FR2520110A1 - Optical energy sensor and demodulation system - has etched single mode fibre stretched or compressed by signal energy to change optical path length - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne le domaine de la modulation de l'énergie rayonnante dans des fibres optiques. The invention relates to the field of modulation of radiant energy in optical fibers.
On utilise dans l'art antérieur, pour la modulation de phase ou la modulation de fréquence de, par exemple, la lumière dans une fibre optique, effet acoustooptique selon lequel le signal à superposer à la lumière circulant dans la fibre est utilisé pour exciter mécaniquement ou acoustiquement la fibre. Cette excitation mécanique ou acoustique provoque une variation de l'indice optique de l'ame de la fibre. Il en résulte une variation de la longueur du trajet optique suivi par la lumière parcourant la fibre. Cette lumière est donc module en phase et en fréquence par le signal. Dans le cas de fibres de verre, la variation de l'indice optique est très faible pour une énergie donnée d'excitation mécanique ou acoustique.Pour obtenir une modulation suffisante, ceci nécessite soit un signal d'énergie élevé, soit de grandes longueurs d'interaction, la longueur d'interaction étant la longueur sur laquelle la fibre doit entre excitée de façon acoustique pour qu'une modulation se produise. La sensibilité des fibres optiques à la modulation acoustique directe est décrite par
J.A. Bucaro dans "Applied Optics", volume 18, NO 6, 15 mars 1979.Is used in the prior art, for phase modulation or frequency modulation of, for example, light in an optical fiber, acoustooptic effect according to which the signal to be superimposed on the light flowing in the fiber is used to mechanically excite or acoustically the fiber. This mechanical or acoustic excitation causes a variation in the optical index of the fiber core. This results in a variation in the length of the optical path followed by the light passing through the fiber. This light is therefore modulated in phase and in frequency by the signal. In the case of glass fibers, the variation of the optical index is very small for a given energy of mechanical or acoustic excitation. To obtain a sufficient modulation, this requires either a high energy signal or long lengths d interaction, the interaction length being the length over which the fiber must enter acoustically excited for modulation to occur. The sensitivity of optical fibers to direct acoustic modulation is described by
JA Bucaro in "Applied Optics", volume 18, NO 6, March 15, 1979.
L'invention concerne une fibre à mode unique à revëtement d'épaisseur réduite, destinée à autre utilisée dans des capteurs permettant à l'énergie du signal détirer des fibres à mode unique afin de provoquer une modulation de phase. L'invention concerne également la réalisation de fibres optiques à mode d'ordre inférieur à partir de fibres optiques de grand diamètre. L'invention atteint ces deux objectifs par attaque de fibres optiques actuellement disponibles. The invention relates to a single mode fiber with a reduced thickness coating, for another used in sensors allowing the signal energy to attract single mode fibers in order to cause phase modulation. The invention also relates to the production of lower order mode optical fibers from large diameter optical fibers. The invention achieves these two objectives by attacking currently available optical fibers.
Comme décrit dans "Acoustic Sensitivity of
Single Mode Optical Power Dividers", de S.K. Sheem et J.H.As described in "Acoustic Sensitivity of
Single Mode Optical Power Dividers ", from SK Sheem and JH
Cole dans "Optics Letters1, volume 4, NO 10, octobre 1979, on attaque, dans l'art antérieur, une fibre à mode unique ou fibre à simple mode afin de diminuer ses possibilités de guidage de la lumière sans tenir compte de l'augmentation ou de la diminution de sa sensibilité acoustique ou d'un changement de structure de mode. Un tel effet de diminution d'aptitude â guider la lumière est considéré nuisible pour les applications visées par l'invention, et cette dernière concerne notamment des moyens destinés a le minimiser.Cole in "Optics Letters1, volume 4, NO 10, October 1979, in the prior art, a single mode fiber or single mode fiber is attacked in order to reduce its possibilities for guiding the light without taking account of the increase or decrease in its acoustic sensitivity or a change in mode structure. Such an effect of reducing the ability to guide light is considered harmful for the applications targeted by the invention, and the latter relates in particular to means intended to minimize it.
L'invention utilise également des réflecteurs à longueur d'onde répartie et longueur limitée, destinés à réfléchir la lumière dans une fibre optique à mode unique. The invention also uses reflectors with distributed wavelength and limited length, intended to reflect light in a single mode optical fiber.
Une telle réflexion est décrite dans la demande de brevet des
Etats-Unis d'Amérique N 088 579, intitulée "METHOD AND
APPARATUS FOR RADIANT ENERGY MODULATION IN OPTICAL FIBERS", et dans l'article "Photosensitivity in Optical Fiber Waveauides : Application to Reflection Filter Fabrication" de
K.O. Hill et collaborateurs dans Applied Physics Letters, 32(10), 15 mai 1978.Such a reflection is described in the patent application of
United States of America N 088 579, entitled "METHOD AND
APPARATUS FOR RADIANT ENERGY MODULATION IN OPTICAL FIBERS ", and in the article" Photosensitivity in Optical Fiber Waveauides: Application to Reflection Filter Fabrication "by
KO Hill et al. In Applied Physics Letters, 32 (10), May 15, 1978.
L'invention utilise également des réflecteurs qui provoquent une réflexion à l'intérieur d'une fibre optique dans un montage ressemblant à un interféromètre de
Fabry-Pérot. Un tel montage est décrit dans "Fiber Optic
Hydrophone Improved Strain Configuration and Environmental
Noise Protection", par P.G. Cielo dans Applied Optics, volume 18, N 17, 1er septembre 1979. L'invention concerne un dispositif de détection perEectionné dont l'un des nombreux éléments est constitué par ce montage de réflecteurs.The invention also uses reflectors which cause reflection inside an optical fiber in a mounting resembling an interferometer of
Fabry-Pérot. Such an arrangement is described in "Fiber Optic
Hydrophone Improved Strain Configuration and Environmental
Noise Protection ", by PG Cielo in Applied Optics, volume 18, N 17, September 1, 1979. The invention relates to a perfect detection device, one of the many elements of which is constituted by this assembly of reflectors.
L'invention concerne donc un capteur d'énergie optique à fibre de type perfectionné, un procédé de fabrication de ce capteur et un dispositif dé démodulation optique pouvant etre utilisé pour convertir le signal de sortie de ce type de capteur d'énergie, ainsi que d'autres types de capteurs d'énergie, en un signal électronique pouvant ëtre traité plus facilement. The invention therefore relates to an improved type fiber optic energy sensor, a method of manufacturing this sensor and an optical demodulation device which can be used to convert the output signal of this type of energy sensor, as well as other types of energy sensors, into an electronic signal that can be more easily processed.
Le capteur d'énergie selon l'invention utilise une fibre à mode unique, réalisée par attaque. Le fonctionnement du capteur d'énergie est le suivant
L'énergie du signal à détecter ou capter provoque un étirement d'une fibre à mode unique, réalisée par attaque.The energy sensor according to the invention uses a single mode fiber, produced by etching. The operation of the energy sensor is as follows
The energy of the signal to be detected or picked up causes a stretch of a single mode fiber, carried out by attack.
Une telle fibre est une fibre revëtue de verre, à mode unique, dont l'épaisseur du revêtement est réduite d'une valeur spécifique afin que la résistance de ce revetement soit abaissée. Lorsqu'il est nécessaire de conserver les propriétés de guidage de la lumière de la fibre attaquée à mode unique, il est prévu, selon l'invention, que la partie du revëtement de verre ayant été enlevée soit remplacée par une matière plastique dont l'indice optique est inférieur à celui de l'ame de la fibre à mode unique et dont le module d'élasticité est inférieur à celui du revëtement de verre que cette matière remplace. Cette fibre attaquée à mode unique est plus sensible à l'étirement ou à la compression, car elle est plus faible.Pour un signal ayant une quantité d'énergie donnée, une fibre à mode unique s'étire davantage après qu'elle a été attaquée.Such a fiber is a coated glass fiber, single mode, the thickness of the coating is reduced by a specific value so that the resistance of this coating is lowered. When it is necessary to preserve the light guiding properties of the single-mode etched fiber, it is provided, according to the invention, that the part of the glass coating having been removed is replaced by a plastic material, the optical index is lower than that of the core of the single-mode fiber and whose modulus of elasticity is lower than that of the glass coating that this material replaces. This single mode etched fiber is more sensitive to stretching or compression because it is weaker. For a signal having a given amount of energy, a single mode fiber stretches more after it has been attacked.
Il est indique dans l'art antérieur que ltétirage d'une longueur de fibre à mode unique provoque une variation de longueur du chemin optique parcouru par un rayonnement électromagnétique se déplaçant dans l'âme de cette fibre. Il est également indiqué dans l'art antérieur que cette variation de la longueur du chemin optique augmente avec l'amplitude de l'étirement de la fibre à mode unique. L'art antérieur utilise cette variation de la longueur du chemin optique pour moduler le rayonnement électromagnétique parcourant l'ame de la fibre. Il est également indiqué dans l'art antérieur que l'amplitude de la modulation augmente lorsque la variation de longueur du chemin optique augmente d'amplitude.Par conséquent, un capteur d'énergie optique à fibre comportant une fibre attaquée à mode unique et fonctionnant par étirement ou compression longitudinale de la fibre, produit, pour un signal ayant une quantité d'énergie donnée, une plus grande modulation, de sorte que sa sensibilité est plus grande. It is indicated in the prior art that the drawing of a length of single mode fiber causes a variation in the length of the optical path traveled by electromagnetic radiation moving in the core of this fiber. It is also indicated in the prior art that this variation in the length of the optical path increases with the amplitude of the stretching of the single mode fiber. The prior art uses this variation in the length of the optical path to modulate the electromagnetic radiation traversing the core of the fiber. It is also indicated in the prior art that the amplitude of the modulation increases when the variation in length of the optical path increases in amplitude. Consequently, a fiber optic energy sensor comprising a single mode etched fiber operating by stretching or longitudinal compression of the fiber, produces, for a signal having a given quantity of energy, a greater modulation, so that its sensitivity is greater.
L'invention utilise également le procédé d'attaque pour produire des fibres optiques à faible dispersion modale, à partir de fibres optiques ayant de plus grands diamètres. The invention also uses the etching method to produce optical fibers with low modal dispersion, from optical fibers having larger diameters.
L'invention concerne également un procédé de fabrication de dispositifs à fibre optique attaquée. Ce procédé permet d'obtenir une forme à partir de matières insensibles au processus d'attaque. Ces formes sont utilisées pour maintenir la fibre à attaquer dans la meme configuration que celle qu'elle doit avoir dans l'appareil réel. Divers moyens sont également décrits plus en détail ci-après afin de permettre l'enlèvement de la forme si cette dernière doit être absente de l'appareil réel. The invention also relates to a method for manufacturing etched optical fiber devices. This process makes it possible to obtain a shape from materials insensitive to the attack process. These forms are used to maintain the fiber to be attacked in the same configuration as that which it must have in the real apparatus. Various means are also described in more detail below in order to allow the removal of the form if the latter must be absent from the real apparatus.
Enfin, l'invention concerne un dispositif de démodulation optique qui augmente l'utilité des capteurs d'énergie en démodulant optiquement et réellement le signal de sortie du capteur d'énergie, ce qui réduit sensiblement les bandes passantes très grandes nécessaires jusqu'à présent pour les équipements de démodulation électronique. Le dispositif de démodulation optique selon l'invention permet également le multiplexage de plusieurs capteurs d'énergie sur la meme fibre optique, ce qui réduit sensiblement les coüts d'un équipement à plusieurs capteurs tel qu'une rangée d'hydrophones. Finally, the invention relates to an optical demodulation device which increases the utility of the energy sensors by optically and actually demodulating the output signal of the energy sensor, which appreciably reduces the very large bandwidths hitherto necessary. for electronic demodulation equipment. The optical demodulation device according to the invention also allows the multiplexing of several energy sensors on the same optical fiber, which significantly reduces the costs of equipment with several sensors such as a row of hydrophones.
Le dispositif de démodulation optique est réalisé de manière que chaque capteur d'énergie soit placé entre les éléments de deux réflecteurs de Bragg-de longueur limitée, formés à l'intérieur de la fibre optique. Chaque paire de réflecteurs ainsi disposés forme un interféromètre du type Fabry-Pérot qui ne présente des résonances que pour les parties du spectre électromagnétique dans lesquelles les réflecteurs de Bragg travaillent. Etant donné que chaque capteur d'énergie est placé entre les réflecteurs d'une paire, lorsque l'énergie d'un signal est détectée, la variation de longueur du chemin optique qui en résulte pour le capteur provoque un décalage spectral des résonances de l'interféromètre de Fabry-Pérot. Le dispositif démodule ensuite partiellement ce décalage spectral au moyen d'un second interféromètre Fabry-Pérot, appelé l'interféromètre analyseur dont les résonances ont un écart spectral tel par rapport à celles de 11 interféromètre contenant le capteur d'énergie, qu'il en résulte une amplification du décalage spectral. Le signal de sortie de l'ensemble constitué par 11 interféromètre à capteurs d'énergie et l'interféromètre analyseur provoque un décalage spectral supérieur au décalage spectral initial, la différence de décalage correspondant à un facteur d'amplification donné par des équations indiquées dans la description détaillée qui suit. Le dispositif permet également l'utilisation de plus d'un interféromètre analyseur, chacun de ces interféromètres réalisant une amplification différente.Les amplifications résultantes peuvent etre conçues pour donner des signaux de sortie correspondant chacun à un chiffre distinct du nombre exprimant le décalage spectral initial, ce qui réduit la bande passante des détecteurs électroniques et du démodulateur temporel. The optical demodulation device is designed so that each energy sensor is placed between the elements of two Bragg-reflectors of limited length, formed inside the optical fiber. Each pair of reflectors thus arranged forms an interferometer of the Fabry-Perot type which exhibits resonances only for the parts of the electromagnetic spectrum in which the Bragg reflectors work. Since each energy sensor is placed between the reflectors of a pair, when the energy of a signal is detected, the resulting variation in length of the optical path for the sensor causes a spectral shift in the resonances of the 'Fabry-Pérot interferometer. The device then partially demodulates this spectral shift by means of a second Fabry-Pérot interferometer, called the analyzer interferometer, the resonances of which have a spectral difference such as that of 11 interferometers containing the energy sensor, that it an amplification of the spectral shift results. The output signal of the assembly consisting of 11 energy sensor interferometer and the analyzer interferometer causes a spectral shift greater than the initial spectral shift, the difference in offset corresponding to an amplification factor given by equations indicated in the detailed description which follows. The device also allows the use of more than one analyzer interferometer, each of these interferometers producing a different amplification. The resulting amplifications can be designed to give output signals each corresponding to a separate digit of the number expressing the initial spectral shift, which reduces the bandwidth of the electronic detectors and the time demodulator.
Le dispositif de démodulation optique permet enfin de multiplexer plusieurs capteurs d'énergie sur la meme fibre en donnant à chaque paire de réflecteurs, correspondant à chaque capteur, une bande de réflexion différente de celle de toutes les autres paires de réflecteurs. The optical demodulation device finally makes it possible to multiplex several energy sensors on the same fiber by giving each pair of reflectors, corresponding to each sensor, a reflection band different from that of all the other pairs of reflectors.
Le dispositif utilise un laser à balayage de longueur d'onde dont le signal de sortie se déplace sur les résonances d'une paire de réflecteurs à la fois. The device uses a wavelength scanning laser whose output signal travels over the resonances of one pair of reflectors at a time.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels
- la figure 1 est une coupe transversale, à échelle très agrandie, d'une fibre optique à mode unique ,
- la figure 2 est une coupe transversale, à échelle très agrandie, de la fibre optique à mode unique de la figure 1 attaquée conformément à l'invention ;
- la figure 3 est une coupe transversale à échelle très agrandie de l'âme d'une fibre de grand diamètre ;;
- la figure 4 est une coupe transversale à échelle très agrandie de la fibre de grand diamètre de la figure 3, après qu'elle a été attaquée et revëtue conformément à l'invention
- la figure 5 est une vue en bout du capteur d'énergie acoustique représenté sur la figure 6 ,
- la figure 6 est une coupe longitudinale du capteur d'énergie acoustique représenté sur la figure 5 ;
- la figure 7 est une coupe longitudinale partielle, à échelle agrandie, du capteur d'énergie acoustique représenté sur les figures 5 et 6 ,
- la figure 8 est une vue en bout d'une autre forme de réalisation du capteur d'énergie acoustique selon l'invention
- la figure 9 est une coupe partielle suivant la ligne 9-9 de la figure 8 ;;
- la figure 10 est une élévation d'une forme et d'une fibre optique à mode unique telles que disposées selon l'invention pour la fabrication de capteurs d'énergie optique à fibres
- la figure 11 est une coupe longitudinale de la forme seule de la figure 10, après qu'elle a été revetue d'une matière de protection, conformément à l'invention t
- la figure 12 est une élévation de la forme et de la fibre optique à mode unique de la figure 10, après attaque et revetement conformément à l'invention ,
- la figure 13 est une vue en bout d'une forme rétractable, pouvant etre utilisée lors du processus d'attaque ;;
- la figure 14 est un schéma d'un dispositif de démodulation optique selon l'invention
- la figure 15 est un graphique montrant une transmission typique réalisée au moyen de deux réflecteurs du dispositif représenté sur la figure 14 ;
- la figure 16 est un graphique montrant le signal de Sortie d'un laser pouvant ëtre utilisé dans le dispositif de démodulation optique de la figure 14 ;
- la figue 17 est un schéma d'un démodulateur à interféromètre analyseur multiple pouvant ëtre utilisé, selon l'invention, à la place de la partie du dispositif de démodulation optique entourée du cadre W en traits pointillés indiqué sur la figure 14 , et
- la figure 18 est un schéma simplifié d'un exemple de circuit du dénodulateur temporel montré sur les figures 14 et 17. The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which
FIG. 1 is a cross-section, on a greatly enlarged scale, of a single mode optical fiber,
- Figure 2 is a cross section, on a much enlarged scale, of the single mode optical fiber of Figure 1 attacked according to the invention;
- Figure 3 is a cross section on a greatly enlarged scale of the core of a large diameter fiber;
- Figure 4 is a cross-section on a greatly enlarged scale of the large diameter fiber of Figure 3, after it has been etched and coated in accordance with the invention
FIG. 5 is an end view of the acoustic energy sensor shown in FIG. 6,
- Figure 6 is a longitudinal section of the acoustic energy sensor shown in Figure 5;
FIG. 7 is a partial longitudinal section, on an enlarged scale, of the acoustic energy sensor shown in FIGS. 5 and 6,
- Figure 8 is an end view of another embodiment of the acoustic energy sensor according to the invention
- Figure 9 is a partial section along line 9-9 of Figure 8 ;;
- Figure 10 is an elevation of a shape and a single mode optical fiber as arranged according to the invention for the manufacture of fiber optic energy sensors
- Figure 11 is a longitudinal section of the sole form of Figure 10, after it has been coated with a protective material, according to the invention t
FIG. 12 is an elevation of the shape and of the single mode optical fiber of FIG. 10, after etching and coating in accordance with the invention,
- Figure 13 is an end view of a retractable shape, which can be used during the attack process;
- Figure 14 is a diagram of an optical demodulation device according to the invention
- Figure 15 is a graph showing a typical transmission achieved by means of two reflectors of the device shown in Figure 14;
- Figure 16 is a graph showing the output signal of a laser that can be used in the optical demodulation device of Figure 14;
FIG. 17 is a diagram of a demodulator with multiple analyzer interferometer which can be used, according to the invention, in place of the part of the optical demodulation device surrounded by the frame W in dotted lines indicated in FIG. 14, and
FIG. 18 is a simplified diagram of an example of a circuit of the time denodulator shown in FIGS. 14 and 17.
L'invention concerne un capteur d'énergie optique à fibre à haute sensibilité, ainsi qu'un dispositif de démodulation optique convertissant le signal de sortie du capteur d'énergie en un signal électrique analogique. La description portera d'abord sur le capteur d'énergie, puis sur le dispositif de démodulation. The invention relates to a high sensitivity fiber optic energy sensor, as well as an optical demodulation device which converts the output signal from the energy sensor into an analog electrical signal. The description will relate first to the energy sensor, then to the demodulation device.
Il est indiqué actuellement, dans le domaine des capteurs d'énergie optique à fibres, que, si une fibre optique à mode unique est comprimée ou étirée radialement, ou bien comprimée longitudinalement, la longueur du chemin optique parcouru par un rayonnement électromagnétique se déplaçant dans l'ame de la fibre optique change. L'art antérieur indique également qu'un accroissement de l'étirement ou de la compression de la fibre à mode unique provoque également un accroissement de la variation de longueur du chemin optique. On utilise actuellement cette variation de longueur du chemin optique pour moduler la phase de la lumière parcourant l'ame. La longueur de fibre optique sur laquelle la modulation se produit est appelée "longueur d'interaction". It is currently indicated, in the field of fiber optic energy sensors, that, if a single mode optical fiber is compressed or stretched radially, or else compressed longitudinally, the length of the optical path traversed by electromagnetic radiation moving in the fiber optic soul is changing. The prior art also indicates that an increase in the stretching or compression of the single mode fiber also causes an increase in the variation in length of the optical path. This variation in length of the optical path is currently used to modulate the phase of the light passing through the core. The length of optical fiber over which modulation occurs is called the "interaction length".
L'invention concerne une fibre attaquée à mode unique, destinée à des capteurs optiques d'énergie à fibres. The invention relates to a single mode etched fiber for optical fiber energy sensors.
Une fibre à mode unique est une fibre réalisée de manière à ne permettre qu'une propagation du mode d'ordre le plus bas.A single mode fiber is a fiber made so as to allow only propagation of the lowest order mode.
Ce mode d'ordre le plus bas se subdivise en deux parties dans le cas de certaines réalisations de fibres à mode unique.This lowest order mode is subdivided into two parts in the case of certain embodiments of single mode fibers.
Dans ces cas, le mode d'ordre le plus bas contient deux états de propagation qui sont distingués l'un de l'autre par le fait que leurs polarisations sont perpendiculaires entre elles.In these cases, the lowest order mode contains two propagation states which are distinguished from each other by the fact that their polarizations are perpendicular to each other.
Une fibre attaquée à mode unique est définie dans le présent mémoire comme étant une fibre optique à mode unique dont l'épaisseur du revëtement a été réduite par une réaction chimique (par exemple attaque dans un bain d'acide flurohydrique ou dans un bain d'acide fluorhydrique tamponne au fluorure d'ammonium), ou bien par un fraisage ionique. A single-mode etched fiber is defined herein as a single-mode optical fiber whose coating thickness has been reduced by a chemical reaction (for example etching in a hydrofluoric acid bath or in a hydrofluoric acid buffered with ammonium fluoride), or by ion milling.
La figure 1 est une coupe à échelle agrandie d'une fibre avant attaque. La figure 2 est une coupe trans versale à échelle agrandie de la fibre une fois attaque . La figure 1 montre que le revetement de verre, indiqué globalement en 2-1, présente une épaisseur K. La figure 2 montre que le revetement 2-2 présente une épaisseur réduite
R. Sur les figures 1 et 2, l'ame est indiquée en 1-1 et 1-2 et présente un diamètrer V qui reste inchangé du fait de la nature du processus d'attaque qui n'a lieu que sur la surface apparente de la fibre.Figure 1 is a section on an enlarged scale of a fiber before attack. Figure 2 is a cross section on an enlarged scale of the fiber after attack. Figure 1 shows that the glass coating, generally indicated in 2-1, has a thickness K. Figure 2 shows that the coating 2-2 has a reduced thickness
A. In FIGS. 1 and 2, the core is indicated in 1-1 and 1-2 and has a diameter V which remains unchanged due to the nature of the attack process which takes place only on the apparent surface. fiber.
L'utilité d'une telle fibre sera tout d'abord expliquée en ce qui concerne la sensibilité, l'explication portant ensuite sur la facilité de fabrication de dispositifs utilisant des fibres attaquées à mode unique. Pour une quantité d'énergie donnée E d'un signal à détecter, la fibre de longueur L et d'aire totale S1 en section droite, montrée sur la figure 1, s'étire d'une longueur L1 telle que
où YO est le module d'élasticité de la matière de la fibre, ce module étant supposé constant et égal à celui du quartz fondu, pour simplifier l'explication. Au moyen du meme calcul que le précédent, mais en introduisant l'épaisseur de revetement réduite dans l'équation EQ I, on obtient la longueur de l'étirement AL2 présentée par la fibre attaquée pour la meme quantité d'énergie E du signal
où S2 est l'aire en section droite de la fibre attaquée. Etant donné que S1 est supérieur à S2, on tire des équations EQ I et EQ Il, AL2 > t L. Il est donc indiqué, dans la technique actuelle de la détection optique par fibres, que, pour une quantité donnée d'énergie de signal, la fibre attaquée à mode unique présente une plus grande variation de longueur du chemin optique que la fibre normale à mode unique, ce qui entraine une modulation de phase plus importante de la lumière parcourant l'ame. where S2 is the cross-sectional area of the fiber under attack. Since S1 is greater than S2, we derive the equations EQ I and EQ Il, AL2> t L. It is therefore indicated, in the current technique of optical fiber detection, that, for a given quantity of energy of signal, the single mode etched fiber has a greater variation in the length of the optical path than the normal single mode fiber, which results in greater phase modulation of the light passing through the core.
Une autre utilité apparait si l'on tient compte du fait que les fibres de très faible diamètre extérieur sont difficiles à réaliser au moyen des procédés actuels et, meme dans le cas où l'on parvient à réaliser de telles fibres, ces dernières sont difficiles à manipuler. L'invention permet de construire, avec des fibres de grand diamètre aisément disponibles, des dispositifs pouvant utiliser des fibres à revetement d'épaisseur réduite. Lorsque de tels dispositifs sont assemblés jusqu'au stade où la fibre de grand diamètre est en place, cette fibre peut ensuite etre attaquée, ce qui évite d'avoir à manipuler par la suite une fibre fine ou une fibre à revetement réduit. Ce procédé sera décrit plus en détail ci-après. Another utility appears if one takes into account the fact that fibers of very small outside diameter are difficult to produce by means of current methods and, even in the case where it is possible to produce such fibers, the latter are difficult To manipulate. The invention makes it possible to construct, with fibers of large diameter readily available, devices which can use coated fibers of reduced thickness. When such devices are assembled up to the stage where the large diameter fiber is in place, this fiber can then be attacked, which avoids having to subsequently handle a fine fiber or a fiber with reduced coating. This process will be described in more detail below.
Une autre utilité apparait lorsqu'il devient nécessaire de réaliser des fibres à ame de faible diamètre. Another utility appears when it becomes necessary to make fibers with a core of small diameter.
L'invention permet de réaliser de telles fibres à partir de fibres de plus grand diamètre. La figure 3 montre en section droite une fibre optique 3-3 de grand diamètre dont l'ame (par exemple du verre de silice) présente un diamètre F. La fibre de grand diamètre est attaquée afin que l'on obtienne une fibre fine, représentée en coupe en 4-4 sur la figure 4, ayant un diamètre réduit G. L'invention permet en outre de revetir ensuite une fibre d'un diamètre G avec une matière 5-4, par exemple du caoutchouc siliconé du type RTV 670" produit par la firme General Electric Corporation, ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la fibre elle-mème, ce qui permet de produire une fibre optique à âme de faible diamètre. Cette fibre convient à des modes optiques guidés de faible nombre.The invention makes it possible to produce such fibers from fibers of larger diameter. FIG. 3 shows in cross section a 3-3 optical fiber of large diameter whose core (for example silica glass) has a diameter F. The fiber of large diameter is attacked so that a fine fiber is obtained, shown in section in 4-4 in FIG. 4, having a reduced diameter G. The invention further makes it possible to then coat a fiber of diameter G with a material 5-4, for example silicone rubber of the RTV 670 type. "produced by the firm General Electric Corporation, having a refractive index lower than that of the fiber itself, which makes it possible to produce an optical fiber with a small diameter core. This fiber is suitable for guided optical modes of small number.
A titre d'exemple du processus d'attaque, la fibre 3-3 de la figure 3 peut avoir un diamètre, avant attaque, de l'ordre de 100 micromètres et l'âme attaquée 4-4 de la figure 4 peut avoir un diamètre de l'ordre de 50 à 5 micromètres. As an example of the etching process, the fiber 3-3 in FIG. 3 can have a diameter, before attack, of the order of 100 micrometers and the etched core 4-4 in FIG. 4 can have a diameter of the order of 50 to 5 micrometers.
L'invention concerne le capteur d'énergie hydroacoustique particulier montré sur les figures 5 et 6, et en partie sur la figure 7. La figure 5 est une vue en bout montrant la forme cylindrique du capteur. La figure 6 est une coupe longitudinale du capteur. Ce dernier est constitué d'un boitier cylindrique rigide, pouvant etre réalisé en aluminium et indiqué en 6 sur la figure 6. La surface extérieure de ce boitier cylindrique présente un diamètre réduit entre des plans H et J. Une membrane de matière souple, indiquée globalement en 7 et entourant le boitier cylindrique, renferme des spires radiales d'une fibre optique à mode unique, indiquée globalement en 8. Cette matière souple peut être, par exemple, du caoutchouc siliconé ou du polychlorure de vinyle.Ce manchon est collé, comme indiqué en 13 et/ou serti, comme indiqué en 14, sur les extrémités 13' de plus grand diamètre du boitier cylindrique, afin qu'un espace 9 soit ainsi fcrmé entre la membrane souple et le boitier cylindrique rigide, espace dans lequel le boitier ou la forme rigide présente un diamètre réduit. La paroi de la partie de diamètre réduit de ce boitier cylindrique rigide présente des trous 10 d'égalisation qui partent de la paroi intérieure du boitier cylindrique pour aboutir à l'espace compris entre la membrane souple et ledit boitier rigide. Des saillies 11, indiquées sur la figure 6, apparaissent sur les parois intérieures du boitier cylindrique. De plus, une vessie souple 12 est étirée à l'intérieur du boîtier cylindrique et sert de ballast et de réservoir 16 communiquant avec l'espace 9 par les trous 10.Les espaces 16 et 9 sont remplis d'une seconde matière souple et visqueuse, par exemple de l'air, de l'hélium ou de l'huile siliconée. Des chapeaux extrëmes 17 sont également utilisés afin de former un espace supplémentaire 16', montré sur la figure 6, ces chapeaux présentant des trous 15 qui les traversent sur toute leur épaisseur. The invention relates to the particular hydroacoustic energy sensor shown in Figures 5 and 6, and in part in Figure 7. Figure 5 is an end view showing the cylindrical shape of the sensor. Figure 6 is a longitudinal section of the sensor. The latter consists of a rigid cylindrical case, which can be made of aluminum and indicated at 6 in FIG. 6. The outer surface of this cylindrical case has a reduced diameter between planes H and J. A membrane of flexible material, indicated generally in 7 and surrounding the cylindrical casing, contains radial turns of a single mode optical fiber, indicated generally in 8. This flexible material can be, for example, silicone rubber or polyvinyl chloride. as indicated in 13 and / or crimped, as indicated in 14, on the ends 13 ′ of larger diameter of the cylindrical housing, so that a space 9 is thus formed between the flexible membrane and the rigid cylindrical housing, space in which the case or the rigid form has a reduced diameter. The wall of the reduced diameter portion of this rigid cylindrical housing has equalization holes 10 which leave from the interior wall of the cylindrical housing to end up in the space between the flexible membrane and said rigid housing. Projections 11, shown in Figure 6, appear on the inner walls of the cylindrical housing. In addition, a flexible bladder 12 is stretched inside the cylindrical housing and serves as ballast and reservoir 16 communicating with the space 9 through the holes 10. The spaces 16 and 9 are filled with a second flexible and viscous material , for example air, helium or silicone oil. Extreme caps 17 are also used in order to form an additional space 16 ′, shown in FIG. 6, these caps having holes 15 which pass through them over their entire thickness.
L'hydrophone montré sur les figures 5, 6 et 7 fonctionne de la manière suivante
L'hydrophone est immergé dans le fluide parcouru par les ondes acoustiques à mesurer. A toute profondeur particulière, l'invention réalise un équilibrage entre la pression statique régnant dans les espaces 9 et 16 et la pression statique exercée par le fluide à l'extérieur de l'hydrophone en permettant à une certaine partie de ce fluide de pénétrer dans l'hydrophone par les trous 15, puis d'étirer la vessie 12 autour des saillies ll, comme montré par les traits mixtes 12', afin de comprimer la seconde matière souple et visqueuse dans les espaces 16 et 9. Lorsque la pression régnant dans les espaces 16 et 9, augmentée de la pression supplémentaire résultant de l'étirement de la vessie 12, est égale à la pression extérieure, le fluide cesse de pénétrer par les trous 15.Ces derniers et/ou les trous 10 d'équilibrage sont suffisamment petits pour que le temps demandé pour l'équilibrage soit très supérieur aux inter-valles de temps entre les pressions acoustiques à mesurer.The hydrophone shown in Figures 5, 6 and 7 works as follows
The hydrophone is immersed in the fluid traversed by the acoustic waves to be measured. At any particular depth, the invention achieves a balance between the static pressure prevailing in the spaces 9 and 16 and the static pressure exerted by the fluid outside the hydrophone by allowing a certain part of this fluid to penetrate into the hydrophone through the holes 15, then stretch the bladder 12 around the projections ll, as shown by the dashed lines 12 ', in order to compress the second flexible and viscous material in the spaces 16 and 9. When the pressure prevailing in the spaces 16 and 9, increased by the additional pressure resulting from the stretching of the bladder 12, is equal to the external pressure, the fluid ceases to penetrate through the holes 15. These latter and / or the balancing holes 10 are small enough that the time required for balancing is much greater than the time intervals between the acoustic pressures to be measured.
Les signaux acoustiques à mesurer ou détecter par l'hydrophone se présentent sous la forme de variations alternées de la pression du fluide ambiant. Etant donné que ces variations ne sont pas équilibrées par le dispositif à vessie décrit ci-dessus, elles provoquent une expansion et une contraction radiales de la membrane souple 7, afin d'étirer et de comprimer longitudinalement la fibre attaquée 9 à mode unique. The acoustic signals to be measured or detected by the hydrophone are in the form of alternating variations in the pressure of the ambient fluid. Since these variations are not balanced by the bladder device described above, they cause a radial expansion and contraction of the flexible membrane 7, in order to stretch and compress longitudinally the attacked fiber 9 in single mode.
Dans les applications demandant au capteur hydroacoustique des figures 5, 6 et 7 d'être en mouvement pendant qu'il est utilisé pour détecter des signaux hydroacoustiques, l'invention prévoit l'utilisation de fils d'armature, par exemple des fibres 8' montrées sur les figures 6 et 7, fixés parallèlement à l'axe du cylindre rigide. Les fibres 8' sont collées sur ia surface extérieure et/ou intérieure de la membrane souple 7 et elles passent audessous de chaque anneau 14 de bridage entourant le cylindre rigide 6. Les surfaces de bridage sont constituées par les parties 13' du cylindre rigide auxquelles la membrane souple 7 est fixée. Ces fibres 8' d'armature peuvent être des fibres pour nappes de pneumatique en "Kevlar", produites par la firme DuPont, ou bien des fibres de verre. Ces fibres 8' d'armature sont disposées de manière à accroitre la résistance longitudinale de la membrane souple 7. Par conséquent, si le capteur hydroacoustique des figures 5, 6 et 7 doit subir une accélération dans la direction de l'axe du cylindre rigide 6, la déformation qui eP résulte pour la membrane souple 7 est atténuée par les fibres d'armature 8' montrées sur les figures 6 et 7. En outre, ces fibres 8', lorsqu'elles sont placées parallèlement à l'axe du cylindre rigide 6, n'accroissent pas sensiblement la résistance de la membrane souple à la contraction radiale telle que celle provoquée par les signaux acoustiques détectés. En outre, la masse de la membrane souple peut varier, ainsi que la densité des spires 8 de fibre à mode unique, ce qui a pour effet de décaler la réponse aux fréquences hydroacoustiques. In applications requiring the hydroacoustic sensor of FIGS. 5, 6 and 7 to be in motion while it is used to detect hydroacoustic signals, the invention provides for the use of reinforcing wires, for example fibers 8 ′ shown in Figures 6 and 7, fixed parallel to the axis of the rigid cylinder. The fibers 8 'are bonded to the outer and / or inner surface of the flexible membrane 7 and they pass below each clamping ring 14 surrounding the rigid cylinder 6. The clamping surfaces are formed by the portions 13' of the rigid cylinder to which the flexible membrane 7 is fixed. These reinforcing fibers 8 ′ may be fibers for tire plies made of "Kevlar", produced by the firm DuPont, or else glass fibers. These reinforcing fibers 8 ′ are arranged so as to increase the longitudinal resistance of the flexible membrane 7. Consequently, if the hydroacoustic sensor of FIGS. 5, 6 and 7 must undergo an acceleration in the direction of the axis of the rigid cylinder 6, the deformation which results for the flexible membrane 7 is attenuated by the reinforcing fibers 8 ′ shown in FIGS. 6 and 7. In addition, these fibers 8 ′, when they are placed parallel to the axis of the cylinder rigid 6, do not substantially increase the resistance of the flexible membrane to radial contraction such as that caused by the detected acoustic signals. In addition, the mass of the flexible membrane may vary, as well as the density of the single-mode fiber turns 8, which has the effect of shifting the response to the hydroacoustic frequencies.
L'invention concerne également le capteur hydroacoustique montré sur les figures 8 et 9. La figure 8 est une vue en bout de ce capteur hydroacoustique et la figure 9 est une coupe longitudinale partielle du capteur de la figure 8 qui comprend une membrane souple 7-9 renfermant une hélice constituée d'une fibre 8-9 à mode unique. L'ensemble comprend également un cylindre intérieur 202 en matière souple et élastique, par exemple en caoutchouc siliconé, en contact avec la paroi intérieure de la membrane souple 7-9. Des fils d'armature, par exemple des fibres 201, sont placés parallèlement à l'axe de la membrane souple 7-9 et ils sont en contact mécanique avec le cylindre intérieur 202 afin d'accroitre la résistance longitudinale de ce dernier sans modifier notablement sa souplesse radiale.Les fibres 201 d'armature peuvent etre réalisées en "Kevlarw ou en verre, et elles peuvent également etre prolongées, en longueur, au-delà des extrémités de la matière souple, puis utilisées pour ancrer le capteur en position. Le cylindre souple intérieur 202 peut également etre prolongé en longueur afin de faciliter le positionnement ou l'ancrage du capteur. Selon 11 invention, il est également possible de fixer mécaniquement les fibres 201 d'armature à la surface extérieure de la membrane 7-9, parallèlement à l'axe de cette membrane 7-9, afin d'accroître sa résistance longitudinale. The invention also relates to the hydroacoustic sensor shown in FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is an end view of this hydroacoustic sensor and FIG. 9 is a partial longitudinal section of the sensor of FIG. 8 which comprises a flexible membrane 7- 9 containing a propeller made of a single mode 8-9 fiber. The assembly also includes an inner cylinder 202 made of flexible and elastic material, for example silicone rubber, in contact with the inner wall of the flexible membrane 7-9. Reinforcing wires, for example fibers 201, are placed parallel to the axis of the flexible membrane 7-9 and they are in mechanical contact with the internal cylinder 202 in order to increase the longitudinal resistance of the latter without significantly modifying its radial flexibility. The reinforcing fibers 201 can be made of "Kevlarw" or glass, and they can also be extended, in length, beyond the ends of the flexible material, then used to anchor the sensor in position. internal flexible cylinder 202 can also be extended in length in order to facilitate positioning or anchoring of the sensor. According to the invention, it is also possible to mechanically fix the reinforcing fibers 201 to the external surface of the membrane 7-9, parallel to the axis of this membrane 7-9, in order to increase its longitudinal resistance.
L'accroissement de la résistance longitudinale du capteur non seulement augmente la longévité de ce dernier, mais elle réduit également 11 amplitude de l'expansion et de la contraction radiales résultant de l'accélération longitudinale dudit capteur, sans atténuer la réponse de ce dernier, c'est-à-dire sa dilatation et sa contraction radiales, aux signaux acoustiques.The increase in the longitudinal resistance of the sensor not only increases the longevity of the latter, but it also reduces the amplitude of the radial expansion and contraction resulting from the longitudinal acceleration of said sensor, without attenuating the response of the latter, that is to say its radial expansion and contraction, to acoustic signals.
Le capteur hydroacoustique montré sur les figures 8 et 9 fonctionne de la manière suivante : il est immergé dans la solution parcourue par les signaux acoustiques. Les alternances périodiques de pression, présentes dans un signal acoustique, provoquent une dilatation et une contraction de la membrane souple 7-9. Lorsque cette membrane 7-9 se dilate et se contracte, elle étire ou comprime la fibre optique attaquée 8-9 à mode unique de manière à moduler, de meme que précédemment, le rayonnement électromagnétique se déplaçant à l'intérieur de l'ame de la fibre 8-9. En outre, étant donné que le cylindre intérieur est également souple dans la direction radiale, il oppose moins de résistance au mouvement de dilatation et de contraction de la membrane souple.Le capteur selon l'invention, représenté sur les figures 8 et 9, peut utiliser une fibre attaquée à mode unique comme fibre 8-9 à mode unique. The hydroacoustic sensor shown in Figures 8 and 9 works as follows: it is immersed in the solution traversed by the acoustic signals. The periodic pressure alternations, present in an acoustic signal, cause the flexible membrane 7-9 to expand and contract. When this membrane 7-9 expands and contracts, it stretches or compresses the attacked optical fiber 8-9 in a single mode so as to modulate, just as previously, the electromagnetic radiation moving inside the core of fiber 8-9. In addition, since the inner cylinder is also flexible in the radial direction, it offers less resistance to the movement of expansion and contraction of the flexible membrane. The sensor according to the invention, represented in FIGS. 8 and 9, can use a single mode etched fiber as 8-9 single mode fiber.
La fibre attaquée à mode unique selon l'invention convient à tous les capteurs d'énergie qui utilisent l'énergie d'un signal pour étirer ou pour comprimer longitudinalement une fibre à mode unique afin de provoquer une variation de la longueur du chemin optique de cette fibre. Certains capteurs d'énergie peuvent utiliser une fibre optique à mode d'ordre inférieur lorsque la dispersion modale d'une telle fibre est suffisamment basse pour maintenir une cohérence optique suffisante sur toute la longueur d'interaction. Dans le cas de ces capteurs d'énergie, l'invention propose la fibre fine de la figure 4. Il convient de noter que toute fibre optique peut ëtre attaquée afin que sa sensibilité aux mouvements longitudinaux d'étirement et de compression soit augmentée, par exemple des fibres multimodes à indice étagé ou à indice progressif. The single mode etched fiber according to the invention is suitable for all energy sensors which use the energy of a signal to stretch or to compress longitudinally a single mode fiber in order to cause a variation in the length of the optical path of this fiber. Some energy sensors can use a lower order mode optical fiber when the modal dispersion of such a fiber is low enough to maintain sufficient optical coherence over the entire interaction length. In the case of these energy sensors, the invention proposes the fine fiber of FIG. 4. It should be noted that any optical fiber can be attacked so that its sensitivity to longitudinal movements of stretching and compression is increased, by example of multimode fibers with stepped index or progressive index.
Dans le cas où le revêtement de verre d'une fibre à indice étagé ou à indice progressif est éliminé par attaque afin de modifier l'attitude de cette fibre à guider un rayonnement électromagnétique, l'invention prévoit que la fibre résultante peut etre revetue d'une matière telle que celle indiquée en 2-2' sur la figure 2, ayant un indice optique inférieur à celui de l'ame de la fibre, par exemple en caoutchouc siliconé du type "RTV 670", afin de rétablir l'attitude de la fibre à guider un rayonnement électromagnétique.L'invention englobe donc une "fibre optique attaquée" aussi bien qu'une "fibre optique attaquée à mode unique" et ces expressions peuvent etre utilisées l'une à la place de l'autre dans la totalité du présent mémoire à chaque fois qu'une fibre attaquée présente une dispersion modale suffisamment faible pour conserver une cohérence optique suffisant au fonctionnement approprié du dispositif et lorsque le but de l'utilisation de fibres optiques attaquées est d'accroitre la sensibilité a l'étirement et à la compression longitudinaux, ou bien lorsque le but est de produire une fibre à mode d'ordre inférieur, c'est-à-dire une fibre à faible dispersion modale, ou bien lorsqu'il s'agit d'atteindre ces deux buts simultanément. In the case where the glass coating of a stepped index or progressive index fiber is removed by attack in order to modify the attitude of this fiber to guide electromagnetic radiation, the invention provides that the resulting fiber can be coated with 'a material such as that indicated in 2-2' in Figure 2, having an optical index lower than that of the fiber core, for example silicone rubber of the "RTV 670" type, in order to restore the attitude of the fiber to guide electromagnetic radiation. The invention therefore encompasses an "attacked optical fiber" as well as a "single mode attacked optical fiber" and these expressions can be used one in place of the other in the whole of this specification each time an attacked fiber has a sufficiently low modal dispersion to maintain an optical coherence sufficient for the proper functioning of the device and when the aim of the use of attacked optical fibers is to increase the Sensitivity to longitudinal stretch and compression, or when the goal is to produce a lower-order mode fiber, that is, a fiber with low modal dispersion, or when to achieve these two goals simultaneously.
L'invention concerne également le procédé suivant de fabrication de capteurs d'énergie optiques à fibres, pouvant utiliser une fibre attaquée à mode unique. On réalise d'abord une forme qui maintient la fibre à attaquer dans la menine configuration ou disposition que celle dans laquelle il doit etre utilisé dans le capteur particulier à fabriquer. The invention also relates to the following method of manufacturing optical fiber energy sensors, which can use a single mode etched fiber. First, a shape is made which keeps the fiber to be attacked in the menine configuration or arrangement than that in which it is to be used in the particular sensor to be manufactured.
Dans le cas de l'hydrophone des figures 5,c6 et 7, la fibre est configurée en hélice. Une forme convenant à cet hydrophone comprend un cylindre 18 tel que celui montré sur la figure 10, dans la surface extérieure duquel est découpée une rainure hélicoidale 19' dans laquelle une fibre optique non attaquée 20' est enroulée. Si l'on souhaite retirer la forme après l'attaque, la matière de la forme doit pouvoir fondre ou se dissoudre pour passer à l'état liquide, à des températures ou dans des solvants n'entrainant pas une détérioration de la fibre ou de la membrane souple. La cire d'abeilles constitue une telle matière pour la forme. En outre, étant donné que certaines formes risquent d'affecter une attaque régulière de la fibre (la cire peut frotter sur les fibres par endroits, la protégeant ainsi de la substance d'attaque), les formes constituées de ces matières sont d'abord légèrement revêtues, par immersion ou pulvérisation, d'une solution de matière 21' de protection figure 11) qui, en durcissant, n'affecte pas le processus d'attaque. Des matières de protection convenables comprennent la solution de revetement de matière plastique à faible indice du type "139", produite par la firme Optelecom, ou une matière du type "Kynar1, c'est-à-dire un fluorure de vinylidene produit par la firme Pennwalt Chemical Co.Dans les cas où la fibre a attaquer ne possède pas un revetement de verre suffisant pour guider la lumière, l'invention prévoit d'utiliser une matière de protection ayant un indice optique de réfraction inférieur à celui de l'ame de la fibre. La solution de revëtement du type "139" ou la matière du type "Kynar" possède un indice optique inférieur à celui du verre de silice.In the case of the hydrophone of Figures 5, c6 and 7, the fiber is configured in a helix. A form suitable for this hydrophone comprises a cylinder 18 such as that shown in FIG. 10, in the outer surface of which is cut a helical groove 19 'in which an unattacked optical fiber 20' is wound. If it is desired to remove the form after the attack, the material of the form must be able to melt or dissolve in order to pass to the liquid state, at temperatures or in solvents not causing a deterioration of the fiber or the flexible membrane. Beeswax is one such material for form. In addition, since certain forms are liable to affect a regular attack on the fiber (the wax can rub on the fibers in places, thus protecting it from the attacking substance), the forms made of these materials are first lightly coated, by immersion or spraying, with a solution of protective material 21 ′ (figure 11) which, on hardening, does not affect the attack process. Suitable protective materials include the low-index plastic coating solution of the "139" type produced by the company Optelecom, or a material of the "Kynar1" type, that is to say a vinylidene fluoride produced by the firm Pennwalt Chemical Co. In cases where the fiber to be attacked does not have a coating of glass sufficient to guide the light, the invention provides for using a protective material having an optical index of refraction lower than that of the core The coating solution of the "139" type or the "Kynar" type material has an optical index lower than that of silica glass.
Si cela est nécessaire, l'invention prévoit également la possibilité de coller la fibre sur la forme, notamment aux extrémités de l'äme, comme indiqué en 22' sur la figure 10. Les matières de protection mentionnées précédemment constituent une colle suffisant à cet effet. If necessary, the invention also provides the possibility of bonding the fiber to the form, in particular at the ends of the core, as indicated at 22 'in FIG. 10. The protective materials mentioned above constitute a sufficient adhesive for this purpose. effect.
Lorsqu'il est nécessaire de protéger certaines parties de la fibre contre la matière d'attaque, ces parties peuvent également etre revëtues de matières de protection indiquées ci-dessus, comme représenté en 234 sur la figure 10. When it is necessary to protect certain parts of the fiber against the attacking material, these parts can also be coated with the protective materials indicated above, as shown at 234 in FIG. 10.
Si le capteur d'énergie optique à fibre doit utiliser une fibre attaquée à mode unique, selon l'invention, la forme 18' dans laquelle la fibre 20' est en position comme montré sur la figure 10 doit etre placée dans un bain d'acide fluorhydrique, tamponné ou non au bifluorure d'ammonium, ou bien dans toute autre substance chimique pouvant dissoudre ou enlever le revetement de la fibre. En général, ce bain d'attaque est ajouté par ultrasons, si cela est nécessaire, afin de faciliter la pénétration de la substance d'attaque autour de toutes les parties de la fibre devant etre attaquées. If the fiber optic energy sensor is to use a single mode etched fiber, according to the invention, the shape 18 ′ in which the fiber 20 ′ is in position as shown in FIG. 10 must be placed in a bath of hydrofluoric acid, buffered or not with ammonium bifluoride, or in any other chemical substance capable of dissolving or removing the coating of the fiber. In general, this attack bath is added by ultrasound, if necessary, in order to facilitate the penetration of the attack substance around all the parts of the fiber to be attacked.
A la fin de la période d'attaque (qui peut ëtre déterminée de manière empirique), la forme, dans laquelle la fibre à présent attaquée est positionnée, est enlevée du bain, lavée à l'eau, séchée, puis plongée dans un bain de matière de revetement dissoute ou en fusion, et enlevée de ce bain, ou bien revetue par pulvérisation ou de toute autre manière d'une solution de matière qui, une fois mürie, séchée ou refroidie, constitue la membrane souple. L'agitation du bain par ultrasons est réalisée si cela est nécessaire pour faciliter l'introduction du liquide de revetement autour de toutes les parties de la fibre. Selon l'invention, l'application de la matiere de revêtement peut également ëtre effectuée sous vide afin de favoriser l'uniformité du revetement et l'élimination des poches d'air. At the end of the attack period (which can be determined empirically), the shape, in which the fiber now under attack is positioned, is removed from the bath, washed with water, dried, then immersed in a bath of dissolved or molten coating material, and removed from this bath, or else coated by spraying or in any other way with a solution of material which, once matured, dried or cooled, constitutes the flexible membrane. Agitation of the bath by ultrasound is carried out if necessary to facilitate the introduction of the coating liquid around all the parts of the fiber. According to the invention, the application of the coating material can also be carried out under vacuum in order to promote the uniformity of the coating and the elimination of air pockets.
Dans les cas où l'on utilise une fibre qui, après attaque, ne présente pas un revëtement d'épaisseur suffisante pour guider un rayonnement électromagnétique dans l'âme, il est possible, selon 11 invention, d'utiliser une matière de revëtement ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la matière de l'ame. De tels bains de revëtement peuvent ëtre constitués des matières de protection mentionnées précédemment, ou bien de caoutchouc siliconé tel que le caoutchouc du type "RTV 670" de la firme General Electric
Company.La viscosité du bain de revëtement peut etre modifiée et peut constituer un moyen de réglage de l'épaisseur du revetement restant sur la forme après que cette dernière a été enlevée du bain. La minceur de revetement est d'autant plus grande que la viscosité de la matière du bain est plus faible. La forme ayant été enlevée du bain de revetement est ensuite mise en rotation jusqu'à ce que le revetement soit dur pour que l'on obtienne un revëtement régulier en présence de la pesanteur. La figure 12 montre la forme et la fibre de la figure 10, après les opérations d'attaque et d'immersion. La fibre attaquée est indiquée en 20 et la membrane souple est indiquée en 124.In cases where a fiber is used which, after attack, does not have a coating of sufficient thickness to guide electromagnetic radiation in the core, it is possible, according to the invention, to use a coating material having a refractive index lower than that of the material of the core. Such coating baths can be made of the protective materials mentioned above, or else of silicone rubber such as rubber of the "RTV 670" type from the company General Electric.
The viscosity of the coating bath can be changed and can be a means of adjusting the thickness of the coating remaining on the form after the latter has been removed from the bath. The thinness of the coating is all the greater the lower the viscosity of the material of the bath. The shape having been removed from the coating bath is then rotated until the coating is hard so that a regular coating is obtained in the presence of gravity. Figure 12 shows the shape and fiber of Figure 10, after the attack and immersion operations. The attacked fiber is indicated in 20 and the flexible membrane is indicated in 124.
Après que le revëtement montré sur la figure 12 s'est solidifié, des trous sont percés dans ce revêtement et dans la matière de protection de manière à pénétrer dans la forme. La position de ces trous doit ëtre choisie pour permettre à la matière de la forme d'être éliminée par fusion ou dissolution, mais sans détérioration de la fibre entourée du revetement. Un tel trou est indiqué en 125 sur la figure 12.La forme peut etre réalisée en matière telle que le "Téflon", qui peut etre refroidie à l'azote liquide afin de provoquer un retrait de la forme par rapport à la membrane souple et à la matière de protection, ce qui facilite son enlèvement par une ouverture 126 beaucoup plus grande (figure 12) réalisée par découpage de la membrane dans le plan indiqué en P sur la figure 12. En outre, il est prévu que la forme puisse etre écrasée afin de pouvoir ëtre enlevée facilement. Une forme convenant à l'hydrophone montré sur les figures 5, 6 et 7 et pouvant ëtre écrasée est représentée en bout sur la figure 13. After the coating shown in Figure 12 has solidified, holes are drilled in this coating and in the protective material so as to penetrate the shape. The position of these holes must be chosen to allow the material of the form to be eliminated by fusion or dissolution, but without deterioration of the fiber surrounded by the coating. Such a hole is indicated at 125 in FIG. 12. The shape can be made of a material such as "Teflon", which can be cooled with liquid nitrogen in order to cause shrinkage of the shape relative to the flexible membrane and to the protective material, which facilitates its removal through a much larger opening 126 (FIG. 12) produced by cutting the membrane in the plane indicated at P in FIG. 12. Furthermore, provision is made for the shape to be crushed so that it can be easily removed. A shape suitable for the hydrophone shown in FIGS. 5, 6 and 7 and which can be crushed is shown at the end in FIG. 13.
La figure 13 représente donc en bout un cylindre 257 dont une partie amovible, appelée clé, est représentée en 256. La clé 256 s'étend parallèlement à l'axe du cylindre, sur toute la longueur de ce dernier. La flèche ZZ indique le mouvement de la clé permettant son enlèvement aisé. Lorsque la clé est retirée, le cylindre 257 se resserre radialement de manière à pouvoir ëtre enlevé de la membrane souple après attaque et immersion. FIG. 13 therefore shows at the end a cylinder 257 of which a removable part, called the key, is shown at 256. The key 256 extends parallel to the axis of the cylinder, over the entire length of the latter. The arrow ZZ indicates the movement of the key allowing its easy removal. When the key is removed, the cylinder 257 tightens radially so that it can be removed from the flexible membrane after attack and immersion.
Si l'on souhaite réaliser un capteur d'énergie optique à fibre utilisant un manchon ou une enveloppe souple destiné â contenir des fibres optiques non attaquées, l'invention permet également de parvenir à une telle forme de réalisation en supprimant les opérations d'attaque et de lavage du procédé de fabrication décrit plus en détail cidessus. If it is desired to make a fiber optic energy sensor using a sleeve or a flexible envelope intended to contain non-attacked optical fibers, the invention also makes it possible to achieve such an embodiment by eliminating the attack operations. and washing the manufacturing process described in more detail above.
La figure 14 représente le dispositif de démodulation optique selon l'invention. Comme montré sur la figure 14, une fibre optique 24 porte des paires 25 de réflecteurs de Bragg répartis et de longueur limitée. Ces réflecteurs de Bragg utilisés dans l'invention sont des dispositifs qui, d'une part, renvoient partiellement vers la source, par réflexion et transmettent partiellement vers l'avant, dans la fibre optique, un rayonnement électromagnétique compris dans des bandes de longueurs d'ondes particulières et qui, d'autre part, permettent à la lumière, dont le spectre est extérieur à ces bandes particulières de longueurs d'ondes, d'etre transmise vers l'avant, dans la fibre optique, pratiquement sans altération.Ces réflecteurs peuvent étre réalisés par l'induction de perturbations périodiques spatiales de l'indice optique du revëtement entourant l'ame d'une fibre optique afin que la période spatiale soit parallèle à l'axe de l'âme et que la longueur demandée de la période spatiale ne dépasse pas la longueur sur laquelle la cohérence optique est maintenue pour la fibre optique.Des perturbations périodiques spatiales peuvent ëtre induites par enlèvement partiel du revetement sur une certaine longueur de la fibre et mise en place de cette fibre contre une grille optique afin que les dents de cette dernière soient perpendiculaires à l'axe de l'âme. La valeur du facteur de réflexion peut ëtre augmentée ou diminuée par suppression d'une partie plus ou moins grande du revetement, ce qui permet de placer la grille optique plus près ou plus loin de l'ame, comme décrit dans la demande de brevet des Etats-tlnis d'Amérique N 038 579, déposée le 26 octobre 1979. FIG. 14 represents the optical demodulation device according to the invention. As shown in FIG. 14, an optical fiber 24 carries pairs 25 of distributed Bragg reflectors of limited length. These Bragg reflectors used in the invention are devices which, on the one hand, partially return towards the source, by reflection and transmit partially forward, in the optical fiber, electromagnetic radiation included in bands of lengths d 'particular waves and which, on the other hand, allow light, the spectrum of which is outside these particular bands of wavelengths, to be transmitted forward, in the optical fiber, practically without alteration. reflectors may be produced by inducing periodic spatial disturbances of the optical index of the coating surrounding the core of an optical fiber so that the spatial period is parallel to the axis of the core and the required length of the spatial period does not exceed the length over which the optical coherence is maintained for the optical fiber. Periodic spatial disturbances can be induced by partial removal of the coating on a certain length of the fiber and placement of this fiber against an optical grid so that the teeth of the latter are perpendicular to the axis of the core. The value of the reflection factor can be increased or decreased by removing a more or less large part of the coating, which makes it possible to place the optical grid closer or further from the core, as described in the patent application of the United States of America N 038 579, filed October 26, 1979.
Il est également possible de réaliser de tels réflecteurs à l'aide du procédé développé par Hill et collaborateurs et décrit dans l'article "Photosensitivity in Optical Fiber
Wageguides : Application to Reflection Eilter Fabrication",
Applied Physics Letters ; n 32-flO), 15 mai 1978, dans lequel il est montré qu'une bande de longueurs d'ondes de réflexion apparait pour
cm # 2nd M EQ III où est est le centre de la bande de longueurs d'ondes de
réflexion pour une valeur particulière de M ; n est l'indice optique effectif de réfraction de
l'âme de la fibre optique ; d est la période spatiale des perturbations créant
le réflecteur de Bragg ; et
M est un nombre entier supérieur à zéro et appelé
l'ordre de la bande de réflexion.It is also possible to produce such reflectors using the method developed by Hill et al. And described in the article "Photosensitivity in Optical Fiber
Wageguides: Application to Reflection Eilter Fabrication ",
Applied Physics Letters; n 32-flO), May 15, 1978, in which it is shown that a band of reflection wavelengths appears for
cm # 2nd M EQ III where is is the center of the wavelength band of
reflection for a particular value of M; n is the effective optical index of refraction of
the fiber optic core; d is the spatial period of the disturbances creating
the Bragg reflector; and
M is an integer greater than zero and called
the order of the reflection strip.
La larger ##çM est la largeu spéctrale totale d'une bande particulière de réflexion mesurée à la moitié de l'intensité réfléchie totale dont le réflecteur particulier de Bragg est capable. Il est montré dans l'art antérieur que cette largeur est
où b est la longueur du réflecteur de Bragg à longueur limitée. where b is the length of the limited-length Bragg reflector.
Comme montré sur la figure 14, les paires 25 de réflecteurs sont indiquées en A, B, C... Les deux réflecteurs de chaque paire sont réalisés de manière à réfléchir partiellement les memes bandes de longueurs d'ondes et à posséder les memes spectres de transmission, par exemple par réglage de d et 6 . Cependant, chaque paire de réflecteurs est réalisée de manière à réfléchir des bandes de longueurs d'ondes particulières qui diffèrent, du point de vue spectrale, des bandes de longueurs d'ondes de réflexion de toutes les autres paires, également par réglage de d et conformément aux équations III et IV, de manière qu'il existe un intervalle de longueur d'onde W.I. qui contient au moins l'une de ces bandes de longueurs d'ondes particulières pour chaque paire de réflecteurs utilisée. As shown in FIG. 14, the pairs 25 of reflectors are indicated in A, B, C ... The two reflectors of each pair are made so as to partially reflect the same bands of wavelengths and to have the same spectra transmission, for example by setting d and 6. However, each pair of reflectors is made so as to reflect bands of particular wavelengths which differ, from a spectral point of view, of the bands of reflection wavelengths of all the other pairs, also by adjusting d and according to equations III and IV, so that there is a wavelength interval WI which contains at least one of these bands of particular wavelengths for each pair of reflectors used.
Chaque paire 25 forme un interféromètre du type
Fabry-Pérot à l'intérieur de la fibre 24 à mode unique. Cet interféromètre du type Fabry-Pérot n'est sensible qu'à un rayonnement électromagnétique dont le spectre est compris dans les bandes de longueurs d'ondes de réflexion des réflecteurs de Bragg répartis qui forment la paire particulière. La figure 15 montre la transmission d'une paire de réflecteurs particulière. Le graphique de la figure 15 indique, en ordonnées, la transmission du rayonnement électromagnétique à travers la paire de réflecteurs particulière, et en abscisses la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique se déplaçant à l'intérieur de la fibre 24 et arrivant à la paire de réflecteurs.Le rayonnement électromagnétique, dont le spectre est extérieur aux bandes de longueurs d'ondes de réflexion d'une paire particulière, est transmis pratiquement sans altération, Ce rayonnement est indiqué dans les zones a de la figure 15. Each pair 25 forms an interferometer of the type
Fabry-Pérot inside the single mode fiber 24. This Fabry-Perot type interferometer is only sensitive to electromagnetic radiation whose spectrum is included in the bands of wavelengths of reflection of the distributed Bragg reflectors which form the particular pair. Figure 15 shows the transmission of a particular pair of reflectors. The graph in FIG. 15 indicates, on the ordinate, the transmission of electromagnetic radiation through the particular pair of reflectors, and on the abscissa the wavelength of electromagnetic radiation moving inside the fiber 24 and arriving at the pair electromagnetic radiation, the spectrum of which is outside the bands of wavelengths of reflection of a particular pair, is transmitted practically without alteration, This radiation is indicated in the areas a of figure 15.
Le rayonnement électromagnétique maximal, se déplaçant à l'intérieur de la fibre et dont le spectre est compris dans les bandes de réflexion d'une paire particulière de réflecteurs, est transmis vers l'avant, à travers la paire de réflecteurs, lorsque la longueur d'onde
A = 2 (OPL) Eq V
N-1/2 où
OPL est la longueur du chemin optique entre les
réflecteurs ; et
N est un nombre entier positif.The maximum electromagnetic radiation, moving inside the fiber and whose spectrum is included in the reflection bands of a particular pair of reflectors, is transmitted forward, through the pair of reflectors, when the length wave
A = 2 (OPL) Eq V
N-1/2 where
OPL is the length of the optical path between the
reflectors; and
N is a positive integer.
Si
À = 2 (OPL) EQ VI
N
un rayonnement électromagnétique minimal est
transmis vers l'avant à travers la paire de
réflecteurs.Yes
À = 2 (OPL) EQ VI
NOT
minimal electromagnetic radiation is
forward transmitted through the pair of
reflectors.
On obtient ainsi une transmission spectralement périodique, comme indiqué dans la zone b de la figure 15. A spectrally periodic transmission is thus obtained, as indicated in zone b of FIG. 15.
Ainsi qu'il est connu dans le domaine de l'interférométrie, la largeur du spectre des pics de transmission, indiques en 300 sur la figure 15, peut ëtre modifiée par rapport à l'écart spectral AÂ des pics de transmission en faisant varier l'amplitude du facteur de réflexion des réflecteurs de Bragg à longueur limitée, constituant la paire de réflecteurs produisant ces pics de transmission. On peut obtenir ce résultat comme décrit précédemment. As is known in the field of interferometry, the width of the spectrum of the transmission peaks, indicated at 300 in FIG. 15, can be modified with respect to the spectral deviation AA of the transmission peaks by varying the amplitude of the reflectance of the Bragg reflectors of limited length, constituting the pair of reflectors producing these transmission peaks. This can be achieved as described above.
Le nombre de pics 300 contenus dans la zone b de longueurs d'ondes de la figure 15 est le suivant X # z/# EQ VIII où z est la longueur géométrique comprise entre les
réflecteurs et telle que mesurée le long de l'axe
de la fibre à mode unique t et est la longueur des réflecteurs de Bragg
répartis, telle que mesurée le iong de l'axe de
la fibre.The number of peaks 300 contained in the zone b of wavelengths of FIG. 15 is the following X # z / # EQ VIII where z is the geometric length comprised between the
reflectors and as measured along the axis
of the single mode fiber t and is the length of the Bragg reflectors
distributed, as measured the iong of the axis of
the fiber.
Lorsque la longueur du chemin optique entre les deux réflecteurs d'une paire change, les pics de transmission montrés sur la figure 15, dans la zone b de longueurs d'ondes, se déplacent spectralement dans cette zone b, comme indiqué par l'équation EQ V. When the length of the optical path between the two reflectors of a pair changes, the transmission peaks shown in FIG. 15, in zone b of wavelengths, move spectrally in this zone b, as indicated by the equation EQ V.
L'invention utilise une partie ou la totalité de la longueur de la fibre optique 24, comprise entre les deux réflecteurs d'une paire, comme longueur d'interaction du capteur d'énergie optique à fibre, par exemple le capteur d'énergie acoustique montré sur les figures 5, 6 et 7. Comme indiqué précédemment, ces capteurs fonctionnent en permettant à l'énergie d'un signal détecté d'étirer ou de comprimer longitudinalement une longueur de fibre optique afin de modifier la longueur de son chemin optique. Par conséquent, dans le cas d'une paire B de réflecteurs, par exemple, entre lesquels est située une longueur d'interaction d'un capteur d'énergie optique détectant un signal, les pics de transmission de la zone b de la figure 15, correspondant à cette paire B, sont soumis à un décalage spectral dü à l'énergie du signal détecté. The invention uses part or all of the length of the optical fiber 24, comprised between the two reflectors of a pair, as the interaction length of the optical fiber energy sensor, for example the acoustic energy sensor shown in Figures 5, 6 and 7. As indicated above, these sensors operate by allowing the energy of a detected signal to stretch or compress longitudinally a length of optical fiber in order to modify the length of its optical path. Consequently, in the case of a pair B of reflectors, for example, between which is located an interaction length of an optical energy sensor detecting a signal, the transmission peaks of zone b in FIG. 15 , corresponding to this pair B, are subjected to a spectral shift due to the energy of the detected signal.
Comme représenté sur la figure 14, l'invention utilise un laser 26 à balayage de longueur d'onde produisant un rayonnement électromagnétique qui est injecté, au moyen de lentilles convenables 27 de focalisation, dans la fibre 24 à mode unique sur laquelle sont placées les paires 25 de réflecteurs. Le signal de sortie du laser 26 est soumis à un balayage ou une émission sur une bande particulière de longueurs d'ondes. La figure 16 représente un graphique montrant un signal de sortie de laser convenant à l'invention. La bande de balayage est indiquée en ##L sur la figure 16. L'intervalle de temps de balayage est indiqué en
#T, comme montré également sur la figure 16. La vitesse de
##L balayage est # On choisit, selon l'invention , la #T vitesse de balayage du laser 26 afin qu'elle corresponde à l'intervalle de longueur d'onde W.I. mentionné précédemment pour qu'une zone b de bande de longueurs d'ondes de réflecteurs, indiquée sur la figure 15, pour chaque paire 25 de la figure 14, ait son spectre compris dans la bande de balayage.As shown in FIG. 14, the invention uses a wavelength scanning laser 26 producing electromagnetic radiation which is injected, by means of suitable focusing lenses 27, into the single mode fiber 24 on which the 25 pairs of reflectors. The output signal from the laser 26 is subjected to scanning or emission on a particular band of wavelengths. Figure 16 shows a graph showing a laser output signal suitable for the invention. The scanning band is indicated in ## L in Figure 16. The scanning time interval is indicated in
#T, as also shown in Figure 16. The speed of
## L scanning is # We choose, according to the invention, the #T scanning speed of the laser 26 so that it corresponds to the wavelength interval WI mentioned previously so that a zone b of length band of reflector waves, indicated in FIG. 15, for each pair 25 in FIG. 14, has its spectrum included in the scanning band.
Comme représenté sur la figure 14, le dispositif comprend un diviseur optique 127 qui dirige une partie du faisceau laser vers un interféromètre 28 de Fabrit-Pérot, appelé ci-après "Interféromètre Fabry-Pérot de référence". As shown in FIG. 14, the device comprises an optical divider 127 which directs part of the laser beam towards an interferometer 28 from Fabrit-Pérot, hereinafter called "Reference Fabry-Perot interferometer".
Lorsque la longueur d'onde de sortie A L du laser est telle que
où
Q est un nombre entier positif ; et
D est la longueur du chemin optique comprise entre les réflecteurs formant 1 ' inter l'interféromètre Fabry-Pérot 28, l'interféromètre 28 Fabry-Pérot de référence transmet une certaine partie de ce rayonnement à un photodétecteur 29, montré sur la figure 14, qui produit alors un signal électrique de référence. Le photodétecteur est un dispositif du commerce, par exemple du type "TIXL 452" produit par la firme Texas Instruments Inc., produisant un signal électrique dont l'amplitude est une fonction connue de l'amplitude du rayonnement incident.Si le laser exécute un balayage tel que montré sur la figure 16, le signal de sortie transmis par l'interféromètre Fabry-Pérot de référence 28 est constitué d'une série de pics espacés dans le temps, correspondant chacun à une résonance de l'interféromètre Fabry-Pérot 28 de référence.When the laser output wavelength AL is such that
or
Q is a positive integer; and
D is the length of the optical path between the reflectors forming the inter Fabry-Perot interferometer 28, the reference Fabry-Perot interferometer 28 transmits a certain part of this radiation to a photodetector 29, shown in FIG. 14, which then produces an electrical reference signal. The photodetector is a commercial device, for example of the "TIXL 452" type produced by the company Texas Instruments Inc., producing an electrical signal whose amplitude is a known function of the amplitude of the incident radiation. If the laser performs a scanning as shown in FIG. 16, the output signal transmitted by the reference Fabry-Perot interferometer 28 consists of a series of time-spaced peaks, each corresponding to a resonance of the Fabry-Perot interferometer 28 reference.
Selon l'invention, on détermine la longueur D du chemin optique de l'interféromètre Fabry-Pérot 28 de référence et on choisit les périodes spatiales des réflecteurs de chaque paire 25 de manière que sur la bande AL de balayage du laser, un pic de transmission de l'interféromètre
Fabry-Pérot 28 de référence apparaisse à une longueur d'onde très proche de la bande de longueurs d'ondes de chaque paire de réflecteurs 25.According to the invention, the length D of the optical path of the reference Fabry-Perot interferometer 28 is determined and the spatial periods of the reflectors of each pair 25 are chosen so that on the laser scanning strip AL, a peak of interferometer transmission
Fabry-Pérot 28 of reference appears at a wavelength very close to the band of wavelengths of each pair of reflectors 25.
Comme représenté sur la figure 14, lsextrémité de sortie de la fibre 24 à mode unique, c'est-à-dire l'extrémité opposée à celle dans laquelle le faisceau laser est injecté, est associée à un élément convenable 32 de focalisation qui est focalisé dans un interféromètre Fabry-Pérot 30, comme représenté sur la figure 14. Le signal de sortie de l'interféromètre 30 est dirigé vers un photodétecteur 31. As shown in FIG. 14, the exit end of the single-mode fiber 24, that is to say the end opposite to that into which the laser beam is injected, is associated with a suitable focusing element 32 which is focused in a Fabry-Pérot interferometer 30, as shown in FIG. 14. The output signal from the interferometer 30 is directed to a photodetector 31.
Les techniques antérieures d'interférométrie et la description précédente de la transmission spectrale d'une paire 25 de réflecteurs montrent que, si le laser à balayage injecte, à un certain instant particulier, dans la fibre, un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde particulière ÀL, comprise dans la zone b de longueurs d'ondes montrée sur la figure 15 et correspondant à une paire particulière A de réflecteurs, ce rayonnement électromagnétique est transmis à travers la paire particulière A de réflecteurs, dans la fibre restante, à travers toutes les autres paires de réflecteurs (car, selon l'invention, toutes les autres bandes de longueurs d'ondes de réflexion de toutes les autres paires B, C, etc., de réflecteurs sont différentes), a' travers 1 l'interféromètre
Fabry-Pérot 30 et sur le photodétecteur 31, à une intensité maximale, à chaque fois que le rayonnement injecté de longueur d'onde Àt a son spectre centré sur une pointe particulire de transmission de la figure 15, associée à la paire particulière A de réflecteurs et lorsque cette pointe particulière de transmission coincide également, du point de vue spectral, avec une pointe de transmission de l'interféromètre Fabry-Pérot 30, appelé par la suite "interféromètre Fabry-Pérot d'analyse".The prior techniques of interferometry and the preceding description of the spectral transmission of a pair of reflectors show that, if the scanning laser injects, at a certain particular moment, into the fiber, electromagnetic radiation of particular wavelength ÀL, included in the wavelength zone b shown in FIG. 15 and corresponding to a particular pair A of reflectors, this electromagnetic radiation is transmitted through the particular pair A of reflectors, in the remaining fiber, through all of the other pairs of reflectors (because, according to the invention, all the other bands of reflection wavelengths of all the other pairs B, C, etc., of reflectors are different), through 1 the interferometer
Fabry-Pérot 30 and on the photodetector 31, at a maximum intensity, each time that the injected radiation of wavelength λt has its spectrum centered on a particular transmission point of FIG. 15, associated with the particular pair A of reflectors and when this particular point of transmission also coincides, from a spectral point of view, with a point of transmission of the Fabry-Perot 30 interferometer, hereinafter called "Fabry-Perot analysis interferometer".
La longueur du chemin optique TR ss (n) (Z) entre les réflecteurs de la paire B, par exemple, est déterminée de manière que, pour une zone particulière de longueurs d'ondes comprise entre A1D et A2DT la paire B de réflecteurs produise S, pics de transmission. Ceci se produit si
Pour la mëme zone de longueurs d'ondes comprise entre ÀlD et A2D, l'interféromètre Fabry-Pérot 30 d'analyse produit SA pics de transmission si
où T A est la longueur du chemin optique comprise entre
les réflecteurs de l'interféromètre Fabry-Pérot
30 d'analyse.For the same wavelength zone between A1 and A2D, the Fabry-Pérot 30 analysis interferometer produces SA transmission peaks if
where TA is the length of the optical path between
the reflectors of the Fabry-Pérot interferometer
30 analysis.
Comme indiqué précédemment, si un signal est détecté par un capteur d'énergie optique à fibre, placé entre les réflecteurs de Bragg à longueur limitée de, par exemple, la paire B, les pics de transmission de la zone b de la figure 15, correspondant à la paire B, sont soumis à un décalage spectral ##SR dans la zone b.En réglant les valeurs relatives de SA et SR à l'aide des équations IX et X, l'invention amplifie réellement ce décalage spectral ##SR en donnant au décalage spectral résultant # #SA de la transmission par la paire B et par l'interféromètre 30 d'analyse, associés comme montré sur la figure 14, la valeur suivante ##SA # U ##SR EQ XI où
U est l'amplification et est égal, dans cet
exemple, à
pour SA = (f) (SR) + 1
et SA et SR 2 et f est un nombre entier positif.As indicated previously, if a signal is detected by a fiber optic energy sensor, placed between the Bragg reflectors of limited length of, for example, the pair B, the transmission peaks of the area b of FIG. 15, corresponding to pair B, are subject to a spectral shift ## SR in the area b. By adjusting the relative values of SA and SR using equations IX and X, the invention actually amplifies this spectral shift ## SR by giving the resulting spectral shift # #SA of the transmission by the pair B and by the analysis interferometer 30, associated as shown in FIG. 14, the following value ## SA # U ## SR EQ XI where
U is the amplification and is equal, in this
example, at
for SA = (f) (SR) + 1
and SA and SR 2 and f is a positive integer.
Pour mieux expliquer le fonctionnement du dispositif de démodulation et montrer certaines des contraintes les moins évidentes qu'il convient de considérer pour sa mise en oeuvre, un exemple de réalisation du dispositif de la figure 14, auquel sont ajoutés des capteurs d'énergie placés dans les paires 25 de réflecteurs décrits précédemment, fera à présent l'objet d'une description chronologique détaillée sur deux intervalles de balayage du laser.Le balayage du laser commence à la valeur A1 qui n'est pas comprise dans les bandes de longueurs d'ondes de réflexion de l'une quelconque des paires 25. Etant donné que la longueur d'onde de sortie du laser se déplace dans le temps, elle finit par passer par les pics de transmission d'une paire particulière A. A ce moment, l'interféromètre 28 de référence transmet une impulsion de lumière laser au photodétecteur 29 qui délivre alors une impulsion électrique au démodulateur temporel 33. Cette impulsion électrique de référence est utilisée dans le démodulateur temporel 33 pour le repositionnement et la mise en marche d'une horloge électrique. Le démodulateur temporel 33 compte également les impulsions de référence comprises dans un intervalle de balayage et, suivant le nombre de ces impulsions, il dirige le signal final de sortie de l'horloge électrique vers l'une des sorties électriques correspondant à la paire particulière de réflecteurs dont les pics de transmission sont balayés à ce moment. Ce circuit électronique peut être aisément trouvé parmi les produits actuellement commercialisés. To better explain the operation of the demodulation device and show some of the less obvious constraints that should be considered for its implementation, an embodiment of the device of Figure 14, to which are added energy sensors placed in the 25 pairs of reflectors described above will now be the subject of a detailed chronological description over two scanning intervals of the laser. The scanning of the laser begins at the value A1 which is not included in the bands of lengths of reflection waves from any of the 25 pairs. Since the laser output wavelength moves over time, it eventually goes through the transmission peaks of a particular pair A. At this time, the reference interferometer 28 transmits a pulse of laser light to the photodetector 29 which then delivers an electrical pulse to the time demodulator 33. This reference electrical pulse is used in the time demodulator 33 for repositioning and starting an electric clock. The time demodulator 33 also counts the reference pulses included in a scanning interval and, depending on the number of these pulses, it directs the final output signal of the electric clock to one of the electric outputs corresponding to the particular pair of reflectors whose transmission peaks are scanned at this time. This electronic circuit can be easily found among the products currently on the market.
En ce qui concerne le dispositif décrit à titre d'exemple, le signal de sortie du laser commence à présent à effectuer un balayage sur les pics de transmission de la paire A de réflecteurs. Lorsque la longueur d'onde de sortie du laser est comprise dans le premier pic de la paire A, à la lumière laser traverse la paire A de réflecteurs et toutes les autres paires de réflecteurs et elle parvient finalement à l'interféromètre 30 d'analyse. Pour plus de clarté, on suppose que le dispositif de la figure 14 est conçu pour produire une amplification U = 100 en utilisant l'équation
XII dans laquelle SR = 10.On suppose également, pour plus de simplicité, que l'intervalle entre ÀlD et X2D des équations X et XI pour chaque paire de réflecteurs de l'exemple décrit coincide, du point de vue spectral, avec la zone b indiquée sur la figure 15 pour chaque paire de réflecteurs. Par conséquent, pour U = 100, SR = 10, puis
SA =
On suppose également que l'interféromètre 30 d'analyse présente un pic qui coincide, du point de vue spectral, avec le premier pic de la paire A.Par conséquent, la lumière laser arrive sur le photodétecteur 31 qui produit un signal électrique de sortie qui, lorsqu'il est appliqué au démodulateur temporel 33, arrëte l'horloge électrique dont le signal final de sortie est un signal électrique correspondant à la durée mesurée par l'horloge et est appliqué à un ou plusieurs conducteurs électriques indiqués en A'. Lorsque le laser continue son balayage, sa longueur d'onde de sortie finit par etre proche des pics de transmission de la paire B de réflecteurs.De mëme que précédemment, l'interféromètre 28 de référence transmet une impulsion de lumière qui agit sur le photodétecteur 29 afin qu'il proauise une impulsion repositionnant et mettant en marche l'horloge, cette impulsion préparant également le ou les conducteurs électriques B' pour qu'ils reçoivent le signal final de sortie de l'horloge. With regard to the device described by way of example, the laser output signal now begins to scan on the transmission peaks of the pair A of reflectors. When the laser output wavelength is within the first peak of pair A, laser light passes through pair A of reflectors and all other pairs of reflectors and ultimately reaches the analysis interferometer 30 . For the sake of clarity, it is assumed that the device in FIG. 14 is designed to produce an amplification U = 100 using the equation
XII in which SR = 10. It is also assumed, for simplicity, that the interval between λD and X2D of the equations X and XI for each pair of reflectors of the example described coincides, from the spectral point of view, with the zone b shown in figure 15 for each pair of reflectors. Therefore, for U = 100, SR = 10, then
SA =
It is also assumed that the analysis interferometer 30 has a peak which coincides, from a spectral point of view, with the first peak of the pair A. Consequently, the laser light arrives on the photodetector 31 which produces an electrical output signal which, when applied to the time demodulator 33, stops the electric clock whose final output signal is an electric signal corresponding to the duration measured by the clock and is applied to one or more electric conductors indicated in A '. When the laser continues to scan, its output wavelength ends up being close to the transmission peaks of the pair B of reflectors. As before, the reference interferometer 28 transmits a light pulse which acts on the photodetector 29 so that it produces a repositioning pulse and starting the clock, this pulse also preparing the electrical conductor (s) B 'so that they receive the final signal output from the clock.
Lorsque le signal détecté par le capteur d'énergie de la paire A change, les pics de transmission de la paire A subissent un décalage spectral. On suppose que le signal a appliqué aux pics un décalage 1 ( f A) un certain
99 temps avant le second balayage du laser. Lorsque le second balayage du laser commence, la longueur d'onde de sortie est de nouveau A1. Peu de temps après le commencement du balayage, le signal de sortie du laser se rapproche de nouveau du premier pic de transmission de la paire A et la longueur d'onde de sortie est à peu près égale à
A2 =
Cependant, cette longueur d'onde ne coincide pas avec un pic de l'interféromètre 30 d'analyse, de sorte qu'aucune lumière n'est transmise au photodétecteur 31 pour arrêter l'horloge.When the signal detected by the energy sensor of pair A changes, the transmission peaks of pair A undergo a spectral shift. We assume that the signal applied to the peaks an offset 1 (f A) a certain
99 times before the second laser scan. When the second laser scan begins, the output wavelength is again A1. Shortly after the start of scanning, the laser output signal again approaches the first transmission peak of pair A and the output wavelength is approximately equal to
A2 =
However, this wavelength does not coincide with a peak of the analysis interferometer 30, so that no light is transmitted to the photodetector 31 to stop the clock.
Cependant, étant donné que le laser continue son balayage, son signal de sortie devient, par la suite, égal à : #2 + 1 # # + # #,
99 qui correspond à la nouvelle position spectrale du second pic de transmission de la paire A. D'après les équations précédentes concernant l'amplification U du dispositif de cet exemple,
#@ + 1 ## + # #
99 donne également la position spectrale du pic de transmission de l'interféromètre 30 d'analyse, ce pic étant placé à la suite, du point de vue spectral, du pic situé à la position A2. Par conséquent, une transmission se produit à travers l'interféromètre 30 d'analyse et le photodétecteur 31 produit un signal qui arrëte l'horloge.Bien que les pics de trans mission de la paire A ne se décalent que de 19g f a À), le
99 signal de sortie de l'ensemble formé par la paire A et l'interféromètre 30 n'apparalt pas, à moins que la longueur d'onde de sortie du laser atteigne = À = À
99
ce qui a pour effet de produire une amplification spectrale
de 100. La partie restante du second intervalle de balayage
se déroule comme décrit pour le premier intervalle de
balayage du laser.However, since the laser continues to scan, its output signal then becomes: # 2 + 1 # # + # #,
99 which corresponds to the new spectral position of the second peak of transmission of the pair A. According to the preceding equations concerning the amplification U of the device of this example,
# @ + 1 ## + # #
99 also gives the spectral position of the transmission peak of the analysis interferometer 30, this peak being placed following, from a spectral point of view, the peak located at position A2. Consequently, a transmission occurs through the analysis interferometer 30 and the photodetector 31 produces a signal which stops the clock. Although the transmission peaks of the pair A shift only by 19g fa A), the
99 output signal of the assembly formed by pair A and the interferometer 30 does not appear, unless the laser output wavelength reaches = À = À
99
which has the effect of producing a spectral amplification
than 100. The remaining part of the second scan interval
takes place as described for the first interval of
laser scanning.
La mise en oeuvre du dispositif de démodulation
demande une attention particulière en ce qui concerne la
bande passante de la fibre optique 24. Cette bande passante
doit ëtre suffisamment élevée pour maintenir l'étroitesse des
pics de transmission de retour de la paire de réflecteurs.The implementation of the demodulation device
requires special attention with regard to the
optical fiber bandwidth 24. This bandwidth
must be high enough to maintain the narrowness of the
Return transmission peaks of the pair of reflectors.
Une fibre à mode unique suffit dans la plupart des cas. Il
convient de noter que le dispositif de démodulation optique
peut ëtre utilisé à chaque fois que l'on souhaite déterminer
le mouvement spectral des franges d'un interféromètre Fabry
Pérot, avec ou sans utilisation d'une fibre optique. Il est
également possible que la lumière du laser puisse traverser
l'interféromètre Fabry-Pérot d'analyse une première fois,
puis qu'elle revienne à cet interféromètre dont on tente de
mesurer l'écartement.Cependant, si une fibre optique est
utilisée pour amener la lumière au laser ou à l'inter
féromètre Fabry-Pérot en cours de mesure et si une lumière
laser doit traverser d'abord l'interféromêtre d'analyse, il
est ensuite nécessaire de sé7ect:cnner les fibres optiques
ayant une faible dispersion pour faire passer la lumière de
l'interféromètre d'analyse à l'interféromètre Fabry-Pérot,
car cette lumière présente une dépendance temporelle d'ampli
tude supplémentaire par suite de la forme périodique du
spectre de transmission de l'interféromètre d'analyse.En
outre, la finesse de l'interféromètre d'analyse ou de
l'interféromètre de détection doit ëtre choisie afin que,
dans le cas où aucun des pics de transmission ne coincide
exactement, du point de vue spectral, il ne reste qu'un
chevauchement suffisant pour produire un signal de sortie
combiné significatif. Enfin, l'exemple de dispositif décrit
produit des signaux de sortie ambigus si le mouvement
spectral des pics de transmission de la paire de réflecteurs
peut ëtre égal ou dépasser 0,12\ # ou est inférieur à 99 8 À. A single mode fiber is sufficient in most cases. he
note that the optical demodulation device
can be used whenever you want to determine
the spectral movement of the fringes of a Fabry interferometer
Pérot, with or without the use of an optical fiber. It is
also possible that light from the laser can pass through
the Fabry-Pérot interferometer for the first analysis,
then come back to this interferometer which we are trying to
measure the gap. However, if an optical fiber is
used to bring light to the laser or to the inter
Fabry-Pérot ferometer during measurement and if a light
laser must first pass through the analysis interferometer, it
it is then necessary to select: connect the optical fibers
having a low dispersion to pass the light from
the analysis interferometer with the Fabry-Pérot interferometer,
because this light has an amplifier time dependence
additional study as a result of the periodic form of the
transmission spectrum of the analysis interferometer.
in addition, the fineness of the analysis interferometer or
the detection interferometer must be chosen so that,
if none of the transmission peaks coincide
exactly, spectrally, there is only one
enough overlap to produce an output signal
significant combined. Finally, the example of device described
produces ambiguous output signals if movement
spectral transmission peaks of the pair of reflectors
can be equal to or exceed 0.12 \ # or is less than 99 8 A.
Enfin, l'invention prévoit de pouvoir dériver le signal électrique de référence à partir du signal commandant le balayage du laser. Le critère demandé à un signal de
référence est seulement qu'ils doivent avoir une position connue, dans le temps, par rapport à la position, au même moment, de toute longueur d'onde particulière du balayage du laser. En outre, les critères pour un balayage de laser convenable sont les suivants : tout d'abord, l'intervalle de balayage doit se produire assez fréquemment, dans une période de temps, pour qu'il soit possible de détecter la fréquence la plus élevée de l'oscillation de la position temporelle du signal de sortie de l'ensemble constitué par une paire de réflecteurs et un interféromètre d'analyse ; et, en second lieu, la longueur d'onde de sortie du laser de balayage doit être une fonction du temps connue.Finally, the invention provides for being able to derive the reference electrical signal from the signal controlling the scanning of the laser. The criterion asked for a signal of
reference is only that they must have a known position, over time, relative to the position, at the same time, of any particular wavelength of the laser scan. In addition, the criteria for a suitable laser scan are as follows: first, the scanning interval must occur frequently enough, in a period of time, for the highest frequency to be detected the oscillation of the time position of the output signal of the assembly constituted by a pair of reflectors and an analysis interferometer; and, second, the output wavelength of the scanning laser must be a function of known time.
Pour éliminer l'ambiguité précitée concernant le mouvement excessif des pics, l'invention utilise, en plus, un second interféromètre 30B d'analyse montré sur la figure 17. To eliminate the abovementioned ambiguity concerning the excessive movement of the peaks, the invention uses, in addition, a second analysis interferometer 30B shown in FIG. 17.
Cette dernière représente Schématiquement un sous-ensemble pouvant remplacer le sous-ensemble W entouré du cadre en traits pointillés sur la figure 14. Cet analyseur supplémentaire 30B est conçu pour produire, par exemple conformément à l'équation XII, un agrandissement inférieur lorsqu'il est utilisé avec le même signal de sortie des paires de réflecteurs. D'après l'explication précédente, il apparaît qu'une combinaison d'amplification inférieure peut conduire à un seuil supérieur de première apparition d'ambiguité du mouvement de pic de transmission. Si l'équation XII est utilisée pour établir l'amplification U, le décalage spectral du seuil est
f nx EQ XIII
U
Un tel montage à deux interféromètres d'analyse ayant chacun des amplifications différentes peut être mis en oeuvre de la manière suivante : le premier interféromètre 30 peut présenter, de mëme que dans l'exemple décrit précédemment du dispositif de démodulation, des pics de transmission SA = compris entre #1D et A2D. La paire de réflecteurs peut avoir des pics SR = 10 compris entre ÀID et #2D et l'interféromètre supplémentaire 30B peut avoir des pics SA = 9 compris entre #1D et #2D. Si, par exemple, des démodulateurs temporels 33 et 33B produisent des signaux analogiques de sortie, dans ce cas, pour un décalage particulier ##SR correspondant a la paire A, le signal électrique de sortie du démodulateur temporel 33B correspondant à la paire A présente une tensica e telle que :
e1 = K # #SR U1 où K est une constante ;
U1 est l'amplification qui est égale à 10 pour
SR = 10 et SA = 9 ; et # ASR est le décalage spectral ae, pics de la
zone b de la figure 15, correspo@dant ai
conducteur électrique A'.The latter schematically represents a sub-assembly which can replace the sub-assembly W surrounded by the frame in dotted lines in FIG. 14. This additional analyzer 30B is designed to produce, for example in accordance with equation XII, a lower magnification when it is used with the same output signal from the pairs of reflectors. From the preceding explanation, it appears that a combination of lower amplification can lead to an upper threshold of first appearance of ambiguity of the transmission peak movement. If equation XII is used to establish the amplification U, the spectral shift of the threshold is
f nx EQ XIII
U
Such an arrangement with two analysis interferometers each having different amplifications can be implemented in the following manner: the first interferometer 30 may have, as in the example described above of the demodulation device, transmission peaks SA = between # 1D and A2D. The pair of reflectors can have peaks SR = 10 between AID and # 2D and the additional interferometer 30B can have peaks SA = 9 between # 1D and # 2D. If, for example, time demodulators 33 and 33B produce analog output signals, in this case, for a particular offset ## SR corresponding to pair A, the electrical output signal of time demodulator 33B corresponding to pair A is present a tensica e such as:
e1 = K # #SR U1 where K is a constant;
U1 is the amplification which is equal to 10 for
SR = 10 and SA = 9; and # ASR is the spectral shift ae, peaks of the
zone b of figure 15, correspo @ dant ai
electrical conductor A '.
Le signal de sortie e2 du démodulateur 33 doit etre
e2 = K##SR U2 EQ XV
= 100K# #SR où 100 est l'amplification U2 pour SR = 10 et SA = 99.The output signal e2 of the demodulator 33 must be
e2 = K ## SR U2 EQ XV
= 100K # #SR where 100 is the amplification U2 for SR = 10 and SA = 99.
Un tel montage peut évidemment être étendu afin de comporter autant d'interféromètres d'analyse que souhaité, présentant des amplifications différentes, Pour lesquels il suffit simplement d'ajouter davantage de diviseurs optiques tels que celui indiqué en 127' afin que le signal de sortie des paires de réflecteurs soit divise entre eux. Il convient de noter que l'interféromètre 30B d'analyse de l'exemple précédent peut commencer à présenter une ambiguité pour des décalages spectraux inférieurs à Q,1 ##. Such an arrangement can obviously be extended in order to include as many analysis interferometers as desired, having different amplifications, for which it is sufficient to simply add more optical dividers such as that indicated in 127 ′ so that the output signal pairs of reflectors be divided between them. It should be noted that the analysis interferometer 30B of the previous example may begin to exhibit ambiguity for spectral shifts less than Q, 1 ##.
Cependant, l'analyseur 30 décrit ci-dessus produit @ des signaux de sortie significatifs pour des décalages spectraux inférieurs à 0,1 ##. On peut donc prévoir l'addition d'interféromètres d'analyse permettant une amplification inférieure ou supérieure à celle des interfe-ro-tres- d'analyse déjà présents dans un dispositif. However, the analyzer 30 described above produces significant output signals for spectral shifts of less than 0.1 ##. It is therefore possible to provide for the addition of analysis interferometers allowing an amplification lower or greater than that of the analysis interfe-ro-tres- already present in a device.
Le démodulateur temporel est un dispositif électrique qui assume deux fonctions : tout d'abord, produire un signal électrique qui, par exemple, de par son amplitude, sa fréquence d'oscillation ou sa forme d'oscillation, contient ou transporte l'information de temps entre la réception d'une impulsion de référence et la réception d'une impulsion- supplémentaire, appelée impulsion
ANAL qui est l'impulsion provenant du photodétecteur recevant les rayonnements électromagnétiques de l'inter féromètre Fabry-Pérot d'analyse, et, en second lieu, diriger ce signal électrique vers un fil particulier de sortie ou vers un groupe particulier de fils de sortie.Il existe de nombreux circuits électriques pouvant assumer ces fonctions, un de ces circuits étant représenté schématiquement sur la figure 18. La figure 18 représente en U1 et U2 des comparateurs de tension, -par exemple du type "LM311" produit par la firme National Semiconductor Corporation, en U4 et U5 des compteurs, par exemple du type "74161" produit par la firme Texas Instruments, en U3 un générateur d'impulsions d'horloge, par exemple du type "74LS124" produit par la firme
Texas Instruments, en U6 un démultiplexeur, par exemple du type "74155" produit par la firme Texas Instruments, puis en
U7, U8 et U9 des bascules, par exemple du type "74175", également produit par la firme Texas Instruments.The time demodulator is an electrical device which performs two functions: first, to produce an electrical signal which, for example, by its amplitude, its oscillation frequency or its oscillation form, contains or transports information from time between reception of a reference pulse and reception of an additional pulse, called pulse
ANAL which is the pulse coming from the photodetector receiving the electromagnetic radiation from the Fabry-Perot analysis interferometer, and, secondly, directing this electrical signal to a particular output wire or to a particular group of output wires .There are many electrical circuits which can assume these functions, one of these circuits being represented diagrammatically in FIG. 18. FIG. 18 represents in U1 and U2 voltage comparators, for example of the type "LM311" produced by the firm National Semiconductor Corporation, in U4 and U5 counters, for example of the type "74161" produced by the firm Texas Instruments, in U3 a clock pulse generator, for example of the type "74LS124" produced for the firm
Texas Instruments, in U6 a demultiplexer, for example of the type "74155" produced by the firm Texas Instruments, then in
U7, U8 and U9 flip-flops, for example of the "74175" type, also produced by the company Texas Instruments.
Le circuit fonctionne de la manière suivante : les comparateurs de tension U1 et U2 servent à convertir l'impulsion de référence et I1 impulsion supplémentaire du signal d'analyse en niveaux normaux de tension pour logique tous transistors pouvant etre utilisés dans le démodulateur. The circuit operates as follows: the voltage comparators U1 and U2 are used to convert the reference pulse and I1 additional pulse of the analysis signal into normal voltage levels for logic, all transistors that can be used in the demodulator.
Les impulsions de référence, régulièrement espacées, servent à repositionner le compteur U4 qui réalise un comptage continu à une fréquence environ 16 fois plus rapide que la fréquence de répétition des impulsions de référence, sous la commande du générateur U3 d'impulsions d'horloge. Le signal qui en résulte à la sortie du compteur U4 est un nombre qui commence à zéro à la réception de l'impulsion de référence et qui séleve jusqu'à ce qu'il soit ramené à zéro par une autre impulsion de référence commençant un nouveau comptage. The reference pulses, regularly spaced, are used to reposition the counter U4 which performs continuous counting at a frequency about 16 times faster than the repetition frequency of the reference pulses, under the control of the clock pulse generator U3. The resulting signal at the output of the counter U4 is a number which begins at zero upon reception of the reference pulse and which increases until it is brought back to zero by another reference pulse beginning with a new one counting.
Pendant ce temps, à chaque fois qu'une impulsion de référence est reçue, le compteur U5 est incrémenté. Il est ramené automatiquement à zéro après avoir compté le nombre approprié de canaux < à savoir trois dans ce cas). Lorsqu'une impulsion
ANAL arrive, elle est dirigée vers la bascuie appropriée (U7,
U8 ou U9) par l'intermédiaire du démultiplexeur U6. Le nombre de sortie du compteur est introduit dans la bascule du canal approprié et il représente la durée comprise entre l'impulsion de référence et l'impulsion ANAL. Les impulsions
ANAL suivantes agissent sur la bascule du canal suivant afin qu'elle mémorise le nombre représentant la durée comprise entre ces impulsions de référence et ces impulsions ANAL, et ainsi de suite. A chaque fois qu'un nouveau compte est basculé, le flanc arrière de l'impulsion de déclenchement signifie à l'utilisateur qu'une nouvelle donnée est disponible.During this time, each time a reference pulse is received, the counter U5 is incremented. It is automatically reset to zero after counting the appropriate number of channels (i.e. three in this case). When an impulse
ANAL arrives, it is directed to the appropriate bascuie (U7,
U8 or U9) via the demultiplexer U6. The number of outputs of the counter is entered in the rocker of the appropriate channel and it represents the duration between the reference pulse and the ANAL pulse. The impulses
Next ANALs act on the rocker of the next channel so that it memorizes the number representing the duration between these reference pulses and these ANAL pulses, and so on. Each time a new account is switched, the trailing edge of the trigger pulse signals to the user that new data is available.
L'invention concerne donc un capteur d'énergie optique à fibre perfectionné, ainsi qu'un procédé de fabrication de ce capteur et qu'un dispositif perfectionné de démodulation optique qui est particulièrement sensible à des mouvements d'étirement ou de compression dus à l'énergie d'un signal à capter ou à détecter. The invention therefore relates to an improved fiber optic energy sensor, as well as to a method of manufacturing this sensor and to an improved optical demodulation device which is particularly sensitive to stretching or compression movements due to the energy of a signal to be picked up or detected.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that many modifications can be made to the device described and shown without departing from the scope of the invention.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8200588A FR2520110B1 (en) | 1982-01-15 | 1982-01-15 | METHOD AND DEVICE FOR AMPLIFYING THE SPECTRAL OFFSET OF THE TRANSMISSION PEAKS OF AN INTERFEROMETER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8200588A FR2520110B1 (en) | 1982-01-15 | 1982-01-15 | METHOD AND DEVICE FOR AMPLIFYING THE SPECTRAL OFFSET OF THE TRANSMISSION PEAKS OF AN INTERFEROMETER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2520110A1 true FR2520110A1 (en) | 1983-07-22 |
| FR2520110B1 FR2520110B1 (en) | 1988-03-25 |
Family
ID=9270019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8200588A Expired FR2520110B1 (en) | 1982-01-15 | 1982-01-15 | METHOD AND DEVICE FOR AMPLIFYING THE SPECTRAL OFFSET OF THE TRANSMISSION PEAKS OF AN INTERFEROMETER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2520110B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0021945A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-07 | Thomson-Csf | Monomode fibre-optic hydrophone functioning by the elasto-optic effect |
| US4360272A (en) * | 1980-03-20 | 1982-11-23 | Optelecom, Inc. | Fiber optic energy sensor and optical demodulation system and methods of making same |
-
1982
- 1982-01-15 FR FR8200588A patent/FR2520110B1/en not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0021945A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-07 | Thomson-Csf | Monomode fibre-optic hydrophone functioning by the elasto-optic effect |
| US4360272A (en) * | 1980-03-20 | 1982-11-23 | Optelecom, Inc. | Fiber optic energy sensor and optical demodulation system and methods of making same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ELECTRONICS LETTERS, vol. 17, no. 17, août 1981, pages 581-582, Londres, GB; D.H. LESLIE et al.: "Fibre-optic spectrophone" * |
| JOURNAL OF PHYSICS E. SCIENTIFIC INSTRUMENTS, vol. 14, no. 11, novembre 1981, pages 1274-1278, Dorking, GB; D.A. JACKSON: "A prototype digital phase tracker for the fibre interferometer" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2520110B1 (en) | 1988-03-25 |
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Legal Events
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