FR3097334A1 - Procédé de fixation d’une fibre optique monomode et d’une fibre optique multimode, equipement de couplage optique et fibre optique pouvant être obtenue grace à un tel procédé - Google Patents

Procédé de fixation d’une fibre optique monomode et d’une fibre optique multimode, equipement de couplage optique et fibre optique pouvant être obtenue grace à un tel procédé Download PDF

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Abstract

L’invention porte sur un procédé de fixation d’une fibre monomode (2) à une fibre multimode (3) comprenant les étapes suivantes : - injecter un rayonnement lumineux dans l’extrémité d’injection (2b) de la fibre monomode (2) et positionner relativement l’une par rapport à l’autre les extrémités de jonction de la fibre monomode (2a) et de la fibre multimode (3a) de manière à propager au moins en partie le rayonnement lumineux dans la fibre multimode (3) ; - décomposer modalement le rayonnement lumineux collecté à l’extrémité d’injection (3a) de la fibre multimode (3) et mesurer au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un premier groupe de modes secondaires ; -  ajuster la position relative des extrémités de jonction et les figer l’une par rapport à l’autre dans une position relative de couplage déterminée. L’invention porte également sur un équipement de couplage et sur une fibre optique qui peut être obtenue à l’aide du procédé de fixation. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3

Description

PROCÉDÉ DE FIXATION D’UNE FIBRE OPTIQUE MONOMODE ET D’UNE FIBRE OPTIQUE MULTIMODE, EQUIPEMENT DE COUPLAGE OPTIQUE ET FIBRE OPTIQUE POUVANT ÊTRE OBTENUE GRACE À UN TEL PROCÉDÉ
La présente invention concerne un procédé de fixation d’une fibre optique monomode propageant un rayonnement lumineux constitué d’un mode fondamental à une fibre multimode propageant un rayonnement lumineux comprenant un mode fondamental et une pluralité de modes secondaires. Elle concerne également un équipement de mesure de la qualité du couplage optique entre les deux fibres. Enfin, la présente invention concerne une fibre optique pouvant être obtenue grâce à la mise en œuvre du procédé.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Dans les réseaux de télécommunication à base de fibre optique, il est parfois nécessaire de coupler optiquement une fibre optique monomode à une fibre optique multimode. Cela peut être notamment utile pour relier un réseau local préexistant à base de fibres optiques multimodes (fibres dont le diamètre de cœur varie typiquement de 50 à 62.5um, comme par exemple les fibres FDDI, OM1, OM2, OM3 ou OM4 ou toute fibre vérifiant le standard G651) à une liaison très performante à base de fibres optiques monomodes (fibres dont le diamètre de cœur varie typiquement de 8 à 10.5um, comme par exemple les fibres OS1 ou OS2 ou toute fibre vérifiant les standards G652, G657, voire G653, G654, G655 ou G656). Or, la vitesse de transmission (c'est-à-dire la largeur de bande ou le débit) à travers une fibre multimode est généralement limitée par la dispersion modale : les différents modes spatiaux pris en charge par la fibre multimode se propagent à différentes vitesses de groupe de modes, ce qui conduit à un étalement temporel d'un signal optique et limite la vitesse avec laquelle les données peuvent être transmises. Pour parer à cela, on cherche généralement à limiter le nombre de modes excités dans la fibre multimode. Cela peut être obtenu en couplant la fibre optique monomode à la fibre optique multimode selon une approche désignée par l’expression anglo-saxonne « offset launch », comme cela est décrit dans le document US7706644. Dans une approche alternative, on cherche à coupler optiquement le mode fondamental de la fibre monomode uniquement au mode fondamental guidé par la fibre multimode. Une telle approche, désignée par l’expression « lancement central » (ou « center launch » selon l’expression anglo-saxonne consacrée), est notamment décrite dans le document US7184623. Quelle que soit l’approche de couplage optique choisie, elle requiert un alignement précis, transversal et angulaire, des axes optiques des deux fibres et, dans le cas du lancement central, une bonne correspondance des diamètres de champ des modes fondamentaux de chaque fibre.
D'une manière générale, et indépendamment de la nature des fibres, il existe plusieurs moyens connus pour fixer l'une par rapport à l'autre les extrémités d’une paire de fibres optiques de manière à les coupler optiquement.
On peut ainsi les joindre par fusion. Dans cette approche, les extrémités de chaque fibre sont rapprochées l'une de l'autre et sont échauffées de manière à faire fondre les deux surfaces disposées en vis-à-vis. Elles sont ensuite mises en contact l’une avec l'autre de manière à les unifier. Dans certains cas, on peut également prévoir d’effiler l'une au moins des deux fibres, au niveau ou à proximité de leurs extrémités de jonction, pour ajuster les diamètres de champ de mode à leur jonction.
L'approche par fusion permet de former une liaison permanente et stable avec une perte de couplage généralement acceptable.
On connaît également des dispositifs de couplage mettant en correspondance les deux extrémités de jonction des fibres de manière à ce que le rayonnement émis par l'une d'entre elles s’injecte, par propagation dans l'espace libre les séparant, dans l'autre fibre. On prévoit généralement au moins une pièce optique, par exemple des lentilles disposées dans l'espace libre, pour conformer le rayonnement qui se propage entre les deux fibres à leurs diamètres de champ de mode, de manière à améliorer le couplage optique.
Dans ce cas également, les différents éléments du dispositif de couplage doivent être fixés les uns par rapport aux autres, par exemple sur un support, de manière à former une liaison permanente, stable et robuste.
Certains équipements permettant de fixer l'une par rapport à l'autre les extrémités de jonction d’une paire de fibres prévoient des moyens de mesure de la qualité du couplage optique réalisé. Ces moyens comprennent généralement une source de lumière reliée à une extrémité d'injection de l'une des deux fibres et un photodétecteur relié à l’extrémité libre de l'autre fibre.
On peut alors ajuster le positionnement relatif des extrémités de jonction des deux fibres et des éventuelles pièces optiques pour maximiser la puissance optique collectée au niveau du photodétecteur. Pour cela on dispose de pinces retenant chacune des deux fibres et les éventuelles pièces optiques, les pinces permettant d’ajuster micrométriquement la position et l'orientation de ces éléments avant de les fixer définitivement entre eux. Mais un tel ajustement reste long et complexe du fait des nombreux paramètres qu'il faut simultanément contrôler pour maximiser la puissance transmise. Et plus fondamentalement, dans le cas d’un couplage par lancement central, la simple mesure de la puissance optique transmise par la fibre multimode ne permet pas de déterminer si le mode fondamental est effectivement le seul mode excité de la fibre multimode.
OBJET DE L’INVENTION
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients précités. Plus spécifiquement, l'invention vise à proposer un équipement de couplage optique de deux fibres, de préférence par lancement central. L’équipement peut isoler la contribution de certains paramètres (par exemple le désalignement des deux fibres) d'autres paramètres (par exemple la correspondance des diamètres de champ de mode). En exploitant les propriétés remarquables de l'équipement, on peut mettre en place un procédé simplifié et plus rapide de fixation des fibres assurant un couplage optique de bonne qualité. Dans le cas d’un couplage par lancement central, on limite la puissance optique injectée en dehors du mode fondamental de la fibre multimode. L'invention vise également à proposer une fibre optique assurant le couplage par lancement central entre une fibre monomode et une fibre multimode, la fabrication d’une telle fibre pouvant exploiter les propriétés avantageuses du procédé de fixation et de l’équipement de couplage.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, l’objet de l’invention propose un procédé de fixation d’une fibre monomode propageant un rayonnement lumineux constitué d’un mode fondamental à une fibre multimode propageant un rayonnement lumineux comprenant un mode fondamental et une pluralité de modes secondaires, la fibre monomode et la fibre multimode présentant chacune une extrémité d’injection et une extrémité de jonction. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- injecter un rayonnement lumineux dans l’extrémité d’injection de la fibre monomode ;
- positionner relativement l’une par rapport à l’autre les extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode de manière à propager au moins en partie le rayonnement lumineux dans la fibre multimode ;
- décomposer modalement le rayonnement lumineux collecté à l’extrémité d’injection de la fibre multimode et mesurer au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un premier groupe de modes secondaires ;
- tout en poursuivant l’étape précédente de mesure, ajuster la position relative des extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode pour optimiser la grandeur représentative de la puissance optique mesurée dans le premier groupe de modes secondaires et déterminer une position relative de couplage ;
- figer, au cours d’une étape de fixation, l’une par rapport à l’autre les extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode dans la position relative de couplage déterminée.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
  • le premier groupe de modes secondaires comprend au moins un des deux premiers modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif ;
  • le procédé de fixation comprend une étape de couplage visant à ajuster la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction de la fibre monomode et/ou la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction de la fibre multimode pour qu’elles correspondent l’une à l’autre ;
  • l’étape de couplage comprend les étapes suivantes :
    - mesurer au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un deuxième groupe de modes secondaires ;
    - tout en poursuivant l’étape précédente de mesure, ajuster la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction de la fibre monomode et/ou la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction de la fibre multimode pour optimiser la grandeur représentative de la puissance optique présente dans le deuxième groupe de modes secondaires.
  • Le procédé de fixation comprend une étape de vérification postérieure à l’étape de fixation, l’étape de vérification comprenant la mesure d’une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un deuxième groupe de modes secondaires ;
  • le deuxième groupe de modes secondaires comprend au moins un des troisième, quatrième et cinquième modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif.
  • une pluralité de pièces optiques est disposée entre les extrémités de jonction de la fibre optique monomode et de la fibre optique multimode, et l’étape de couplage comprend le déplacement de certaines au moins des pièces optiques.
  • l’étape de fixation comprend la soudure des extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode et l’étape de couplage comprend l’effilage de la fibre multimode pour faire correspondre la taille du mode fondamental guidée par la fibre monomode et la taille du mode fondamental guidée par la fibre multimode.
  • Le procédé de fixation comprend le couplage optique de l’extrémité d’injection de la fibre multimode à un équipement de mesure de puissance optique par l’intermédiaire d’une fibre multimode de mesure ou par propagation en espace libre.
Selon un autre aspect, l’objet de l’invention propose également un équipement de couplage optique d’une fibre monomode et une fibre multimode propageant un mode fondamental et une pluralité de modes secondaires, les fibres présentant chacune une extrémité de jonction. L’équipement comprend :
- un dispositif de décomposition modale pour décomposer, selon le mode fondamental et une partie au moins des modes secondaires, un rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique et pour fournir au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans la partie des modes secondaires ;
- un dispositif d’ajustement de la position relative des extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
  • l’équipement de couplage optique comprend une fibre optique de mesure multimode pour collecter le rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique et l’injecter dans le dispositif de décomposition modale ;
  • le dispositif de décomposition modale est configuré pour fournir une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un premier groupe de modes secondaires du rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique ;
  • le premier groupe de modes secondaires comprend au moins un des deux premiers modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif ;
  • le dispositif de décomposition modale est configuré pour fournir une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un deuxième groupe de modes secondaires du rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique ;
  • le deuxième groupe de modes secondaires comprend au moins un des troisième, quatrième, et cinquième modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif ;
  • l’équipement de couplage optique comprend de plus des moyens pour souder les extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode ou des moyens pour effiler l’extrémité de jonction de la fibre monomode et/ou de la fibre multimode ;
  • le dispositif de décomposition modale comprend un dispositif de conversion lumineux multiplan pour spatialement séparer le mode fondamental de la partie des modes secondaires.
  • l’équipement de couplage optique comprend une source de lumière dont la longueur de cohérence est inférieure ou égale à 1cm.
Et selon un autre aspect encore, l’objet de l’invention propose une fibre optique comprenant :
- une première fibre optique présentant une extrémité de jonction et un cœur monomode apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée;
- une deuxième fibre optique présentant une extrémité de jonction et un cœur multimode apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée et une pluralité de modes secondaires.
Selon l’invention, la fibre optique comprend une troisième fibre optique présentant un cœur monomode apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée et deux extrémités respectivement soudées aux extrémités de jonction de la première fibre optique et de la deuxième fibre optique de manière à les coupler optiquement, la taille du mode fondamental de la troisième fibre optique correspondant, à son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la deuxième fibre optique, à la taille du mode fondamental de la deuxième fibre optique.
Selon une autre caractéristique avantageuse et non limitative de cet aspect de l’invention, la troisième fibre présente une portion effilée du côté de son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la première fibre optique de sorte que la taille du mode fondamental de la troisième fibre optique corresponde, à son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la première fibre optique, à la taille du mode fondamental de la première fibre.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquels :
La figure 1 représente un schéma de principe d'une expérience préliminaire ;
Les figures 2a et 2b représentent respectivement des relevés de puissances optiques mesurées au cours d’une première et d’une seconde séquence de test d’une expérience préparatoire ;
La figure 3 représente un mode de mises en œuvre d’un équipement de couplage optique de deux fibres optiques ;
La figure 4 représente un schéma de principe d’un montage permettant la mise en œuvre d’un procédé conforme à l’invention.
La figure 5 représente une fibre optique conforme à un autre aspect de l’invention.
Par souci de clarté, on définit dans la présente demande un rayonnement lumineux comme un rayonnement formé d’au moins un mode transverse spatial. En conséquence, la modification ou la transformation de la phase du rayonnement lumineux désigne la modification ou la transformation de chacun des modes du rayonnement.
On désignera par « taille » d’un mode, la dimension de la distribution dans le plan transverse de son intensité tel que cela est précisément défini par le diamètre de champ de mode MFD (des initiales de l’expression anglo-saxonne « Mode Field Diameter » ou diamètres du champ de mode).
On rappelle que chaque mode guidé d'une fibre optique peut être caractérisé par son indice effectif. Le mode fondamental présente l'indice effectif le plus grand et les modes guidés d'ordres supérieurs présentent des indices effectifs plus petits et décroissants avec le niveau d’ordre. En d’autres termes, les modes guidés d’ordre plus élevés présentent un indice effectif plus faible. On peut de la sorte ordonner les modes guidés d’une fibre optique, le mode fondamental formant alors le premier mode de la fibre.
Expérience préparatoire
La figure 1 représente un schéma de principe d'une expérience préparatoire à la présente invention.
Sur un banc conventionnel de fixation 1, on a disposé une fibre monomode 2 et une fibre multimode 3. Ces fibres 2, 3 sont maintenues sur le banc 1 à l'aide de dispositifs d’ajustement 4, tels que des pinces micrométriques permettant d'ajuster le positionnement relatif transversal et angulaire des deux fibres, ou plus précisément des axes optiques de ces deux fibres.
La fibre optique monomode 2 propage un rayonnement formé d’un unique mode fondamental, et la fibre optique multimode 3 propage un rayonnement formé d’un mode fondamental et d’une pluralité de modes secondaires. Les modes fondamentaux de la fibre monomode 2 et de la fibre multimodale 3 sont similaires, c’est-à-dire qu’ils présentent une même forme générale, par exemple gaussienne, mais ils peuvent se distinguer par leurs tailles respectives. Comme cela est bien connu en soi, cette taille est définie par le profil d’indice de la fibre dans laquelle le mode fondamental se propage.
Sur le montage représenté sur la figure 1, les fibres optiques 2, 3 sont disposées en position d'assemblage. Dans cette position, une extrémité de jonction 2a la fibre monomode 2 est en vis-à-vis d'une extrémité de jonction 3a de la fibre multimode 3. Entre les deux extrémités de jonction 2a, 3a on a disposé des pièces optiques 5, ici deux lentilles, dont on peut déplacer la position axiale, c'est-à-dire la position selon la direction z sur le repère représenté, qui s’étend généralement selon l’axe optique des deux fibres. Les lentilles 5 permettent notamment de modifier la taille d'un rayonnement issu de la fibre monomode 2 en vue de l'ajuster à la taille du mode fondamental guidé par la fibre multimode 3.
Une source lumineuse S, par exemple une source laser, est reliée optiquement à une extrémité d'injection 2b de la fibre monomode 2. Le rayonnement émis par la source S se couple au moins en partie à la fibre monomode 2 qui le propage jusqu'à son extrémité de jonction 2a. Une partie du rayonnement guidé est injecté à travers les lentilles 5 et à travers l'extrémité de jonction 3a de la fibre multimode 3. Ce rayonnement injecté se propage, guidé par la fibre multimode 3, pour resurgir du côté de son extrémité d'injection 3b.
Le positionnement des deux fibres 2, 3 et des lentilles 5 est initialement grossier et imparfait, si bien qu'une première partie seulement du rayonnement lumineux qui est issu de l'extrémité de fixation 2a de la fibre monomode s’injecte dans le mode fondamental de la fibre multimode 3. Une deuxième partie de ce rayonnement est injectée dans les modes secondaires de cette fibre 3, et une autre partie n'est pas injectée dans la fibre 3 et se disperse alors dans son environnement proche.
Dans le montage expérimental de la figure 1, on a également représenté un dispositif de décomposition modale 6 du rayonnement émis par l’extrémité d’injection 3b de la fibre multimodale 3. Un tel dispositif peut être réalisé de multiples manières, et il peut notamment correspondre à celui décrit dans le document de Duc Minh Nguyen, Stéphane Blin, Thanh Nam Nguyen, Sy Dat Le, Laurent Provino, et al. « Modal decomposition technique for multimode fibers », Applied optics, Optical Society of America, 2012, 51 (4), pp.450-456 ou dans le document de Carpenter, B. J. Eggleton and J. Schröder, "Mode Transfer Matrix of Multimode Fibers"2014 IEEE Photonics Society Summer Topical Meeting Series, Montreal, QC, 2014, pp. 176-177.
Quelle que soit la manière dont il a été mis en œuvre, le dispositif de décomposition modale 6 est configuré pour décomposer le rayonnement incident précisément selon les modes guidés de la fibre multimode 3, c'est-à-dire décomposer le rayonnement incident selon le mode fondamental MF et selon une partie au moins des modes secondaires MS1-MS5 de cette fibre 3 de manière à déterminer la puissance optique présente dans chacun de ces modes. Le dispositif de décomposition modale 6 est associé à un dispositif de mesure 9 de puissance optique par l’intermédiaire d’une interface 6b, et le dispositif de mesure 9 reporte dans l’exemple représenté ses mesures sur des ports de sortie 9b. Chacun de ces ports 9b est associé à des moyens de visualisation permettant de représenter l'évolution au cours du temps de la puissance optique présente dans un mode MF, MS1-MS5 particulier. Dans l’exemple représenté sur la figure 1, le dispositif mesure 9 présente six ports de sortie 9b pour représenter l’évolution dans le temps de la puissance optique présente dans le mode fondamental MF et dans les cinq premiers modes secondaires MS1-MS5 de la fibre optique multimode 3.
En manipulant les dispositifs de maintien 4 de l’une et/ou l'autre fibre 2, 3, et en déplaçant l’une au moins des lentilles 5 la demanderesse a réussi à configurer l'agencement optique formé des fibres 2, 3 et de lentille 5 pour obtenir une mesure MF maximale sur le port de sortie 9b correspondant au mode fondamental de la fibre multimodale 3. Dans cette configuration optimale, une puissance optique maximale du rayonnement sortant de la fibre monomode 2 est injectée dans le mode fondamental de la fibre multimode 3.
Dans une première séquence de test, et partant de cette configuration optimale, on manipule les dispositifs d’ajustement 4 pour déplacer micrométriquement transversalement et/ou angulairement les fibres 2,3 l’une par rapport à l'autre, tout en maintenant les lentilles 5 immobiles. De la sorte on modifie uniquement l’alignement des axes optiques des deux fibres 2, 3. Les puissances optiques P relevées sur les ports de sorties 9b, au cours du temps et pendant ces déplacements, sont représentées sur les graphes de la figure 2a.
Dans une seconde séquence de test, et après avoir replacé l'agencement dans sa configuration optimale, on fait varier micrométriquement la position d’une des lentilles 5 selon la direction z de part et d'autre de sa position optimale. Les fibres optiques 2, 3 sont maintenues immobiles. De la sorte, on modifie uniquement la taille du rayonnement injecté dans la fibre multimode 3. Les puissances optiques P relevées sur les ports de sorties 9b, au cours du temps et pendant le déplacement de la lentille 5, sont représentées sur les graphes de la figure 2b.
On observe très clairement sur les graphes des figures 2a et 2b, qu’un désalignement transverse ou angulaire des deux fibres 2, 3 conduit à injecter le rayonnement lumineux issu de la fibre monomode 2 dans son mode fondamental et principalement dans un premier groupe de modes secondaires, ici les deux premiers modes secondaires MS1, MS2, sans injecter notablement le rayonnement dans les trois modes secondaires suivants MS3-MS5. Similairement, la variation de la taille du rayonnement projeté dans l'extrémité de jonction 3a de la fibre multimode 3 conduit à injecter le rayonnement lumineux dans son mode fondamental et principalement dans un second groupe de modes secondaires MS3-MS5, différent du premier groupe de modes, ici les trois modes secondaires d’ordre trois à cinq et sans injecter notablement le rayonnement dans les deux premiers modes secondaires.
Ainsi, en observant la puissance optique sélectivement transmise dans des modes secondaires de la fibre multimode 3, il est possible de mesurer séparément les défauts de couplage, dans un couplage optique de deux fibres, dues aux écarts d'alignement (dont une mesure est donnée par la puissance optique mesurée dans le premier groupe de modes secondaire) des écarts de correspondance de taille de modes (dont une mesure est donnée par la puissance optique mesurée dans le deuxième groupe de modes secondaires).
Equipement de couplage
La présente invention met à profit les observations réalisées au cours de ces expérimentations préliminaires, pour proposer un équipement de couplage E de d’une fibre monomode 2 et d’une fibre multimode 3.
Un mode de mise en œuvre d'un tel équipement est représenté sur la figure 3. Tout comme cela a été présenté dans la partie précédente de cette description, l’équipement E comprend un dispositif d’ajustement 4 de la position relative des extrémités de jonction de la fibre monomode 2 et de la fibre multimode 3. Il peut également comprendre des moyens pour souder et/ou effiler les deux fibres entre elles. Le dispositif d’ajustement 4 et les moyens de soudure et/ou d’effilage sont bien connus en soi, et par souci de concision ne seront pas plus détaillés.
L’équipement E peut comprendre ou être associé à une source de lumière S disposée pour injecter un rayonnement lumineux du côté de l’extrémité d’injection 2b de la fibre monomode 2. La source de lumière peut être une source laser, une diode superluminescente, une source ASE (du terme anglo-saxon « amplified spontaneous emission » ou émission spontanée amplifiée). Selon la nature du dispositif de décomposition modale 6 de l’équipement E qui sera mis en œuvre, la source de lumière S pourra être une source laser S à grande longueur de cohérence (de plus de 1 cm), éventuellement accordable, ou au contraire une source S à faible longueur de cohérence (moins de 1 cm). La source S pourra avoir sa longueur d’onde centrale dans la bande O (par exemple à 1310nm) ou dans la bande C (par exemple à 1550nm), deux bandes spectrales largement utilisées dans le domaine des télécoms. De préférence, et lorsque le dispositif de décomposition modale 6 est mis en œuvre par un dispositif MPLC (détaillé dans la suite de cette description) et pour éviter tout battement interférométrique, la source S présentera une longueur de cohérence réduite, inférieure à 1 cm.
L’équipement E comprend un dispositif de décomposition modale 6 d’un rayonnement incident correspondant au rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique formé entre les deux fibres. Le dispositif de décomposition modale 6 est configuré pour décomposer le rayonnement incident précisément selon les modes guidées de la fibre multimode 3, c'est-à-dire décomposer le rayonnement incident selon le mode fondamental et selon une partie au moins des modes secondaires de cette fibre 3. L’équipement de mesure E exploite le dispositif de décomposition modale 6 pour fournir, sur un de ses ports de sorties Es, une grandeur représentative de la puissance optique mesurée dans cette partie des modes secondaires. Il peut par exemple s’agir de mesurer la puissance optique présente dans le mode fondamental et dans ces modes secondaires, afin d’établir le ratio de puissance optique disponible dans ces modes secondaires et de la puissance optique disponible dans le mode principal.
Le dispositif de décomposition modale 6 peut prendre toute forme qui convient. Il peut notamment s’agir d’un dispositif conforme à l’un de ceux présentés dans les articles précités.
Il peut ainsi comprendre par exemple un détecteur prenant la forme d’une caméra, pour collecter le rayonnement ayant traversé le couplage optique, et des moyens de calcul pour identifier dans les images captées, la puissance optique présente dans le mode fondamental et dans des modes secondaires de la fibre multimode.
Il peut également s’agir d’un démultiplexeur de modes spatiaux, visant à isoler, dans le rayonnement ayant traversé le couplage optique et la fibre optique multimode 3, le mode fondamental et des modes secondaires. On trouvera une description de tels démultiplexeurs dans le document de Trichili, A., Park, K. H., Zghal, M., Ooi, B. S., & Alouini, M. S. (2019) « Communicating using spatial mode multiplexing: Potentials, challenges and perspectives ».IEEE Communications Surveys & Tutorials. On pourra associer ce démultiplexeur à des détecteurs pour établir sur les ports de sortie Es les mesures de puissance optiques sur chacun des modes isolés.
Dans un mode de mise en œuvre préféré, le dispositif de décomposition modale 6 met en œuvre des moyens aptes à spatialement isoler le mode fondamental et des modes secondaires de la fibre multimode 3. Ces moyens sont aptes à modifier la forme du rayonnement lumineux incident. Cette modification peut être précisément décrite sous une forme modale, c'est-à-dire en définissant comment des modes d'une famille de modes d’un plan transverse d'entrée sont transformés en des modes de sortie d'une famille de modes de sortie d’un plan transverse de sortie. Ici, la famille de modes d'entrée est constituée du mode fondamental et des modes secondaires de la fibre multimode 3 après qu’ils se sont propagés jusqu’au plan d’entrée. La famille de mode de sortie est constituée des modes spatialement isolés dans le plan de sortie, au niveau de détecteurs ou de fibres de collecte.
Une telle transformation décrite sous forme modale peut être mise en œuvre par différents types de dispositifs. Il peut ainsi s’agir d’un dispositif utilisant des lames de phase et des lames séparatrices telles que décrites dans le document de Ryf, Roland, et al. "Mode-Division Multiplexing Over 96 km of Few-Mode Fiber Using Coherent 6*6 MIMO Processing"Journal of Lightwave technology30.4 (2012): 521-531.
Une décomposition modale peut également être mise en œuvre par un dispositif de conversion de lumière multiplan, plus communément désigné par les termes anglo-saxons « Multi-Plane Light Converter » (MPLC), et cette approche forme le mode de réalisation préféré du dispositif de décomposition modal 6.
Par souci d’exhaustivité, on rappelle que dans un tel dispositif MPLC, un rayonnement lumineux incident subit une succession de réflexions et/ou de transmissions, chaque réflexion et/ou transmission étant suivie par une propagation du rayonnement en espace libre. Certaine au moins des pièces optiques sur lesquelles s’opèrent les réflexions et/ou les transmissions, et qui guident la propagation du rayonnement incident, présentent une surface microstructurée qui modifie le rayonnement lumineux incident, et notamment sa phase.
Par « surface microstructurée » on signifie que la surface de la pièce optique présente un relief, qui peut par exemple se décomposer sous la forme de « pixels » dont les dimensions sont comprises entre quelques microns à quelques centaines de microns. Le relief ou chaque pixel de ce relief présente une élévation variable par rapport à un plan moyen définissant la surface en question, d’au maximum quelques microns ou d’au maximum quelques centaines de microns. Une pièce optique présentant une telle surface microstructurée forme un masque de phase introduisant un déphasage local au sein de la section transverse du rayonnement qui s’y réfléchit ou qui s’y transmet.
Ainsi, un rayonnement lumineux qui se propage au sein d’un dispositif MPLC subit une succession de déphasages locaux séparés par des propagations. La succession de ces transformations élémentaires (par exemple au moins quatre transformations successives comme par exemple 8, 10, 12, 14, voire au moins 20 transformations) établit une transformation globale du profil spatial du rayonnement incident. Il est ainsi possible de configurer les surfaces microstructurées de réflexion ou de transmission pour transformer un premier rayonnement lumineux, qui présente notamment une forme spécifique, en un deuxième rayonnement dont la forme est différente.
On trouvera dans les documents «Programmable unitary spatial mode manipulation », Morizur et Al, J. Opt . Soc. Am. A/Vol. 27, No. 11/ November 2010; N. Fontaine et Al, (ECOC, 2017),“Design of High Order Mode-Multiplexers using Multiplane Light Conversion”; US9250454 et US2017010463 les fondements théoriques et des exemples de mise en œuvre pratique d'un dispositif MPLC.
Dans un mode de réalisation préféré de l’équipement E de couplage optique, le dispositif 6 comprend donc au moins une pièce optique microstructurée qui a été configurée numériquement pour séparer spatialement, dans un plan de sortie du dispositif 6, le rayonnement lumineux incident selon le mode fondamental et des modes secondaires de la fibre multimode 3. Ainsi, sur l’exemple de la figure 4, le dispositif de décomposition modale 6 comprend deux pièces optiques réfléchissantes 8a, 8b disposées en vis-à-vis l’une de l’autre, des masques de phases 8c étant portés par l’une des deux pièces optiques 8a réfléchissantes pour la microstructurer, la seconde pièce optique 8b étant formé d’un simple miroir. On forme de la sorte une cavité multi-passage permettant d’opérer la décomposition modale souhaitée au cours d’une pluralité de réflexions, et on projette sur les détecteurs (par exemple de l’étage de sortie 6d) le mode fondamental et les modes secondaires.
Ainsi, et dans certains modes de réalisation, le dispositif de décomposition modale 6 peut comprendre un étage de sortie 6d, disposé dans un plan transverse de sortie dans lequel les composantes modales du rayonnement incident sont spatialement séparées. La puissance optique présente dans chacun des modes spatialement isolés dans ce plan est mesurée ou pour le moins évaluée, par exemple par un détecteur tel qu’un photodétecteur, précisément disposé dans le plan de sortie pour recueillir le rayonnement isolé du mode auquel il est associé. L’étage de sortie 6d peut donc être constitué d’une barrette de photodétecteurs. Les mesures fournies par les photodétecteurs sont reportées sur les voies de sortie Es de l’équipement E. Chacun de ces ports peut être associé à des moyens de visualisation permettant de représenter l'évolution au cours du temps de la puissance optique présente dans un mode particulier ou dans un groupe de modes particulier.
Alternativement, l’étage de sortie 6d peut comprendre une pluralité de fibres de collecte, pouvant former un faisceau de fibres, précisément disposées spatialement dans le plan de sortie pour se coupler aux rayonnements de sorties correspondant aux modes fondamentaux et secondaires qui ont été séparés et transformés par le dispositif 6. Ces fibres permettent alors de guider les rayonnements vers des photodétecteurs déportés, par exemple dans une section de mesure de l'équipement E. La section de mesure prépare les mesures et les reporte sur les voies de sortie Es de l’équipement E.
Que la mesure soit préparée directement au niveau du plan de sortie du dispositif de décomposition modale 6 ou déportée dans une section de mesure, l’équipement E est apte à élaborer des grandeurs représentatives des puissances optiques respectivement présentes dans des modes secondaires du rayonnement incident. De manière avantageuse, les grandeurs représentatives sont exprimées comme le ratio de la puissance optique présente dans le mode considéré et la puissance optique présente dans le mode fondamental.
Selon une première configuration, le dispositif de décomposition modale 6 isole un premier groupe de modes secondaires de la fibre optique multimode, du mode fondamental et d'un deuxième groupe de modes secondaires.
Les modes du premier groupe se superposent alors spatialement entre eux dans le plan de sortie de l'étage de sortie. Similairement, les modes du deuxième groupe de modes se superposent spatialement entre eux dans le plan de sortie. On prévoit alors dans cette configuration, un premier photodétecteur ou une première fibre de collecte, dans ce cas multimode, disposé au niveau de l'étage de sortie pour collecter le rayonnement de sortie associé aux modes du premier groupe. On peut également prévoir un deuxième photodétecteur ou une deuxième fibre de collecte pour collecter le rayonnement de sortie associé au deuxième groupe de modes. Avantageusement, on prévoira également un troisième photodétecteur ou une troisième fibre de collecte pour collecter le rayonnement de sortie associé au mode fondamental. Dans tous les cas, les mesures réalisées par les détecteurs sont réparties sur les voies de sortie Es de l’équipement.
Comme on l'a vu, le premier groupe de modes peut être constitué du premier et deuxième mode secondaire de la fibre optique multimode 3, lorsque ceux-ci sont classés par ordre décroissant d'indices effectifs. Le deuxième groupe de modes peut quant à lui être constitué des troisième, quatrième et cinquième modes secondaires de la fibre.
Selon une autre configuration qui est celle représentée sur la figure 4, tous les modes composant le premier groupe, le deuxième groupe et le mode fondamental de la fibre 3 sont spatialement séparés les uns des autres. Et l'équipement E prévoit alors autant de détecteurs ou de fibres de collecte dans l’étage de sortie 6d que de modes pour collecter respectivement les rayonnements de sortie. Les fibres de sortie peuvent dans ce cas être monomodes. Et dans ce cas également, les mesures réalisées sont reportées sur les voies de sortie Es de l’équipement E.
Dans d’autres configurations possibles, on pourrait bien naturellement combiner la première et la deuxième configuration, c'est-à-dire isoler spatialement une partie seulement des groupes de modes de la fibre multimode 3. On pourrait également prévoir de former d’autres groupes de modes, par exemple en collectant des modes d’ordre supérieur à 5 de la fibre multimode lorsque ceux-ci sont classés par ordre décroissant d'indices effectifs, qui peuvent être reportés sur les voies de sortie Es de l’équipement E.
Revenant à la description générale de l’équipement de couplage E, on peut prévoir que le dispositif de décomposition modale 6 soit muni d'une fibre de mesure 7 multimode de même type que la fibre multimode 3 que l'on cherche à fixer à la fibre monomode 2. Cette fibre de mesure 7 permet de guider le rayonnement guidé par les fibres sous test 2, 3 pour précisément le disposer au niveau d'un étage d'entrée 6a du dispositif 6, définissant un plan transverse d’entrée. Alternativement, on peut prévoir que le rayonnement issu de la fibre multimode 3 soit injecté précisément, par propagation libre, dans le dispositif de décomposition modale 6, au niveau du plan transverse d’entrée. On peut également prévoir que cette fibre de mesure 7 soit munie d'un connecteur mécanique pour se relier à un connecteur de même type disposé à l’extrémité d'injection 3b de la fibre multimodale 3, bien que la perturbation que pourraient introduire ces connecteurs n’en fait pas une solution préférée. Lorsqu’elle est présente, la fibre de mesure 7 est donc préférentiellement soudée à l’extrémité d’injection 3a de la fibre multimode 3. Dans tous les cas, le rayonnement injecté par la fibre multimode 3 est introduit dans le dispositif 6 et constitue le rayonnement incident.
Pour être complet, on précise que l'équipement E peut également comporter un organe de calcul et/ou de visualisation afin de préparer et représenter les mesures sur chacune de ses voies de sortie Es et/ou les combiner entre elles. On note que l’organe de calcul peut établir toute grandeur qui soit représentative de la puissance optique collectée dans chaque groupe de mode. L’équipement E peut comporter un écran, des témoins lumineux ou toute autre forme d'indicateurs permettant à un opérateur de prendre l’information de distribution de la puissance optique selon les différentes voies de sortie Es de l'équipement E. D’une manière avantageuse, on préfèrera reporter sur ces voies des mesures relatives de puissance optique (c’est-à-dire la puissance optique rapportée à la puissance optique du mode fondamental, comme on l’a exposé précédemment), pour compenser une éventuelle variabilité d’émission de la source de lumière S.
Les mesures fournies par l’équipement E peuvent être également employées pour contrôler les dispositifs d’ajustement 4 des fibres, comme cela sera détaillé dans la suite de cette description.
Procédé de fixation d’une paire de fibres
L’équipement de couplage E qui vient d’être décrit peut être employé dans un procédé de fixation d’une fibre monomode 2 à une fibre multimode 3, afin de simplifier leur assemblage tout en assurant une bonne qualité de couplage optique. Il peut notamment s’agit d’un couplage par lancement central, comme cela a été exposé en introduction de cette demande, dans lequel on cherche à injecter au mieux le mode de la fibre monomode 2 dans le mode fondamental de la fibre multimode 3.
Ce procédé vise donc à fixer l’une à l'autre, par soudure ou par tout autres moyen, les extrémités de jonction 2a, 3a de la fibre monomode 2 et de la fibre multimode 3. Par souci de précision, on précise à nouveau que la fibre multimode 3 propage un mode fondamental et une pluralité de modes secondaires.
Le montage permettant de déployer ce procédé est similaire à celui représenté sur la figure 1. Sur un banc de fabrication 1 de l’équipement de couplage E, un dispositif d’ajustement 4 permet de positionner les fibres l'une en face de l'autre et d'ajuster leurs positions relatives selon toutes les directions transversales et angulaires possibles. On injecte un rayonnement lumineux issu de la source de lumière S du côté de l’extrémité d'injection 2b de la fibre monomode 2. L'extrémité d'injection 3b de la fibre multimode 3 est quant à elle reliée au dispositif de décomposition 6 de l'équipement E de couplage. On peut par exemple avoir soudé l'extrémité d'injection 3b de la fibre multimode 3 à une fibre optique 7 de mesure du dispositif de décomposition modale 6. L’équipement E est donc apte à fournir, sur une des voies de sortie Es, une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un premier groupe de modes secondaire du rayonnement guidé par la fibre multimode 3, par exemple les deux premiers modes secondaires.
Dans un procédé conforme à l'invention, on positionne tout d’abord relativement l'une par rapport l'autre les extrémités de jonction des fibres 2, 3 de manière à propager au moins en partie le rayonnement lumineux issu de la source S dans la fibre multimode 3. Ce rayonnement est guidé par la fibre 3 et injecté dans le dispositif de décomposition modale 6 qui fournit donc, pour le moins, une grandeur représentative de la puissance optique du premier groupe de modes secondaire.
Cette mesure est réalisée continûment. Tout en la poursuivant, on ajuste la position relative des extrémités de jonction 2a, 3a des fibres 2, 3 en opérant les dispositifs de maintien 4. Cet ajustement est conduit en cherchant à minimiser la mesure fournie par l'équipement E correspondant à la puissance optique présent dans le premier groupe de modes. Comme on l’a vu, cette mesure est représentative uniquement du désalignement des deux fibres 2, 3. On dispose donc d’un moyen de mesure permettant d’aligner au mieux les axes optiques des fibres.
Une fois la position relative optimale déterminée, elle peut être figée et les fibres fixées au cours d'une étape suivante de fixation, qui peut être une étape de soudure des fibres entre elles ou de fixation à un support commun (ainsi que d’éventuelles pièces optiques, si de telles pièces sont prévues).
Le procédé peut également comprendre une étape de couplage, qui peut se dérouler avant, pendant ou après l'étape de fixation. Au cours de cette étape, on cherche à faire correspondre la taille des modes fondamentaux de la fibre monomode 2 et de la fibre multimode 3 pour limiter ainsi les pertes de couplage optique entre les modes fondamentaux des deux fibres.
Par « correspondre » on signifie, dans le cadre de la présente demande, que la taille du mode fondamental de la fibre multimode (au niveau de son extrémité de jonction) ne diffère pas de plus de 20%, et préférentiellement de plus de 10%, de la taille du mode de la fibre monomode.
Pour réaliser cet ajustement de taille, on peut se faire aider de la mesure de la puissance optique dans le second groupe de modes secondaires, délivrée par le dispositif E sur une au moins des voies de sortie Es (par exemple les modes secondaires 3 à 5 pour reprendre le mode de mise en œuvre préféré décrit jusqu'à présent). Cet ajustement de taille peut s’opérer en ajustant la position d’au moins une des pièces optiques (par exemple deux lentilles) disposée entre les deux extrémités de jonction 2a, 3a. L’ajustement est conduit tout en poursuivant le relevé de la mesure, de sorte que l'on puisse déterminer la position de cette pièce optique minimisant la grandeur représentative de la puissance optique présente dans le deuxième groupe de mode. La position de la pièce optique correspondant à cette puissance minimale assure la meilleure adéquation de couplage modal entre les deux fibres 2, 3. On note également que la mesure fournie est représentative de l’écart de taille uniquement, ce qui facilite la recherche du positionnement optimal de la pièce optique.
Lorsque la technique mise en œuvre lors de l’étape de couplage met en œuvre une technique d’effilage d’une des deux fibres, il n’est pas facile de tirer profit de la mesure en continu de la puissance optique dans le deuxième groupe de modes secondaires. On pourra pour le moins exploiter la mesure de puissance optique dans le deuxième groupe de modes secondaires, après l’étape de couplage et/ou de fixation, afin de s'assurer de leur bonne réalisation. Cette mesure peut également être exploitée pour calibrer, dans des étapes préparatoires du procédé de couplage, les moyens d’effilage (et généralement de soudure et d’effilage) aux caractéristiques des fibres monomodes et multimodes qui sont couplées par l’équipement E.
On note que les étapes d'ajustement du procédé peuvent être réalisées par un opérateur qui prend connaissance visuellement des relevés fournis par l'équipement E pour manipuler le dispositif d’ajustement 4, les moyens de soudure et/ou les moyens d’effilage. Alternativement, elles peuvent être mises en œuvre par un équipement d’assemblage automatique des fibres, qui commande tous ces éléments pour effectuer les ajustements nécessaires.
Fibre optique
D'une manière générale, la perte de puissance optique au niveau de l’interface de couplage des fibres qui résulte de la différence de taille entre le mode fondamental du rayonnement guidé par la fibre monomode 2 et le mode fondamental du rayonnement guidé par la fibre multimode 3 est plus importante que la perte de puissance optique liée au désalignement des axes optiques des fibres. Il est donc important d’ajuster ces tailles.
Lorsque l'on cherche à souder les fibres entre elles notamment dans une configuration de lancement central et qu’il n’est donc pas envisageable d’employer des pièces optiques, l’ajustement de taille peut se faire par l’effilage d’une des fibres.
Pour éviter ou simplifier cette approche, on peut prévoir d'appliquer le procédé de fixation et exploiter l’équipement de couplage E qui viennent d'être décrit après avoir préalablement soudé une section de fibre monomode 2’ à l’extrémité de jonction 2a de la fibre monomode 2. Cette seconde fibre monomode 2’ présente un cœur monomode large, qui a été choisi pour que son mode fondamental corresponde en taille à celle du mode fondamental de la fibre multimode 3. Le mode de la fibre monomode à cœur large 2’ présente quant à lui une taille supérieure à celle du mode guidé de la fibre monomode 2.
Une fois cette étape préliminaire réalisée, on peut assembler l’extrémité libre de la fibre monomode à cœur large 2’ avec l’extrémité de jonction 3a de la fibre multimode 3. On ajuste la position relative des fibres 2’, 3 en exploitant les mesures fournies par l'équipement de couplage E pour déterminer celle qui minimise la grandeur de puissance optique du premier groupe de modes secondaires, et on fixe cette position par exemple par soudure.
On note que la fibre 2’ à cœur large ayant été choisie pour faire correspondre la taille de son mode à celle du mode fondamental de la fibre multimode 3, il n'est ici pas nécessaire d'ajuster ces tailles, notamment par effilage, entre elles pour assurer un couplage optique de qualité.
La fixation des fibres monomodes 2, 2’ entre elles doit bien entendu être contrôlée, notamment dans l’alignement de leurs axes optiques. Cette étape de fixation comprend la soudure des deux fibres entre elles, et éventuellement l’effilage de la fibre à cœur large, de manière à faire correspondre la taille respective des modes, et ainsi limiter les pertes d’insertion du dispositif. On pourra, pour mettre en œuvre cette étape, se faire aider des moyens traditionnels de soudure et d’effilage de fibres. On note que l’étape d’effilage est ici facultative, car s’agissant du couplage de deux fibres monomodes, il n’existe bien entendu aucun risque d’exciter un mode secondaire.
Quelle que soit la manière avec laquelle la fibre a été assemblée, on dispose selon l’invention d’une fibre composite comprenant une première fibre optique 2 présentant une extrémité de jonction 2a et un cœur monomode 2e apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée, une deuxième fibre optique 3 présentant une extrémité de jonction 3a et un cœur multimode 3e apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée et une pluralité de modes secondaires. Cette fibre comprend également une troisième fibre optique 2’ présentant un cœur monomode 2e' apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée et deux extrémités respectivement soudées aux extrémités de jonction de la première fibre optique 2a et de la deuxième fibre optique 3a de manière à les coupler optiquement. La taille du mode fondamental de la troisième fibre optique correspond, à son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la deuxième fibre optique, à la taille du mode fondamental de la deuxième fibre optique. Cette fibre est représentée sur la figure 5.
Lorsqu’on prévoit une étape d’effilage de l’une des fibres monomodes 2, 2’, (et préférentiellement de la fibre monomode à cœur large 2’) la taille du mode fondamental de la troisième fibre optique correspond, à son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la première fibre optique, à la taille du mode fondamental de la première fibre.
Lorsque la fibre vise des applications dans le domaine des télécommunications, la deuxième fibre multimode 3 peut présenter un cœur 3e dont le diamètre varie de 50 à 62.5um, pour être conforme à une fibre du type FDDI, OM1, OM2, OM3 ou OM4 ou à une fibre vérifiant le standard G651. La première fibre monomode 2 peut présenter un cœur 2e dont le diamètre varie de 8 à 10.5um, pour être conforme à une fibre du type OS1 ou OS2 ou plus généralement à une fibre vérifiant les standards G652, G657, voire G653, G654, G655 ou G656.
On peut noter que la fibre optique monomode 2 et que la fibre optique multimode 3 fournissent des extrémités d’injection 2b, 3b pour le raccordement d'un réseau optique préexistant comprenant une section monomode à raccorder à une section multimode, si bien que la taille de leurs cœurs et des modes guidés ne sont pas librement choisis. En insérant une section relativement courte, de quelques centaines de microns par exemple et plus généralement compris entre 100 microns et quelques cm, d'une fibre optique 2’ à cœur large, on simplifie grandement la fabrication de la fibre de raccordement, notamment lorsque l’on emploie le procédé et l'équipement E proposé antérieurement dans cette description, et bien que cela ne soit pas absolument pas nécessaire. On peut disposer une pluralité de fibres composites identiques ou similaire à celle décrite et représentée sur la figure 5 dans un boitier présentant des entrées/sorties respectivement connectées aux extrémités d’injections 2b, 3b des fibres composites, pour former un dispositif de raccordement d’un réseau optique monomode à un réseau optique multimode.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits et on pourra y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
Ainsi, bien que l’on ait de manière préférée présenté le premier groupe de mode et le deuxième groupe de mode comme étant constitués, respectivement, par les deux premiers modes secondaires et les modes 3 à 5 de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif, l’invention n’est nullement limitée à une telle définition. On peut ainsi prévoir que le premier groupe de mode ne contienne que l’un ou l’autre des deux premiers modes secondaires de la fibre mutlimode. Similairement, on peut également prévoir que le second groupe de mode ne contienne qu’une partie seulement des modes 3 à 5 de la liste des modes secondaires de la fibre multimode. On peut également prévoir d’autres groupes de modes pour aider au couplage des deux fibres.

Claims (20)

  1. Procédé de fixation d’une fibre monomode (2) propageant un rayonnement lumineux constitué d’un mode fondamental à une fibre multimode (3) propageant un rayonnement lumineux comprenant un mode fondamental et une pluralité de modes secondaires, la fibre monomode (2) et la fibre multimode (3) présentant chacune une extrémité d’injection (2b, 3b) et une extrémité de jonction (2a, 3a), le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - injecter un rayonnement lumineux dans l’extrémité d’injection (2b) de la fibre monomode (2) ;
    - positionner relativement l’une par rapport à l’autre les extrémités de jonction de la fibre monomode (2a) et de la fibre multimode (3a) de manière à propager au moins en partie le rayonnement lumineux dans la fibre multimode (3) ;
    - décomposer modalement le rayonnement lumineux collecté à l’extrémité d’injection (3a) de la fibre multimode (3) et mesurer au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un premier groupe de modes secondaires ;
    - tout en poursuivant l’étape précédente de mesure, ajuster la position relative des extrémités de jonction de la fibre monomode (2a) et de la fibre multimode (3a) pour optimiser la grandeur représentative de la puissance optique mesurée dans le premier groupe de modes secondaires et déterminer une position relative de couplage ;
    - figer, au cours d’une étape de fixation, l’une par rapport à l’autre les extrémités de jonction de la fibre monomode (2a) et de la fibre multimode (3a) dans la position relative de couplage déterminée.
  2. Procédé de fixation selon la revendication précédente dans lequel le premier groupe de modes secondaires comprend au moins un des deux premiers modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif.
  3. Procédé de fixation selon l’une des revendications précédentes comprenant une étape de couplage visant à ajuster la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction (2a) de la fibre monomode (2) et/ou la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction (3a) de la fibre multimode (3) pour qu’elles correspondent l’une à l’autre.
  4. Procédé de fixation selon la revendication précédente, l’étape de couplage comprenant les étapes suivantes :
    - mesurer au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un deuxième groupe de modes secondaires ;
    - tout en poursuivant l’étape précédente de mesure, ajuster la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction (2a) de la fibre monomode (2) et/ou la taille du mode fondamental du rayonnement à l’extrémité de jonction (3a) de la fibre multimode (3) pour optimiser la grandeur représentative de la puissance optique présente dans le deuxième groupe de modes secondaires.
  5. Procédé de fixation selon l’une des revendications précédentes comprenant une étape de vérification postérieure à l’étape de fixation, l’étape de vérification comprenant la mesure d’une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un deuxième groupe de modes secondaires.
  6. Procédé de fixation selon l’une des revendications 4 et 5 dans lequel le deuxième groupe de modes secondaires comprend au moins un des troisième, quatrième et cinquième modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif.
  7. Procédé de fixation selon l’une des revendications 3 à 6 dans lequel une pluralité de pièces optiques (5) est disposée entre les extrémités de jonction (2a, 3a) de la fibre optique monomode (2a) et de la fibre optique multimode (3a), et l’étape de couplage comprend le déplacement de certaines au moins des pièces optiques (5).
  8. Procédé de fixation selon l’une des revendications 3 à 6 dans laquelle l’étape de fixation comprend la soudure des extrémités de jonction de la fibre monomode (2a) et de la fibre multimode (3a) et l’étape de couplage comprend l’effilage de la fibre multimode (3) pour faire correspondre la taille du mode fondamental guidée par la fibre monomode (2) et la taille du mode fondamental guidée par la fibre multimode (3).
  9. Procédé de fixation selon l’une des revendications précédentes comprenant le couplage optique de l’extrémité d’injection (3a) de la fibre multimode (3) à un équipement de mesure de puissance optique par l’intermédiaire d’une fibre multimode de mesure (7) ou par propagation en espace libre.
  10. Équipement de couplage optique (E) d’une fibre monomode (2) et une fibre multimode (3) propageant un mode fondamental et une pluralité de modes secondaires, les fibres présentant chacune une extrémité de jonction (2a, 3a), l’équipement comprenant :
    - un dispositif de décomposition modale (6) pour décomposer, selon le mode fondamental et une partie au moins des modes secondaires, un rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique et pour fournir au moins une grandeur représentative de la puissance optique présente dans la partie des modes secondaires ;
    - un dispositif d’ajustement (4) de la position relative des extrémités de jonction de la fibre monomode (2a) et de la fibre multimode (3a).
  11. Équipement de couplage optique (E) selon la revendication précédente comprenant une fibre optique de mesure multimode (7) pour collecter le rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique et l’injecter dans le dispositif de décomposition modale (6).
  12. Équipement de couplage optique (E) selon l’une des deux revendications précédentes dans lequel le dispositif de décomposition modale (6) est configuré pour fournir une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un premier groupe de modes secondaires du rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique.
  13. Equipement de couplage optique (E) selon la revendication précédente dans lequel le premier groupe de modes secondaires comprend au moins un des deux premiers modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif.
  14. Equipement de couplage optique (E) selon l’une des revendications 10 à 13 dans lequel le dispositif de décomposition modale (6) est configuré pour fournir une grandeur représentative de la puissance optique présente dans un deuxième groupe de modes secondaires du rayonnement lumineux ayant traversé le couplage optique.
  15. Equipement de couplage optique (E) selon la revendication précédente dans lequel le deuxième groupe de modes secondaires comprend au moins un des troisième, quatrième, et cinquième modes secondaires de la liste des modes secondaires classés par ordre décroissant d’indice effectif.
  16. Équipement de couplage optique (E) selon l’une des revendications 10 à 15 comprenant de plus des moyens pour souder les extrémités de jonction de la fibre monomode et de la fibre multimode ou des moyens pour effiler l’extrémité de jonction de la fibre monomode et/ou de la fibre multimode.
  17. Equipement de couplage optique (E) selon l’une des revendications 10 à 16 dans lequel le dispositif de décomposition modale (6) comprend un dispositif de conversion lumineux multiplan pour spatialement séparer le mode fondamental de la partie des modes secondaires.
  18. Equipement de couplage optique (E) selon l’une des revendications 10 à 17 comprenant une source de lumière S dont la longueur de cohérence est inférieure ou égale à 1cm.
  19. Fibre optique comprenant :
    - une première fibre optique (2) présentant une extrémité de jonction et un cœur monomode (2e) apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée;
    - une deuxième fibre optique (3) présentant une extrémité de jonction (3a) et un cœur multimode (3e) apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée et une pluralité de modes secondaires;
    la fibre optique étant caractérisée en ce qu’elle comprend une troisième fibre optique (2’) présentant un cœur monomode (2’e) apte à propager un mode fondamental présentant une taille déterminée et deux extrémités respectivement soudées aux extrémités de jonction de la première fibre optique (2a) et de la deuxième fibre optique (3a) de manière à les coupler optiquement, la taille du mode fondamental de la troisième fibre optique (2’) correspondant, à son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la deuxième fibre optique (3a), à la taille du mode fondamental de la deuxième fibre optique (3).
  20. Fibre optique selon la revendication précédente dans lequel la troisième fibre (2’) présente une portion effilée du côté de son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la première fibre optique (2a) de sorte que la taille du mode fondamental de la troisième fibre optique (2’) corresponde, à son extrémité soudée à l’extrémité de jonction de la première fibre optique (2a), à la taille du mode fondamental de la première fibre (2).
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