DOMAINE Dt: L INVENTION

[001] L'invention concerne le domaine général des dispositifs électrooptiques mettant en œuvre des actionneurs piézoélectriques.

Elle concerne plus particulièrement le domaine des transducteurs électro-optiques destinés à transmettre des informations sous forme optique par modulation de la fréquence d'un laser à fibre optique, ou laser à fibre, au moyen d'un actionneur piézoélectrique.

CON TEXTE DE UNVEN JION - ART ANTttiiEUFÎ

[002] Dans le domaine général des systèmes de capteurs acoustiques et en particulier dans le domaine des systèmes d'hydrophones acoustiques mis en œuvre dans les systèmes d'écoute sous-marine, un problème connu consiste en l'acheminement des signaux électriques produits par les différents capteurs vers un système de traitement centralisé qui exploite ces signaux de manière combinée. Or si le système considéré comporte un grand nombre de capteurs le nombre des signaux électriques à véhiculer est également important.

C'est pourquoi il est connu d'acheminer ces signaux sous forme optique en les multiplexant sur une unique fibre optique ou du moins sur un petit nombre de fibres.

[003] En pratique, si les capteurs acoustiques mis en œuvre sont des transducteurs électro-acoustiques, la mise en place d'une transmission multiplexée par fibre optique consiste généralement à associer à chaque capteur un transducteur électro-optique capable de produire une onde lumineuse de longueur d'onde nominale λο modulée par le signal électrique de détection produit par le capteur acoustique.

[004] Chaque transducteur électro-optique produit ainsi une onde lumineuse modulée susceptible d'occuper une bande passante lumineuse, une plage de longueurs d'ondes, donnée autour de la longueur d'onde nominale λο- [005] Par suite la transmission des différentes ondes lumineuses multiplexées est réalisée en sommant sur une fibre optique appropriée l'ensemble des signaux lumineux produits en prenant soin, toutefois, que chaque transducteur électro-optique produise une onde lumineuse nominale λ ₀ distincte des autres transducteurs et que la plage de longueurs d'ondes occupée par le signal pouvant être produit par un transducteur ne chevauche pas celle occupée par le signal pouvant être produit par un autre transducteur.

[006] Or lorsque le nombre de capteurs formant le système considéré est vraiment important, il est parfois difficile de multiplexer l'ensemble des signaux optiques produits sur une seule fibre optique. C'est pourquoi, on est amené à minimiser la valeur des écarts séparant les longueurs d'ondes nominales des transducteurs électro-optiques les unes des autres. On optimise de la sorte le nombre de signaux pouvant être transmis par une même fibre optique.

[007] Cependant, pour ce faire, il importe notamment que la longueur d'onde nominale λο de l'onde lumineuse modulée produite par chacun des transducteurs connectés à la fibre optique soit maintenue la plus stable possible et dépende aussi peu que possible des conditions de température. [008] La demande de brevet français publiée sous la référence

FR 3045817 décrit, à ce propos, un exemple de réalisation de transducteur électro-optique destiné à transformer le signal électrique produit par un capteur électroacoustique, un hydrophone en l'occurrence, en un signal lumineux obtenu par modulation de la longueur d'onde d'un laser à fibre, comportant une cavité laser constituée par un élément fibre optique formant un réseau de Bragg.

La figure 5 de la présente description présente la structure générale d'un tel transducteur, dont les détails de structure et de fonctionnement ne sont pas rappelés dans la présente description.

[009] Le principe général de fonctionnement d'un tel transducteur électro-optique consiste en ce que la modulation de la longueur d'onde de l'onde laser produite est obtenue en faisant varier la longueur de l'élément de fibre optique 12 constituant la cavité de la source d'émission laser, ledit élément de fibre optique étant maintenu tendu (pré-tension mécanique) par des éléments de maintien 13 et 14 lorsqu'il est au repos à une température ambiante Θ donnée.

[0010] La variation de longueur de l'élément de fibre optique 12 est elle-même obtenue au moyen d'un actionneur piézoélectrique 18 agencé de façon à agir sur la tension mécanique appliquée à l'élément de fibre optique 12 en fonction de la tension électrique qui lui est appliquée, tension électrique provenant, dans ce cas du capteur électro-acoustique auquel il est associé.

[001 1 ] La variation de la tension mécanique ainsi appliquée à la fibre provoque de manière connue une variation de sa longueur L et par là-même une variation de la longueur de l'onde lumineuse produite.

[0012] Sur l'illustration de la figure 5, l'actionneur piézoélectrique 18 est constitué de quatre barreaux en matériau piézoélectrique disposés autour de l'élément de fibre optique 12 chaque barreau étant fixé par une extrémité à un des éléments de maintien 13 ou 14 et par son autre extrémité à un élément support 16 placé en position centrale. L'ensemble est placé dans un boîtier constitué d'un corps cylindrique 51 fermé par deux éléments d'extrémités 52, l'élément support 16 étant solidaire du corps cylindrique 51 .

[0013] Comme on peut le constater sur la figure 5, un tel transducteur présente pour principaux avantages sa simplicité de structure, sa compacité et sa facilité de mise en œuvre. En effet, en changeant de longueur sous l'action d'une tension électrique, l'actionneur piézoélectrique 18 agit directement sur la tension mécanique appliquée au segment de fibre optique 12.

[0014] Par ailleurs, avantageusement, du fait que la génération de l'onde lumineuse est réalisée au moyen d'un laser à fibre, ce type de transducteur peut être facilement raccordé en série sur une liaison par fibre optique véhiculant sous forme multiplexée les signaux lumineux produits par une pluralité de capteurs.

[0015] Ce type de transducteur présente en revanche l'inconvénient d'être sensible aux variations de la température ambiante. En effet, sous l'effet de variations de température, une fibre optique voit son indice optique varier et dans une moindre mesure sa longueur. [0016] Par suite, lorsque la température ambiante varie, la longueur d'onde du laser à fibre varie sous l'effet conjugué de la variation de l'indice optique du segment de fibre 12 qui le constitue et de la longueur de ce même segment. Ces variations entraînent elles-mêmes une variation de la longueur d'onde nominale λο, ce qui a pour effet désavantageux d'élargir inutilement la plage de longueurs d'ondes susceptible d'être occupée par le signal produit par un transducteur.

[0017] Par conséquent en l'état actuel de la technique, quoiqu'avantageuse en termes de facilité de mise en œuvre, l'utilisation de transducteurs électro-optiques comportant une source laser constituée par laser à fibre, par exemple un transducteur du type de celui décrit dans la demande de brevet citée précédemment, a pour conséquence de limiter le nombre de transducteurs pouvant être raccordés en série à une même fibre optique sans risque de dégradation des signaux transmis du fait des variations de température.

[0018] Dans un tel contexte, si l'on veut optimiser le nombre de transducteurs électro-optiques de ce type pouvant être multiplexés en série sur une même fibre optique, il est nécessaire de trouver une solution permettant de limiter, voire de compenser totalement les effets des variations de la température ambiante sur la longueur d'onde de l'onde lumineuse produite par un tel transducteur.

PRESENTA TION DE L "INVENTION

[0019] Un but de l'invention est de proposer une solution permettant de résoudre le problème exposé précédemment, c'est-à-dire consistant à proposer un moyen pour rendre insensible aux variations de température ambiante un transducteur électro-optique comportant une source laser constituée par un laser à fibre modulée en longueur d'onde; notamment un transducteur du type décrit précédemment et dont un mode de réalisation est illustré par la figure 5.

A cet effet l'invention a pour objet, selon un premier aspect, un dispositif de compensation des variations en température de la longueur d'une fibre optique d'un transducteur électro-optique, comportant un élément support tubulaire dont l'axe de symétrie est confondu avec l'axe de ladite fibre optique et deux éléments terminaux agencés axialement par rapport à l'élément support et comportant chacun une paroi obturant l'élément support et délimitant à l'intérieur de ce dernier une cavité de longueur AL.

Selon l'invention, au moins un des éléments terminaux, ou premier élément terminal, est configuré pour former une paroi mobile à l'intérieur de l'élément support, ledit élément présentant un corps de forme cylindrique, configuré pour pouvoir être inséré à l'intérieur du support tubuiaire et pour pouvoir coulisser axialement à l'intérieur de ce dernier; ledit corps cylindrique comportant une paroi d'extrémité.

Le support tubuiaire et l'élément terminal sont agencés et fixés l'un à l'autre au niveau d'une extrémité de l'élément support de telle façon que le corps de l'élément terminal soit maintenu libre de coulisser à l'intérieur du support. Le coulissement du corps du premier élément terminal entraînant le déplacement axial de sa paroi d'extrémité à l'intérieur de l'élément support (23) et une variation de la longueur AL de ladite cavité.

Les matériaux constituant respectivement l'élément support et l'élément terminal étant choisis pour leurs coefficients de dilatation thermique respectifs, de telle sorte que le sens de variations de la longueur AL de ladite cavité en fonction de la température ambiante Θ soit de signe opposé au sens de variation de ladite température ambiante.

Avantageusement, le dispositif se comporte ainsi du point de vue des parois d'obturation, comme un élément à coefficient de dilatation thermique négatif.

Selon différentes dispositions pouvant être considérées séparément ou en combinaison, le dispositif de compensation en température selon l'invention peut présenter différentes caractéristique additionnelles, en particulier celles citées ci-après.

Selon une première disposition, ledit au moins un élément terminal comporte un corps cylindrique dont l'extrémité ouverte présente un bord tombé formant un rebord qui vient prendre appui sur le bord d'extrémité de l'élément support lorsque l'élément terminal est inséré dans ce dernier; ledit rebord étant fixé sur le bord d'extrémité de l'élément support.

Selon une autre disposition, le matériau constituant l'élément support est un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique sensiblement inférieur au coefficient de dilatation thermique du matériau constituant le premier élément terminal.

Selon une autre disposition :

- l'élément support est réalisé dans un matériau à faible coefficient de dilatation thermique, en particulier du verre, du quartz ou du Zerodur, et

- le premier élément terminal est réalisé dans un matériau à coefficient de dilatation thermique plus élevé, en particulier en matériau polymère.

Selon une autre disposition, le dispositif comporte deux éléments terminaux de structures identiques, placés à chacune des extrémités de l'élément support et formant deux parois mobiles, chaque élément terminal étant inséré dans le support par une des extrémités du support; les longueurs des corps des éléments terminaux étant déterminés de telle façon que la longueur AL de la cavité délimitée par les parois d'extrémité ne soit jamais nulle quelle que soit la valeur de la température ambiante Θ.

Selon une autre disposition, les faces externes des parois d'extrémités des éléments terminaux du dispositif sont configurées pour servir d'interfaces avec la structure mécanique pour laquelle le dispositif est destiné à assurer une compensation en température.

Selon une autre disposition, le dispositif comporte un premier élément terminal placé à une des extrémités de l'élément support et comportant une paroi d'extrémité formant une parois mobiles obturant une des extrémités de l'élément support, ledit élément terminal étant inséré dans le support par une des extrémités du support; ainsi qu'un second élément terminal formant une paroi fixe obturant l'autre extrémité de l'élément support.

La paroi d'extrémité du premier élément terminal et la paroi fixe forment le second élément terminal définissent la cavité de longueur AL. La longueur 1 du corps du premier élément terminal est déterminée de telle façon que la longueur AL de la cavité délimitée par la paroi d'extrémité de ce dernier et la cloison fixe ne soit jamais nulle quelle que soit la valeur de la température ambiante Θ.

L'invention a également pour objet, selon un deuxième aspect, un transducteur électro-optique comportant une source laser constituée par un segment de fibre optique, formant la cavité laser, fixé à chacune de ses extrémités à un élément de maintien.

Selon l'invention lesdits éléments de maintien sont maintenus écartés l'un de l'autre d'une distance d par un actionneur piézoélectrique placé entre eux et prenant appui sur ces derniers.

L'actionneur piézoélectrique est configuré de telle façon que sa longueur varie en fonction de la tension électrique qui lui est appliquée, la variation de longueur induisant une variation sensiblement identique de la distance d séparant les éléments de maintien.

L'actionneur piézoélectrique comporte une pluralité de barreaux en matériau piézoélectrique, agencés longitudinalement autour du segment de fibre optique entre les éléments de maintien, ainsi qu'un dispositif de compensation en température selon l'invention, ledit dispositif étant agencé dans le prolongement des barreaux de l'actionneur piézoélectrique de façon à ce que la longueur de l'actionneur soit égale à la somme de la longueur des barreaux de matériau piézoélectrique et de l'écart AL qui sépare les parois d'extrémités des éléments terminaux du dispositif obturant l'élément support.

Selon différentes dispositions pouvant être considérées séparément ou en combinaison, le transducteur électro-optique selon l'invention peut présenter différentes caractéristique additionnelles, en particulier celles citées ci-après.

Selon une première disposition la longueur de l'actionneur piézoélectrique est définie de telle façon que lorsque ce dernier n'est excité par aucune tension électrique, la distance d séparant les éléments de maintien induit une pré-tension mécanique sur le segment de fibre ladite prétension permettant à l'actionneur de faire varier la longueur du segment de fibre, en plus et en moins autour d'une valeur de longueur nominale correspondant pour la source laser à une longueur d'onde émise λο.

Selon une autre disposition, le dispositif de compensation en température comportant deux éléments terminaux identiques de forme cylindrique, comportant chacun une paroi d'extrémité, l'actionneur piézoélectrique comporte une pluralité de barreaux en matériau piézoélectrique agencés de part et d'autre du dispositif de compensation en température.

Chacun des barreaux est relié mécaniquement à un des éléments de maintien par une de ses extrémités et à la paroi d'extrémité d'un des éléments terminaux dudit dispositif par son autre extrémité.

Les longueurs respectives des barreaux placés de part et d'autre dudit dispositif sont sensiblement identiques, de sorte que ce dernier occupe une position médiane dans la structure de l'actionneur.

Selon une autre disposition, le dispositif de compensation en température comportant un éléments terminal formant une paroi mobile obturant une extrémité de l'élément support et un élément terminal formant une paroi fixe obturant l'autre extrémité de l'élément support, l'actionneur piézoélectrique comporte une pluralité de barreaux en matériau piézoélectrique, agencés de façon à ce que tous les barreaux soient reliés mécaniquement à un même élément de maintien par une de leurs extrémités et à la paroi d'extrémité de l'élément terminal formant ladite paroi d'obturation mobile par son autre extrémité.

Ledit dispositif est relié par la paroi d'obturation fixe à l'autre élément de maintien, de sorte que ce dernier occupe une position extrême dans la structure de l'actionneur.

Selon une autre disposition, les longueurs respectives L du support et 1 du corps d'un élément d'extrémité constituant le dispositif de compensation en température sont définies de telle façon que compte tenu des coefficient de dilatation en température des matériaux constituant respectivement le support et l'élément d'extrémité, la variation de la longueur AL de la cavité interne du dispositif de compensation en température, induite par la variation de la température ambiante Θ, soit égale, en module, à la variation de la longueur du segment de fibre optique nécessaire pour compenser la variation de longueur d'onde longueur émise par la source laser induite par cette variation de température.

DESCRIP TION DES FIGURES

[0020] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées qui présentent: la figure 1 , une illustration schématique de la structure fonctionnelle d'un transducteur électro-optique, vu en coupe longitudinale, comportant une source laser, constituée par un laser à fibre, modulée par un actionneur piézoélectrique d'un premier type;

la figure 2, une illustration schématique de la structure du dispositif de compensation selon l'invention, vu en coupe longitudinale, dans une forme de réalisation pouvant être intégrée dans un transducteur électro-optique tel que celui illustré par la figure 1 .

la figure 3, une illustration schématique du principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention;

la figure 4, une illustration schématique de la structure du dispositif de compensation selon l'invention, vu en coupe longitudinale, dans une autre forme de réalisation pouvant être intégrée à un transducteur électro-optique, comportant également une source laser constituée par un laser à fibre, modulée par un actionneur piézoélectrique d'un second type;

la figure 5, un exemple de transducteur électro-optique, connu de l'art antérieur, auquel le dispositif selon l'invention peut s'appliquer;

la figure 6, une illustration représentant le dispositif selon l'invention mis en place dans le transducteur de la figure 5.

[0021 ] Il est à noter que sur les différentes figures, un même élément structurel ou fonctionnel est généralement identifié par un même repère numérique ou alphanumérique.

DESCRIPTION DETAILLEE

[0022] Pour des raisons de clarté, la description qui suit décrit le dispositif selon l'invention au travers d'exemples particuliers de mise en œuvre de façon à mettre en évidence les caractéristiques techniques avantageuses de l'invention. Cependant l'utilisation d'exemples particuliers n'a pas pour finalité de limiter d'une quelconque façon la portée ou l'étendue de l'invention, portée et étendue qui sont seulement définies par les revendications jointes à la description.

[0023] La figure 1 présente de manière schématique la structure fonctionnelle d'un transducteur électro-optique 1 1 pris comme exemple, auquel le dispositif selon l'invention est notamment destiné.

[0024] Un tel transducteur 1 1 comporte principalement une source d'émission laser constituée par un laser à fibre et des moyens de modulation formés par un actionneur piézoélectrique configuré pour induire une variation de la longueur d'onde émise par la source laser lorsqu'il est excité par une tension électrique.

[0025] Le laser à fibre comporte un segment de fibre optique 12 formant une cavité résonante, une fibre à réseau de Bragg par exemple, le segment de fibre 12 étant fixé par ses deux extrémités à des éléments de maintien 13 et 14 destinés à transmettre au segment de fibre 12 une tension mécanique longitudinal induite par un actionneur piézoélectrique, la tension mécanique appliquée au segment de fibre étant fonction de la distance d séparant les deux éléments 13 et 14.

[0026] Dans l'exemple illustré par la figure 1 , l'actionneur piézoélectrique est constitué de barreaux 15 en matériau piézoélectrique monocristallin, disposés longitudinalement, autrement dit selon une direction parallèle à l'axe du segment de fibre optique, entre les deux éléments de maintien 13 et 14, dimensionnés et agencés de façon à maintenir les deux éléments de maintien 13 et 14 écartés l'un de l'autre d'une distance d dont la valeur est fonction de la tension électrique qui est appliquée à ces barreaux.

Les barreaux 15 sont par ailleurs dimensionnés de telle façon que lorsqu'aucune tension électrique ne leur est appliquée, ils maintiennent les deux éléments de maintien 13 et 14 écartés l'un de l'autre d'une distance do telle que le segment de fibre optique constituant le laser subit une prétension mécanique de valeur donnée. Pour cette valeur d'écart do, la prétension imposée au segment de fibre optique 12 induit par exemple la production d'une onde laser de longueur d'onde λο.

[0027] D'un point de vue structurel, les barreaux 15 de matériau piézoélectrique peuvent être agencés de différentes façons, pour autant que l'agencement considéré permette de contrôler la tension mécanique appliquée au segment de fibre optique 12 en faisant varier la tension électrique appliquée aux barreaux.

[0028] Dans l'exemple de la figure 1 le transducteur électro-optique considéré comporte deux groupes de deux barreaux et un élément intermédiaire 16 en forme de disque séparant les deux groupes, l'ensemble étant agencé de telle façon que:

- pour chaque groupe les deux barreaux sont disposés, de manière préférentielle, symétriquement par rapport à l'axe du segment de fibre 12,

- les deux barreaux constituant un groupe sont placés respectivement dans le prolongement d'un des barreaux constituant l'autre groupe,

- chacun des barreaux 15 constituant un groupe donné présente une extrémité mécaniquement solidaire d'un des éléments de maintien 13 ou 14, l'autre extrémité prenant appui sur une des faces de l'élément intermédiaire 16 dont elle est solidaire. De la sorte, deux barreaux 15 situés dans le prolongement l'un de l'autre prennent appui sur chacune des faces de l'élément intermédiaire 16 et sont séparés l'un de l'autre par ce dernier.

L'élément intermédiaire 16 présente par ailleurs en son centre une ouverture 17 permettant au segment de fibre optique 12 de le traverser librement.

[0029] Comme l'illustre la figure 1 , l'écartement d entre les deux éléments de maintien 13 et 14 est contrôlé par le dispositif constitué par les deux groupes de barreaux 15 et l'élément intermédiaire 16. Au repos, lorsqu'aucune tension électrique n'est appliquée aux barreaux, l'écart d est sensiblement égal à la somme des longueurs de chaque groupe de barreaux 15 et de l'épaisseur AL de l'élément intermédiaire 16.

[0030] D'un point de vue fonctionnel le transducteur électro-optique 1 1 , illustré par la figure 1 , se comporte de façon telle qu'une tension électrique appliquée sur les barreaux 15 constituant l'actionneur piézoélectrique entraine une modification de la longueur de ces derniers qui modifie la valeur d de l'écartement entre les éléments de maintien 13 et 14. La modification de cet écartement entraine une variation de longueur du segment de fibre optique 12 et par suite une variation de la tension mécanique appliquée à ce segment 12.

Cette variation de la tension mécanique appliquée au segment de fibre optique 12 se traduit finalement par une variation de la longueur d'onde λ émise par la source laser. En pratique une augmentation de la tension mécanique induit un accroissement de la valeur de la longueur d'onde λ émise par le laser, et inversement.

[0031 ] Ainsi, en faisant varier la tension électrique appliquée à l'actionneur il est possible de faire varier la longueur d'onde λ de la source laser en plus ou en moins autour d'une valeur nominale λο, qui correspond à la tension mécanique appliquée au segment de fibre 12 lorsqu'aucune tension électrique n'est appliquée sur les barreaux 15 de l'actionneur (prétension).

La pré-tension imposée à la fibre permet ainsi avantageusement de moduler la valeur de la longueur d'onde émise λ autour de la valeur λο en appliquant sur les barreaux 15 de l'actionneur piézoélectrique une tension électrique positive ou négative.

[0032] Cependant, dans le cas d'un transducteur du type de celui schématisé par la figure 1 , la variation de la longueur d'onde λ de l'onde émise par le laser à fibre dépend non seulement de la variation de longueur du segment de fibre 12, mais aussi de la variation de l'indice optique de la fibre employée. Or, de telles variations sont naturellement induites par des variations de la température.

[0033] Dans le cas d'un transducteur tel que celui illustré par la figure 1 , une variation de la température ambiante Θ se traduit ainsi par une variation de la longueur d'onde λ émise par le transducteur, variation qui peut être exprimée par la relation suivante :

où ki et ki représentent deux coefficients de proportionnalité de valeurs données, fonctions de la nature de la fibre considérée.

[0034] Cette variation au cours du temps de la valeur de λο a pour conséquence d'élargir inutilement la bande passante lumineuse pouvant être occupée par l'onde modulée générée par le transducteur 1 1 .

[0035] Par suite, pour disposer d'un transducteur électro-optique capable de fonctionner avec une bande passante lumineuse optimisée, il est indispensable de disposer d'un moyen permettant de compenser les variations de la longueur d'onde nominale λο dues aux variations de température ambiante Θ, moyen dont le transducteur illustré par la figure 1 , connu de l'art antérieur, est dépourvu en l'état. Les figures 2 et 3 présentent une représentation simplifiée en coupe longitudinale d'un transducteur électro-optique 21 , du type illustré par la figure 1 , intégrant le dispositif 22 de compensation en température selon l'invention. Cette vue simplifiée ne laisse apparaître que les éléments du transducteur impliqués directement dans la fonction de génération d'une onde lumineuse modulée. Les moyens pour appliquer une tension électrique de commande à l'actionneur piézoélectrique ne sont en particulier pas représentés.

Considérant la relation [001 ], on constate que pour réaliser une compensation des variations de la longueur d'onde λο dues aux variations de température ambiante Θ, il faut réaliser la condition exprimée par la relation suivante:

[0036] Or pour une fibre optique donnée la variation de la température ambiante Θ induit une variation de même signe de l'indice optique η de la fibre qui induit elle-même une variation de même signe de la valeur de la longueur d'onde.

[0037] De la même façon la variation de la température ambiante Θ induit une variation de même signe de la longueur de la fibre qui induit elle- même une variation de même signe de la valeur de la longueur d'onde.

[0038] Par suite, pour respecter la condition de la relation [002], la solution mise en œuvre par l'invention consiste à utiliser un moyen additionnel permettant d'induire une variation de longueur du segment de fibre 12 de sens opposé à la variation d'indice induite par la variation de la température ambiante Θ, et d'amplitude suffisante pour induire une variation de longueur d'onde égale en module, au coefficient de proportionnalité k près, à la variation de l'indice optique. Le moyen utilisé est par ailleurs agencé au niveau du transducteur de telle façon que la valeur de la distance d séparant l'un de l'autre les éléments de maintien 13 et 14 du segment de fibre optique 12 constituant la source laser, autrement dit la longueur du segment de fibre 12, soit fonction d'une dimension du moyen, de son épaisseur par exemple. Autrement dit, le moyen additionnel utilisé est agencé de façon à intervenir dans la valeur de l'écart d.

[0039] Dans le cadre de l'invention, le moyen additionnel consiste en un dispositif 22 de compensation en température formé d'un assemblage d'éléments emboîtés présentant des coefficients de dilatation thermique sensiblement différents:

- un premier élément support 23, en matériau à faible coefficient de dilatation thermique, du verre, du quartz ou du Zerodur par exemple, et

- au moins un second élément 24, ou élément terminal, en matériau présentant un coefficient de dilatation thermique plus élevé, un polymère par exemple.

[0040] Dans l'exemple de mise en œuvre illustré par les figures 2 et 3, le dispositif 22 est placé en position centrale en lieu et place de l'élément intermédiaire 16 de la figure 1 et comporte un support 23 et deux éléments terminaux 24a et 24b placés aux deux extrémités du support 23.

[0041 ] D'un point de vue morphologique et dimensionnel, le support 23 du dispositif 22 présente, comme l'illustre la vue en coupe de la figure 3, la forme d'un tube de longueur L ouvert à ses extrémités, de préférence de la forme d'un cylindre de révolution, présentant un axe de révolution sensiblement confondu avec l'axe du segment de fibre optique 12, dont la paroi latérale définit une ouverture axiale interne.

[0042] chaque élément terminal 24a ou 24b est quant à lui configuré pour former un bouchon destiné à obturer partiellement une extrémité du support 23 du dispositif.

[0043] Chaque élément terminal 24a ou 24b présente par ailleurs la forme d'un tube, de longueur 1 inférieure à la moitié de la longueur L du support 23. Ce tube est obturé partiellement à une de ses extrémités par une paroi d'extrémité, 25a ou 25b, ou paroi de fond, présentant une ouverture circulaire centrale permettant au segment de fibre optique 12 de la source laser de traverser librement le dispositif 22, lorsque ce dernier est mis en place, tandis que l'autre extrémité est ouverte.

[0044] Les dimensions internes d'un élément terminal 24 (24a ou 24b) sont définies de telle façon que les extrémités des barreaux en matériau piézoélectrique appartenant à un même groupe puissent pénétrer à l'intérieur de l'élément terminal et prendre appui sur la surface d'une paroi de fond 25 dudit élément. A cet effet un élément terminal 24 présente préférentiellement un diamètre interne sensiblement constant.

[0045] Les formes et les dimensions respectives du support 23 et des éléments terminaux 24a et 24b sont en outre définies de telle façon que l'élément terminal 24 considéré puisse être inséré par son extrémité fermée à l'intérieur du support 23, et enfoncé à l'intérieur du support jusqu'à ce que le bord limitant son extrémité ouverte coïncide avec le bord de l'ouverture du support 23 par laquelle il est entré.

[0046] Par ailleurs, chaque élément terminal 24 est configuré de façon à pouvoir être fixé au support 23 au niveau de son extrémité ouverte.

[0047] A cet effet, dans une forme de réalisation particulière illustrée par les figures 2 et 3, l'extrémité ouverte d'un élément terminal 24 (24a ou 24b) comporte un bord circonférentiel 26 (26a ou 26b), ou bord tombé, permettant également d'assurer la fixation de l'extrémité de l'élément terminal au support 23.

[0048] Dans cette forme de réalisation, chaque élément terminal 24 est configuré pour être inséré à l'intérieur du support 23 par son extrémité fermée par sa paroi d'extrémité 25, et être enfoncé dans le support en glissant le long de la paroi interne de ce dernier jusqu'à ce que le bord tombé 26 vienne en butée sur le bord délimitant l'ouverture du support 23 par laquelle il a été inséré dans ce dernier.

[0049] Une fois assemblé, le dispositif 22 selon l'invention présente donc, dans la forme de mise en œuvre considérée, une partie centrale tubulaire de longueur L qui correspond au support 23, obturé à chacune de ses extrémités par un bouchon de forme également tubulaire de longueur 1, qui correspond à un élément terminal 24a ou 24b, cet élément terminal étant fermé à une de ses extrémités par une paroi de fond 25. Ledit bouchon s'étend sur toute sa longueur I à l'intérieur de la partie centrale.

Les parois d'extrémités 25a et 25b des éléments terminaux 24a et 24b définissent alors une cavité intérieure 17 de longueur donnée AL égale à L- 21.

Ainsi, du fait de l'intégration du dispositif 22 à la structure du transducteur 21 , l'actionneur piézoélectrique se trouve constitué par les barreaux 15 et par le dispositif 22. Chacun des barreaux est relié mécaniquement à un des éléments de maintien 13 et 14 par une de ses extrémités et à la paroi d'obturations d'un des éléments terminaux 24a et 24b dudit dispositif 22 par son autre extrémité. Les longueurs respectives des barreaux 15 placés de part et d'autre dudit dispositif 22 sont sensiblement identiques, de sorte que ce dernier occupe une position sensiblement médiane dans la structure de l'actionneur18.

[0050] La longueur de l'actionneur ainsi formé, et par suite la longueur de l'écart d séparant les éléments de maintien 13 et 14, est alors égale à la somme des longueurs des barreaux 15 situés de part et d'autre du dispositif et de la longueur AL de la cavité 17. [0051 ] D'un point de vue structurel, lorsque le dispositif est assemblé, chacun des éléments terminaux 24 est fixé par son extrémité au support 23, au niveau d'un des bords d'extrémités de ce dernier. On obtient ainsi un assemblage solidaire pour lequel les mouvements relatifs des deux éléments terminaux 24a et 24b vis-à-vis de l'élément support 23 sont limités aux coulissements axial du corps de chaque élément terminal 24 le long de la paroi interne du support 23, comme illustré par la figure 3. Par coulissement axial on entend déplacement relatif de la surface externe du corps de l'élément terminal 24 considéré par rapport à la paroi interne du support dans une direction parallèle à l'axe du segment de fibre.

[0052] Cette structure particulière confère au dispositif selon l'invention un comportement en température caractéristique qui est avantageusement mis à profit dans le cadre de l'invention.

[0053] En effet, du fait de la géométrie particulière des éléments 23 et 24 qui le constituent, et du fait que le matériau constituant le support 23 présente un coefficient de dilatation thermique sensiblement plus faible que le matériau constituant les éléments terminaux 24, une variation de température ambiante Θ provoque une variation de la longueur 1 de chaque élément terminal 24 sensiblement plus importante que la variation de la longueur L du support 23 provoquée par cette même variation.

[0054] Ceci entraine un déplacement axial des parois d'extrémités (parois de fond) 25a et 25b des éléments terminaux 24a et 24b, selon l'axe longitudinal du segment de fibre 12.

Ainsi, selon le sens de variation de la température ambiante Θ, les parois d'extrémités (parois de fond) 25a et 25b s'enfoncent plus avant à l'intérieur du support 23, de telle sorte que la longueur AL de la cavité intérieure 17 diminue, ou inversement se rapprochent des extrémités de ce dernier de telle sorte que la longueur AL de la cavité intérieure 17 augmente.

Autrement dit, les deux éléments d'extrémités 24a et 24b étant mécaniquement liés l'un à l'autre par le support 23, si l'on considère la distance AL qui sépare les deux parois 25a et 25b on constate que, si la température ambiante Θ augmente, les parois 25a et 25b se rapprochent l'une de l'autre, comme l'indiquent les flèches en traits pleins sur la figure 3, de sorte que deux éléments prenant chacun appui sur une des parois se rapprochent.

Inversement, si la température ambiante Θ diminue, les parois 25a et 25b s'éloignent l'une de l'autre comme l'indique les flèches en traits pointillés sur la figure 3, de sorte que deux éléments prenant chacun appui sur une des parois s'éloignent également.

[0055] Par suite, lorsqu'il est mis en place dans un transducteur tel que celui de la figure 2, le dispositif 22 selon l'invention se comporte avantageusement comme un élément présentant un coefficient de dilatation thermique négatif qui fait varier la longueur de l'actionneur de façon opposée à la variation de température.

[0056] De la sorte, les barreaux 15 ayant un coefficient de dilatation thermique faible, l'écart d entre les deux éléments de maintien 13 et 14 varie de sorte que, quand la température ambiante Θ augmente, la distance d diminue ce qui a pour effet de diminuer la tension mécanique sur le segment de fibre optique 12. La diminution de la tension mécanique a pour effet, quant à elle, de diminuer la valeur de la longueur d'onde nominale λο produite par la source laser, cette diminution permettant de compenser l'accroissement induit par la variation de l'indice optique du segment de fibre 12.

[0057] Inversement, quand la température ambiante Θ diminue, la distance d augmente ce qui a pour effet d'augmenter la tension mécanique sur le segment de fibre optique 12. L'augmentation de la tension mécanique a pour effet de d'augmenter la valeur de la longueur d'onde nominale λο produite par la source laser, cette augmentation permettant de compenser la diminution induite par la variation de l'indice optique du segment de fibre 12.

[0058] La réalisation d'un tel dispositif permet ainsi avantageusement de disposer d'un élément simple et peu coûteux qui présente un comportement en température caractéristique, que seuls des éléments monolithiques réalisés dans des matériaux particuliers et coûteux peuvent normalement présenter.

[0059] D'un point de vue dimensionnel, les longueurs respectives L et 1 de l'élément support 23 et des éléments terminaux 24a et 24b sont définies de façon à obtenir une variation de la longueur AL de la cavité intérieure 17 permettant de réaliser la compensation en température désirée.

[0060] Ainsi dans le cas d'un transducteur électro-optique tel que celui illustré par la figure 2, les longueurs L et 1 sont déterminées de telle façon que, compte tenu des coefficients de dilatation respectifs des matériaux constituant ces éléments, la longueur AL de la cavité intérieure 17 ne soit jamais nulle, quelle que soit la valeur de la température ambiante Θ.

[0061 ] L et 1 sont par ailleurs définies de telle façon que la variation de la longueur AL de la cavité intérieure 17 en fonction de la température ambiante Θ soit sensiblement égale en module à la variation de longueur à imposer au segment de fibre optique 12 constituant la source laser du transducteur 21 pour faire varier la tensions mécanique appliquée à la fibre de façon à annuler les effets des variations d'indice optique de la fibre, induites par les variations de température, sur la valeur nominale λο de la longueur d'onde émise.

[0062] Ainsi, si l'on considère un transducteur électro-optique tel que celui illustré schématiquement par les figures 2 et 3, la longueur lf du segment de fibre optique 12 compris entre les deux éléments de maintien 13 et 14 peut être définie, en négligeant les épaisseurs des éléments 25a et 25b, par la relation suivante: l _f = 2(l _s - l _c + l _b ) [003] où lb représente la longueur d'un barreau 15

et où ls = L/2 correspond à la demi-longueur du support 23 et l _c = 1, à la longueur de la partie tubulaire d'un élément terminal 24.

Par suite, dans ce cas, les caractéristiques fonctionnelles définissant le dispositif selon l'invention, peuvent être traduites en termes dimensionnels par la relation suivante:

Al _f l _s a _s - l _c g _c + l _b ct _b _,

— =————— = ^K % [004] lf lf

où J}f représente l'indice optique du segment de fibre optique 12 et où a _s , oc _c et «h représentent respectivement les coefficients de dilatation thermique du matériau du support 23, du matériau des éléments terminaux 24 et du matériau piézoélectrique constituant les barreaux 15.

k représente quant à lui un simple coefficient de proportionnalité. A titre d'exemple on peut noter que dans le cas d'un segment de fibre optique constitué d'une fibre à cœur de verre, la valeur de k est telle que le produit k-î] _f vaut sensiblement 9,36 10 ^"6 .

[0063] De manière pratique, les différentes caractéristiques dimensionnelles définissant le dispositif de compensation selon l'invention, les valeurs de L et 1 en particulier, peuvent être calculées de manière analytique, connaissant les caractéristiques dimensionnelles du transducteurs dans lequel il est mis en place, à partir des coefficients de dilatation thermique des matériaux utilisés pour réaliser le support 23 et les éléments d'extrémités 24 et de la loi de variation de l'indice de la fibre optique constituant le segment 12.

[0064] Il est également possible de réaliser des pièces de géométrie plus complexe en déterminant les déformations thermiques subies par les pièces 23 et 24 par calcul par éléments finis de façon à dimensionner ces pièces.

[0065] A partir de l'exemple de mise en œuvre décrit dans les paragraphes précédents et illustré par les figures 2 et 3, Le dispositif de compensation 22 selon l'invention peut ainsi être défini comme un élément venant avantageusement s'intégrer à la structure de l'actionneur piézoélectrique du transducteur 21 considéré.

De par sa structure particulière, le dispositif de compensation selon l'invention permet avantageusement d'introduire dans la structure de l'actionneur piézoélectrique un élément présentant un coefficient de dilatation thermique négatif nécessaire pour faire varier la longueur de l'actionneur de façon à compenser les variations de longueur d'onde induite par les variations de température ambiante Θ. [0066] Dans le cas de l'exemple de mise en œuvre décrit précédemment, le transducteur considéré présente une symétrie axiale (i.e. une symétrie par rapport d'un plan de coupe transversale passant par le centre du segment de fibre 12) recherchée pour des raisons fonctionnelles particulières non détaillées ici.

Par suite le dispositif selon l'invention vient prendre naturellement la place de l'élément central d'origine 16 illustré sur la figure 1 et est structuré de façon à maintenir la symétrie axiale recherchée. A cet effet il présente alors une structure symétrique, avec un support central tubulaire 23 et deux éléments terminaux identiques 24a et 24b, et est placé en position médiane à l'intérieur du transducteur.

Cependant, il apparaîtra clairement que l'effet technique recherché lorsqu'on met en œuvre le dispositif selon l'invention est avant tout de disposer d'un élément présentant un coefficient de dilatation thermique à valeur négative.

[0067] La figure 4 illustre une variante de mise en œuvre du dispositif selon l'invention dans le cadre d'un transducteur électro-optique 31 fonctionnant sur le même principe que le transducteur 1 1 considéré précédemment, mais ne présentant pas le caractère de symétrie axiale. Le transducteur considéré ici présente une structure simplifiée, sans élément intercalaire, dans laquelle l'actionneur piézoélectrique comporte des barreaux 15 s'étendant sans interruption entre les deux éléments de maintien 13 et 14. Dans un tel contexte la mise en place du dispositif 22 selon l'invention peut être effectuée, comme l'illustre la figure 4, au niveau d'une des extrémités de l'actionneur en plaçant le dispositif selon l'invention 22 au contact d'un des éléments de maintien 13 ou 14.

Le dispositif selon l'invention 22 présente alors une forme simplifiée comportant par exemple un élément support 23 fermé à une de ses extrémités par un élément terminal formé par une paroi fixe 41 et un élément terminal 24 semblable aux éléments 24a et 24b décrits précédemment. La paroi fixe 41 et la paroi d'extrémité 25 de l'élément terminal 24 forment à elles deux une cavité 17 dont la largeur varie en fonction de la température ambiante Θ de façon analogue à la façon dont varie la longueur de la cavité définie par les parois de fonds 25a et 25b décrite précédemment. On obtient ainsi, de manière analogue au cas précédent un dispositif 22 présentant un coefficient de dilatation thermique négatif. Cependant la variation de la longueur de la cavité 17 est ici induite par le seul mouvement axial de la paroi d'extrémité 25 de l'élément terminal 24.

[0068] L'actionneur piézoélectrique comporte ici une pluralité de barreaux 15 en matériau piézoélectrique, agencés de façon à ce que tous les barreaux soient reliés mécaniquement à un même élément de maintien 13 par une de leurs extrémités et que chaque barreau soit relié à la paroi d'extrémité 25 de l'élément terminal 24 du dispositif 22 par son autre extrémité.

Le dispositif 22 est relié par sa paroi fixe 41 à l'autre élément de maintien 14, de sorte que ce dernier occupe une position extrême dans la structure de l'actionneur. [0069] Les figures 5 et 6 illustrent respectivement une vue en coupe axiale d'un transducteur électro-optique connue de l'état de l'art, dont la structure et le principe de fonctionnement sont décrits, comme indiqué précédemment dans la demande de brevet français déposée par la demanderesse et publiée sous la référence FR 3045817, et une vue en coupe longitudinale selon l'axe du segment de fibre optique 12, du même transducteur équipé du dispositif de compensation selon l'invention, dans un positionnement central correspondant au premier exemple de mise en œuvre décrit dans la présente description.

Comme on peut le constater en considérant les deux figures, la mise en place du dispositif de compensation en température selon l'invention dans un tel transducteur peut avantageusement être réalisée en conservant la symétrie axiale d'origine. Pour ce faire il convient simplement de mettre en œuvre un dispositif de compensation de structure symétrique comportant notamment deux éléments terminaux 24.