FR2548793A1 - OPTICAL COUPLER FOR CONNECTING OPTICAL FIBERS - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN COUPLEUR OPTIQUE POUR CONNECTER DES FIBRES OPTIQUES SITUEES DANS UN MEME PLAN, COMPRENANT DES DISPOSITIFS OPTIQUES DE CONCENTRATION ET UN MIROIR PARTIELLEMENT REFLECHISSANT INTERCALE. CE COUPLEUR EST UNE SPHERE EN DEUX MOITIES 1A, 1B DONT LE CENTRE EST AU POINT D'INTERSECTION DES AXES DES FIBRES OPTIQUES 2, 3, 4, 5. UNE SURFACE 6 D'UNE DES MOITIES 1A, 1B EST PARTIELLEMENT REFLECHISSANTE. ELLE EST VERTICALE PAR RAPPORT AU PLAN DES FIBRES OPTIQUES 2, 3, 4, 5 ET A 45 PAR RAPPORT AUX AXES DE CES FIBRES. CE COUPLEUR PEUT ETRE UTILISE COMME DUPLEXEUR, MULTIPLEXEUR, DEMULTIPLEXEUR DE LUMIERE.THE INVENTION CONCERNS AN OPTICAL COUPLER FOR CONNECTING OPTICAL FIBERS LOCATED IN THE SAME PLANE, INCLUDING OPTICAL CONCENTRATION DEVICES AND A PARTLY REFLECTING MIRROR INTERCAL. THIS COUPLER IS A SPHERE IN TWO HALVES 1A, 1B WHOSE CENTER IS AT THE POINT OF INTERSECTION OF THE AXES OF OPTICAL FIBERS 2, 3, 4, 5. A SURFACE 6 OF ONE OF THE HALVES 1A, 1B IS PARTIALLY REFLECTIVE. IT IS VERTICAL WITH RESPECT TO THE PLANE OF OPTICAL FIBERS 2, 3, 4, 5 AND A 45 WITH RESPECT TO THE AXES OF THESE FIBERS. THIS COUPLER CAN BE USED AS A DUPLEXER, MULTIPLEXER, LIGHT DEMULTIPLEXER.
Description
La présente invention est relative à un coupleur optique pour connecterThe present invention relates to an optical coupler for connecting
des fibres optiques situées dans un même plan, comprenant des dispositifs de concentration optiques optical fibers located in the same plane, including optical concentration devices
et un miroir partiellement réfléchissant intercalé. and a partially reflective mirror interposed.
Un tel coupleur optique est décrit dans le brevet allemand n 27 23 972 Dans ce type de coupleur optique, les embouts des fibres optiques sont disposes dans des éléments de couplage et en face de leurs extrémités, à chaque fois, une lentille sphérique est placée Au point 10 d'intersection des axes optiques est prévu un miroir semi-transparent formé par une surface limite de deux prismes Les éléments de couplage sont placés dans les rainures en V d'un support afin de réduire de la sorte le travail de réglage La mise en place des lentilles 15 sphériques en face des extrémités des fibres optiques Such an optical coupler is described in German Patent No. 27 23 972. In this type of optical coupler, the tips of the optical fibers are arranged in coupling elements and opposite their ends, each time a spherical lens is placed at the end. The intersection point of the optical axes is provided with a semi-transparent mirror formed by a boundary surface of two prisms. The coupling elements are placed in the V-grooves of a support in order to reduce the adjustment work. in place spherical lenses opposite the ends of the optical fibers
est plutôt complexe, et une matière de couplage transparente doit être placée autour de la lentille sphérique. is rather complex, and a transparent coupling material must be placed around the spherical lens.
La présente invention vise à réaliser un coupleur optique du type indiqué prc 4 demnment qui permet une The object of the present invention is to provide an optical coupler of the type indicated below which enables a
construction simple à l'aide d'une petit nombre de pièces. simple construction using a small number of parts.
Cet objectif est atteint par le dispositif de 17 invention comprenant, dans un plan unique, des dispositifsde concentration optiques et un miroir partiellement réfléchissant intercalé, o les dispositifs de concentration sont constitués de deux moitiés hémisphériques assemblées pour former une lentille sphérique dont le point central se trouve au point d'intersection des axes optiques des fibres optiques, et o une surface de l'une de ces moitiés de forme hémisphérique est par30 tiellement réfléchissante et est placée verticalement dans le plan des fibres optiques et selon un angle de This object is achieved by the device of invention comprising, in a single plane, optical concentration devices and an interposed partially reflecting mirror, where the concentrating devices consist of two hemispherical halves assembled to form a spherical lens whose central point is at the point of intersection of the optical axes of the optical fibers, and o a surface of one of these hemispherical halves is partially reflective and is placed vertically in the plane of the optical fibers and at an angle of
par rapport aux axes optiques de celles-ci. with respect to the optical axes thereof.
2 25487932 2548793
Ce coupleur optique est caractérisé par un affaiblissement d'insertion très limité La lentille sphérique qui sert de dispositif de concentration est bon marché et, en même temps, sert d'éclateur de faisceau et d'optique de formation d'images. This optical coupler is characterized by a very limited insertion loss. The spherical lens that serves as a focusing device is inexpensive and at the same time serves as a beam splitter and image forming optics.
Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui The different objects and features of the invention will now be detailed in the description which
va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: la figure 1, le principe fondamental du coupleur optique de l'invention, la figure 2, le principe fondamental de trois coupleurs optiques en série, la figure 3, une vue schématique de lentille sphé15 rique du type utilisé aux figures 4 et 5, la figure 4, une vue schématique d'une première forme de réalisation de coupleur optique, et la figure 5, une vue schématique d'une seconde will follow, made by way of non-limiting example, with reference to the appended figures which represent: FIG. 1, the fundamental principle of the optical coupler of the invention, FIG. 2, the basic principle of three optical couplers in series, FIG. 3 is a diagrammatic spherical lens view of the type used in FIGS. 4 and 5, FIG. 4 is a diagrammatic view of a first optical coupler embodiment, and FIG. 5 is a diagrammatic view of a second embodiment.
forme de réalisation de coupleur optique. embodiment of optical coupler.
La figure 1 représente, sous une forme simplifiée, un coupleur optique comportant une lentille sphérique 1 servant de dispositif de concentration entre les extrémités de quatre fibres optiques 2 à 5 Le point central de la lentille sphérique 1 se trouve au point d'inter25 section des axes optiques des fibres 2 à 5 situés dans un plan unique Les extrémités des fibres 2 à 5 sont placées à une distance de la lentille sphérique 1 telle que le trajet optique, dont les limites extérieures sont indiquées par des traits discontinus, est parallèle 30 dans la lentille sphérique Ainsi, les extrémités des fibres optiques 2 à 5 sont situées à deux fois la distance focale par rapport au plan principal de la lentille sphérique 1 Cette lentille sphérique 1 est divisée en deux moitiés la et lb La surface 6 entre les FIG. 1 represents, in a simplified form, an optical coupler comprising a spherical lens 1 serving as a device for concentrating between the ends of four optical fibers 2 to 5. The central point of the spherical lens 1 lies at the point of intersection of the optical axes of the fibers 2 to 5 in a single plane The ends of the fibers 2 to 5 are placed at a distance from the spherical lens 1 such that the optical path, whose outer limits are indicated by broken lines, is parallel in the spherical lens Thus, the ends of the optical fibers 2 to 5 are located at twice the focal length with respect to the main plane of the spherical lens 1 This spherical lens 1 is divided into two halves la and lb The surface 6 between the
moitiés la et lb est un miroir partiellement réfléchis- halves la and lb is a partially reflective mirror
sant vertical par rapport au plan des fibres optiques et formant un angle de 45 par rapport aux axes optiques vertically in relation to the plane of the optical fibers and forming an angle of 45 with respect to the optical axes
de celles-ci.of these.
La lumière qui sort à l'extrémité de la fibre opti5 que 2 selon un angle dépendant de l'ouverture de la fibre frappe la moitié sphérique la, s'y déplace en rayons parallèles, traverse la surface 6 du miroir partiellement réfléchissant et atteint la moitié sphérique lb (flèche 7), puis elle est concentrée sur l'extrémité de la fibre 10 optique 4 qui la conduit plus loino Sur la surface 7 du miroir partiellement réfléchissant, une partie de la lumière d 6 pendant du facteur de réflexion sur la surface 6 est déviée à angle droit (flèche 8)} et est concentrée The light coming out at the end of the optic fiber 2 at an angle depending on the opening of the fiber strikes the spherical half 1a, moves in parallel rays, passes through the surface 6 of the partially reflecting mirror and reaches the spherical half lb (arrow 7), then it is concentrated on the end of the optical fiber 4 which leads it farther afield. On the surface 7 of the partially reflecting mirror, part of the light of the reflection factor on the surface 6 is deflected at right angles (arrow 8)} and is concentrated
sur l'extrémité de la fibre optique 5 qui la conduit plus 15 loin. on the end of the optical fiber 5 which leads it further.
La lumière qui sort à l'extrémité de la fibre optique 3 atteint l'extrémité des fibres 5 et 4 de la mème The light coming out at the end of the optical fiber 3 reaches the end of the fibers 5 and 4 of the meme
manière (flèche 9 et flèche 10), et celles-ci la conduisent plus loin. way (arrow 9 and arrow 10), and these lead it further.
Inversementr les fibres optiques 2 et 3 peuvent Inversementr optical fibers 2 and 3 can
également recevoir la lumière sortant des fibres 4 et 5. also receive the light coming out of the fibers 4 and 5.
On peut, par exemple, relier à la fibre optique 2 un premier émetteur et relier à la fibre optique 3 un second émetteur qui, par l'intermédiaire du coupleur optique, transmettent leur lumière dans les It is possible, for example, to connect to the optical fiber 2 a first transmitter and to connect to the optical fiber 3 a second emitter which, via the optical coupler, transmit their light into the
fibres 4 et 5 à chacune desquelles est relié un récepteur. fibers 4 and 5 to each of which is connected a receiver.
Si, au lieu de la fibre 5, une terminaison non réfléchisante est fixée au coupleur optique, ce dernier peut servir 30 de duplexeur transmissionréception pour les systèmes de transmission à deux directions A cet effet, on doit relier l'émetteur à la fibre 2 et le récepteur à la fibre 3, et on doit relier le trajet de transmission à la fibre If, instead of fiber 5, a non-reflective termination is attached to the optical coupler, the latter can serve as a transmission duplexer for two-way transmission systems. For this purpose, the transmitter must be connected to fiber 2 and the fiber receiver 3, and the transmission path must be connected to the fiber
optique 4.optical 4.
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La surface a du miroir partiellement réflechissant de la lentille sphérique 1 peut avoir une sélectivité vis-à-vis des longueurs d'ondes Dans ce cas, le coupleur optique devient un mutiplexeur-démultiplexeur de longueurs d'ondes. La figure 2 représente le principe fondamental d'un multiplexeur-démultiplexeur de longueurs d'ondes comportant trois coupleurs optiques Les points centraux des lentilles sphériques 1, 1 ' et 1 " des coupleurs optiques The partially reflecting mirror surface of the spherical lens 1 may have a wavelength selectivity. In this case, the optical coupler becomes a wavelength muulplexer-demultiplexer. FIG. 2 represents the fundamental principle of a wavelength multiplexer-demultiplexer comprising three optical couplers. The central points of the spherical lenses 1, 1 'and 1 "of the optical couplers.
sont sur une droite et les surfaces 6, 6 ' et 6 " de cellesci ont une fonction de sélectivité vis-à-vis des longueurs d'ondes Le multiplexeurdémultiplexeur de longueurs d'ondes est raccordé à une barre onnibus d'un système de transmission afin de permettre à un poste relié 15 à celle-ci de recevoir et d'émettre des informations. are on a straight line and the surfaces 6, 6 'and 6 "thereof have a function of wavelength selectivity The wavelength multiplexer is connected to a busbar of a transmission system to allow a station connected thereto to receive and transmit information.
La partie représentée de' la barre omnibus comporte la fibre d'entrée 2 et la fibre de sortie 2 ' La fibre 2 conduit la lumière de trois longueurs d'ondes différentes X 1, X 2 et 3, et est reliée au premier coupleur optique. 20 La surface 6 de ce premier coupleur optique permet le passage des longueurs d'ondes A 2 et A 3, et réfléchit la longueur d'onde Al A ce coupleur optique est reliée une fibre optique 3 dans laquelle pénètre la lumière à la longueur d'onde Xl La fibre 3 s'étend jusqu'à un récepteur du poste pour la longueur d'onde > 1 Le premier coupleur optique est placé par rapport au second coupleur optique de manière à ce que la lumière aux longueurs d'ondes A 2 et À 3, qui le traverse, The represented part of the busbar comprises the input fiber 2 and the output fiber 2 '. The fiber 2 conducts the light of three different wavelengths X 1, X 2 and 3, and is connected to the first optical coupler . The surface 6 of this first optical coupler allows the passage of the wavelengths A 2 and A 3, and reflects the wavelength A1. This optical coupler is connected to an optical fiber 3 in which the light penetrates to the length of the light. The fiber 3 extends to a receiver of the station for the wavelength> 1 The first optical coupler is placed relative to the second optical coupler so that the light at the wavelengths A 2 and at 3, which runs through it,
atteigne le second coupleur.reaches the second coupler.
La surface 6 ' du second coupleur optique permet le passage de la lumière à la longueur d'onde 13, et réfléchit la lumière à la longueur d'onde 2 Ainsi, la lumière sortant de la fibre 2 à la longueur d'onde À 2 pénètre dans la fibre 3 ' et, par conséquent, atteint un récep35 teur du poste pour la longueur d'onde 12 Le second The surface 6 'of the second optical coupler allows the passage of light at the wavelength 13, and reflects the light at the wavelength 2 Thus, the light exiting the fiber 2 at the wavelength λ 2 penetrates into the fiber 3 'and, therefore, reaches a station receiver for the wavelength 12.
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coupleur optique est disposé de telle manière par rapport au troisième coupleur optique que la lumière le traversant à la longueur d'onde > 3 atteint le troisième coupleur optique. La surface 6 " du troisième coupleur optique réfléchit la lumière à la longueur d'onde 3 îAinsi, la lumière sortant de la fibre optique 2 à la longueur d'onde i 3 entre dans la fibre 3 " et 9 par conséquent, atteint un récepteur du poste pour la longueur d'onde À 3 Au troisième coupleur 10 optique est reliée la fibre 2 ', qui repr Csente la fibre The optical coupler is arranged in such a manner with respect to the third optical coupler that the light passing through it at the wavelength 3 3 reaches the third optical coupler. The surface 6 "of the third optical coupler reflects light at the wavelength λ. Thus, the light emerging from the optical fiber 2 at the wavelength λ 3 enters the fiber 3" and 9 therefore reaches a receiver of the station for the wavelength λ 3 At the third optical coupler 10 is connected the fiber 2 ', which represents the fiber
de sortie de la barre omnibun S 3 t conduit la lumière aux longueurs d'ondes 1 f 2 et A 3. output of the omnibun bar S 3 t conducts light at wavelengths 1 f 2 and A 3.
Les fibres 5 ' 5 ' o 5 " venant des émetteurs de la station pour les longueurs d'ondes % 1, A 2 ou A 3 sont re15 li 6 es respectivement au premier, second ou troisime coupleur optiques La lumière qu'elles guident est concentrée par les coupleurs optiques selon le principe décrit The fibers 5 '5' o 5 "coming from the transmitters of the station for the wavelengths% 1, A 2 or A 3 are respectively connected to the first, second or third optical coupler. The light which they guide is concentrated by optical couplers according to the principle described
plus haut et introduite dans la fibre de sortie 2 '. higher and introduced into the output fiber 2 '.
A la figure 2, la flèche 11 indique le sens de pro20 pagation de la lumière de la barre omnibus du système de transmission, aux longueursd'ondesl, k 2 et \ 3 et, à chaque fois, une fièche 11 i, 11 " et 11 '" indique le sens de propagation de la limière dans les fibres conduisant aux récepteurs desposte pour les longueurs d'ondes 1 ou A 2 25 ou \ 3 La flèche 12 indique le sens de propagation de la lumière';dans la fibre de sortie 2 ' de la barre omnibus du système de transmission, aux longueurs d'ondes Xl, 2 et 13 et, à chaque fois, une flèche 12 ', 12 " et 12 '" indique In FIG. 2, the arrow 11 indicates the direction of propagation of the light of the busbar of the transmission system, at the wavelengths of waves 1, k 2 and 3, and, each time, a spark 11 i, 11 "and 11 '"indicates the direction of propagation of the slurry in the fibers leading to the receivers of the station for the wavelengths 1 or A 2 or 5 The arrow 12 indicates the direction of propagation of the light in the output fiber 2 'of the transmission system busbar, at wavelengths X1, 2 and 13 and, each time, an arrow 12', 12 "and 12 '" indicates
le sens de propagation de la lumière sortant de l'émet30 teur despostespour les longueurs d'ondes > 1 ou A 2 ou A 3. the direction of propagation of the light emerging from the transmitter of positions for wavelengths> 1 or A 2 or A 3.
Dans le coupleur optique, la lentille sphérique 1 doit être fixée à l'endroit prévu à cet effet A cette fin, et comme représenté à la figure 3, on peut installer entre les moitiés sphériques la et lb une plaque d'appui 35 13 plus grande que la lentille sphérique Par le bord saillant de la plaque d'appui 13, la lentille sphérique 1 peut alors être maintenue dans un logement 14 (figures 4 et 5) La plaque d'appui 13 est, de préférence, réalisée dans la même matière que la lentille sphérique 1. 5 Lorsque la surface 15 de la plaque d'appui 13 constitue une surface du grand cercle de la lentille sphérique 1, cette surface peut être traitée pour être partiellement émettrice ou sélectionner les longueurs d'ondes La moitié sphérique non contigue à cette surface 15, c'est-à10 dire la moitié sphérique lb représentée b la figure 3, doit être réduite de l'épaisseur D de la piaque d'appui 13 afin que l'ensemble constitué de la moitié sphérique la plus la plaque d'appui 13, plus la moitié sphérique In the optical coupler, the spherical lens 1 must be fixed in the place provided For this purpose, and as shown in FIG. 3, it is possible to install between the spherical halves 1a and 1b a support plate 35 13 plus large than the spherical lens By the protruding edge of the support plate 13, the spherical lens 1 can then be held in a housing 14 (Figures 4 and 5) The support plate 13 is preferably made in the same When the surface 15 of the backing plate 13 constitutes a surface of the large circle of the spherical lens 1, this surface can be treated to be partially emitting or select the wavelengths. not contiguous to this surface 15, that is to say the spherical half lb shown in FIG. 3, must be reduced by the thickness D of the fulcrum 13 so that the assembly consisting of the most spherical half the plaq Ue 13, plus the spherical half
lb, donne une lentille sphérique 1. lb, gives a spherical lens 1.
La figure 4 représente schématiquement une première forme de réalisation d'un coupleur optique Dans un logement 14 est montée la plaque d'appui 13 portant la lentille sphérique 1 Le coupleur optique comporte quatre embouts 16 avec une bride enfichable 17 pour monter quatre 20 guides optiques, les fibres optiques de ceux-ci ayant leurs extrémites dans le plan objet ou image de la lentille sphérique 1 La figure 4 représente un guide optique 18 avec une fibre optique 2 à relier au coupleur optique Pour des raisons de simplicité, on ne 25 montre de ce montage qu'une bague 19 de raccordement prisonnière sur la bride enfichable 17 Cependant, pour raccorder les fibres optiques ou les guides optiques de celles-ci, on peut également utiliser n'importe quel FIG. 4 schematically represents a first embodiment of an optical coupler. In a housing 14 is mounted the support plate 13 carrying the spherical lens 1. The optical coupler comprises four endpieces 16 with a plug-in flange 17 for mounting four optical guides. , the optical fibers thereof having their extremities in the object or image plane of the spherical lens 1 FIG. 4 shows an optical guide 18 with an optical fiber 2 to be connected to the optical coupler For the sake of simplicity, it is not shown However, to connect the optical fibers or the optical guides thereof, it is also possible to use any
autre type approprié de montage.other suitable type of mounting.
La figure 5 représente un coupleur optique à trois raccordements qui, comme indiqué précédemment à propos de la figure 1, peut servir de duplexeur d'émissionréception dans des systèmes de transmission à deux FIG. 5 represents a three-link optical coupler which, as indicated previously with reference to FIG. 1, can serve as a transmission-reception duplexer in two-way transmission systems
directions, ou encore pour raccorder en supplément un 35 appareil de mesure à l'émetteur. directions, or to additionally connect a measuring device to the transmitter.
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| TP | Transmission of property |