorporées dans une unité et être miniaturisées.
On va expliquer ci-après une forme de réalisation appliquée au système de transmission par multiplexage à division des longueurs d'onde.
La figure 11 est un schéma-bloc représentant un agencement général d'une première forme de réalisation appliqué à un système de transmission par multiplexage à division des longueurs d'onde. On va expliquer l'agencement et le comportement de la forme de réalisation représentée sur la figure 11. Les chiffres de référence 110-1, 110-2, ..., 110-N désignent des émetteurs optiques qui délivrent des signaux optiques modulés en intensité en fonction des données d'entrée. Ils incluent respectivement des éléments laser pour réaliser une oscillation continue à différentes longueurs d'onde optique k 2 h,, N dans dan des canaux individuels et des éléments formant modulateurs servant à moduler les signaux de sortie optique du laser conformément aux données d'entrée. Les diviseurs optiques 112-1, 112-2, ..., 112-N divisent chacun des signaux de sortie optique des émetteurs optiques 110-1, 110-2, ..., 110-N en deux parties, et envoient l'un de ces signaux à un combinateur optique 114 et l'autre de ces signaux aux circuits d'évaluation 116-1, 116-2, ..., 116-N.
Le combinateur optique 114 compose des signaux de sortie délivrés par les diviseurs optiques 112-1, 112-2, ..., 112-N. Le signal de sortie du combinateur optique 114 correspond à un résultat du multiplexage à division de longueurs d'onde de signaux optiques dont les longueurs d'onde sont k h,, ...' XN Un diviseur optique 118 divise le signal de sortie optique du combinateur optique 114 en deux signaux et envoie l'un des signaux à la ligne de transmission optique (ligne de transmission à fibre optique) et l'autre à un diviseur de longueurs d'onde 120.
Le diviseur de longueurs d'onde est un élément optique qui délivre le signal optique arrivant en le divisant en des longueurs #1, #2, ..., #N. La figure 12 représente des caractéristiques de transmission de sortie individuelle du diviseur de longueurs d'onde 120. Les canaux 1 à N pour les longueurs d'onde #1, #2, ..., #N possèdent des caractéristiques de transmission qui rendent maximale la transmittance pour les longueurs d'onde #1, #2, ..., #N et réduisent la transmittance lorsque la longueur d'onde s'écarte de ces valeurs. Fondamentalement, un élément optique de ce type peut être un élément possédant un agencement parallèle de filtres optiques servant à extraire et séparer des longueurs respectives #1, 2 ..., XN OU un élément optique séparant séquentiellement les longueurs d'onde individuelles #1, 2 S N. En particulier on peut utiliser un combinateur/diviseur à réseau ordonné de guide d'ondes apte à séparer efficacement un certain nombre de longueurs d'onde aussi proches que 0,8 nm à 1 nm en utilisant une interférence à flux multiples (Masao Kawauchi, "Trend of
Studies on Quartz-based Planar Optical Wave Circuits",
Journal of the Institute of Electronics Information &
Communication Engineers, vol. 78, N 9, pages 883-886, voir page 884 de septembre 1995).
Studies on Quartz-based Planar Optical Wave Circuits",
Journal of the Institute of Electronics Information &
Communication Engineers, vol. 78, N 9, pages 883-886, voir page 884 de septembre 1995).
La figure 13 est une vue en plan d'un combinateur/diviseur à réseaux ordonnés de guides d'ondes
NxN. Le combinateur/diviseur à réseaux ordonnés de guides d'ondes NxN comprend de façon typique N guides d'ondes d'entrée 140 et N guides d'ondes de sortie 142, et des faisceaux de lumière introduits dans les guides d'ondes d'entrée 140 sont distribués avec des phases identiques à des guides d'ondes individuels avec la différence de longueur de trajet AL dans le réseau de guides d'ondes 146, par diffraction dans un premier barreau sectoriel formant guide d'ondes 144. Des faisceaux de lumière se propageant dans le réseau 146 de guides d'ondes pénètrent dans un second barreau sectoriel formant guide d'ondes 148. En raison de la différence de longueurs de trajet optique AL dans le réseau 146 de guide d'ondes, une interférence de flux multiples se produit dans le second guide d'ondes en forme de barreau sectoriel 148, et des composantes individuelles de longueurs d'onde sont collectées de manière à correspondre à des guides d'ondes de sortie 112.
NxN. Le combinateur/diviseur à réseaux ordonnés de guides d'ondes NxN comprend de façon typique N guides d'ondes d'entrée 140 et N guides d'ondes de sortie 142, et des faisceaux de lumière introduits dans les guides d'ondes d'entrée 140 sont distribués avec des phases identiques à des guides d'ondes individuels avec la différence de longueur de trajet AL dans le réseau de guides d'ondes 146, par diffraction dans un premier barreau sectoriel formant guide d'ondes 144. Des faisceaux de lumière se propageant dans le réseau 146 de guides d'ondes pénètrent dans un second barreau sectoriel formant guide d'ondes 148. En raison de la différence de longueurs de trajet optique AL dans le réseau 146 de guide d'ondes, une interférence de flux multiples se produit dans le second guide d'ondes en forme de barreau sectoriel 148, et des composantes individuelles de longueurs d'onde sont collectées de manière à correspondre à des guides d'ondes de sortie 112.
Il en résulte que, lorsqu'un signal multiplexé selon un multiplexage à division de longueurs d'onde, contenant des composantes de longueurs d'onde S1 à #N introduites dans le port central (port M) parmi N ports d'entrée, a savoir le guide d'ondes central d'entrée parmi N guides d'ondes d'entrée 140, des signaux optiques possédant différentes longueurs d'onde #1, #2, ..., #N sont délivrés par N ports de sortie des guides d'ondes de sortie 142. Si, au contraire, des signaux optiques possédant une longueur d'onde S1 à kN sont envoyés à des ports de sortie correspondant, un signal optique résultat
On va expliquer les comportements de la forme de réalisation représentée sur la figure 11. Des éléments laser contenus dans des émetteurs optiques 110-1 à 110-N oscillent initialement à S1 à XN. Cependant, les longueurs d'onde d'oscillation s'écartent graduellement de B1 à par exemple en raison de modifications dues au vieillissement ou d'une altération. Des signaux de sortie délivrés par les transmetteurs optiques 110-1 à 110-n sont divisés chacun en deux signaux par des diviseurs optiques 112-1 à 112-N. L'un d'eux est introduit dans le combinateur optique 114, et l'autre est introduit dans une photodiode pin 122, dans chacun des circuits d'évaluation 116-1 à 116
N. Le combinateur optique 114 combine (multiplexe au moyen d'un multiplexage) à division de longueurs d'onde des signaux optiques provenant de canaux 1 à N, et envoie son signal de sortie au diviseur optique 118. Le diviseur optique 118 divise le signal optique multiplexé selon un multiplexage à division de longueurs d'onde, ayant pour longueurs d'ondes k1 à XN et délivré par le combinateur optique 114 en deux signaux et applique l'un de ces signaux à la ligne de transmission optique et l'autre signal au diviseur de longueurs d'onde 120.
N. Le combinateur optique 114 combine (multiplexe au moyen d'un multiplexage) à division de longueurs d'onde des signaux optiques provenant de canaux 1 à N, et envoie son signal de sortie au diviseur optique 118. Le diviseur optique 118 divise le signal optique multiplexé selon un multiplexage à division de longueurs d'onde, ayant pour longueurs d'ondes k1 à XN et délivré par le combinateur optique 114 en deux signaux et applique l'un de ces signaux à la ligne de transmission optique et l'autre signal au diviseur de longueurs d'onde 120.
Le diviseur de longueurs d'onde 120 sépare le signal optique multiplexé selon un multiplexage des longueurs d'onde, délivré par le diviseur optique 118 en des composantes individuelles de longueurs d'onde S1 à XNt en fonction de ces caractéristiques de division de longueurs d'onde, et envoie les composants respectifs aux circuits d'évaluation 116-1 à 116-N. Si les longueurs d'onde d'oscillation des éléments laser des émetteurs optiques 110-1 à 110-N diffèrent de k1 à h,, alors le diviseur de longueurs d'onde 120 atténue les signaux optiques des canaux respectifs, et ce de valeurs sensibles aux écarts de longueurs d'onde, puis les délivre à partir de ports respectifs de sortie des longueurs d'onde.
On va expliquer ci-après de façon plus détaillée le comportement du circuit d'évaluation 116-1. Un signal de sortie, qui est l'une des deux parties séparées par la division réalisée par le diviseur optique 112-1, est envoyé à la photodiode pin 122. Un signal de sortie optique délivré par le port pour la sortie de l'onde S1 du diviseur de longueurs d'onde 120 est envoyé à une autre photodiode pin 124. Les photodiodes 122, 124 convertissent leur signal optique d'entrée en des signaux électriques. Le niveau de sortie de la photodiode 122 ou son niveau moyen représente l'intensité de sortie optique de l'émetteur optique 110-1 et le niveau de sortie de la photodiode 124 ou son niveau moyen représente la valeur de décalage de la longueur d'onde de sortie optique de l'émetteur optique 110-1 par rapport à la longueur d'onde S1.
Les signaux de sortie de photodiodes 112, 124 sont amplifiés selon une amplification logarithmique par des amplificateurs logarithmique 126, 128, puis sont appliqués à un amplificateur différentiel 130. Comme dans les formes de réalisation précédentes, les amplificateurs logarithmiques 126, 128 sont utilisés pour dilater la gamme dynamique de mesure, mais si cela n'est pas nécessaire, on peut les remplacer par des amplificateurs linéaires.
L'amplificateur différentiel 130 délivre un signal correspondant à la différence entre les signaux de sortie des amplificateurs logarithmiques 126, 128, et un comparateur 132 compare la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 130 à la tension de seuil
Vref, une valeur de référence pour la production d'une alarme ou d'un avertissement. Le niveau de sortie du comparateur 132 est au niveau bas (alarme désactivée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur 130 est inférieur à Vref, mais est au niveau haut (alarme activée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 130 est Vref ou plus.
Vref, une valeur de référence pour la production d'une alarme ou d'un avertissement. Le niveau de sortie du comparateur 132 est au niveau bas (alarme désactivée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur 130 est inférieur à Vref, mais est au niveau haut (alarme activée) lorsque le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 130 est Vref ou plus.
Initialement, étant donné que l'élément laser contenu dans l'émetteur optique 110-1 oscille à la longueur d'onde S1 le niveau de sortie de la photodiode 122 et le niveau de sortie de la photodiode 124 coïncident sensiblement. Dans cet état, le niveau de sortie de l'amplificateur différentiel 130 est nul ou est très faible, et le niveau de sortie du comparateur 132 est faible.
Cependant, étant donné que la longueur d'onde d'oscillation de l'élément laser contenu dans l'émetteur optique 110-1 diffère graduellement de B1 par exemple en raison de variations dues au vieillissement ou d'une altération, l'intensité du signal de sortie optique du port de sortie de SX du diviseur de longueurs d'onde 120 diminue en réponse à l'écart de la longueur d'onde, et le niveau de sortie de la photodiode 124 diminue de façon correspondante. Ici à nouveau, pour une meilleure compréhension, on suppose que l'intensité optique est constante dans l'émetteur optique 110-1, indépendamment de tout décalage de sa longueur d'onde d'oscillation. Etant donné que la quantité de lumière introduite dans la photodiode 122 ne varie pas même lorsque la longueur d'onde d'oscillation de l'élément laser dans l'émetteur optique s'écarte de h,, le niveau de sortie de la photodiode 112 ne varie également pas. C'est pourquoi, lorsque la longueur d'onde d'oscillation de l'élément laser dans l'émetteur optique 110-1 s'écarte de la fréquence centrale , le niveau de tension de sortie de l'amplificateur différentiel 130 augmente et devient rapidement Vref ou plus.
Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 130 augmente à Vref ou plus, le signal de sortie du comparateur 132 possède un niveau haut, et une alarme ou un avertissement concernant le décalage de la longueur d'onde d'oscillation dans l'émetteur optique 110-1 est envoyé à un utilisateur. Dans la pratique, une diode photoémissive s'allume ou un vibreur produit un son.
L'explication donnée précédemment s'applique également aux autres émetteurs 110-2, ..., 110-N et aux circuits d'évaluation 106-2, 106-N. C'est-à-dire que, lorsque des longueurs d'onde d'oscillation des émetteurs optiques 110-2, ..., 110-N diffèrent d'une certaine valeur par rapport à k ..., Ns les circuits d'évaluation 116-1, ..., 116-N attirent la tension de l'observateur sur le décalage de la longueur d'onde d'oscillation.
Si les intensités de sortie optique des émetteurs optiques 110-1 à 110-n sont stabilisées comme représenté sur la figure 6, il n'est pas nécessaire de prévoir des diviseurs optiques 112-1 à 112-N et il va sans dire que les circuits d'évaluation 116-1 à 116-N peuvent être simplifiés comme la construction de la figure 6.
La figure 14 représente un schéma-bloc montrant un agencement général d'une seconde forme de réalisation appliquée au système de transmission par multiplexage et division des longueurs d'onde.
Les chiffres de référence 210-1, 210-2, ..., 210-N désignent des émetteurs optiques, tels que les émetteurs optiques 110-1, 110-2, ..., 110-N, qui délivrent des signaux optiques modulés en intensité conformément à des données d'entrée. Ils incluent respectivement des éléments laser pour l'oscillation continue à différentes longueurs d'onde optique X 2 t ..., N dans des canaux individuels et des éléments formant modulateurs pour moduler les puissances optiques laser en fonction des données d'entrée.
Les signaux de sortie optique délivrés par les émetteurs optiques 210-1, 210-2, ..., 210-N sont introduits au niveau des ports XO de diviseurs optiques 2x2 214-1, 214-2, ....
214-N au moyen d'isolateurs optiques respectifs 212-1, 212-2, ..., 212-N. Chacun des diviseurs optiques 214-1, 214-2, ..., 214-N est un élément optique qui divise la lumière introduite au niveau des ports XO pour la délivrer au niveau des ports X1 et Y1, et divise la lumière introduite dans le port X1 pour la délivrer sur les ports
XO et YO.
XO et YO.
Les ports X1 des diviseurs optiques 214-1 ou 214-2, ..., 214-N sont connectés à des ports pour les longueurs d'onde du combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 pour l'introduction et la sortie respectives de composantes de longueurs d'onde k 2 ..., X . Le combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 est le combinateur/diviseur du type à réseaux ordonnés de guides d'ondes, expliqué en référence à la figure 13. Les signaux optiques délivrés par les ports Y1 des diviseurs optiques 214-1, 214-2, ..., 214-N sont appliqués à des circuits d'évaluation 218-1, 218-2, 218-N identiques structurellement aux circuits d'évaluation 116-1, 116-2, ..., 116-N, en tant que signaux optiques pour détecter des références d'intensité optique. Des signaux optiques délivrés par les ports XO des diviseurs optiques 214-1, 214-2, ..., 214-N sont appliqués à des circuits d'évaluation 218-1, 218-2, ..., 218-N, qui sont structurellement identiques aux circuits d'évaluation 1161, 116-2, ..., 116-N, en tant que signaux optiques indiquant des valeurs d'écart de la longueur d'onde par rapport aux longueurs d'onde #1, #2, ..., #N (avec une réponse atténuée à des valeurs d'écart de la longueur d'onde).
Un port M pour un signal de multiplexage pour l'entrée et la sortie du signal optique de multiplexage par division des longueurs d'onde, délivré par le combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 est raccordé à une ligne de transmission optique (fibre optique) par l'intermédiaire d'un élément rotatif de Faraday 220 servant à faire tourner le plan de polarisation de 45 degrés, et un élément réfléchissant 222 possédant un faible indice de réflexion indépendant de la longueur d'onde. L'élément réfléchissant 222 peut être un réseau formé de fibres optiques, qui présente un faible indice de réflexion et une largeur étendue de longueurs d'onde réfléchies ou un diviseur optique 1x2 ayant un rapport de dérivation non égal et possédant une extrémité de port de dérivation symétrique formée par exemple par dépôt en phase vapeur.
Lorsqu'on utilise ce dernier élément, on peut obtenir une réflexion correspondant à une fraction du carré du rapport de dérivation.
La figure 15 représente les caractéristiques de transmission du combinateur/diviseur des longueurs d'onde 216, dans son comportement en tant que combinateur de longueurs d'onde.
On va expliquer le comportement de la forme de réalisation représentée sur la figure 14. Bien que les éléments laser contenus dans les émetteurs optiques 210-1 à 210-N oscillent initialement aux longueurs d'onde S1 à XNt leurs longueurs d'onde s'écartent graduellement de S1 à XN en raison de variations ou d'une détérioration, dues au vieillissement. Les signaux de sortie optique délivrés par les émetteurs optiques 210-1 à 210-N sont envoyés à des ports X0 des diviseurs optiques 214-1 à 214-N par l'intermédiaire d'isolateurs optiques 212-1 à 212-N et chacun est divisé en deux signaux qui sont délivrés par les ports X1 et les ports Y1. Les signaux de sortie optiques délivrés par les ports X1 des diviseurs optiques 214-1 à 214-N sont appliqués au combinateur de longueurs d'onde 216 et sont multiplexés selon un multiplexage des longueurs d'onde conformément aux caractéristiques représentées sur la figure 15. Etant donné que les longueurs d'onde des signaux de sortie optique des émetteurs optiques 210-1 à 210-N s'écartent de k1 à XN l'atténuation est accrue lorsque le combinateur/diviseur des longueurs d'onde exécute un multiplexage des longueurs aux signaux optiques délivrés par les ports X1 du diviseur optique 214-1 à 214-N.
Le signal optique résultat du multiplexage de longueurs d'onde par le combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216, c'est-à-dire le signal optique multiplexé selon un multiplexage à division de longueurs d'onde, est appliqué à l'élément rotatif de Faraday 220 à partir du port N, et est envoyé à l'élément réfléchissant 222 après que son plan de polarisation a tourné de 45" . Bien que l'élément réfléchissant 222 renvoie par réflexion une faible partie de la lumière incidente vers l'élément rotatif 220, il délivre la majeure partie de la lumière incidente à la ligne de transmission optique. Le plan de polarisation de la lumière réfléchie par l'élément réfléchissant 222 tourne de 45 degrés sous l'effet de l'élément rotatif de Faraday 220, puis la lumière est introduite dans le port N du diviseur de longueurs d'onde 216. Etant donné que le plan de polarisation de lumière pivote au total de 90 degrés après avoir traversé deux fois l'élément rotatif de Faraday 222, il faut empêcher que toute lumière réfléchie pénétrant dans le port M du combinateur/diviseur 216 et provenant de l'élément rotatif de Faraday 220 interfère avec les signaux optiques délivrés par les diviseurs optiques 214-1 à 214-N et traversant le combinateur/diviseur 216 en direction de l'élément rotatif de Faraday 220. Le combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 divise la longueur d'onde de la lumière réfléchissante, qui pénètre dans le port M conformément à la caractéristique de transmission représentée sur la figure 12, et envoie des parties respectives de la lumière provenant des ports de longueurs d'onde correspondant à k1 à XN vers les ports X1 des combinateurs optiques 214-1 à 214-N. Ici à nouveau, si les longueurs d'onde du signal de sortie optique des émetteurs optiques 210-1 à 210-4 diffèrent de B1 à H' la réponse aux signaux de sortie optiques des ports respectifs de longueurs d'onde, est atténuée en étant réduite aux valeurs de l'écart sur la longueur d'onde.
Chacun des diviseurs optiques 214-1 à 214-N utilise la lumière envoyée à son port X1 en deux signaux et l'un d'eux est envoyé par le port X0 à l'un des isolateurs optiques 212-1 à 212-N et l'autre est envoyé du port YO à l'un des circuits d'évaluation 218-1 à 218-N. Les isolateurs optiques 212-1 à 212-N absorbent la lumière provenant des ports X1 des diviseurs optiques 214-1 à 214-N, et empêche que la lumière réfléchie arrivant de l'élément réfléchissant 222 n'affecte de façon nuisible les comportements des émetteurs optiques 210-1 à 210-N.
De cette manière, des faisceaux de lumière, qui représentent les intensités de sortie optique des émetteurs optiques 210-1 à 210-N, et des faisceaux de lumière atténués conformément aux écarts de longueurs d'onde des signaux de sortie des émetteurs optiques 210-1 à 210-N par rapport à B1 à SN, sont envoyés au circuit d'évaluation 218-1 à 218-N. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 11, l'atténuation est appliquée individuellement aux signaux traversant le diviseur de longueur d'onde 120.
Mais dans la forme de réalisation de la figure 14, l'atténuation est réalisée deux fois grâce au passage en va-et-vient des signaux dans le combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 et conduit à une atténuation nettement supérieure par rapport aux écarts de la longueur d'onde.
Chacun des circuits d'évaluation 218-1 à 218-N, qui sont identiques au circuits d'évaluation 116-1 à 116-N, comparent la différence entre deux intensités d'entrée optique à la valeur de seuil Vref, et délivrent un signal d'alarme lors de la détection d'un écart des longueurs d'onde supérieur à une valeur prédéterminée. En réponse au signal d'alarme, une diode photoémissive s'allume ou un vibreur délivre un son, par exemple.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 14, également lorsque l'un quelconque des émetteurs optiques 210-1 à 210-N délivre une lumière dans une bande de longueurs d'onde affectée aux autres canaux, en raison d'un certain défaut de fonctionnement, les caractéristiques d'émission du combinateur/diviseur de longueurs d'onde 116 peuvent fortement atténuer la perturbation nuisible apportée aux autres canaux. En outre, la combinaison des longueurs d'onde et la division des longueurs d'onde peut être obtenue avec un seul élément optique.
Les filtres optiques 24, 52, le diviseur de longueurs d'onde 120 et le combinateur/diviseur de longueurs d'onde 216 utilisés dans les formes de réalisation précédentes sont des éléments passifs qui sont moins le siège de variations ou d'une détérioration liées au vieillissement. C'est-a-dire que, étant donné que leurs caractéristiques sont moins susceptibles de changer, ils conviennent pour un contrôle fiable des longueurs d'onde pendant un long intervalle de temps.
Comme cela ressortira à partir de l'explication donnée précédemment, étant donné que l'appareil selon l'invention ne requiert aucun élément mobile, comme par exemple un ondemètre ou un analyseur de spectre optique, il garantit une haute fiabilité pendant un long intervalle de temps.
Bien qu'un dispositif utilisant un ondemètre ou un analyseur de spectre optique requiert le traitement de données de valeurs mesurées moyennant l'utilisation d'un microprocesseur ou d'un autre élément approprié, il n'en va pas de même pour la présente invention. En outre, bien que le dispositif classique puisse devenir inopérant pour le contrôle lorsque le traitement de données de valeur mesurée est interrompu, la présente invention ne présente pas un tel effet et est hautement fiable également à cet égard.
Etant donné que l'invention ne requiert aucun composant ni élément à haute fréquence dans ces moyens de détection de lumière et dans son circuit électrique, on peut obtenir un dispositif très économique.
De façon plus spécifique, en utilisant des moyens de division des longueurs d'onde ou des moyens formant combinateur/diviseur des longueurs d'onde aptes à diviser une pluralité de longueurs d'onde, on peut séparer collectivement, du point de vue des longueurs d'onde, un signal optique de multiplexage à division des longueurs d'onde, et on peut obtenir simultanément des guides d'ondes de différents canaux. L'utilisation d'éléments passifs en tant qu'éléments optiques favorise l'obtention d'une caractéristique stable des longueurs d'onde pendant une longue durée et garantit une fiabilité élevée. Un autre facteur fournissant une haute fiabilité est que l'élément électrique peut être un élément fonctionnant à faible vitesse. En comparant les intensités des faisceaux de lumière, dont les longueurs d'onde sont séparés, aux intensité de la lumière avant la séparation des longueurs d'onde, on peut détecter tout décalage de longueur d'onde sans aucun problème, même lorsqu'une variation de l'intensité optique se produit. En réalisant une amplification logarithmique des intensités optiques détectées, on peut étendre la gamme dynamique mesurable.
L'utilisation d'une lumière autre que celle prévue pour la transmission d'informations peut empêcher une réduction de l'intensité de la lumière pour la transmission d' information.
Claims (28)
1. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique (24) pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde
des moyens de détection optique (26, 28) servant à convertir un signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique, et
des moyens comparateurs (32) pour comparer un niveau de sortie desdits moyens de détection optique à un niveau prédéterminé.
2. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection optique (26, 28) comprennent un élément de réception de la lumière (26) pour convertir le signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique, et des moyens d'amplification logarithmique (28) pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie dudit élément de réception de lumière.
3. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour le contrôle de la longueur d'onde d'une source laser, caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique (24) pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde, au centre de laquelle est présente une fréquence prédéterminée, et pour introduire un signal optique obtenu à partir d'un signal de sortie optique de ladite source laser (10);
des premiers moyens de détection optique (26, 28) pour convertir un signal de sortie optique dudit filtre optique en un signal électrique
des seconds moyens de détection optique (16, 18) pour détecter un signal optique représentant une intensité de sortie optique de ladite source laser et pour la convertir en un signal électrique
des moyens différentiels (30) pour calculer une différence entre un niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et un niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs (32) pour comparer un niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
4. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de détection optique (68, 76) comprennent un premier élément de réception de lumière (68) pour convertir le signal de sortie dudit filtre optique en un signal électrique, et des premiers moyens d'amplification logarithmique (76) pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit premier élément de réception de lumière ; et en ce que lesdits seconds moyens de détection optique (74, 78) comprennent un second élément de réception de lumière (74) pour convertir le signal optique représentant l'intensité du signal de sortie optique de ladite source laser, et des seconds moyens d'amplification logarithmique (78) pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie dudit second élément de réception de lumière ; et que lesdits premiers et seconds moyens d'amplification logarithmique ont des gains qui sont déterminés de manière à rendre sensiblement égaux les niveaux de sortie desdits premiers et seconds moyens d'amplification logarithmique, lorsque le signal de sortie optique de ladite source laser possède ladite longueur d'onde prédéterminée.
5. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 3, comprenant en outre des premiers moyens diviseurs optiques (66) pour diviser le signal de sortie optique de ladite source laser (60) et envoyer ladite lumière divisée audit filtre optique (70).
6. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit signal de sortie optique de ladite source laser comprend une lumière qui est utilisée pour la transmission d'informations.
7. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite source laser (60) possède deux parties de sortie optique et que ledit signal de sortie optique comprend une lumière qui est délivrée par l'une desdites parties optiques de sortie, d'où est délivrée une lumière autre que celle utilisée pour la transmission d'informations.
8. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 3, comprenant en outre des seconds moyens de division optique (72) pour diviser le signal de sortie optique de ladite source laser (60) et envoyer la lumière divisée auxdits seconds moyens de détection optique.
9. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 8, caractérisé en ce que le signal de sortie optique de ladite source laser (60) comprend une lumière qui est utilisée pour la transmission d' informations.
10. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite source laser possède deux parties de sortie optique et que ledit signal de sortie optique comprend une lumière qui est délivrée par l'une desdites parties optiques de sortie, d'où est délivrée une lumière autre que celle utilisée pour la transmission d'informations.
11. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce que ladite source laser possède deux parties de sortie optique, qu'il est prévu des premiers moyens de division optique pour diviser la lumière provenant de l'une desdites parties de sortie optiques de ladite source laser et pour envoyer une lumière divisée audit filtre optique, et des seconds moyens de division optique pour diviser la lumière délivrée par l'une desdites parties de sortie optique de ladite source laser et pour envoyer la lumière divisée auxdits seconds moyens de détection optique.
12. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits premiers et seconds moyens de division optique divisent la lumière provenant de la même partie parmi lesdites parties de sortie optique de ladite source laser.
13. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits premiers et seconds moyens de division optique divisent la lumière provenant desdites différentes parties de sortie optique.
14. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour contrôler les longueurs d'onde individuelles de différentes sources de lumière d'un système de transmission optique à multiplexage par division des longueurs d'onde, caractérisé en ce qu'il comporte
des premiers moyens de division optique (112-1 - 112-N) pour diviser chacun des signaux optiques de sortie provenant d'une pluralité d'émetteurs optiques, auxquels différentes longueurs d'onde optiques sont affectées
des seconds moyens de division optique (118) pour diviser un signal optique obtenu par multiplexage par division des longueurs d'onde desdits signaux optiques de sortie provenant d'émetteurs optiques
des moyens (120) de division de longueurs d'onde possédant une caractéristique de transmission qui rend maximum ou minimum le rapport de transmission de ces moyens pour une pluralité de longueurs d'onde prédéterminées pour réaliser la division des longueurs d'onde d'un signal de sortie optique desdits seconds moyens de division optique et
des moyens d'évaluation (116-2 - 116-N) pour évaluer l'écart de la longueur d'onde optique de chacun desdits émetteurs optiques, en référence à l'intensité d'un signal de sortie optique provenant desdits premiers moyens de division optique et l'intensité d'un signal de sortie optique possédant une longueur d'onde correspondante et délivré par lesdits moyens de division des longueurs d'onde.
15. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évaluation (116-1 - 116-N) comprennent
des premiers moyens de détection optique (122, 126) pour convertir un signal de sortie optique ayant une longueur d'onde correspondante et délivré par lesdits moyens de division des longueurs d'onde en un signal électrique ;
des seconds moyens de détection optique (124, 128) pour convertir un signal de sortie optique provenant de l'un correspondant desdits premiers moyens de division optique en un signal électrique ;
des moyens différentiels (130) pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie dudit second moyen de détection optique ; et
des moyens comparateurs (132) pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
16. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 15, caractérisé en ce que
lesdits premiers moyens de détection optique (122, 126) comprennent un premier élément de réception de lumière (122) pour convertir un signal de sortie optique possédant une longueur d'onde correspondante et délivré par lesdits moyens de division des longueurs d'onde en un signal électrique, et des premiers moyens d'amplification logarithmique (126) pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit premier élément de réception de lumière
lesdits seconds moyens de détection optique (124, 128) comprennent un second élément de réception de lumière (124) pour convertir un signal de sortie optique desdits premiers moyens de division optique en un signal électrique et des seconds moyens d'amplification logarithmique (128) pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit second élément de réception de lumière ; et
lesdits premiers et seconds moyens d'amplification logarithmique (126, 128) possèdent des gains qui sont déterminés de manière à rendre sensiblement égaux leurs niveaux de sortie lorsqu'un signal de sortie optique de l'un correspondant desdits émetteurs optiques est un signal de sortie optique possédant lesdites longueurs d'onde prédéterminées qui lui sont affectées.
17. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde pour contrôler des longueurs d'onde d'une pluralité d'émetteurs optiques (210-1 - 210-N), auxquels différentes longueurs d'onde optiques sont affectée, caractérisé en ce qu'il comporte
des moyens (216) de combinaison/division des longueurs d'onde comprenant une pluralité de ports de transmission pour les longueurs d'onde et un port composite pour composer des faisceaux de lumière introduits dans lesdits ports de longueurs d'onde à des cadences de transmission conformément à des caractéristiques de transmission de longueurs d'onde desdits ports respectifs de transmission de longueurs d'onde et délivrer la lumière composite provenant dudit port composite, et pour diviser la lumière introduite dans ledit port composite à des cadences de transmission correspondant à des caractéristiques de transmission de longueurs d'onde desdits ports respectifs de transmission des longueurs d'onde et délivrer des faisceaux divisés de lumière provenant desdits ports de transmission des longueurs d'onde
des moyens de division optique 2x2 (214-1 - 214-N) connectés à la sortie optique de chacun desdits émetteurs optiques et à l'un correspondant desdits ports de transmission des longueurs d'onde desdits moyens (216) de combinaison/division des longueurs d'onde ; des moyens réfléchissants pour renvoyer par réflexion une partie du signal de sortie optique provenant dudit port composite desdits moyens de combinaison/division de longueurs d'onde audit port composite ; et
des moyens d'évaluation (218-2 - 218-N) pour évaluer l'écart en longueur d'onde optique de chacun desdits émetteurs optiques par référence à deux faisceaux de lumière provenant de chacun desdits moyens de division optique, l'un desdits deux faisceaux étant une lumière formée par division à partir du signal de sortie de l'un associé desdits émetteurs optiques, tandis que l'autre desdits deux faisceaux est une lumière séparée par division à partir de la lumière introduite depuis l'un correspondant desdits orifices de transmission de longueurs d'onde desdits moyens de combinaison/division.
18. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits moyens d'évaluation comprennent
des premiers moyens de détection optique pour convertir ladite lumière séparée par division à partir du signal de sortie de l'un associé desdits émetteurs optiques et introduite à partir dudit moyen de division optique, en un signal électrique
des seconds moyens de détection optique pour convertir ladite lumière séparée par division à partir de la lumière introduite à partir de l'un correspondant desdits ports de transmission des longueurs d'onde desdits moyens (216) de composition/division et introduites à partir desdits moyens de division optique en un signal électrique ;
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie dudit second moyen de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
19. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 18, caractérisé en ce que
lesdits premiers moyens de détection optique comprennent un premier élément de réception de lumière pour convertir ladite lumière séparée par division à partir du signal de sortie de l'un associé desdits émetteurs optiques en un signal électrique, et des premiers moyens d'amplifiqation logarithmique pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit premier élément de réception de lumière
lesdits seconds moyens de détection optique comprennent un second élément de réception de lumière pour convertir ladite lumière séparée par division à partir de l'un correspondant desdits ports de transmission de longueurs d'ondes desdits moyens de combinaison/division en un signal électrique et des seconds moyens d'amplification logarithmique pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit second élément de réception de lumière ; et
lesdits premiers et seconds moyens d'amplification lgarithimique possèdent des gains qui sont déterminés de manière à rendre sensiblement égaux leurs niveaux de sortie lorsqu'un signal de sortie optique de l'un correspondant desdits émetteurs optiques est un signal de sortie optique possédant lesdites longueurs d'onde prédéterminées qui lui sont affectées.
20. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de rotation de polarisation intercalés entre ledit port composite, lesdits moyens (216) de combinaison/division des longueurs d'onde et lesdits moyens réfléchissants pour faire tourner le plan de polarisation d'un angle prédéterminé.
21. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour contrôler la longueur d'onde d'une source laser, caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique pour transmettre une bande prédéterminée de longueurs d'onde, comportant en son centre une longueur d'onde prédéterminée
des premiers et seconds moyens de détection optique pour convertir une lumière incidente en des signaux électriques ;
des premiers moyens de division optique pour diviser un signal de sortie optique provenant de ladite source laser en deux parties et pour envoyer une partie de ce signal auxdits premiers moyens de détection optique et l'autre partie du signal audit filtre optique
des seconds moyens de division optique pour diviser la lumière provenant dudit filtre optique en deux parties et pour envoyer une partie de cette lumière auxdits seconds moyens de détection optique et délivrer l'autre partie de la lumière à un milieu de transmission optique pour la transmission d'informations ;
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
22. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 21, caractérisé en ce que
lesdits premiers moyens de détection optique comprennent un premier élément de réception de lumière pour convertir un signal de sortie desdits moyens de division optique en un signal électrique, et des premiers moyens d'amplification logarithmique pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit premier élément de réception de lumière
lesdits seconds moyens de détection optique comprennent un second élément de réception de lumière pour convertir un signal de sortie optique desdits seconds moyens de division optique en un signal électrique, et des seconds moyens d'amplification logarithmique pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie dudit second élément de réception de lumière ; et
lesdits premiers et seconds moyens d'amplification logarithmique ont des gains qui sont déterminés de manière à rendre sensiblement égaux les niveaux de sortie desdits premiers et seconds moyens d'amplification logarithmique, lorsque le signal de sortie optique de ladite source laser possède ladite longueur d'onde prédéterminée.
23. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon l'une des revendications 21 ou 22, caractérisé en ce que lesdits premiers et secondes moyens de division optique sont des diviseurs de faisceau.
24. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon l'une quelconque des revendications 2l > à 23, caractérisé en ce que ledit filtre optique possède des caractéristiques de transmission rendant maximum ou minimum le rapport de transmission pour ladite longueur d'onde prédéterminée et réduisant le rapport de transmission lorsqu'une lumière incidente diffère de ladite longueur d' onde prédéterminée.
25. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques pour contrôler la longueur d'onde d'une source laser, caractérisé en ce qu'il comporte
un filtre optique transmettant une bande prédéterminée de longueurs d'onde et ayant en son centre une longueur d'onde prédéterminée
des premiers et seconds moyens de détection optique pour convertir une lumière incidente en des signaux électriques
des moyens de division optique pour diviser un signal de sortie optique provenant de ladite source laser en deux parties et pour envoyer une partie de ce signal de sortie auxdits premiers moyens de détection optique et l'autre partie de ce signal audit filtre optique, et envoyer une lumière réfléchie dudit filtre optique auxdits seconds moyens de détection optique
des moyens différentiels pour calculer une différence entre le niveau de sortie desdits premiers moyens de détection optique et le niveau de sortie desdits seconds moyens de détection optique ; et
des moyens comparateurs pour comparer le niveau de sortie desdits moyens différentiels à un niveau prédéterminé.
26. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon la revendication 25, caractérisé en ce que
lesdits premiers moyens de détection optique incluent un premier élément de réception de la lumière pour convertir un signal de sortie optique desdits premiers moyens de division optique en un signal électrique, et des premiers moyens d'amplification logarithmique pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie émanant dudit premier élément de réception de la lumière ; et
lesdits seconds moyens de détection optique incluant un second élément de réception de la lumière pour convertir un signal de sortie optique desdits premiers moyens de division optique en un signal électrique, et des seconds moyens d'amplification logarithmique pour réaliser l'amplification logarithmique d'un signal de sortie délivré par ledit second élément de réception de la lumière.
27. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon l'une des revendications 25 ou 26, caractérisé en ce que lesdits moyens de division optique comprennent un diviseur de faisceaux.
28. Dispositif de contrôle de longueurs d'onde optiques selon l'une quelconque des revendications 25 à 27, caractérisé en ce que ledit filtre optique possède des caractéristiques de transmission qui rendent maximum ou minimum le rapport de transmission pour ladite longueur d'onde prédéterminée et réduisent le rapport de transmission lorsque la lumière incidente diffère de la longueur d'onde prédéterminée.
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