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DISPOSITIF D'ACCORD D'UN RESEAU DE BRAGG, PAR
COMPRESSION AU MOYEN D'UN ACTIONNEUR PIEZOELECTRIQUE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un dispositif
d'accord d'un réseau de Bragg (« Bragg grating ») par
compression de ce dernier.
Elle s'applique notamment aux
télécommunications optiques et, plus particulièrement,
à celles qui mettent en ouvre le D~nTDM ou multiplexage
dense en longueur d'onde (« Dense Wavelength Division
Multiplexing a>) .
L'invention permet par exemple de former des
filtres, des routeurs ou des dispositifs d'insertion-
extraction (« add-drop devises ») en fonction des
longueurs d'onde de signaux optiques incidents.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Il est connu de former un réseau de Bragg dans
une fibre optique et d'utiliser ce réseau en tant
qu'élément accordable en longueur d'onde.
Pour accorder ce réseau, il est connu de
déformer longitudinalement la fibre optique dans
laquelle il se trouve, de façon à modifier le pas
(« pitch ») du réseau et donc la réponse en longueur
d'onde de ce dernier.
On connaît déjà des dispositifs d'accord d'un
réseau de Bragg formé dans une fibre optique, par
compression de cette dernière selon son axe
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longitudinal, tout en empêchant le flambage de la
fibre.
A ce sujet, on se reportera aux documents
suivants .
[1] US 5 469 520 « Compression-tuned fiber
grating »
[2] WO 00/37969. « Compression-tuned Bragg
grating and laser ».
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet un
dispositif d'accord d'un réseau de Bragg, que l'on peut
rendre très compact.
Ce dispositif comporte un actionneur
pié~oélectrique pour comprimer la fibre optique, dans
laquelle est formé le réseau, et des moyens pour
empêcher le flambage de la fibre ainsi comprimée.
De préférence, le dispositif comprend en outre
des moyens de régulation de la compression de la fibre
et des moyens de verrouillage de position.
La relative simplicité et la compacité du
dispositif objet de l'invention lui garantissent une
bonne intégrabilité et un faible coût de fabrication.
De plus, la compacité du dispositif lui confère
une faible inertie mécanique et donc un faible temps de
réponse.
De façon précise, la présente invention a pour
objet un dispositif d'accord d'un élément réflecteur
formé dans une portion d'un guide d'onde optique
comportant des première et deuxième extrémités, ce
guide d'onde optique étant destiné à propager une
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lumière, l'élément réflecteur étant apte à réfléchir
cette lumière à une longueur d'onde de réflexion, ce
dispositif comprenant
- des moyens de compression de la portion de
guide d'onde optique et donc de l'élément réflecteur,
de façon à changer la longueur d'onde de réflexion, et
- des moyens d'empêchement, pour empêcher le
flambage de la portion de guide d'onde optique lorsque
cette dernière est comprimée,
Ce dispositif étant caractérisé en ce que les
moyens d'empêchement comprennent
- un tube ayant des première et deuxième
extrémités, ce tube étant traversé par la portion de
guide d'onde optique, et
- des moyens de guidage de cette portion dans
le tube,
et les moyens de compression comprennent
- un élément déformable incurvé, ayant des
premier et deuxième côtés, les premières extrémités
respectives du tube et de la portion de guide d'onde
optique étant fixées au premier côté, la deuxième
extrémité du tube étant espacée du deuxième côté et la
deuxième extrémité de la portion de guide d'onde
optique étant fixée à ce deuxième côté, et
- un actionneur piézoélectrique, disposé dans
un espace compris entre l'élément déformable ïncurvé et
le tube et fixé à cet élément et à ce tube, cet
actionneur étant apte à s'allonger lorsqu'il est excité
et à déformer alors l'élément, ce dernier étant alors
apte à comprimer la portion de guide d'onde optique.
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De préférence, l'élément réflecteur est un
réseau de Bragg.
En outre, le guide d'onde optique est de
préférence une fibre optique.
Selon un mode de réalisation préférê du
dispositif objet de l'invention, les moyens de
compression ont un axe de symétrie qui est constitué
par l'axe de la portion de guide d'onde optique.
Selon un premier mode de réalisation
particulier du dispositif objet de l'invention, les
moyens de guidage comprennent des bagues qui s'étendent
les unes à la suite des autres dans le tube, sont
espacées les unes des autres par des éléments
élastiques, de préférence des entretoises toriques
élastiques, et sont traversées par la portion de guide
d'onde optique, cette portion de guide d'onde optique
étant apte à glisser librement dans ces bagues.
Ces éléments élastiques sont de préférence en
polytétrafluoréthylène alvéolé.
Selon un deuxième mode de réalisation
particulier du dispositif objet de l'invention, les
moyens de guidage comprennent des rondelles rigides qui
sont placées les unes à la suite des autres dans le
tube, le long de la portion de guide d'onde optique, et
sont traversées par cette portion de guide d'onde
optique, et des éléments élastiques qui s'étendent les
uns à la suite des autres dans le tube, alternent avec
les rondelles rigides et sont solidaires de ces
rondelles rigides.
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De préférence, les éléments élastiques forment
un unique bloc de matériau élastique qui emprisonne la
portion de guide d'onde optique.
Selon un mode de réalisation préféré, le
5 dispositif objet de l'invention comprend en outre des
moyens de commande de l'actionneur piézoélectrique,
dans une configuration en boucle fermée.
Ces moyens de commande peuvent comprendre des
moyens de mesure compenant des moyens de mesure
comprenant le réseau de Bragg ou un condensateur
variable ayant deux armatures qui sont respectivement
solidaires du tube et de l'élément déformable.
Le dispositif objet de l'invention peut
comprendre en outre des moyens de blocage de l'élément
déformable.
De préférence, ces moyens de blocage
comprennent un élément qui est fait d'un alliage à
mémoire de forme et qui est apte à serrer le tube.
BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la
lecture de la description d'exemples de réalisation
donnés ci-après, à titre purement indicatif et
nullement limitatif, en faisant référence aux dessins
annexés sur lesquels .
- la figure 1 est une vue schématique d'un
premier mode de réalisation particulier du dispositif
objet de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique et
partielle du dispositif de la figure l, et
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- la figure 3 est une vue schématique et
partielle d'un deuxième mode de réalisation particulier
du dispositif objet de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Le dispositif conforme à l'invention, qui est
schématiquement représenté sur la figure 1, est destiné
à l'accord d'un réseau de Bragg 2 qui est formé dans
une portion 4 d'une fibre optique 6. Pour accorder ce
réseau, le dispositif comprime la portion 4 de la fibre
optique, qui est rectiligne. L'axe de cette portion de
fibre optique, qui constitue également l'axe suivant
lequel on comprime cette portion, est noté X.
Le dispositif de la figure 1 comprend des
moyens 8 de compression de la portion 4 de fibre
optique ainsi que des moyens 10 prévus pour empêcher le
flambage de cette portion de fibre optique lors de sa
mise en compression longitudinale. Ces moyens 10 prévus
pour empêcher le flambage sont représentés de façon
plus détaillée sur la figure 2.
Dans l' exemple de la figure l, les moyens 8 de
compression de cette portion de fibre optique sont
symétriques par rapport à l'axe X et comprennent un
élément déformable 12, de forme sensiblement
elliptique, qui est par exemple fait d'un matériau
polymère.
Sur la figure l, on voit aussi un tube rigide
14 dont l'axe est l'axe X. Une extrémité de ce tube 14
est fixée à la paroi interne d'une partie 16 de
l'élément 12 (partie inférieure sur la figure 1).
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L'autre extrémité du tube 14 est en regard de
la paroi interne de l'autre partie 18 de l'élément 12
(partie supérieure sur la figure 1) et espacée de cette
partie 18.
Les moyens 8 de compression comprennent aussi
un double actionneur piézoélectrique comportant deux
éléments piézoélectriques 20 et 22, de forme allongée,
qui sont disposés dans l'espace délimitê par l'élément
12. De plus, dans cet espace, les éléments 20 et 22
s'étendent perpendiculairement à l'axe X.
Dans l'exemple de la figure l, le tube 14
s'étend suivant le petit axe de l'élément sensiblement
elliptique 12 tandis que les éléments piézoélectriques
et 22 s'étendent suivant le grand axe de cet élément
15 12.
De plus, l'élément piézoélectrique 20 est fixé,
d'un côté, au tube 14 et, de l'autre côté, à l'élément
12. De même, l'élément piézoélectrique 22 est fixé,
d'un côté, au tube 14 (à l'opposé de l'élément 20) et,
20 de l'autre côté, à l'élément 12.
Un élément tubulaire de guidage 24, dont l'axe
est l'axe X, se trouve aussi dans l'espace délimité par
l'élément 12 et cet élément tubulaire est fixé à la
paroi interne de la partie 18 de cet élément 12.
L'extrémité du tube 14, qui se trouve en regard
de cette partie 18, est placée dans l'élément tubulaire
24 et en est légèrement espacé pour pouvoir coulisser
dans cet élément tubulaire lors de la compression de la
portion de fibre optique, comme on le verra par la
suite.
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On voit sur la figure 2 des moyens 26 de
commande des éléments piézoélectriques 20 et 22.
Lorsque ces éléments 20 et 22 sont excités par ces
moyens de commande 26, les éléments 20 et 22
s'allongent perpendiculairement à l'axe X (flèches F1
et F2 de la figure 1), l'élément 12 se déforme et le
tube 14 ainsi que l'élément tubulaire 24 se déplacent
l'un par rapport à l'autre (flèches F3 et F4 de la
figure 1), ce qui augmente le recouvrement de
l'extrémité du tube 14 par cet élément tubulaire 24.
On précise qu'une extrémité de la portion 4 de
fibre optique est fixée à la partie 16 de l'élément 12
tandis que l'autre extrémité de cette portion de fibre
optique est fixée à l'autre partie 18 de cet élément
12.
Plus précisément, on voit que ces parties 16 et
18 comprennent respectivement des perçages 28 et 30 au
niveau de l'axe X. La portion de fibre optique est
fixée dans chacun de ces perçages. La déformation de
l'élément 12, qui est mentionnée plus haut, provoque
ainsi la compression de la portion de fibre optique.
Si l'on injecte, dans la fibre optique 6, une
lumière I émise par une source lumineuse à large bande
(non représentée), cette lumière arrive au réseau de
Bragg 2. Ce dernier réfléchit la lumière R ayant une
longueur d'onde qui dépend du pas du réseau. La fibre
optique transmet la lumière T non réfléchie par ce
réseau.
Lors de la compression de la portion 4 de fibre
optique, le pas du réseau diminue et la longueur d'onde
de la lumière réfléchie R est modifiée.
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Dans l'exemple des figures 1 et 2, les moyens
10, qui empêchent le flambage de la portion de fibre
optique lors de sa compression, comprennent des bagues
32 et des éléments élastiques 34.
Ces éléments 34 sont des entretoises toriques
qui sont faites d'un matériau élastique à faible
coefficients de frottement, de préférence le
polytétrafluoréthylène alvéolé.
Les bagues 32 sont placées les unes à la suite
des autres dans le tube 14. Ces bagues entourent la
portion 4 de fibre optique et sont espacées les unes
des autres grâce aux entretoises toriques élastiques
34.
Chaque entretoise torique 34 permet
l'espacement dé deux bagues adjacentes 32 en s'appuyant
sur deux chanfreins 36, à 45°, respectivement formés
sur les extrémités de ces bagues, qui sont en regard
l'une de l'autre.
Ainsi la portion 4 de fibre optique est-elle
guidée dans l'ensemble des bagues, ces dernières étant
maintenues longitudinalement par le tube 14 qui limite
le désaxement de ces bagues, par exemple à +0,5E,tm.
Le faible jeu axial et surtout longitudinal,
qui est réparti de façon égale entre les bagues par
l'ensemble des embouts, ou joints, toriques 34, permet
d'éviter le flambage de la portion 4 de fibre optique
lors de sa compression.
De plus, les bagues sont auto-alignées quel que
soit le déplacement longitudinal imposé par l'élément
sensiblement elliptique 12, en raison de la présence
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des chanfreins 36 à 45° s'appuyant symétriquement sur
les joints toriques 34.
I1 convient de noter que la bague la plus
proche de la partie 16 de cet élément 12 peut être
5 fixée à cette partie 16 et que la bague la plus proche
de la partie 18 de l'élément 12 peut être fixée à cette
partie 18, mais ce n'est pas obligatoire.
De façon connue, on peut prévoir un réseau de
Bragg 36 de compensation de température, différent du
10 réseau 2, dans une portion de la fibre optique 6 qui
n'est pas soumise à la compression, par exemple dans la
portion de cette fibre qui se trouve dans le perçage
28, là où est fixée la portion 4 de fibre optique.
Il convient de noter que la déformation induite
par le double actionneur piézoélectrique est amplifiée
par l'élément 12 sensiblement elliptique.
Pour commander cet actionneur piézoélectrique,
on peut utiliser une configuration en boucle ouverte.
Cependant, on utilise de préférence une
configuration en boucle fermée (figure 2). Pour ce
faire, on peut mesurer la déformation longitudinale des
éléments piézoélectriques 20 et 22 au moyen d'un
condensateur variable dont les armatures 38 et 40 sont
coaxiales.
L'une de ces armatures, ayant la référence 38,
résulte d'une métallisation de la paroi externe de
l'extrémité du tube 14 qui est apte à coulisser dans
l'élément tubulaire 24. L'autre armature 40 résulte
d'une métallisation de la paroi interne de cet élément
24.
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Dans ce cas, le tube 14 et 1'êlément 24 sont
électriquement isolants, par exemple faits d'une
matière plastique rigide.
La capacité du condensateur variable 38-40 est
une fonction linéaire de la position de l'extrémité du
tube 14 par rapport à l'élément 24 et donc de la
déformation longitudinale des éléments piézoélectriques
20 et 22.
Les armatures 38 et 40 sont électriquement
reliées aux moyens de commande 26 et fournissent à ces
derniers l'information relative à cette déformation
longitudinale.
En variante, pour mesurer cette déformation
longitudinale, on récupère une partie 42 de la lumière
R réfléchie par le réseau de Bragg 2, par exemple
l'intermédiaire d'un coupleur optique (non représenté)
que l'on insère dans la fibre optique 6, à l'extérieur
du dispositif de la figure 1, et cette lumiêre est
traîtée par une interface de phôtodétection appropriée
44 qui fournit alors, aux moyens de commande 26,
l'information relative à la déformation longitudinale.
Dans l'exemple de la figure 2, on a en outre
prévu des moyens 46 permettant d'immobiliser le
dispositif dans une position quelconque, correspondant
à un allongement déterminé des éléments
piézoélectriques 20 et 22.
Ces moyens 46 comprennent une bague ou un
ressort 48, qui est fait d'un alliage à mémoire de
forme. Cette bague ou ce ressort est fixé à l'extrémité
de l'élément tubulaire 24, du côté de la paroi interne
de ce dernier.
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Dans l'exemple de la figure 2, les moyens
d'immobilisation comprennent aussi une autre bague 50
formant une bague de freinage, qui est comprise entre
la bague 48 et l'extrémité du tube 14.
Comme on le voit sur la figure 2, l'extrémité
de l'élément tubulaire 24 comprend un épaulement qui
supporte la bague 48 et la bague de freinage 50.
L'actionnement du blocage permis par la bague
48 se fait par un rétreint du diamètre interne de cette
bague à la température ambiante.
La dilatation de la bague 48, qui permet un
libre mouvement de l'élément tubulaire 24 actionné par
les éléments piézoélectriques 20 et 22, a lieu sous
l'effet d'une élévation de température que l'on induit
par effet Joule, ce qui provoque le changement de phase
de l'alliage à mémoire de forme.
Pour élever la température de la bague 48, on
relie cette dernière à des moyens 52 de commande de
chauffage (source de tension) par l'intermédiaire de
connexions électriques 54.
Le rétreint "éduqué" est réversible par retour
à un état également "éduqué" correspondant à l'autre
phase, à savoir la phase dilatée, de l'alliage à
mémoire de forme.
Le rétreint serre la bague de freinage 50 qui
verrouille alors l'élément tubulaire 24 sur le tube 14.
Dans un autre exemple, ne nécessitant pas
l'éducation des deux phase de l'alliage à mémoire de
forme, au lieu de l'ensemble des bagues 48 et 50 on
utilise le couplage d'un alliage à mémoire de forme
(AMF) associé â un gainage faisant office de ressort,
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en polymère par exemple. Les valeurs différentes de
module d'Young de l'.AMF dans les phases martensitique
et austénitique permet à la bague-ressort, dont le
produit du module d'Young par la section, est
intermédiaire à celui de la bague .AMF, de contrôler
l'état "dilaté" ou "fermé" du dispositif de blocage..
Dans l'exemple de la figure 3, les moyens 10
destinés à empêcher le flambage de la portion 4 de
fibre optique comprennent des rondelles rigides 56 qui
sont disposées dans le tube 14, parallèlement les unes
aux autres et perpendiculairement à l'axe X, et qui
entourent la portion de fibre optique. Ces rondelles
sont espacées les unes des autres par des éléments
élastiques 58.
Ces éléments élastiques 58 ne forment qu'un
seul bloc qui est fait d'un matériau élastomère,
emprisonne la portion 4 de fibre optique et s'étend de
la partie 16 à la partie 18 de l'élément 12 comme on le
voit sur la figure 3.
Les rondelles rigides sont légèrement espacées
de la paroi interne du tube 14.
Lorsque la portion 4 de fibre est comprimée,
les rondelles se déplacent suivant l'axe X, en étant
guidées par le tube 14.
On précise que l'assemblage monobloc des
éléments 58 peut être réalisé par moulage et injection
d'un élastomère en une seule pièce qui intégre la
portion 4 de fibre optique.
De plus, les rondelles sont usinées avec une
précision de +0,5(am pour limiter le désaxement. Ces
rondelles sont rendues solidaires de l'élastomère par
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adhésion lors du moulage; il en est de même pour la
portion de fibre.
Dans l'exemple de la figure 3, on peut
encore utiliser les moyens de blocage 46 et, leur
adjoindre les connexions électriques et les moyens de
commande (non représentês) dont il a été question dans
la description de la figure 2.
On peut également utiliser la commande à
régulation en boucle fermée pour les éléments
piézoélectriques 20 et 22 et munir le dispositif du
condensateur coaxial (non représenté) dont il a été
question dans la description de la figure 2.
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