Brevet FR2124137A1 — publié le 19720922

L'invention est relative à un procédé de fabrication de dispositifs conducteurs photo-optiques par application de l'optique de fibres ou autres transmetteurs de signaux lumineux. C'est seulement depuis peu de temps que la technique de l'optique de fibres est devenue suffisamment connue pour pouvoir jouer un rôle qui ntest plus négligeable dans la fabrication industrielle. La technique appliquée avec l'optique de fibres ou des conducteurs photo-optiques correspondants repose sur le passage de rayons lumineux à l'intérieur d'un milieu de grande longueur, le rayon lumineux restant dans le conducteur par suite de la réflexion totale de la lumière sur la surface externe du conducteur mzeme si le rayon franchit des courbes. L'optique de fibres trouve déjà de nombreuses applications dans les domaines les plus variés ; c'est ainsi qu'elle a été utilisée ces derniers temps pour des diagnostics de l'estomac et des reins au moyen d'une source lumineuse très petite, introduite dans ces organes en même temps qu'un conducteur lumineux approprié pour permettre leur observation interne. Il est connu également de transmettre sur une grande distances sans distorsion, par optique de fibres des informations telles que des lettres ou des informations similaires. Il faut s'attendre à une extension encore plus grande des domaines d'application de l'optique de fibres ou d'une technique correspondante de transmission de la lumière en corrélation avec l'utilisation de rayons laser. On sait que des expériences sont en cours, visant à la mise en oeuvre de rayons laser comme ondes porteuses pour de multiples transferts d'informations, par exemple pour des émissions de télévision et autres. La présente invention a pour objet de mettre au point un procédé de fabrication de dispositifs conducteurs photo-optiques par application de la technique sus-mentlozeée, les conducteurs lumineux ou une pluralité de tronçons de conducteurs lumineux pouvant être installés en combinaison quelconque, de manière à rendre possible un mélange ou un groupement ou encore une séparation du rayonnement photo-optique devant être transmis, comme avec une plaque à circuits imprimés ou similaire. Ce problème est résolu par l'invention, grâce au fait qu'un conducteur photo-optique boudiné est dévidé d'un appareil de réserve et amené à un dispositif de guidage qui le met en contact étroit avec la surface d'un matériau porteur, le mouvement relatif entre le dispositif de guidage et la surface porteuse correspondant toujours, au moment où le conducteur photo-optique est en contact étroit avec ladite surface, à l'allure géométrique prédéterminée des tronçons de conducteur optique devant être fabriqués sur la surface, et le tronçon de conducteur étant fixé de façon durable et exactement reproductible en ce qui concerne l'allure prédéterminée sur ou dans la surface du matériau porteur, qu'après avoir été assujetti, chaque tronçon de conducteur est séparé du boudin de réserve et qu' après la mise en place et l'ancrage des tronçons conducteurs de rayonnement, des jonctions sont effectuées à des emplacements prédéterminés entre certains ou plusieurs tronçons conducteurs. Une autre caractéristique de l'invention réside en ce que, pour la jonction de plusieurs tronçons conducteurs optiques, ceux-ci sont posés suivant des lignes se touchant ou se croisant, sectionnés aux emplacements de jonction ou de croisement par découpage, perçage ou opération analogue, l'espace de séparation ainsi formé étant comblé d'un matériau conducteur optique. Une autre caractéristique importante de l'invention réside en ce que la surface du matériau porteur est munie d'un revêtement qui ne durcit pas ou ne durcit que partiellement pendant la mise en place du tronçon de conducteur optique et en ce que les tronçons conducteurs de rayonnement sont énergiquement réunis à la surface porteuse par un durcissement complémentaire ou total. Le procédé conforme à l'invention offre l'avantage que des informations quelconques transmises par voie photo-optique peuvent être séparées ou mélangées et reliées mutuellement, à l'intérieur d'un couplage Sermé sur lui-même, de manière désirée et variée correspondant au dessin conducteur fixé à l'avance. Conformément à l'invention, il est possible de traiter des informations photo-optiques de la même manière que des informations électriques dans des circuits imprimés.Les emplacements de mélange ou de jonction des divers conducteurs photo-optiques à l'intérieur du dessin conducteur prédéterminé peuvent astre également constitués par des prismes, par exemple, de sorte qu'il est possible en outre de subdiviser les longueurs d'ondes mixtes amenees au couplage en leurs longueurs d'ondes individuelles et, si nécessaire, de les transmettre séparément sous la forme discriminée. Les informations photo-optiques peuvent être dirigées dans un ordre quelconque et sur des conducteurs optiques quelconques juxtaposés et superposés et il est possible également de réunir entre-eux photo-optiquement des conducteurs quelconques à des emplacements de jonction et des points nodaux prévus à cet effet. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en perspective et en coupe un dessin conducteur photo-optique fabriqué par le procédé de l'invention et introduit dans une plaque correspondante de matériau porteur la figure 2 est une coupe transversale d'une partie du dispositif conducteur selon la figure 1 la figure 3 représente en coupe transversale une autre forme de réalisation d'un dessin conducteur photo-optique la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle d'une autre variante de réalisation d'une plaque conductrice photo-optique fabriquée par le procédé de l'invention la figure 5 représente en perspective une partie d'une autre forme de réalisation préférée d'un dispositif conducteur photo-optique introduit dans un matériau porteur la figure 6 représente en plan un dispositif pour la fabrication d'un dessin conducteur la figure 7 est une coupe transversale le long de la ligne VI-VI de la figure 6 les figures 8, 9 et 10 montrent en perspective d'autres possibilités de pose des conducteurs photo-optiques à l'intérieur d'un matériau porteur la figure 17 représente une disposition nouvelle de tronçons conducteurs photo-optiques la figure 12 est une coupe transversale correspondant à la figure il la figure 13 est une vue semblable à la figure 12, montrant les conducteurs photo-optiques noyés dans un matériau porteur la figure 14 représente, partiellement en coupe, une pièce de branchement ou de répartition pour une pluralité de conducteurs photo-optiques la figure 15 est une coupe transversale correspondant à la figure 14. Comme le montre la figure 1, une pluralité de conducteurs photo-optiques 2400 sont introduits dans une plaque de matériau porteur 2800. Le long des emplacements nodaux ou de jonction et des points terminaux des conducteurs photo-optiques 2400, il est prévu des évidements ou perçages traversant le matériau porteur 2800 et le conducteur photo-optique 2400. La différence des indices de réfraction pour le rayonnement devant être dirigé à l'intérieur des conducteurs photo-optiques 2400 entre le matériau porteur, d'une part, et le conducteur photooptique, d'autre part, doit être choisie de telle sorte qu'il se produit une réflexion totale du rayonnement sur la surface de séparation du conducteur photo-optique, c'est-à-dire que le rayonnement ne peut pas quitter le conducteur photo-optique et est réfléchi constamment sur sa périphérie pour demeurer à l'intérieur du circuit conducteur. Dans les perçages précités prévus aux extrémités des tronçons conducteurs sont insérés des organes de jonction ou de répartition, devant posséder un indice de réfraction qui permet la réception et la transmission sans perte de la lumière sortant de la face frontale du conducteur photo-optique 2400. Les organes de jonction ou de répartition 2200 peuvent présenter également la forme de prismes, de sorte qu'à l'entrée d'une lumière mixte dans un tel organe de répartition, les différentes longueurs d'ondes peuvent être dissociées et acheminées séparément l'une de l'autre. L'indice de réfraction de l'organe répartiteur 2200, réuni sans vide photo-optique aux tronçons conducteurs 2400, est choisi avantageusement de façon à correspondre à celui du conducteur lui-meme, ou à permettre une transmission sans perte du rayonnement. La figure 2 représente en coupe transversale une partie de la figure 1. il ressort clairement du dessin que l'organe répartiteur 2200 traverse à la fois le matériau porteur 2800 et le conducteur photo-optique 2400 et que les faces frontales ou de coupe 2500 des divers tronçons de conducteur photo-optique 2400 sont en contact photo-optique sans vide avec les organes répartiteurs 2200. Ces derniers peuvent être formés de plusieurs couches de matériaux possédant des indices de réfraction différents et disposés l'un par rapport à l'autre de façon à éviter toute perte aux points nodaux choisis d'avance lors de la transmission de la lumière. Dans le présent exemple d' organearépartiteurs de forme cylindrique, les couches à indices de réfraction différents sont constituées par des pièces cylindriques emboîtées coaxialement l'une dans l'autre. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation préféré d'une plaque conductrice photo-optique, dans laquelle les points de jonction ou nodaux des divers tronçons conducteurs 2400 devant être combinés sont exécutés sous la forme de pièces creuses 2600. La transmission de la lumière a lieu le long de l'enveloppe cylindrique 2706 des pièces creuses 2600. Pour améliorer la transmission de la lumière, il est prévu, entre les faces frontales 2500 des tronçons conducteurs photo-optiques 240D et la périphérie des organes répartiteurs 2200. Ces derniers peuvent être formés de plusieurs couches de matériaux possédant des indices de réfraction différents et disposés l'un par rapport à l'autre de façon à éviter toute perte aux points nodaux choisis d'avance lors de la transmission de la lumière. Dans le présent exemple d'organes répartiteurs de forme cylindrique, les couches à indices de réfraction différents sont constituées par des pièces cylindriques embouées coaxialement lune dans l'autre. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation préféré d'une plaque conductrice photo-optique, dans laquelle les points de jonction ou nodaux des divers tronçons conducteurs 2400 devant être combinés sont exécutés sous la forme de pièces creuses 2600. La transmission de la lumière a lieu le long de l'enveloppe cylindrique 2706 des pièces creuses 2600. Pour améliorer la transmission de la lumière, il est prévu5 entre les faces frontales 2500 des tronçons conducteurs photo-optiques 2400 et la périphérie des organes répartiteurs, une couche intermédiaire 2700, dont l'indice de réfraction judicieusement choisi assure une transmission sans perte des signaux lumineux. Les conducteurs photo-optiques peuvent être conformés de différentes manières. En dehors d'un matériau d'optique de fibres, il est possible d'utiliser aussi bien tout autre matériau conducteur capable de transmettre des rayonnements et des signaux lumineux. Les conducteurs photo-optiques peuvent être de section pleine ou creuse et se présenter sous une forme aplatie ou ronde. Pour fabriquer les dispositifs de conducteurs photo- optiques représentés, on dévide d'abord d'un appareil de réserve les faisceaux de fibres ou similaires qui se présentent sous la forme d'un matériau boudiné ou sans fin et qui peuvent astre par exemple enroulés sur un tambour pour les amener ensuite à un dispositif de guidage. Celui-ci peut etre commandé par rapport au matériau porteur en direction x et z dans un plan, cette commande pouvant être ajustée très exactement et être reproduite avec précision aussi souvent qu'on le désire. Dans le cas où le conducteur photo-optique devant être appliqué sur une couche porteuse doit pouvoir être posé en outre i façon variable en direction z, c' est-à-dire occuper des hauteurs différentes à l'intérieur de la couche porteuse, le dispositif de guidage peut être agencé pour rendre possible un déplacement correspondant suivant la troisième dimension. Le réglage de la position du dispositif de guidage dans les trois plans, ou en direction x, y et z sur la base d'un système de coordonnées cartésiennes, peut être effectué au moyen de guides appropriés, par voie pneumatique ou dtune autre manière. Les figures 6 et 7 montrent un appareil auxiliaire constitué par une plaque 70, sur laquelle sont fixés une multiplicité de doigts de guidage équidistants 72. Ces doigts de guidage sont pourvus, tant en direction des x que des , d'évidements 74 en forme de fentes, dans lesquels les conducteurs photo-optiques 76 peuvent être intoduits suivant une courbe quelconque présélectionnée en vue d'une déformation exacte, ou dont ils peuvent faire le tour. Les tronçons conducteurs photo-optiques préalablement mis en forme peuvent être appliqués sans difficulté sur la surface externe du matériau porteur ou introduits dans celui-ci. Pans une forme de réalisation préférée du procédé selon l'invention, le conducteur photo-optique boudiné se dévidant d'un appareil de reserve est mis par le dispositif de guidage en contact étroit avec la surface du matériau porteur, le mouvement relatif entre le dispositif de guidage et la surface porteuse correspondant toujours, au moment où le con ducteur photo-optique est en contact étroit avec ladite surface, à l'allure géométrique prédéterminée des tronçons de conducteur photo-optique devant être exécutés sur la surface. lie tronçon de conducteur est alors fixé de façon durable et exactement reproductible en ce qui concerne l'allure prédéterminée sur ou dans la surface du matériau porteur. IXprès avoir été assujetti, chaque tronçon de conducteur est séparé du boudin amené en continu de l'appareil de réserve et, après la mise en place et-l'ancrage, les perçages sont pratiqués dans le matériau porteur et les conducteurs photo-optiques aux emplacements prescrits des tronçons, une liaison photo-optique efficace entre certains ou plusieurs tronçons conducteurs photo-optiques étant établis ensuite par introduction dans les perçages d'organes de jonction ou de répartition appropriés. Pans les figures 4 et 5 est reproduit un autre exemple de réalisation avantageux d'un couplage convenant à la transmission de signaux lumineux. Le conducteur photo-optique 14 est muni d'une gaine 15 destinée, soit à l'isolement de la lumière, soit à la protection. Le conducteur photo-optique 14 muni de la gaine 15 est introduit dans un matériau porteur 10 dont les surfaces externes sont revêtues de couches 22 les protégeant des influences ambiantes défavorables. Le matériau conducteur photo-optique peut être inséré de différentes manières sur ou dans le matériau porteur. Ainsi, par exemple, dans la plaque porteuse peuvent être pratiquées des creusures appropriées servant au logement des tronçons conducteurs, ou ceux-ci peuvent etre simplement posés sur la surface du natériau porteur et ancrés de façon convenable. il est avantageux d'utiliser à cet effet un matériau porteur qui se présente à l'état initial prédurci pendant la pose des tronçons conducteurs et qui peut être complètement durci par une opération ultérieure portant sur l'ensemble, après la mise en place des divers dessins conducteurs. Le matériau porteur forme alors avec le dessin conducteur une unité stable et inséparable. lie durcissement à chaud du matériau peut s'accompagner d'une action de pression appropriée. Une unité fabriquée de cette manière peut être ensuite munie aux emplacements prévus à cet effet d'une pluralité de trous poinçonnés ou percés, traversant à la fois le matériau porteur et le ou les conducteurs correspondants, comme indiqué plus haut. Une attention particulière doit être portée au traitement de la surface de coupe du conducteur, sur laquelle il faut absolument éviter toute dispersion défavorable de la lumière. Une autre forme de mise en oeuvre du procédé consiste à revêtir d'une résine adhésive le conducteur photo-optique, ainsi que le matériau de base. Le conducteur photo-optique est ensuite disposé au dessin désiré sur la surface de la plaque au moyen d'un dispositif de guidage en forme d'ajutage qui peut être commandé numériquement. Suivant la nature du matériau utilisé pour le revêtement, le conducteur photo-optique sortant du dispositif de guidage peut être humecté d'un soivant approprié ou être chauffé. lie procédé conforme à l'invention permet de disposer des circuits conducteurs à de très faibles distances sur un matériau porteur, de sorte qu'il est possible de loger sur une plaque porteuse relativement petite un grand nombre de circuits conducteurs juxtaposés et/ou superposés. lies diverses plaques peuvent servir en outre à l'édification, sur le principe connu du jeu de construction, de couplages variés et compliqués. Les figures 8 à 13 représentent d'autres plaques fabriquées selon le procédé de l'invention et comportant une multiplicité de conducteurs photo-optiques. La figure 8 montre plusieurs tronçons conducteurs 402 parallèles entre eux, qui sont enrobés d'un matériau porteur 400. Le circuit conducteur photo-optique reproduit dans la figure 9 suit un parcours en méandres et s'étend dans les trois dimensions. lies plaques à conducteurs photo-optiques, représentées en partie seulement, peuvent être combinées entre elles de façon quelconque par juxtaposition ou superposition et munies aux emplacements prévus à cet effet, comme décrit plus haut, de perçages destinés à être comblés d'un matériau photo-optique approprié conducteur de signaux. lies exemples décrits montrent déjà qu'on peut exécuter un grand nombre de couplages très variés, ne serait-ce que par la faculté de percer à volonté des trous aux points de croisement ou similaires. La figure 10 représente une plaque porteuse 420, munie de circuits conducteurs disposés en réseau et formés d'un boudin continu. Moyennant un choix approprié de l'emplacement des perçages, on peut exécuter ainsi un grand nombre de schémas de couplage différents. lie procédé de fabrication de plaques de ce genre ressort plus particulièrement des figures 11 à 13, montrant en plan et en coupe transversale un réseau formé d'un matériau conducteur photo-optique, qui est introduit dans un matériau porteur approprié, des perçages pratiqués ensuite à des emplacements choisis d'avance permettant de réaliser des jonctions quelconques entre les divers conducteurs. Les figures 14 et 15 montrent enfin la disposition en faisceau de conducteurs photo-optiques 606 à l'intérieur d'une gaine 600 traversant le matériau porteur 602, qui est muni lui-meme d'une enveloppe 604. Comme matériau conducteur de rayonnement, on peut utiliser tout matériau approprié, par exemple des barres de verre et de matière plastique, ou une optique de fibres formée de faisceaux de fibres ou similaires. Les conducteurs photo-optiques permettent la transmission par voie optique de signaux de rayonnement de nature quelconque. lies émetteurs ou transmetteurs optiques peuvent être constitués par des sources lumineuses appropriées quelconques, telles que des sources lumineuses à semi-conducteurs, des rayons laser, etc. La lumière transportée par les conducteurs photo-optiques peut sortir du couplage à un emplacement-de destination prédéterminé. La lumière peut être également transférée dans d'autres tronçons conducteurs à un point nodal ou équivalent, ou encore être amenée directement-à un appareil de traitement tel qu'une cellule photoélectrique. il est possible en outre de mélanger les signaux photo-optiques à des signaux d'autre provenance, ou d'intercaler des filtres optiques ne laissant passer que des longueurs d'onde définies pour les diriger dans des canaux de signaux séparés, les dissocier ou les grouper. La liaison entre deux conducteurs photo-optiques, par exemple entre deux faisceaux de fibres de verre, peut être réalisée par la réunion des faisceaux, ou par l'intermédiaire des organes de jonction ou de répartition précité. REVENPICTTONS 1.- Procédé de fabrication de dispositifs conducteurs photo-optiques par utilisation de l'optique de fibres ou d'autres transmetteurs de signaux lumineux, caractérisé en ce qu'un conducteur photo-optique boudiné est dévidé d'un appareil de réserve et amené à un dispositif de guidage qui le met en contact étroit avec la surface d'un matériau porteur, le mouvement relatif entre le dispositif de guidage et la surface porteuse correspondant toujours, au moment où le conducteur photo-optique est en contact étroit avec ladite surface, à l'allure géométrique prédéterminée des tronçons de conducteur optique devant être fabriqués sur la surface et le tronçon de conducteur étant fixé de façon durable et exactement reproductible en ce qui concerne l'allure prédéterminée sur ou dans la surface du matériau porteur, en ce qu' après avoir été assujetti chaque tronçon de conducteur est séparé du boudin de réserve et en ce qu'après la mise en place et l'ancrage des tronçons conducteurs de rayonnement, des jonctions sont effectuées à des emplacements prédéterminés entre certains ou plusieurs tronçons conducteurs. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la jonction de plusieurs tronçons conducteurs optiques, ceux-ci sont posés suivant des lignes se touchant ou se croisant, sectionnés aux emplacements de jonction ou de croisement par découpage, perçage ou opération analogue, l'espace de séparation ainsi formé étant comblé d'un matériau conducteur optique. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du matériau porteur est munie d'un revêtement qui ne durcit pas ou ne durcit que partiellement pendant la mise en place du tronçon de conducteur optique et en ce que les tronçons conducteurs de rayonnement sont énergiquement réunis à la surface porteuse par un durcissement complémentaire ou total.