Brevet FR2126403A1 — publié le 19721006

La présente invention concerne un dispositif et des procédés d'assemblage de fines tiges diélectriques, par exemple des fibres optiques. On attache habituellement beaucoup d'intért à l'utili satin de fibres diélectriques comme guides d'ondes optiques, dans les dispositifs de communication, à peu près de la mdme manière qu'on utilise des fils métalliques et des guides d'ondes a métalliques/ des fréquences plus faibles que les fréquences optiques. Si on doit utiliser de telles fibres d'une telle manière, il est évident qu'il est nécessaire de ràtcorder ou assembler des sections de fibres au cours de leur utilisation. L'invention concerne un tel assemblage de fines tiges diélectriques, de manière optiquement efficace et mécaniquement saine. Plus précisément, elle concerne un procédé d'assemblage par chauffage de fines tiges diélectriquesS selon lequel les tiges sont alignées, leurs extrémités étant disposées à distance, de la lumière est dirigée sur la face d'extrémité de l'une des tiges et la lumière réfléchie est détectée, l'application de chaleur étant interrompue lors de l'extinction de la lumière réfléchie. l'invention concerne aussi un appareil d'assemblage de tiges diélectriques comprenant un dispositif d'alignement des tiges, leurs extrémités à raccorder étant à distance, un dispositif destiné à diriger de la lumière vers l'extrémité de l'une des tiges, et un dispositif de chauffage des tiges jusqu'à la cessation de la réflexion de la lumière par ladite extrémité. Dans un mode de réalisation de l'invention, les deux fibre s à associer sont alignées bout à bout à une certaine distance qui est fonction de la dilatation thermique de la matière particulière de la fibre. La lumière est dirigée vers l'extrémité de l'une des fibres et sa réflexion est observée. De la chaleur est alors appliquée jusqu'à la fusion des extrémités des fibres, qui se rapprochent du fait de la dilatation thermique. le moment de la fusion est signalé par l'extinction de la lumière réfléchie. On peut observer directement cette dernière et arrêter manuellement le courant de chauffage, ou on peut utiliser un dispositif électronique qui commande automatiquement le mécanisme du dispositif de chauffage. Ce mode de réalisation permet avantageusement la réalisation de l'assemblage en moins d'une minute, les extrémités des fibres n'étant pas obligatoirement polies optiquement pour l'ob- tention d'un raccord mécaniquement sain et optiquement efficace. L'invention présente aussi l'avantage de fondre thermiquement des fibres de verre bout à bout de manière à obtenir un bon assemblage mécanique avec une faible perte de transmission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un mode de réalisation de l'appareil de fusion de fines tiges diélectriques la figure 2 illustre un procédé d'alignement des fibres à fondre ; et la figure 3 représente un dispositif automatique dtin- terruption de l'opération de fusion. les fibres 10 et il à associer sont maintenues en position par des pinces 12 et 13 qui n'exercent qu'une très faible pression sur les fibres. Un élément 14 de chauffage entoure les extrémités des fibres et fournit la chaleur nécessaire à la fusion de ses extrémités. Une source 15 de lumière et un dispositif associé, par exemple une lentille 16, dirigent un faisceau de lumière à l'extrémité 17 de l'une des fibres 11. Un opérateur 18 place son oeil de manière à détecter la lumière par observation de la lumière réfléchie par l'extrémité 17. lors du fonctionnement, les centres des fibres sont alignés sur un axe longitudinal commun Z-Z. Ceci est réalisé de diverses manières. Par exemple, on peut utiliser un manchon dans lequel on introduit-les fibres à associer dans des trous alignés aux deux extrémités du manchon. Dans une variante, un opérateur peut aligner les fibres à l'aide d'un microscope destiné à l'ob- servation et à la mise en place des fibres. Dans une troisième variante, telle que représentée sur la figure 2, la lumière dune source 22 est dirigée sur l'une des fibres 10. Une partie de la lumière, en fonction de l'alignement des deux fibres, passe dans la fibre 11 en traversant l'espace compris entre les fibres 10 et 11.La lumière transmise est alors détectée par un dispositif convenable, par exemple une photodiode 20, disposée à l'autre extrémité de la fibre 11, et un indicateur 21 donne une indication de la quantité de lumière transmise. Grâce à ce dispositif, on détermine facilement l'alignement convenable des deux fibres, par la transmission maximale de la lumière ar les fibres, indiquée par une lecture maximale sur l'indicateur 21. Comme on l'a indiqué, les fibres sont alignées en laissant un petit espace entre leurs extrémités voisines, en vue de la dilatation thermique. l'espace optimal à laisser est facile à déterminer empiriquement, et il dépend de la caractéristique thermique de la matière de la fibre et de la quantité de chaleur appliquée. Evidemment, si l'espace est trop large, les fibres qui se dilatent sont trop éloignées pour pouvoir se rassembler. Si,d'autre part, l'espace est trop faible, les fibres se rencontrent et viennent en butée avant autre suffisamment ramollies pour fondre convenablement. Une fois que les fibres sont convenablement alignées et espacées, l'opérateur règle la source 15 de manière que la lumière réfléchie par l'extrémité de l'une des fibres puisse titre observée et la chaleur est appliquée par association d'une source 8 d'énergie à l'élément 14 de chauffage, par l'intermédiaire d'un commutateur 9 de commande du courant de chauffage. lorsque les fibres fondent, la discontinuité des extrémités disparate et la lumière réfléchie est éteinte. Ce phénomène signale la fin de l'opération d'association et la fourniture de chaleur est interrompue par l'ouverture du commutateur 9.lorsque les fibres se refroidissent, elles ont- tendance à se contracter. A cet effet, il faut que la pression exercée par les pinces 12 et 13 sur les fibres soit très faible. On utilise avantageusement des brucelles dont les extrémités sont revttues de "Téflon" à cet effet. Comme on l'a noté précédemment, l'opération d'assemblage peut autre commandée manuellement par un opérateur. Dans une variante, la lumière réfléchie à l'extrémité d'une fibre peut autre dirigée sur un détecteur photosensible qui commande le cou rant de chauffage. Un tel dispositif représenté sur la figure 7 comprend une source 30 de lumière dont la lumière passe dans un découpeur 31 puis à l'extrémité de la fibre 11, après focalisation et transmission par un dispositif représenté sous forme d'une lentille 32.La lumière réfléchie est focalisée sur un photo-détecteur 33 par une lentille 36. le signal de modulation du découpeur qui est ainsi détecté est amplifié dans un amplicateur 74 et assure la commande d'un relais 40 comprenant le commutateur 35 de commande du courant de chauffage. Après fusion, le signal lumineux parvenant au détecteur 33 disparaît. Lorsqu'aucun signal n'est transmis au commutateur 35, le relais 40 est mis hors tension et le courant de chauffage est interrompu. On utilise avantageusement le procédé décrit pour associer divers types de fibres rev8tues en verre. Une fibre a une âme de 10 microns et un diamètre externe de 75 microns. Une autre fibre a une âme de 20 microns et un diamètre externe de 150 microns. Bien que les extrémités des fibres n'aient pas obligatoirement un poli optique, il est souhaitable qu'elles soient planes pour éviter la formation de bulles et empêcher que le rev8tement ne s'écoule dans la région de 1'8mue. On découpe avantageusement les extrémités à associer à l'aide d'une lame de rasoir ou d'un autre instrument tranchant, et on les élimine. Il reste en général une surface plane convenable qui fond bien. Si les surfaces d'extrémité des fibres ne sont pas perpendiculaires à l'axe de la fibre, on note une légère erreur d'alignement lorsqu'on utilise la technique illustrée par la figure 2. Par exemple, pour une fibre rev8tue de 80 microns de diamètre, dont l'Ame a un diamètre de 10 microns et dont l'indice de réfraction est de 1,6, une inclinaison de 10 de la surface d'extrémité par rapport à la normale donne un décalage d'axe de 0,73 micron. Ce phénomène provoque une perte de 5 % de la transmission au niveau du raccord. Cependant, une inclinaison de 10 est importante. L'expérience montre qu'en prenant un soin raisonnable, on peut facilement obtenir des extrémités de fibres décalées de moins de 10 . Par exemple, les extrémités des fibres sont distantes d'environ 15 microns. Lorsqu'on fait circuler un courant de chauffagebe 14 ampères dans une boucle de fil de "Nichrome" nO 24 de 2 mm de diamètre, les extrémités fondent en 30 secondes environ. Des raccords réalisés présentent des pertes de transmission aussi faibles que 11,5 %. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite-et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage de fines tiges diélectriques alignées et dont les extrémités sont à distance, caractérisé en ce que de la lumière es-t dirigée sur la surface de l'ex- trémité de l'une des tiges, et ces dernières sont chauffées jusqu'à ce que la lumière réfléchie par ladite extrémité soit éteinte. 2. Procédé selon la revendication 1, les tiges étant des fibres optiques, caractérisé en ce que la phase d'alignement comprend le passage de lumière dans l'une des tiges et la mesure de la lumière transmise å l'autre des tiges. 3. Appareil d'assemblage de tiges diélectriques, du type qui comprend un dispositif d'alignement des tiges et de mise à distance de leur extrémité à assembler et un dispositif de chauffage des tiges, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à -diriger de la lumière à l'ex- trémité de l'une des tiges, le chauffage étant maintenu jusqu'à ce que de la lumière ne soit plus réfléchie par l'extrémité de ladite tige. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection de la lumière réfléchie par l'extrémité de ladite tige et un dispositif commandé par ladite lumière détectée et destiné à mettre automatiquement hors service le dispositif de chauffage lorsque la lumière réfléchie est éteinte.