CA1250465A - Commutateur pour circuit a guide de lumiere - Google Patents
Commutateur pour circuit a guide de lumiereInfo
- Publication number
- CA1250465A CA1250465A CA000444849A CA444849A CA1250465A CA 1250465 A CA1250465 A CA 1250465A CA 000444849 A CA000444849 A CA 000444849A CA 444849 A CA444849 A CA 444849A CA 1250465 A CA1250465 A CA 1250465A
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- block
- axis
- guide
- light
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3524—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3524—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
- G02B6/3528—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive the optical element being a prism
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3586—Control or adjustment details, e.g. calibrating
- G02B6/359—Control or adjustment details, e.g. calibrating of the position of the moving element itself during switching, i.e. without monitoring the switched beams
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
- G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
- G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
- G02B6/3568—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details characterised by the actuating force
Abstract
Commutateur pour circuit à guide de lumière qui comporte essentiellement un bloc transparent tronconique à grande base inclinée sur l'axe de sa surface latérale conique, qui est revêtue d'une gaine d'indice optique plus faible pour constituer un guide de lumière assurant des fonctions de collimation ou focalisation. Une deuxième gaine d'indice accru évite des réflexions parasites. Un faisceau lumineux émergeant de ce bloc par cette grande base peut être dirigé vers divers éléments optiques, celui qui reçoit ce faisceau étant choisi par un positionnement angulaire convenable de ce bloc autour de son axe. Des facettes de ce bloc permettent d'asservir ou de commander optiquement cette position angulaire.
Description
~l2~ 5 Commutateur pour oircuit à guide de lumière L'invention concerne un commutateur pour clrcuit à guide de lumière.
De manière générale un tel commutateur est destiné à coupler une extrémité, par exemple l'extrémité avant d'un guide de lumière appe}é
ci-après "¢ommun" à un élément optique pouvant être choisi dan~ un ensemble de plu~ieurs tels élément~ appelés ci-aprè~ ~particuliers". On supposera pour faciliter l'exposé que ce ¢oi~mutaSeur est plu~ parti¢u~
lièrement utilisé pour diriger la lumière issue de ce guide commun vers ¢et élément particu}ler. Mals il doit être ¢ompris qu'en vertu du prin-¢ipe de par¢ours inverse de la lumière, le ¢om~utateur qui dirige ¢ette lumière verA cet elément partieulier in~e¢terait tout aus3i bien dsns le même guide une lumière is~ue de cet élément panti¢ulier.
Quant aux éléments optiques particuliers mentionnés, il9 peùvent être par exemple con3titués par des détecteurs, mais ils sont en Pait, le plus souvent des systèmes d'in~ection de lumièr~ dans des fibres opti-ques "particulières", de même que le gulde commun est le plus souvent constitué par une ~ibre optique "commune".
Un tel ¢ommutateur ¢omporte, de manière connue, - un moyen de ¢ollimation pour trans~ormer un Paisceau sortant de l'extrémité avant du guide ¢ommun ave¢ une ~orte divergence en un fais-¢eau extérieur presque parallèle et de se¢tion agrandie, - et un moyen de déviation ¢ommandable pour dévier ¢e ~aisceau presque parallèls de manière à le diriger ver~ l'élément particulier ¢hoisi.
Bien entendu ledit moyen de "¢ollimation" devient un moyen "de fo¢alisation" ou "d'injection de lumière", si on considére de la lumière se dirigeant ~er~ le guide commun.
Un tel commutateur connu e3t dé¢rit dans le doeument U~-A 4 304 460 (Tanaka et autres, ~ssignors to Matsu3hita).
Ce ¢ommutateur ¢onnu ¢omporte un moyen de ¢ollimation ¢onstitué
par une lentille et un moyen de déviation constitué par un miroir tour-nant.
Un tel commutateur permet par exemple à un utilisateur de ¢hoisir le programme qui l'intéresse parmi divers progra~mes de télévision ~ui lui ~ont transmis par diverYes fibres optique~.
Compte tenu des très petites dimensions transversales des fibres optiques utilisées, ce commuta-teur connu est soit d'un encombrement important par rapport à celui des fibres, soit d'une réalisation difficile si on veut éviter autant ~ue possible les pertes de lumière.
La position du miroir tournant doit, en particulier être d~finie avec précision à la fois par rapport ~ la lentille de collimation et par rapport auxdits éléments particuliers.
La présente invention a pour but la réali-sation d'un commutateur pour circuit à guide de lumière d'une fabrication simplifiée et ne provoquant que de fai-bles pertes de lumière.
Selon la présente invention, il est prévu un commutateur pour circuit à guide de lumière, ce commu-tateur étant destiné ~ coupler une extrémité avant d'un guide ~commun" à un élément optique "particulier" pouvant être choisi dans un ensemble de plusieurs éléments par-ticuliers, et notamment à ~;riger la lumière issue de ce gui-de commun vers cet élément particulier, ce commutateur comprenant:
- un moyen de collimation pour transformer un faisceau sortant de l'extrémité avant du guide commun avec une forte divergence en un faisceau exterieur presque parallèle et de section agrandie, - et un moyen de déviation commandable pour dévier ce fais-ceau presque parallèle de manière à le diriger vers ledit élément particulier choisi, - ce commutateur étant caract~risé par le fait que lesdits moyens de collimation et de déviation comportent respecti-vement une partie arrière et une partie avant d'un même bloc transparent disposé en avant de ladite extrémité
du guide commun, - cette partie arrière constituant l'âme d'un guide tron-conique et ayant la forme d'un tronc de cône de révolu-tion présentant un axe et slétendant entre une petite .
~L25i~5 - 2a -base et une grande base situées dans deux plans perpendi-culaires à cet axe, la petite base constituant une face arrière de ce bloc et étant en regard de ladite extrémit~
du guide commun et l'axe étant disposé dans le prolongement de celui de ce guide commun de manière à assurer un couplage entre ce dernier et ce guide tronconique, la surface latérale conique de cette âme étant revetue d'une gaine transparente d'indice plus faible que celui du bloc trans-parent de manière à refléchir la lumière d'un faisceau fortement divergent provenant de cette fibre et à transfor-mer ce faisceau en un faisceau presque parallèle tra-versant la grande base du tronc de c8ne, - la partie avant de ce bloc transparent continuant la partie arrière, au-delà de la grande base de l'âme dudit guide tronconique de sorte que cette grande base est virtuelle, cette partie avant formant un prisme déviateur dont une face principale comporte au moins une partie de cette grande base et dont l'autre face prin-cipale inclinee sur la première constitue une face avant principale de ce bloc, - ce commutateur comportant en outre des moyens de rotation dudit bloc transparent autour de l'axe dudit tronc de cône de manière ~ permettre de commander le mo7en de déviation constitué par la partie avant de ce bloc sans affecter le fonctionnement du moyen de collimation constitué par la partie arrière de ce même bloc.
. / _ 5~
\
~ l'aide des figures sohématiques ci-~ointes on va décrire ci-aprè~, à titre non li~itatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre.
La f~gure 1 représente une vue d'un commutateur ~elon l'invention en coupe par un pla~ I-I de la ~igure 2 pa~sant par l'axe du commutateur.
La rigure 2 représente une vue de ce même commutateur en coupe par un plan II-II de la flgure 1 perpendiculaire à l'axe du commutateur.
La ~igure 3 représent une vue du seul bloc transparent du même ~ommutateur en coupe par le plan I-I 9 sans bachures, pour illustrer la frontlère virtuelle entre les parties avant ct arrière de ce blo¢.
Conformément à ces figures le oommutateur comporte un bloc trans-pare~t homogène 2, constitué de verre ou de silice dopée, et don~ la forme gén~rale est celle d'un tronc de cône de révolution autour d'un ~xe longitudinal 4 avec à l'arrière une petite base 12 perpendiculaire à
l'axe 4 et à l'avant une 8rande base elliptique inclinée. Quoiqu'il n'y ait aucune ~rontière physique à l'intérieur de ce bloc il peut être considéré comme constitué d'une partle arrière 6 et d'une partle avant 8 séparée par ure surPace 10 (Yoir figure 3).
La partie arrière 6 constitue l'âme d'un guide de lumière tronco-nique. Sa ~orme cst celle d'un tronc du même cône te révolution queprécédemment avec la même petite base 12, mai3 avec une gr~nde ba~e constituée par la surface 10 qui est parallèle à la petite base. Cette dernière présente sensiblement le même d~amètre que le coeur d'une fibre optique commune 14 et elle est di~posée en regard et à proximité de l'extrémité avant de cette fibre, dont l'axe cofncide avec llaxe 4~
L'lndice optique du bloc 2 est sensiblement égal à celui du coeur de cette fibre et une goutte 16 de liqulde de même indice remplit l'inter~
valle entre l'extrémité de la fibre et cette petite base.
La surface latérale conique de oette partie arriere est revêtue d'une gaine transparente 18 d'indice plu~ faible que ce}ui du bloc 2 pour constituer une surface réfléchi~sante as~urant le guidage de la lumière dans le guide ainsi constitué. La forme conique de cette surface réfléchi3sante diminue progre3sivement, par réflexions ~uccessive3 ~ous fortes incidences, l'inclinaison 3ur l'axe des rayons lumineux issus de l6~
la fibre commune. De préférence une deuxième 2aine 20 d'indice plu~ fort que celui de la gaine 18 entoure la première pour éviter la réPlexio~
sous ~aible incidence de rayons lumineux parasiteq pén~trant dans le tronc de cône par sa grande ba~e. En pratique ces gaines s'étendent non seulement sur la partie arrière mais sur la totalité de la surface latérale conique du bloc transparent 2, comme représenté.
La partie avant 8 du bloc 2 conqtitue un pri~me déviateur dont une face principale est la grande base virtuelle 10 de la partie arrière, et dont l'autre ~ace principale constitue une face avant "prlncipale" 22 du bloc 2.
Ce bloc est par ailleurs muni de moyens de rotation autour de qon axe de manière que le ~aisceau lumineux lonsitudinal arrivant sur cette autre face prinoipale 22 en sorte dévié en 24 ~elon une direction qui balaie un cône de révolutlon autour de l'a~e 4. Ceq moyens compor~ent des palier~ P et un moteur d'entra;nement M. Les ~aibles dimensions du bloc permettent da le loger dans un volume axial intérieur au moteur d'entrai-nement, qui eqt du type pas à pas. Cependant, pour faciliter la oompré-hension du dessin, cette disposition n'est pas repré3entée.
Le fai~ceau extérieur 24 ~ortant par la ~ace avant principale 22 peut être appelé "principaln. Il est reçu par un dit "~lément optique particulier" constitué par un ~ystème optique d'injection de lumière dans une fibre "particulière" telle que 26 parallèle à la fibre commune.
Ce système d'injection est constitué par un bloc tronconique 28 présentant toutes les caractéristique~ précédemment déGrltes à propos du bloc 2, sauf qu'il est fixe. Ce bloc 28 est couplé à la fibre 26 de la même manière que le bloc 2 à la fibre 14. L'inclinaison de ~a ~ace avant 30 est choisie pour assurer l'injection de la lumiere du faisceau principal 24 dan~ la fibre 26 lorsque ce ~aisceau est dirige sur cette - face.
Dan~ l'exemple décrit il y a quatre fibres particulières telle~
que 26 munie~ chacune des mêmes éléments annexes telq que le système d'injection 28 et réparties angulairement à 90 les unes des autre~
autour de l'axe 4. Mai~ en pratique on a intéret le plus qouvent à
prévoir un nombre de ~ibres particullères beaucoup plus grand, par exem-ple 24 ou 25.
Il peut y avoir intérêt à as~urer automatiquement un po~itionne-ment angulaire précis du bloc 2 autour de l~axe 4 lorsqu'on veut par exemple injecter dans la fibre 26 la lumière qui provient de la fibre 14, ou, plus généralement du guide commun.
C'e~t pourquoi, de préférence, le bloc tran3parent 2 comporte en outre dans sa partie avant 8 une facette d'a~servissement 32 affeotée d'un mouvement d'ensemble par la rotation de ce bloc. Cette facette forme, avec de la lumière provenant du guide commun, un fai3ceau d'aqser-vissement mobile 34 éclairant ~uooe~3ive~ent chacun des détecteurs d'asservis~ement 36 d'un ensemble de tels détecteurs sen3ibles à cette lumière. Ces détecteurs sont dispo~és à distance de l'axe de rotation 4 et décalés de 90. Ils commandent le moteur de rotation M pour aqservir la position angulaire de ce bloc à la po3ition assurant le couplage optique souhaité. Catte commande se fait par un circu~t d~asservis~ement non représenté.
Il peut aus3i y avoir intérêt à pouvoir commander à distance la position aneulaire du bloc 2, par l'intermédiaire du guide commur C'est pourquoi, de préférence, le bloc transparent 2 comporte encore, dans 3a partie avant 8, une Pacette de commande 38 orientée perpendiculairement au plan pas~ant par son centre et l'axe de rota-tion 4 de manière à former, avec de la lumière provenant du euide commun 14, un faisceau de commande ~usceptlble d'éclairer un détecteur de commande 40 placé ~ur cet axe. Ceci permet à oe déteoteur de recevoir à travers ce bloc et indépendamment de la position angulaIre de celui-ci, un faisceau de commande 42 permettant de commander le moteur de rota-tion M pour amener ce bloc dan3 la position angulaire assurant le couplage optique qouhaité. Là encore la commande se fait par un circuit non représenté.
Le fonctionnement du commutateur ainsi équipe est alors le sui-vant : Un signal de commande et un signal d'asservi3sement sont injectés en un point de la ~ibrs commune en amont de son extrémité avant.
Le signal de commande est transporté par le faisceau de commande avec d'autres signaux et arrive quelle que soit la position angulaire du bloc 2, sur le détecteur 40, qui n'est sensible~qu'à ce signal au moins dans le ca3 considéré où le ~aisceau principal 3e propage dan~ le même sens que le ~aisceau de commande.
~25~65 Le signal d'asservissement peut être le mêmP à quelques dif~é-rences prèq, telles que l'adresse, que le signal de commande. Il est porté avec d'autre signaux par le faisceau d'a3~ervissement. Il n'est reçu par un détecteur d'a serviasement choisi 36, sensible à ce ~eul algnal, que lorsque la position angulaire est bonne ou presque bonne.
Le signal de commande provoque une rotation du bloc 2 jusqu~à ce que le détecteur d'asqervi3sement correspordant à la position recherchée soit éclairé, et le circuit d'asservissement prend alors le relais pour régler Pinement la position et la fixer.
10Enfin un signal de bon posltionnement est envoyé par le détecteur d'asservissement pour mettre Pin au ~ignal d'a~Yervis~ement.
Bier. entendu les fon¢tions des détecteurs 36 et 40 peuvent re~ter inchangée~ si la lumière du fai~ceau extérieur principal 24 e~t dirigée verq le bloc 2 15De préférence, et comme représenté, la Pace avant principale 22 entoure l'axe de rotation 4, et chaque facette 32, 38 a une aire plus petite et est Pormée à di~tance de cet axe en bordure de cette Pace principale 22.
De préférence encore les facettes 32 et 38 sont di3poséeq du coté
20ou se trouve la plus longue génératrice du tronc de cône~
Ces deux dernières di~positions limitent les pertes de lumière pro~oquées ~ur le faisceau extérieur principal par la présen¢e de ce~
facettes.
La ou les Pacettes 32, 38 peuvent être Pormée~ ~n taillant le 25bloc 2, ou lors d'une fabrication de ce bloc par moulage.
En pratique on utilisera deux facettes contiguës pour Paciliter leur réali3ation.
On sait réaliser un bloc tel que le bloc 2 par un étirage oontrôlé
- d'une "gros~e Pibre" (deux matériaux d'indices diPférent3j convena-30blement chauPfée.
La coupe est Paite du petit côté, comme celle d'une Pibre, à un endroit choisi pour que le diamètre soit correct.
Le polissage de la grande base 22 et des Pacettes 32 et 38 relève des technique~ optiques habituelles.
35Dans le ca~ d'une Pibre commune présentant un diamètre de ooeur de 50 micromètres et Pourni~s~nt un faisoeau de demi-angle au ~ommet de 10 - :
environ, ~i l'on désire un fai~ceau oollimaté de demi-angle au ~ommet voi~in et inférieur à 1, on réalise un cône en matériaux identiques à
ceux de la fibre, avec un angle au ~ommet voisin de 1, une longueur un peu ~upérieure à 25 mm (et un diamètre d'entrée de 50 micromètre~). Une inclinaison de 25 de la face de sortle causera une déviation du faisceau de l'ordre de 13.
3o . .
. .
De manière générale un tel commutateur est destiné à coupler une extrémité, par exemple l'extrémité avant d'un guide de lumière appe}é
ci-après "¢ommun" à un élément optique pouvant être choisi dan~ un ensemble de plu~ieurs tels élément~ appelés ci-aprè~ ~particuliers". On supposera pour faciliter l'exposé que ce ¢oi~mutaSeur est plu~ parti¢u~
lièrement utilisé pour diriger la lumière issue de ce guide commun vers ¢et élément particu}ler. Mals il doit être ¢ompris qu'en vertu du prin-¢ipe de par¢ours inverse de la lumière, le ¢om~utateur qui dirige ¢ette lumière verA cet elément partieulier in~e¢terait tout aus3i bien dsns le même guide une lumière is~ue de cet élément panti¢ulier.
Quant aux éléments optiques particuliers mentionnés, il9 peùvent être par exemple con3titués par des détecteurs, mais ils sont en Pait, le plus souvent des systèmes d'in~ection de lumièr~ dans des fibres opti-ques "particulières", de même que le gulde commun est le plus souvent constitué par une ~ibre optique "commune".
Un tel ¢ommutateur ¢omporte, de manière connue, - un moyen de ¢ollimation pour trans~ormer un Paisceau sortant de l'extrémité avant du guide ¢ommun ave¢ une ~orte divergence en un fais-¢eau extérieur presque parallèle et de se¢tion agrandie, - et un moyen de déviation ¢ommandable pour dévier ¢e ~aisceau presque parallèls de manière à le diriger ver~ l'élément particulier ¢hoisi.
Bien entendu ledit moyen de "¢ollimation" devient un moyen "de fo¢alisation" ou "d'injection de lumière", si on considére de la lumière se dirigeant ~er~ le guide commun.
Un tel commutateur connu e3t dé¢rit dans le doeument U~-A 4 304 460 (Tanaka et autres, ~ssignors to Matsu3hita).
Ce ¢ommutateur ¢onnu ¢omporte un moyen de ¢ollimation ¢onstitué
par une lentille et un moyen de déviation constitué par un miroir tour-nant.
Un tel commutateur permet par exemple à un utilisateur de ¢hoisir le programme qui l'intéresse parmi divers progra~mes de télévision ~ui lui ~ont transmis par diverYes fibres optique~.
Compte tenu des très petites dimensions transversales des fibres optiques utilisées, ce commuta-teur connu est soit d'un encombrement important par rapport à celui des fibres, soit d'une réalisation difficile si on veut éviter autant ~ue possible les pertes de lumière.
La position du miroir tournant doit, en particulier être d~finie avec précision à la fois par rapport ~ la lentille de collimation et par rapport auxdits éléments particuliers.
La présente invention a pour but la réali-sation d'un commutateur pour circuit à guide de lumière d'une fabrication simplifiée et ne provoquant que de fai-bles pertes de lumière.
Selon la présente invention, il est prévu un commutateur pour circuit à guide de lumière, ce commu-tateur étant destiné ~ coupler une extrémité avant d'un guide ~commun" à un élément optique "particulier" pouvant être choisi dans un ensemble de plusieurs éléments par-ticuliers, et notamment à ~;riger la lumière issue de ce gui-de commun vers cet élément particulier, ce commutateur comprenant:
- un moyen de collimation pour transformer un faisceau sortant de l'extrémité avant du guide commun avec une forte divergence en un faisceau exterieur presque parallèle et de section agrandie, - et un moyen de déviation commandable pour dévier ce fais-ceau presque parallèle de manière à le diriger vers ledit élément particulier choisi, - ce commutateur étant caract~risé par le fait que lesdits moyens de collimation et de déviation comportent respecti-vement une partie arrière et une partie avant d'un même bloc transparent disposé en avant de ladite extrémité
du guide commun, - cette partie arrière constituant l'âme d'un guide tron-conique et ayant la forme d'un tronc de cône de révolu-tion présentant un axe et slétendant entre une petite .
~L25i~5 - 2a -base et une grande base situées dans deux plans perpendi-culaires à cet axe, la petite base constituant une face arrière de ce bloc et étant en regard de ladite extrémit~
du guide commun et l'axe étant disposé dans le prolongement de celui de ce guide commun de manière à assurer un couplage entre ce dernier et ce guide tronconique, la surface latérale conique de cette âme étant revetue d'une gaine transparente d'indice plus faible que celui du bloc trans-parent de manière à refléchir la lumière d'un faisceau fortement divergent provenant de cette fibre et à transfor-mer ce faisceau en un faisceau presque parallèle tra-versant la grande base du tronc de c8ne, - la partie avant de ce bloc transparent continuant la partie arrière, au-delà de la grande base de l'âme dudit guide tronconique de sorte que cette grande base est virtuelle, cette partie avant formant un prisme déviateur dont une face principale comporte au moins une partie de cette grande base et dont l'autre face prin-cipale inclinee sur la première constitue une face avant principale de ce bloc, - ce commutateur comportant en outre des moyens de rotation dudit bloc transparent autour de l'axe dudit tronc de cône de manière ~ permettre de commander le mo7en de déviation constitué par la partie avant de ce bloc sans affecter le fonctionnement du moyen de collimation constitué par la partie arrière de ce même bloc.
. / _ 5~
\
~ l'aide des figures sohématiques ci-~ointes on va décrire ci-aprè~, à titre non li~itatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre.
La f~gure 1 représente une vue d'un commutateur ~elon l'invention en coupe par un pla~ I-I de la ~igure 2 pa~sant par l'axe du commutateur.
La rigure 2 représente une vue de ce même commutateur en coupe par un plan II-II de la flgure 1 perpendiculaire à l'axe du commutateur.
La ~igure 3 représent une vue du seul bloc transparent du même ~ommutateur en coupe par le plan I-I 9 sans bachures, pour illustrer la frontlère virtuelle entre les parties avant ct arrière de ce blo¢.
Conformément à ces figures le oommutateur comporte un bloc trans-pare~t homogène 2, constitué de verre ou de silice dopée, et don~ la forme gén~rale est celle d'un tronc de cône de révolution autour d'un ~xe longitudinal 4 avec à l'arrière une petite base 12 perpendiculaire à
l'axe 4 et à l'avant une 8rande base elliptique inclinée. Quoiqu'il n'y ait aucune ~rontière physique à l'intérieur de ce bloc il peut être considéré comme constitué d'une partle arrière 6 et d'une partle avant 8 séparée par ure surPace 10 (Yoir figure 3).
La partie arrière 6 constitue l'âme d'un guide de lumière tronco-nique. Sa ~orme cst celle d'un tronc du même cône te révolution queprécédemment avec la même petite base 12, mai3 avec une gr~nde ba~e constituée par la surface 10 qui est parallèle à la petite base. Cette dernière présente sensiblement le même d~amètre que le coeur d'une fibre optique commune 14 et elle est di~posée en regard et à proximité de l'extrémité avant de cette fibre, dont l'axe cofncide avec llaxe 4~
L'lndice optique du bloc 2 est sensiblement égal à celui du coeur de cette fibre et une goutte 16 de liqulde de même indice remplit l'inter~
valle entre l'extrémité de la fibre et cette petite base.
La surface latérale conique de oette partie arriere est revêtue d'une gaine transparente 18 d'indice plu~ faible que ce}ui du bloc 2 pour constituer une surface réfléchi~sante as~urant le guidage de la lumière dans le guide ainsi constitué. La forme conique de cette surface réfléchi3sante diminue progre3sivement, par réflexions ~uccessive3 ~ous fortes incidences, l'inclinaison 3ur l'axe des rayons lumineux issus de l6~
la fibre commune. De préférence une deuxième 2aine 20 d'indice plu~ fort que celui de la gaine 18 entoure la première pour éviter la réPlexio~
sous ~aible incidence de rayons lumineux parasiteq pén~trant dans le tronc de cône par sa grande ba~e. En pratique ces gaines s'étendent non seulement sur la partie arrière mais sur la totalité de la surface latérale conique du bloc transparent 2, comme représenté.
La partie avant 8 du bloc 2 conqtitue un pri~me déviateur dont une face principale est la grande base virtuelle 10 de la partie arrière, et dont l'autre ~ace principale constitue une face avant "prlncipale" 22 du bloc 2.
Ce bloc est par ailleurs muni de moyens de rotation autour de qon axe de manière que le ~aisceau lumineux lonsitudinal arrivant sur cette autre face prinoipale 22 en sorte dévié en 24 ~elon une direction qui balaie un cône de révolutlon autour de l'a~e 4. Ceq moyens compor~ent des palier~ P et un moteur d'entra;nement M. Les ~aibles dimensions du bloc permettent da le loger dans un volume axial intérieur au moteur d'entrai-nement, qui eqt du type pas à pas. Cependant, pour faciliter la oompré-hension du dessin, cette disposition n'est pas repré3entée.
Le fai~ceau extérieur 24 ~ortant par la ~ace avant principale 22 peut être appelé "principaln. Il est reçu par un dit "~lément optique particulier" constitué par un ~ystème optique d'injection de lumière dans une fibre "particulière" telle que 26 parallèle à la fibre commune.
Ce système d'injection est constitué par un bloc tronconique 28 présentant toutes les caractéristique~ précédemment déGrltes à propos du bloc 2, sauf qu'il est fixe. Ce bloc 28 est couplé à la fibre 26 de la même manière que le bloc 2 à la fibre 14. L'inclinaison de ~a ~ace avant 30 est choisie pour assurer l'injection de la lumiere du faisceau principal 24 dan~ la fibre 26 lorsque ce ~aisceau est dirige sur cette - face.
Dan~ l'exemple décrit il y a quatre fibres particulières telle~
que 26 munie~ chacune des mêmes éléments annexes telq que le système d'injection 28 et réparties angulairement à 90 les unes des autre~
autour de l'axe 4. Mai~ en pratique on a intéret le plus qouvent à
prévoir un nombre de ~ibres particullères beaucoup plus grand, par exem-ple 24 ou 25.
Il peut y avoir intérêt à as~urer automatiquement un po~itionne-ment angulaire précis du bloc 2 autour de l~axe 4 lorsqu'on veut par exemple injecter dans la fibre 26 la lumière qui provient de la fibre 14, ou, plus généralement du guide commun.
C'e~t pourquoi, de préférence, le bloc tran3parent 2 comporte en outre dans sa partie avant 8 une facette d'a~servissement 32 affeotée d'un mouvement d'ensemble par la rotation de ce bloc. Cette facette forme, avec de la lumière provenant du guide commun, un fai3ceau d'aqser-vissement mobile 34 éclairant ~uooe~3ive~ent chacun des détecteurs d'asservis~ement 36 d'un ensemble de tels détecteurs sen3ibles à cette lumière. Ces détecteurs sont dispo~és à distance de l'axe de rotation 4 et décalés de 90. Ils commandent le moteur de rotation M pour aqservir la position angulaire de ce bloc à la po3ition assurant le couplage optique souhaité. Catte commande se fait par un circu~t d~asservis~ement non représenté.
Il peut aus3i y avoir intérêt à pouvoir commander à distance la position aneulaire du bloc 2, par l'intermédiaire du guide commur C'est pourquoi, de préférence, le bloc transparent 2 comporte encore, dans 3a partie avant 8, une Pacette de commande 38 orientée perpendiculairement au plan pas~ant par son centre et l'axe de rota-tion 4 de manière à former, avec de la lumière provenant du euide commun 14, un faisceau de commande ~usceptlble d'éclairer un détecteur de commande 40 placé ~ur cet axe. Ceci permet à oe déteoteur de recevoir à travers ce bloc et indépendamment de la position angulaIre de celui-ci, un faisceau de commande 42 permettant de commander le moteur de rota-tion M pour amener ce bloc dan3 la position angulaire assurant le couplage optique qouhaité. Là encore la commande se fait par un circuit non représenté.
Le fonctionnement du commutateur ainsi équipe est alors le sui-vant : Un signal de commande et un signal d'asservi3sement sont injectés en un point de la ~ibrs commune en amont de son extrémité avant.
Le signal de commande est transporté par le faisceau de commande avec d'autres signaux et arrive quelle que soit la position angulaire du bloc 2, sur le détecteur 40, qui n'est sensible~qu'à ce signal au moins dans le ca3 considéré où le ~aisceau principal 3e propage dan~ le même sens que le ~aisceau de commande.
~25~65 Le signal d'asservissement peut être le mêmP à quelques dif~é-rences prèq, telles que l'adresse, que le signal de commande. Il est porté avec d'autre signaux par le faisceau d'a3~ervissement. Il n'est reçu par un détecteur d'a serviasement choisi 36, sensible à ce ~eul algnal, que lorsque la position angulaire est bonne ou presque bonne.
Le signal de commande provoque une rotation du bloc 2 jusqu~à ce que le détecteur d'asqervi3sement correspordant à la position recherchée soit éclairé, et le circuit d'asservissement prend alors le relais pour régler Pinement la position et la fixer.
10Enfin un signal de bon posltionnement est envoyé par le détecteur d'asservissement pour mettre Pin au ~ignal d'a~Yervis~ement.
Bier. entendu les fon¢tions des détecteurs 36 et 40 peuvent re~ter inchangée~ si la lumière du fai~ceau extérieur principal 24 e~t dirigée verq le bloc 2 15De préférence, et comme représenté, la Pace avant principale 22 entoure l'axe de rotation 4, et chaque facette 32, 38 a une aire plus petite et est Pormée à di~tance de cet axe en bordure de cette Pace principale 22.
De préférence encore les facettes 32 et 38 sont di3poséeq du coté
20ou se trouve la plus longue génératrice du tronc de cône~
Ces deux dernières di~positions limitent les pertes de lumière pro~oquées ~ur le faisceau extérieur principal par la présen¢e de ce~
facettes.
La ou les Pacettes 32, 38 peuvent être Pormée~ ~n taillant le 25bloc 2, ou lors d'une fabrication de ce bloc par moulage.
En pratique on utilisera deux facettes contiguës pour Paciliter leur réali3ation.
On sait réaliser un bloc tel que le bloc 2 par un étirage oontrôlé
- d'une "gros~e Pibre" (deux matériaux d'indices diPférent3j convena-30blement chauPfée.
La coupe est Paite du petit côté, comme celle d'une Pibre, à un endroit choisi pour que le diamètre soit correct.
Le polissage de la grande base 22 et des Pacettes 32 et 38 relève des technique~ optiques habituelles.
35Dans le ca~ d'une Pibre commune présentant un diamètre de ooeur de 50 micromètres et Pourni~s~nt un faisoeau de demi-angle au ~ommet de 10 - :
environ, ~i l'on désire un fai~ceau oollimaté de demi-angle au ~ommet voi~in et inférieur à 1, on réalise un cône en matériaux identiques à
ceux de la fibre, avec un angle au ~ommet voisin de 1, une longueur un peu ~upérieure à 25 mm (et un diamètre d'entrée de 50 micromètre~). Une inclinaison de 25 de la face de sortle causera une déviation du faisceau de l'ordre de 13.
3o . .
. .
Claims (7)
1/ Commutateur pour circuit à guide de lumière, oe oommutateur étant destiné à coupler une extrémité avant d'un guide "commun" à un élément optique "particulier" pouvant être choisi dans un ensemble de plusieurs éléments particuliers, et notamment à diriger la lumière issue de ce guide commun vers cet élément particulier, ce commutateur comportant - un moyen de collimation pour transformer un faisceau sortant de l'extrémité avant du guide commun avec une forte divergence en un fais-ceau extérieur presque parallèle et de section agrandie, - et un moyen de déviation commandable pour dévier ce faisceau presque parallèle de manière à le diriger vers ledit élément particulier choisi, - ce commutateur étant caractérisé par le fait que lesdits moyens de collimation et de déviation comportent respectivement une partie arrière et une partie avant d'un même bloc transparent dis-posé en avant de ladite extrémité du guide commun, - cette partie arrière constituant l'âme d'un guide tronconique et ayant la forme d'un tronc de cône de révolution présentant un axe et s'étendant entre une petite base et une grande base situées dans deux plans perpendiculaires à cet axe, la petite base constituant une face arrière de ce bloc et étant en regard de ladite extrémité du guide commun et l'axe étant disposé dans le prolongement de celui de ce guide commun de manière à assurer un couplage entre ce dernier et ce guide tronconique, la surface latérale conique de cette âme étant revêtue d'une gaine transparente d'indice plus faible que celui du bloc transparent de manière à réfléchir la lumière d'un faisceau fortement divergent provenant de cette fibre et à transformer ce fais-ceau en un faisceau presque parallèle traversant la grande base du tronc de cône, - la partie avant de ce bloc transparent continuant la partie arrière, au-delà de la grande base de l'âme dudit guide tronconique de sorte que cette grande base est virtuelle, cette partie avant formant un prisme déviateur dont une face principale comporte au moins une partie de cette grande base et dont l'autre face principale inclinée sur la première constitue une face avant principale de ce bloc, - ce commutateur comportant en outre des moyens de rotation dudit bloc transparent autour de l'axe dudit tronc de cône de manière à permettre de commander le moyen de déviation constitué par la partie avant de ce bloc sans affecter le fonctionnement du moyen de collimation constitué par la partie arrière de ce même bloc.
2/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface latérale conique dudit guide tronconique est revêtue d'une gaine transparente supplémentaire extérieure d'indice plus fort que celui de ladite gaine transparente pour éviter des réflexions parasites sous faible incidence sur cette surface latérale.
3/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit bloc transparent comporte en outre dans sa partie avant une facette d'asservissement affectée d'un mouvement d'ensemble par ladite rotation de ce bloc de manière à former avec de la lumière provenant du guide commun un faisceau d'asservissement mobile susceptible d'éclairer successivement chacun des détecteurs d'asservissement d'un ensemble de tels détecteurs sensibles à cette lumière, disposés à distance dudit axe de rotation, et commandant lesdits moyens de rotation pour asservir la position angulaire de ce bloc à une position choisie.
4/ Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit bloc transparent comporte en outre, dans sa partie avant, une facette de commande orientée perpendiculairement au plan passant par son centre et ledit axe de rotation de manière à former, avec de la lumière provenant du guide commun, un faisceau de commande susceptible d'éclairer un détecteur de commande placé sur cet axe de rotation pour recevoir à travers ce bloc et indépendamment de la position angulaire de celui-ci un faisceau de commande commandant lesdits moyens de rotation de manière à amener ce bloc dans une position angulaire choisie.
5/ Commutateur selon la revendication 39 caractérisé par le fait que ladite face avant principale entoure ledit axe de rotation, ladite facette ayant une aire plus petite et étant formée à distance de cet axe en bordure de cette face principale.
6/ Commutateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite face avant principale entoure ledit axe de rotation, ladite facette ayant une aire plus petite et étant formée à distance de cet axe en bordure de cette face principale.
7/ Commutateur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que chaque dite facette est formée du coté où se trouve les plus longues génératrices du tronc de cône constituant ledit bloc transparent.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8300194A FR2539236A1 (fr) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | Commutateur pour circuit a guide de lumiere |
| FR8300194 | 1983-01-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1250465A true CA1250465A (fr) | 1989-02-28 |
Family
ID=9284761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000444849A Expired CA1250465A (fr) | 1983-01-07 | 1984-01-06 | Commutateur pour circuit a guide de lumiere |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4611885A (fr) |
| EP (1) | EP0115765B1 (fr) |
| CA (1) | CA1250465A (fr) |
| DE (1) | DE3464974D1 (fr) |
| FR (1) | FR2539236A1 (fr) |
| IE (1) | IE54994B1 (fr) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2158605A (en) * | 1984-05-11 | 1985-11-13 | Lescrenier Charles | Optical fiber coupling device |
| US4824204A (en) * | 1986-05-30 | 1989-04-25 | Pafford Thomas L | Fiber optic connector that joins multiple, but at least one, fiber optic cables to a dual diametered fiber optic cable and a multiple position clamp to juxtapose a plurality of the said fiber optic connecter |
| US4828348A (en) * | 1986-07-25 | 1989-05-09 | Pafford Thomas L | Fiber optic telescope |
| JP2680820B2 (ja) * | 1987-10-15 | 1997-11-19 | 日本電気 株式会社 | 光スイッチ |
| US4860287A (en) * | 1987-11-05 | 1989-08-22 | People's Telephone Cooperative, Inc. | Network having a synchronizer for synchronization between a primary and a remote station |
| CA1321089C (fr) * | 1988-05-06 | 1993-08-10 | Adc Telecommunications, Inc. | Commutateur optique |
| US4907848A (en) * | 1988-08-12 | 1990-03-13 | Litton Systems, Inc. | Holographic rotary and linear encoder and method |
| DE3942771C1 (fr) * | 1989-12-23 | 1991-07-04 | Dornier Luftfahrt Gmbh, 8031 Wessling, De | |
| US5408572A (en) * | 1992-07-31 | 1995-04-18 | Schott Glaswerke | Light-emitting unit for optical fiber lightguides |
| FR2705435B1 (fr) * | 1993-05-14 | 1995-07-21 | Ermax | Agencement de source d'éclairage à fibre optique et à faisceau lumineux orientable. |
| US5359683A (en) * | 1993-06-10 | 1994-10-25 | Advanced Optronics, Inc. | 1×N electromechanical optical switch |
| US5463704A (en) * | 1994-05-16 | 1995-10-31 | Adc Telecommunications, Inc. | Fiber optic switch |
| US5864643A (en) * | 1996-12-20 | 1999-01-26 | E-Tek Dynamics, Inc. | Miniature 1XN electromechanical optical switch and variable attenuator |
| US5867617A (en) * | 1997-05-19 | 1999-02-02 | E-Tek Dynamics, Inc. | High-reliability MXN fiber optic switches |
| US6597829B2 (en) * | 2001-04-27 | 2003-07-22 | Robert H. Cormack | 1xN optical fiber switch |
| US7327917B2 (en) * | 2006-01-28 | 2008-02-05 | Qxwave Inc. | Directional light beam generators |
| US7854614B2 (en) * | 2007-12-14 | 2010-12-21 | Robb John R | Multi-contact universally jointed power and/or signal connector devices |
| JP2021051226A (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 株式会社フジクラ | ビームシェイパ、加工装置、及び加工方法 |
| JP2021051225A (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 株式会社フジクラ | ビームシェイパ、加工装置、及び加工方法 |
| US11555965B1 (en) * | 2021-07-09 | 2023-01-17 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Illumination frustums for photoconductive switches |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3401232A (en) * | 1963-02-07 | 1968-09-10 | Chicago Aerial Ind Inc | Fiber optic scanning apparatus |
| US3389950A (en) * | 1967-10-18 | 1968-06-25 | Gen Electric | Fiber optics scan system |
| US4304460A (en) * | 1978-03-10 | 1981-12-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical switching device |
| JPS54146645A (en) * | 1978-05-09 | 1979-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | Photo-circuit element |
| US4261638A (en) * | 1978-10-02 | 1981-04-14 | Bell Laboratories | Optical switch with rotating, reflective, concave surface |
-
1983
- 1983-01-07 FR FR8300194A patent/FR2539236A1/fr active Granted
- 1983-12-29 US US06/566,934 patent/US4611885A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-01-03 EP EP84100028A patent/EP0115765B1/fr not_active Expired
- 1984-01-03 DE DE8484100028T patent/DE3464974D1/de not_active Expired
- 1984-01-06 IE IE24/84A patent/IE54994B1/en unknown
- 1984-01-06 CA CA000444849A patent/CA1250465A/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2539236B1 (fr) | 1985-03-15 |
| FR2539236A1 (fr) | 1984-07-13 |
| IE840024L (en) | 1984-07-07 |
| EP0115765A1 (fr) | 1984-08-15 |
| DE3464974D1 (en) | 1987-08-27 |
| IE54994B1 (en) | 1990-04-11 |
| US4611885A (en) | 1986-09-16 |
| EP0115765B1 (fr) | 1987-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1250465A (fr) | Commutateur pour circuit a guide de lumiere | |
| EP0121482B1 (fr) | Multiplexeur-démultiplexeur de longueurs d'onde, et procédé de réalisation d'un tel ensemble | |
| FR2521751A1 (fr) | Dispositif pour la transmission de signaux entre parties pouvant tourner l'une par rapport a l'autre | |
| FR2461966A1 (fr) | Accouplement demontable permettant le couplage d'une paire de fibres photoconductrices | |
| EP0506546A2 (fr) | Fibre optique à réseau de Bragg et ses applications | |
| EP0138698A2 (fr) | Multiplexeur-démultiplexeur optique de longueurs d'onde pour liaison bidirectionnelle | |
| FR2672802A1 (fr) | Appareil de mesure de la saturation en oxygene du sang et de l'hematocrite. | |
| EP0374031A1 (fr) | Vidéo-endoscopes rigides | |
| FR2672696A1 (fr) | Raccord pour l'interconnexion de deux fibres optiques. | |
| FR2581204A1 (fr) | Selecteur optique 1 par n a commande mecanique, pour fibres multimodes | |
| EP0155866A1 (fr) | Coupleur optoélectronique pour fibres optiques à prélèvement réglabe et système de transmissions bidirectionnelles d'informations mettant en oeuvre un tel coupleur | |
| EP0064919B1 (fr) | Dispositif extracteur et/ou réinjecteur de signal optique | |
| EP0633424B1 (fr) | Agencement de source d'éclairage à fibre optique et à faisceau limineux orientable | |
| EP0153243B1 (fr) | Dispositif de commutation de fibres optiques | |
| FR2526174A1 (fr) | Perfectionnements aux dispositifs de liaison optique | |
| FR2575557A1 (fr) | Dispositif transformateur d'ouverture numerique | |
| FR2531232A1 (fr) | Systeme optique d'autodirecteur a imagerie | |
| FR2520123A1 (fr) | Dispositif d'autotest pour equiper un systeme optronique | |
| EP0483338B1 (fr) | Systeme de connexion optique et son utilisation a la transmission de signaux video | |
| US20030179996A1 (en) | Fiber optic apparatus with fiber fused lenses | |
| EP0574498B1 (fr) | Dispositif de commutation optique a fibres optiques et a obturateur escamotable | |
| FR2532766A1 (fr) | Dispositif de couplage optique | |
| FR2596516A1 (fr) | Capteur d'eclairement perfectionne | |
| FR2567651A1 (fr) | Equipement de mesure de vitesse d'un projectile par interferometrie utilisant un faisceau laser propage par un guide d'onde optique unique | |
| FR2523735A1 (fr) | Systeme de commutation optique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |