Titre : TERMINAL DE COMMUNICATION OPTIQUE PAR SIGNAUX LASER Domaine technique

[0001] La présente description concerne un terminal et un procédé de communication optique par signaux laser. Elle concerne plus particulièrement un tel terminal et un tel procédé où des signaux laser qui sont reçus sont acheminés à un photodétecteur de réception par l’intermédiaire d’une fibre optique.

Technique antérieure

[0002] L’utilisation de signaux laser en propagation libre, c’est-à-dire de signaux laser de communication qui ne sont pas guidés à l’intérieur de fibres optiques, pour transmettre des données sur de très grandes distances est bien connue, notamment pour des applications spatiales. Elle nécessite d’utiliser des terminaux optiques dont les directions de réception et d’émission sont précisément contrôlées. Ce contrôle assure en particulier que chaque terminal reçoit effectivement les signaux qui sont transmis par l’autre, alors que les deux terminaux peuvent avoir un déplacement relatif. Ce déplacement relatif peut être particulièrement important lorsqu’au moins un des deux terminaux est situé à bord d’un satellite en orbite, par exemple autour de la Terre. L’autre terminal peut alors être situé à bord d’un autre satellite aussi en orbite, ou être situé au sol sur la Terre, ou encore être situé à bord d’un aéronef en vol ou à bord de tout autre véhicule ou navire. Pour chaque terminal, l’écart instantané qui est appliqué entre sa direction d’émission et la direction selon laquelle il reçoit les signaux laser en provenance de l’autre terminal est couramment appelé écart de pointage en avant («point-ahead offset» en anglais).

Problème technique

[0003] Un enjeu important pour l’utilisation de la technologie de communication optique par signaux laser consiste à réduire l’encombrement et le poids des terminaux.

[0004] Une partie de cet enjeu concerne notamment l’acheminement au sein d’un terminal, des signaux laser de communication optique qui sont reçus par ce terminal jusqu’au photodétecteur de réception. [0005] Une autre partie de l’enjeu consiste à réduire le nombre des capteurs optiques, et de façon plus générale le nombre de composants optiques, qui sont nécessaires au fonctionnement de chaque terminal.

[0006] Dans cette situation, un but de l’invention est alors de proposer une nouvelle structure de terminal de communication optique par signaux laser, y compris l’utilisation de composants optiques particuliers, afin d’apporter une solution à l’enjeu précité.

Résumé de l’invention

[0007] Pour atteindre l’un au moins de ces buts ou un autre, un premier aspect de l’invention propose un nouveau terminal de communication optique par signaux laser qui comprend un détecteur de poursuite et d’acquisition, de type capteur d’image matriciel dans lequel des éléments photosensibles sont agencés à des intersections de lignes et de colonnes à l’intérieur d’une surface de détection. Ce terminal est agencé pour, lors d’une utilisation, recevoir des premiers signaux laser émis par une source qui est externe au terminal, et transmettre des seconds signaux laser à destination de cette source externe. En outre, le terminal est agencé pour qu’une partie des premiers signaux laser et qu’une partie des seconds signaux laser soient incidentes sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition. Des ajustements de l’orientation du terminal par rapport à la direction de réception et de l’écart de pointage en avant sont ainsi possibles en utilisant des signaux de détection qui sont produits par certains au moins des éléments photosensibles du détecteur de poursuite et d’acquisition.

[0008] Par ailleurs, pour récupérer les données qui sont transmises par la source externe, le terminal de l’invention est agencé en outre pour, lors de son utilisation, injecter une autre partie des premiers signaux laser dans une fibre optique, par une extrémité d’entrée de cette fibre optique. Pour cela, le terminal est adapté pour que, lors de son utilisation :

- un rayonnement appelé rayonnement de calibration soit conduit dans la fibre optique et sorte par l’extrémité d’entrée de celle-ci, et

- une image de l’extrémité d’entrée de la fibre optique soit formée sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition avec le rayonnement de calibration. Ainsi, le détecteur de poursuite et d’acquisition est aussi adapté pour assurer que la ainsi- nommée autre partie des premiers signaux laser, c’est-à-dire la partie des signaux laser reçus qui est destinée à un photodétecteur de réception, soit effectivement injectée dans la fibre optique par son extrémité d’entrée. Une telle combinaison de fonctions pour le détecteur de poursuite et d’acquisition est particulièrement avantageuse pour réduire l’encombrement, le poids et le coût du terminal.

[0009] Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le terminal comprend en outre au moins un élément de filtrage spectral qui est disposé pour être traversé au moins par la partie des seconds signaux laser et le rayonnement de calibration qui parviennent ensuite à la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition. Cet au moins un élément de filtrage spectral possède une valeur de transmission pour une longueur d’onde des seconds signaux laser qui est inférieure à une valeur moyenne de transmission de ce même élément de filtrage spectral qui est effective sur un intervalle spectral de détection du rayonnement de calibration par le détecteur de poursuite et d’acquisition. Grâce à l’utilisation d’un tel élément de filtrage spectral, il est possible d’éviter que le détecteur de poursuite et d’acquisition soit saturé à chaque endroit de sa surface de détection auquel parvient la partie des seconds signaux laser qui est utilisée pour la fonction de poursuite, tout en assurant que ce détecteur de poursuite et d’acquisition présente une sensibilité suffisante pour détecter simultanément le rayonnement de calibration. Ainsi, toutes les fonctions du détecteur de poursuite et d’acquisition dans le terminal de l’invention, c’est-à-dire l’ajustement de l’orientation du terminal par rapport à la direction de réception, l’ajustement de l’écart de pointage en avant et aussi l’injection des signaux laser reçus dans la fibre optique de guidage au photodétecteur de réception, sont compatibles pour être réalisées avec le détecteur de poursuite et d’acquisition et un nombre réduit de composants optiques supplémentaires.

[0010] Plusieurs emplacements sont possibles alternativement pour l’au moins un élément de filtrage spectral qui est introduit par l’invention, tout au long d’une portion de chemin optique qui est commune au rayonnement de calibration et à la partie des seconds signaux laser qui est destinée à parvenir jusqu’au détecteur de poursuite et d’acquisition. En particulier, l’au moins un élément de filtrage spectral peut être situé devant ou contre la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition, c’est-à-dire notamment entre cette surface de détection et un élément imageur qui est utilisé pour former sur cette surface de détection l’image de l’extrémité d’entrée de la fibre optique. [0011] Avantageusement, la valeur de transmission de l’au moins un élément de filtrage spectral pour la longueur d’onde des seconds signaux laser peut être inférieure à un centième, de préférence inférieure à un millième, de sa valeur moyenne de transmission qui est effective sur l’intervalle spectral de détection du rayonnement de calibration par le détecteur de poursuite et d’acquisition. Il est ainsi possible pour le détecteur de poursuite et d’acquisition de détecter sans être saturé la partie des seconds signaux laser et le rayonnement de calibration avec une sensibilité suffisante, même si la partie des seconds signaux laser possède une intensité très supérieure à celle du rayonnement de calibration.

[0012] Dans des modes préférés de réalisation de l’invention, l’une au moins des caractéristiques additionnelles suivantes peut être reproduite optionnellement, seule ou en combinaison de plusieurs d’entre elles :

- l’au moins un élément de filtrage spectral qui est utilisé selon l’invention dans le terminal peut être constitué par un filtre, ou un ensemble de plusieurs filtres combinés ;

- l’au moins un élément de filtrage spectral qui est utilisé selon l’invention dans le terminal peut être de type filtre interférentiel à couches multiples ;

- l’au moins un élément de filtrage spectral qui est utilisé selon l’invention dans le terminal peut être du type filtre à réjection de bande, et être adapté pour que la longueur d’onde des seconds signaux laser soit dans un intervalle de réjection de cet au moins un élément de filtrage spectral, et qu’au moins une longueur d’onde du rayonnement de calibration soit en dehors de l’intervalle de réjection ;

- l’au moins un élément de filtrage spectral peut être adapté en outre pour qu’une longueur d’onde des premiers signaux laser soit aussi en dehors de l’intervalle de réjection ; et

- le terminal peut être agencé en outre pour recevoir, lors de son utilisation, des signaux de balises en provenance de la source externe, et être adapté pour qu’une partie de ces signaux de balise soit aussi incidente sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition. Dans ce cas, l’au moins un élément de filtrage spectral à réjection de bande peut être adapté en outre pour qu’une longueur d’onde des signaux de balise soit aussi en dehors de l’intervalle de réjection. [0013] Dans des modes de réalisation de l’invention qui sont particulièrement avantageux, le terminal peut comprendre en outre :

- le photodétecteur de réception qui est sensible à la longueur d’onde des premiers signaux laser, et qui est couplé optiquement à une extrémité de sortie de la fibre optique, opposée à l’extrémité d’entrée, de façon à produire des signaux électriques de réception en fonction des premiers signaux laser qui sont reçus par le terminal ; et

- un amplificateur optique qui est efficace pour les premiers signaux laser, et qui est situé sur un trajet optique de la ci-nommée autre partie de ceux-ci entre l’extrémité d’entrée de la fibre optique et le photodétecteur de réception.

Alors, l’amplificateur optique peut produire, lors de l’utilisation du terminal, un rayonnement d’émission spontanée amplifiée, et une partie de ce rayonnement d’émission spontanée amplifiée peut constituer le rayonnement de calibration en sortant par l’extrémité d’entrée de la fibre optique.

Dans des réalisations alternatives de l’invention, le rayonnement de calibration peut être produit par une source optique annexe qui est couplée à la fibre optique de façon à ce que ce rayonnement produit la source annexe sorte par l’extrémité d’entrée de la fibre optique.

[0014] En particulier, des valeurs numériques qui sont conformes aux spécifications suivantes peuvent être adoptées : la longueur d’onde des premiers signaux laser peut être comprise entre 1540 nm (nanomètre) et 1545 nm ; la longueur d’onde des seconds signaux laser peut être comprise entre 1550 nm et 1555 nm ; une extension spectrale du rayonnement de calibration peut contenir l’intervalle qui s’étend de 1530 nm à 1560 nm ; lorsque l’au moins un élément de filtrage spectral est du type à réjection de bande, son intervalle de réjection peut être compris entre 1550 nm environ et 1575 nm environ ; et le cas échéant, la longueur d’onde des signaux de balise peut être comprise entre 1580 nm et 2000 nm.

[0015] Un second aspect de l’invention propose un procédé de communication qui comprend les étapes suivantes : - fournir un terminal de communication optique par signaux laser, comprenant un détecteur de poursuite et d’acquisition, de type capteur d’image matriciel dans lequel des éléments photosensibles sont agencés à des intersections de lignes et de colonnes à l’intérieur d’une surface de détection, le terminal étant agencé pour, lors d’une utilisation de ce terminal : recevoir des premiers signaux laser émis par une source qui est externe au terminal, diriger une partie des premiers signaux laser sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition, injecter une autre partie des premiers signaux laser dans une fibre optique par une extrémité d’entrée de cette fibre optique, et transmettre des seconds signaux laser vers l’extérieur du terminal, et

- transmettre à l’aide du terminal les seconds signaux laser à destination de la source externe ;

- pendant que les seconds signaux laser sont transmis : diriger une partie de ces seconds signaux laser sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition, diriger simultanément sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition un rayonnement appelé rayonnement de calibration qui est conduit dans la fibre optique et qui sort par l’extrémité d’entrée de cette fibre optique, et former une image de l’extrémité d’entrée de la fibre optique sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition avec le rayonnement de calibration.

[0016] Selon l’invention, le procédé comprend en outre l’étape supplémentaire suivante : avant que la partie des seconds signaux laser qui est dirigée sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition et que le rayonnement de calibration qui forme l’image de l’extrémité d’entrée de la fibre optique parviennent à la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition, réduire une valeur du quotient de l’intensité de la partie des seconds signaux laser par l’intensité moyenne du rayonnement de calibration qui est effective pour une détection de ce rayonnement de calibration par le détecteur de poursuite et d’acquisition. [0017] Avantageusement, la valeur du quotient de l’intensité de la partie des seconds signaux laser qui est dirigée sur la surface de détection du détecteur de poursuite et d’acquisition par l’intensité moyenne du rayonnement de calibration qui forme l’image de l’extrémité d’entrée de la fibre optique et qui est effective pour la détection de ce rayonnement de calibration par le détecteur de poursuite et d’acquisition, peut être réduite selon un facteur supérieur à cent, de préférence supérieur à mille.

[0018] Cette réduction du quotient peut être effectuée en utilisant au moins un élément de filtrage spectral, de sorte que le terminal de communication optique par signaux laser qui est fourni par le procédé de l’invention soit conforme au premier aspect de celle-ci tel que présenté plus haut.

Brève description des figures

[0019] Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non-limitatifs, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

[0020] [Fig. 1] est un schéma optique d’un terminal de communication optique par signaux laser qui est conforme à l’invention ; et

[0021] [Fig. 2] est un diagramme de transmission d’un filtre spectral qui peut être utilisé dans le terminal de [Fig. 1] pour mettre en oeuvre l’invention.

Description détaillée de l’invention

[0022] Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles, ni à des rapports de dimensions réels. En outre, certains de ces éléments ne sont représentés que symboliquement.

[0023] Dans [Fig. 1], la référence 100 désigne le terminal de communication optique par signaux laser dans son ensemble, et Fi désigne le faisceau des signaux laser qui sont reçus par ce terminal 100 en provenance d’un terminal éloigné 200. Ces signaux laser reçus par le terminal 100 ont été appelés premiers signaux laser dans la partie générale de la description, et le terminal 200 a été appelé source externe. Les signaux laser du faisceau Fi sont acheminés à l’intérieur du terminal 100 par une voie optique de réception qui aboutit à un photodétecteur 11 , celui-ci pouvant être une photodiode ultra-rapide. Des signaux électriques de réception qui sont ainsi obtenus sont notés Rx dans la figure. Le trajet des signaux laser reçus dans la voie optique de réception, entre une entrée optique Po du terminal 100 et le photodétecteur 11 , comprend un premier chemin optique Pi et une fibre optique 1.

[0024] D’autres signaux laser qui sont transmis par le terminal 100 au terminal éloigné 200, constituent une partie de faisceau F21 et ont été appelés seconds signaux laser dans la partie générale de la description. Ils sont transmis à l’intérieur du terminal 100 par une voie optique d’émission.

[0025] Les terminaux 100 et 200 peuvent être embarqués chacun à bord d’un satellite différent, ou bien l’un peut être à bord d’un satellite et l’autre peut être installé à la surface de la Terre ou d’une autre planète.

[0026] Les références énumérées ci-dessous ont les significations suivantes :

101 : optique de collecte de rayonnement du terminal 100, pouvant servir à la fois à collecter le faisceau F1 en provenance du terminal éloigné 200, et à transmettre la partie de faisceau F21 en direction de ce terminal éloigné 200. Par exemple, l’optique de collecte 101 peut être un télescope ;

102 : dispositif de pointage du terminal 100, qui peut éventuellement regrouper un dispositif de pointage fin et un dispositif de pointage grossier. Par simplicité, le dispositif de pointage 102 est représenté sous forme d’un miroir orientable à réaction rapide, ou «fast steering mirror» en anglais, mais il peut aussi être combiné avec une partie d’un système de contrôle d’attitude et d’orbite d’un satellite à bord duquel se trouve le terminal 100 ;

103 : contrôleur du dispositif de pointage 102, noté CTRL ;

104 : dispositif de couplage de la voie optique d’émission et de la voie optique de réception du terminal 100. Ce peut être un biprisme à séparation par polarisation, désigné couramment par PBS pour «Polarizing Beam Splitter» en anglais. De ce cas, des composants de contrôle de polarisation effectifs pour les parties de faisceaux qui traversent le dispositif de couplage 104 sont utilisés, bien qu’ils n’ont pas été représentés dans la figure ;

105 : dispositif de calibration d’une direction d’émission du terminal 100, c’est-à-dire de la direction de la partie de faisceau F21. Ce dispositif 105 est optionnel, sans liaison directe avec l’invention, et peut comprendre un miroir à orientation variable ;

106 : contrôleur du dispositif de calibration 105, pour ajuster la direction d’émission du terminal 100 ; et

110 : source des signaux laser qui sont transmis par le terminal 100 au terminal éloigné 200, notée Tx.

[0027] Le chemin optique qui est compris entre la source de signaux laser 110 et l’optique de collecte de rayonnement 101 constitue la voie optique d’émission du terminal 100. Il est commun avec la voie optique de réception entre l’optique de collecte de rayonnement 101 et le dispositif de couplage 104.

[0028] Le fonctionnement de chacun des composants 101 à 110 et leur coopération au sein du terminal 100 sont connus de l’Homme du métier. En particulier, le dispositif de pointage 102 est destiné à compenser des vibrations auxquelles le terminal 100 peut être soumis, et qui dévieraient sa direction de pointage par rapport à une direction d’émission voulue pour que les signaux laser qui sont transmis par ce terminal 100 (i.e. la partie de faisceau F21 en aval de l’optique de collecte 101) parviennent précisément au terminal éloigné 200. Pour cela, le contrôleur 103 reçoit des signaux de détection Si, qui identifient la direction de réception instantanée des signaux laser provenant du terminal éloigné 200 (i.e. le faisceau F-i). Cette fonction de compensation des vibrations, à temps de réponse très court, est différente de celle d’un dispositif de déviation variable 4 qui sera décrit plus loin, et dont le temps de réaction peut être plus long.

[0029] La source 110 produit les signaux laser à transmettre par le terminal 100 au terminal éloigné 200 sous forme d’un faisceau F2. Le dispositif de couplage 104 est disposé pour que le faisceau F2 des signaux laser à transmettre par le terminal 100 traverse un biprisme 6. Le biprisme 6 constitue un séparateur de faisceau par division d’intensité, couramment désigné par BS pour «Beam Splitter» en anglais, mais d’autres types de diviseurs de faisceau peuvent être utilisés de façon équivalente. Le faisceau F2 est alors divisé par le biprisme 6 en deux parties de faisceau : la partie de faisceau F21 qui est transmise à travers l’optique de collecte de rayonnement 101 à destination du terminal éloigné 200, et une autre partie de faisceau F22 qui est dirigée vers un capteur d’image matriciel 2.

[0030] Le capteur d’image matriciel 2 peut être par exemple de type CMOS. Il peut être associé à un imageur 21 , par exemple une lentille convergente, de sorte que la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2 soit située dans un plan de focalisation de l’imageur 21. Ainsi, chaque faisceau de rayonnement collimaté qui est incident sur l’imageur 21 est focalisé en un ou plusieurs point(s) d’éclairement sur la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2. La (les) position(s) de ces points d’éclairement représente(nt) alors la direction d’incidence du faisceau.

[0031] La direction de la partie de faisceau F21, en amont du dispositif de pointage 102 par rapport au sens de propagation des signaux laser d’émission, peut être souhaitée confondue avec un axe optique du terminal 100. Pour cela, le contrôleur 106 asservit le système de calibration 105 en fonction de signaux de détection S2 qui sont produits par le capteur d’image matriciel 2 à partir de la partie de faisceau F22, de sorte que la direction de la partie de faisceau F21 soit superposée à l’axe optique du terminal 100 en amont du dispositif de pointage 102. Dans le mode de réalisation qui est décrit ici, la partie de faisceau F22 est dirigée vers le capteur d’image matriciel 2 en étant réfléchie par un ensemble réflecteur en trièdre 60.

[0032] Selon une constitution préférée, l’ensemble réflecteur 60 peut être formé par trois miroirs plans 61 , 62 et 63, qui sont limités chacun entre deux bords rectilignes et concourants selon un angle a. Les miroirs plans 61 , 62 et 63 sont associés selon leurs bords, pour former un trièdre symétrique d’angle au sommet a. L’angle a de chaque miroir 61 , 62 et 63 peut être choisi supérieur à 90° (degré), par exemple égal à 90,5°. Il peut être ajusté en fonction des distances entre les composants optiques utilisés, leurs tailles, leurs valeurs de longueur focale, etc. Dans ces conditions, un faisceau de rayonnement qui est incident dans le trièdre des miroirs 61 , 62 et 63 est rétro-réfléchi sous forme de six faisceaux dont les directions respectives sont réparties symétriquement autour d’une direction de réflexion moyenne, cette dernière étant symétrique de la direction du faisceau incident par rapport à l’axe central du trièdre. [0033] Lorsqu’un tel ensemble réflecteur en trièdre 60 est utilisé, la partie de faisceau F22 éclaire six points dans la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2 (voir les points qui sont référencés F22 dans l’encart de [Fig. 1]). Ces six points de la partie de faisceau F22 sont situés aux sommets d’un hexagone régulier dont le centre correspond à la direction du faisceau F2 en amont du biprisme 6. Lorsque le contrôleur de calibration 106 réalise l’asservissement du dispositif 105, l’hexagone de détection de la partie de faisceau F22 est centrée sur le point d’intersection de l’axe optique du terminal 100 avec la surface de détection S. Le contrôleur de calibration 106 peut déterminer la direction de la partie de faisceau F22 à partir des signaux S2 représentatifs de l’hexagone de détection. Un tel fonctionnement de calibration est décrit dans la demande de brevet EP 09 172 199, publiée sous le numéro EP 2 173042 et intitulée «Ensemble d’émission-réception optique avec contrôle de la direction d’émission».

[0034] Le biprisme 6 divise en outre le faisceau F1 des signaux laser qui sont reçus par le terminal 100 en une première partie de faisceau Fn qui est destinée à parvenir au photodétecteur de réception 11 , et une seconde partie de faisceau F12 qui est destinée à parvenir au capteur d’image matriciel 2. Le terminal 100 peut être agencé pour que le biprisme 6 soit traversé sans déviation par la partie Fn du faisceau F1 des signaux laser reçus. La partie F12 du faisceau F1 est réfléchie par le biprisme 6 directement vers le capteur d’image matriciel 2. Le point de la surface de détection S auquel la partie de faisceau F12 est détectée représente la direction de réception du faisceau F1 par le terminal 100, et donc aussi la direction de la partie de faisceau Fn. Ce point détection du faisceau F12 est identifié par les signaux de détection Si qui sont produits par le capteur d’image matriciel 2.

[0035] Dans les conditions de fonctionnement du terminal 100 qui viennent d’être décrites, le décalage entre les directions respectives de la partie de faisceau F21 et du faisceau F1 est l’angle de pointage en avant qui est commandé au terminal 100. Cet angle de pointage en avant est caractérisé par les signaux de détection Si et S2, représentant l’écart en deux dimensions, entre le centre de l’hexagone des six points de la surface de détection S qui sont éclairés par la partie de faisceau F22 d’une part, et le point qui est éclairé par la partie de faisceau F12 d’autre part. Il peut être produit en orientant le champ optique d’entrée de l’optique de collecte de rayonnement 101 à l’aide du dispositif de pointage 102, de sorte que le point d’impact de la partie de faisceau F12 dans la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2, soit à l’endroit qui correspond à l’opposé de l’angle de pointage en avant voulu. Alternativement, l’écart de pointage en avant peut être produit en utilisant le dispositif de calibration de la direction d’émission 105. Ainsi, le capteur d’image matriciel 2 sert de détecteur de poursuite et d’acquisition.

[0036] Un système d’injection est utilisé dans le terminal 100, pour injecter la partie de faisceau Fn dans la fibre optique 1. Ce système d’injection a pour fonction de compenser des décalages transversaux qui peuvent affecter la position de l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 , ainsi qu’éventuellement l’angle de pointage en avant du terminal 100 vis-à- vis de la partie de faisceau Fn. Il garantit ainsi que la partie Fn du faisceau F1 soit incidente sur l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 , de sorte que cette partie de faisceau Fn soit acheminée ensuite par la fibre optique 1 , par propagation guidée à l’intérieur de celle-ci, au photodétecteur 11. La fibre optique 1 peut être du type monomode pour le rayonnement de la partie de faisceau Fn. Dans ce cas, son extrémité d’entrée E peut avoir un diamètre de l’ordre de 10 pm (micromètre) pour une longueur d’onde des signaux laser reçus de l’ordre de 1 ,5 pm.

[0037] Pour cela, le premier chemin optique Pi, relie l’entrée optique Po du terminal 100 à l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 , en étant orienté en direction de la fibre optique 1. Le chemin optique Pi est destiné à être suivi par la partie Fn du faisceau F1 des signaux laser reçus. Pour raison de clarté de la figure, une lentille de focalisation de la partie de faisceau Fn, dans le plan focal de laquelle se trouve l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 , n’a pas été représentée, son utilisation étant bien connue de l’Homme du métier.

[0038] Un second chemin optique, noté P2, est prévu pour du rayonnement qui est utilisé pour repérer la position de l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1. Le second chemin optique P2 relie l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 au capteur d’image matriciel 2, en direction de ce capteur 2.

[0039] Chacun des chemins optiques Pi et P2 peut être suivi par le (les) faisceau(x) de rayonnement concerné(s) sans que la direction de chaque faisceau soit fixée par le chemin optique suivi. Le système d’injection contrôle la direction de chaque faisceau de rayonnement à l’intérieur du chemin optique Pi, P2 où ce faisceau se propage.

[0040] Le rayonnement qui est destiné à repérer la position de l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 a été appelé rayonnement de calibration dans la partie générale de la présente description. Le faisceau de ce rayonnement est noté Fs dans la figure.

[0041] Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l’invention, la fibre optique 1 transmet la partie Fn du faisceau F1 des signaux laser reçus à un amplificateur optique 3, puis elle transmet la partie de faisceau Fn amplifiée qui est ainsi obtenue au photodétecteur 11. L’amplificateur 3, noté LNOA pour «low-noise optical amplifier» en anglais, peut être du type amplificateur à fibre dopée à l’erbium, couramment désigné par EDFA pour «Erbium-doped fiber-amplifier». De façon connue, un tel amplificateur produit un rayonnement d’émission spontanée amplifiée, ou ASE pour «amplified spontaneous émission», dont une partie est guidée à l’intérieur de la fibre optique 1 en direction de son extrémité d’entrée E. La fibre optique 1 est efficace pour conduire un tel rayonnement d’émission spontanée amplifiée à partir de l’amplificateur 3 jusqu’à l’extrémité d’entrée de fibre E. Après être sortie par l’extrémité d’entrée E, cette partie du rayonnement d’émission spontanée amplifiée constitue le faisceau de rayonnement de calibration Fs. Il se propage dans le chemin optique P2 à destination du capteur d’image matriciel 2, afin de repérer la position de l’extrémité E de la fibre optique 1, par imagerie sur la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2.

[0042] Dans une réalisation compacte du terminal 100, les deux chemins optiques Pi et P2 peuvent être couplés par le biprisme 6, pour être superposés entre ce biprisme 6 et l’extrémité E de la fibre optique 1. Le faisceau de rayonnement de calibration Fs peut ainsi être d’abord réfléchi par le biprisme 6 en direction de l’ensemble réflecteur 60, puis rétro- réfléchi par ce dernier, et traverser ensuite à nouveau le biprisme 6 sans être dévié, en direction du capteur d’image matriciel 2 à travers l’imageur 21. Ainsi, des points de la surface de détection S auquel le faisceau Fs est détecté représentent la position de l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1. Comme pour la partie de faisceau F22, du fait de l’ensemble réflecteur 60 en trièdre, le faisceau Fs est détecté en six points qui sont situés aux sommets d’un autre hexagone régulier. Ces six points détection du faisceau de calibration Fs sont identifiés par des signaux de détection SE qui sont aussi produits par le capteur d’image matriciel 2. Le point central de cet hexagone supplémentaire identifie la position de l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1.

[0043] Ainsi, le capteur d’image matriciel 2 reçoit simultanément la partie F12 du faisceau F1 des signaux laser qui sont reçus par le terminal 100, la partie F22 du faisceau F2 des signaux laser à transmettre par le terminal 100, et le faisceau de rayonnement de calibration Fs. Cette combinaison de fonctions pour le capteur d’image matriciel 2 participe à l’optimisation du terminal 100 qui est apportée par l’invention. L’ensemble réflecteur en trièdre 60 n’intervenant pas dans la caractérisation de la direction de la partie Fn du faisceau F1, cette direction est caractérisée par un point de détection unique dans la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2. Comme déjà indiqué, ce point est éclairé par la partie de faisceau F12, représentative de la direction de la partie de faisceau F11 qui est destinée à être dirigée sur l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1. Pour cela, le point de détection de la partie de faisceau F12 est destiné à coïncider avec le centre de l’hexagone des points de détection du faisceau de rayonnement de calibration Fs.

[0044] Un dispositif de déviation variable 4 est en outre disposé sur le chemin optique Pi, par exemple dans la partie de chemin qui est commune aux chemins optiques Pi et P2 mais sans que cela soit indispensable. Dans la structure du terminal 100 qui est décrite ici, le dispositif 104 de couplage des voies optiques d’émission et de réception est situé entre le biprisme 6 et le dispositif de déviation variable 4 dans les chemins optique Pi et P2. Le dispositif de déviation variable 4 est distinct du dispositif 105 de calibration de la direction d’émission du terminal 100, et aussi distinct du dispositif de pointage 102. Le dispositif de déviation variable 4 peut être constitué par un miroir plan dédié qui est monté sur un support à deux axes de rotation, de façon à réfléchir dans une direction variable la partie F11 du faisceau F1 des signaux laser reçus. Pour le cas particulier où le miroir à orientation variable du dispositif 4 réfléchit simultanément la partie Fn du faisceau F1 et le faisceau de rayonnement de calibration Fs, comme illustré par [Fig. 1], ceux-ci ont des directions de propagation identiques, avec des sens de propagation opposés, entre le dispositif 4 et l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 d’une part, et entre le dispositif 4 et le biprisme 6 d’autre part, lorsque le miroir du dispositif 4 est orienté de sorte que la partie de faisceau F11 soit incidente sur l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1. L’encart de [Fig. 1] montre les six points de la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2 qui reçoivent du rayonnement de calibration lors d’un fonctionnement du système d’injection. La direction du faisceau Fs telle que produite par le miroir orientable du dispositif 4 correspond au barycentre de ces six points, qui peut être déterminé par le contrôleur d’injection 5 à partir des signaux de détection SE, ceux-ci indiquant les positions respectives des six points dans la surface de détection S. Un calcul à effectuer par le contrôleur d’injection 5 pour déterminer le barycentre des six points représentatifs de la direction du faisceau Fs à partir des signaux de détection SE est évident et accessible à l’Flomme du métier. Grâce à la configuration en trièdre de l’ensemble réflecteur 60, avec des angles au sommet différents de 90°, les signaux de détection Si produits par le capteur d’image matriciel 2, qui identifient la direction du faisceau Fi des signaux laser reçus au niveau de l’entrée optique Po, ne peuvent pas être confondus avec les signaux de détection SE, aussi produits par le capteur d’image matriciel 2 mais qui caractérisent la position de l’extrémité E de la fibre optique 1.

[0045] Alors, si l’axe central de l’ensemble réflecteur 60 coïncide avec l’axe optique du terminal 100 à la sortie du biprisme 6, la partie de faisceau F12 et la direction moyenne des six parties du faisceau Fs qui sont générées par l’ensemble réflecteur 60 intersectent toutes les deux la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2 à un même point de détection. A l’inverse, un écart entre le point de détection de la partie de faisceau F12 et le barycentre des six points de détection du faisceau Fs sur la surface de détection S du capteur d’image matriciel 2 signifie que la partie Fn du faisceau F1 des signaux laser reçus n’intercepte pas l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1.

[0046] Un contrôleur d’injection 5, noté CTRL, permet d’asservir l’orientation du miroir orientable du dispositif 4 en fonction des signaux de détection SE. Il est conçu pour commander l’orientation de ce miroir de façon à réduire un écart entre une direction apparente dans le miroir, dans laquelle se trouve l’extrémité d’entrée E de la fibre optique 1 , telle que caractérisée par les signaux de détection SE, et la direction de la partie de faisceau Fn telle que détectée par le capteur d’image matriciel 2 en utilisant la partie de faisceau F12. A partir des signaux de détection SE et Si, le contrôleur d’injection 5 commande l’orientation du miroir du dispositif 4 de façon à réduire un écart entre les directions respectives du faisceau Fs et de la partie de faisceau Fn, jusqu’à produire une superposition de ces directions. De cette façon, il est possible de compenser des décalages transversaux de la partie de faisceau Fn par rapport à l’extrémité E de la fibre optique 1. De tels décalages transversaux peuvent être dus à des variations de température qui affectent une partie au moins du système d’injection, et/ou dus à des modifications de la direction apparente du faisceau Fi des signaux laser reçus au niveau de l’entrée optique Po, et/ou dus à toute autre cause. Ainsi, la partie de faisceau Fn des signaux laser qui sont reçus par le terminal 100 est injectée continûment dans la fibre optique 101 par son extrémité E.

[0047] Le capteur d’image matriciel 2 participe donc aux trois fonctions suivantes : contrôle du dispositif de pointage 102, contrôle du dispositif de calibration 105, et contrôle du dispositif de déviation 4, respectivement pour compenser des vibrations qui affectent le terminal 100 dans son ensemble, pour contrôler de la direction d’émission du terminal 100, et pour contrôler l’injection des signaux laser reçus dans la fibre optique de guidage vers le photodétecteur de réception. Une telle combinaison de fonctions est particulièrement avantageuse pour réduire l’encombrement, le poids et la consommation énergétique du terminal de communication optique 100.

[0048] Lors du fonctionnement du terminal 100, la direction du faisceau Fi des signaux laser qui sont reçus par le terminal 100, telle que détectée par le capteur d’image matriciel 2 sous forme d’un point d’éclairement unique, est contenue dans une zone restreinte de la surface de détection S de ce capteur 2. Cette zone restreinte est conjuguée avec l’ensemble des directions de réception qui sont contenues dans le champ optique d’entrée de l’optique de collecte de rayonnement 101. Elle est notée ZU et a été appelée zone utile pour la fonction de poursuite dans la partie générale de la présente description. A contrario, les points d’une partie de la surface de détection S qui est complémentaire de la zone utile pour la fonction de poursuite ZU, ne sont conjugués optiquement avec aucune direction de réception à travers l’optique de collecte 101. Cette partie de la surface de détection S qui est complémentaire à la zone ZU est notée ZNU dans l’encart de [Fig. 1] La limite L est la frontière entre les zones ZU et ZNU. Alors, il est avantageux que l’angle a du trièdre de l’ensemble réflecteur 60 soit sélectionné pour que les six points de la surface de détection S qui sont éclairés par le faisceau de rayonnement de calibration Fs, et aussi les six autres points qui sont éclairés par la partie de faisceau d’émission F22, soient dans la zone ZNU. Ainsi, les signaux de détection Si produits par le capteur d’image matriciel 2, qui identifient la direction du faisceau Fi des signaux laser reçus par le terminal 100, sont toujours séparés des signaux de détection SE, aussi produits par le capteur d’image matriciel 2 mais qui caractérisent la position de l’extrémité E de la fibre optique 1. De même, les signaux de détection Si sont ainsi toujours séparés des signaux de détection S2 produits par le capteur d’image matriciel 2 et qui identifient la direction du faisceau F2 des signaux laser transmis par le terminal 100.

[0049] Lors de ce fonctionnement du terminal 100, chacun des six points de détection de la partie de faisceau F22 reçoit une intensité de rayonnement qui est très supérieure à celle de chacun des six points de détection du faisceau de rayonnement de calibration Fs. Pour le mode particulier de réalisation du terminal 100 décrit ici, l’intensité de rayonnement qui parvient aux six points de détection de la partie de faisceau F22 est aussi très supérieure à celle qui parvient au point de détection de la partie de faisceau F12. Cette disproportion dans les niveaux d’intensité est due à la puissance élevée de la source 110 des signaux laser qui sont destinés à être transmis par le terminal 100 vers l’extérieur. Un risque de saturation du capteur d’image matriciel 2 en résulte aux points de détection de la partie de faisceau F22, qui est susceptible de réduire la précision avec laquelle peuvent être identifiés les endroits auxquels cette partie de faisceau F22 est incidente dans la surface de détection S. Pour supprimer ce risque, la présente invention propose d’ajouter au moins un élément de filtrage spectral, qui atténue la partie de faisceau F22 par rapport au faisceau de rayonnement de calibration Fs, et éventuellement aussi par rapport à la partie de faisceau F12. Cet élément de filtrage spectral peut être constitué par un filtre à réjection de bande 22, qui peut être placé devant la surface de détection S. Un tel filtre 22 peut être situé alternativement entre l’imageur 21 et le capteur d’image matriciel 2, ou entre le biprisme 6 et l’imageur 21 , ou entre l’ensemble réflecteur 60 et le biprisme 6, ou encore entre le dispositif de couplage 104 des voies d’émission et de réception et le biprisme 6. Le filtre 22 peut être réalisé sous forme d’un empilement de couches minces, qui produit par effet interférentiel un intervalle spectral de réjection pour une utilisation en transmission de ce filtre. Couramment, un tel filtre interférentiel peut être constitué d’au moins vingt couches minces superposées, voire d’au moins cent couches minces superposées, en fonction de spécifications de ce filtre. Avantageusement, le filtre 22 peut être sélectionné pour présenter un facteur supérieur à cent, de préférence supérieur à mille, entre certaines de ses valeurs de transmission qui sont effectives à l’extérieur de l’intervalle de réjection et d’autres de ses valeurs qui sont effectives à l’intérieur de l’intervalle de réjection. Le filtre 22 est alors sélectionné pour que la longueur d’onde de la source 110 des signaux laser à transmettre soit à l’intérieur de son intervalle de réjection, et une partie au moins du rayonnement de calibration qui constitue le faisceau Fs soit à l’extérieur de l’intervalle de réjection. De préférence, la longueur d’onde du faisceau Fi des signaux laser qui sont reçus par le terminal 100 en provenance de la source externe 200, ainsi que des signaux de balise qui peuvent être émis par la source externe 200 lors d’une phase d’acquisition, sont aussi à l’extérieur de l’intervalle de réjection de bande.

[0050] Dans le diagramme spectral de transmission du filtre 22 tel que représenté dans [Fig. 2], l’axe vertical repère en échelle logarithmique les valeurs de la transmission spectrale, notée T et exprimée en pourcents, et l’axe horizontal repère les valeurs de la longueur d’onde, notée l. R désigne l’intervalle de réjection qui s’étend de 1550 nm environ à 1575 nm environ. Les valeurs de la transmission spectrale T du filtre 22 dans l’intervalle R sont typiquement inférieures à 0,05%. Elles sont supérieures à 95% entre 1525 nm et 1545 nm, de même qu’entre 1580 nm et 1625 nm. Alors, les valeurs suivantes peuvent être utilisées pour une session de communication optique par signaux laser entre le terminal 100 et la source externe 200 : longueur d’onde la source 110, qui produit le faisceau F2 : 1552 nm environ, plus généralement comprise entre 1550 nm et 1555 nm ; extension spectrale du rayonnement d’émission spontanée amplifiée, qui produit le faisceau de rayonnement de calibration Fs : de moins de 1530 nm à plus de 1560 nm ; longueur d’onde des signaux laser reçus par le terminal 100, qui constituent le faisceau F1 : 1542 nm environ ; plus généralement comprise entre 1540 nm et 1545 nm ; et longueur d’onde des signaux de balise reçus par le terminal 100 de la part de la source externe 200 : 1590 nm environ.

[0051] Dans le diagramme de [Fig. 2], les longueurs d’onde précitées sont désignées respectivement et dans l’ordre d’énumération précédent par F2, Fs, F1 et B pour les signaux de balise. L’intervalle spectral de sensibilité du capteur d’image matriciel 2 s’étend au moins de 1525 nm à 1625 nm, et ce capteur est supposé posséder un rendement de détection qui est à peu près constant sur cet intervalle spectral.

[0052] Il est entendu que l’invention peut être reproduite en modifiant des aspects secondaires du terminal de communication optique qui a été décrit en détail ci-dessus, tout en conservant certains au moins des avantages cités. Notamment, des composants optiques qui réalisent des fonctions similaires à celles des composants décrits, peuvent être utilisés alternativement à ces derniers. En outre, le système utilisé pour injecter dans la fibre optique la partie des signaux laser reçus qui est destinée à parvenir au photodétecteur de réception, peut être réalisé selon une structure différente de celle décrite en détail. Enfin, toutes les valeurs numériques qui ont été données ne l’ont été qu’à titre d’exemples, et peuvent être modifiées en fonction de la mission à laquelle est dédié le terminal de communication optique.