Brevet FR2290676A1 — publié le 19760604

La présente invention concerne un connecteur pour câbles de fibres optiques. L'utilisation des câbles de fibres optiques ou des guides de lumière, quelquefois appelés fibres pour communications optiques, est maintenant une technique bien établie de transmission de signaux lu vineux porteurs d'infor- mations. Beaucoup de travaux de développement ont été consacrés à l'étudie de verres à faibles pertes et aux techniques de fabrication de câbles de fibres optiques recouverts de gaines ou de revetements protecteurs. La gaine fait ressembler ces câbles à des câbles électriques classiques à fils gétalliques, lors d'un examen extérieur superficiel.Il est évident que si l'on doit utiliser les cules de fibres optiques dans des systèmes pratiques de transmission et de traitement de signaux, il faudra disposer de connecteurs pratiques permettant de brancher et de débrancher les câbles de fibres optiques. Avant de discuter les techniques des connecteurs e l'art antérieur, voici quelques références qui aideront les spécialistes à cosprendre l'état actuel des techniques des fibres optiques, en général. Un article intitulé "libres optiques", de Narinder S.Kapany, publié dans SCIENTIFIC AMERICAN, Vol.203, Pages 72-81, daté de Novembre 1960, constitue une base utile à l'étude de certains aspects théoriques et pratiques des transmissions par fibres optiques. La question de l'efficacité du transfert dans le connecteur est particu fièrement importante pour le développement de connecteurs pratiques des fibres optiques. Différents paramètres, dont la discontinuité au point de butée et le décalage latéral ou défaut d'alignesent,agissent sur l'efficacité du transfert de la lumière dans le connecteur. A ce sujet, on peint consulter le Bell System Technical Journal, Vol.50, N 10, de Décembre 1971, et spécialement un article de D.L.BISBEE intitulé "Mesures des pertes dgs au décalage et aux discontinuités entre des fibres optiques".Un autre article intéressant du Bell System Tecanical Journal est paru dans le Vol.52, N08 d'Octobre 1973,- sous le titre "Effet des défauts d'alignement sur l'efficacité du couplage des jonctions de fibres optiques à mode unique ;cet article a pour auteur J.S.COOK, W.L.MAMMEL et R.J.GBOW. La littérature des brevets contient beaucoup d'informations relatives à l'état actuel de cette technique. Par exemple, le brevet U.S. 3 624 816 décrit un "Conduit souple pour fibre optique". Le dispositif décrit ici utilise une pluralité de fibres conduisant la lumière, disposées en un cible souple. En ce qui concerne l'utilité des câbles à fibres optiques et par conséquent celle des connecteurs associés à ces câbles, la littérature des brevets décrit différents systèmes qui emploient des câbles à fibres optiques. Un exemple de système d'utilisation particulier est décrit dans le brevet U.S. 3 809 908. Un autre brevet intéressant, U.S. 3 509 793,est intitulé flDispositifs à fibres optiques en verre". Cette référence concerne des faisceaux de fibres optiques et des fibres optiques elles-mêmes ainsi qu'une méthode de fabrication des éléments de fibres optiques. Un choix de brevets américains concernant plus particulièrement des connecteurs pour câbles optiques comprend les brevets U.S. : 3 790 791 ; 3 734 594 ; 3 637 284 ; 3 572 891 ; 3 806 225 ; 3 758 189 et 3 508 807 qui sont représenta- tifs des connecteurs de l'art antérieur. La broche terminale qui entoure l'extrémité du faisceau de fibres et qui doit être introduite dans le montage d'un connecteur peut avoir une section droite ayant différentes formes. La demande de brevet français nO 75 31 257 du même inventeur, dépose le 13 octobre 1975 et intitulle : "Connecteur pour fibres optiques et procédé d'assemblage",ddcrit un montage de broche terminale de section hexagonale, cette forme étant particu fièrement efficace pour rendre maximal le rapport de la surface des fibres de verres, à l'extremite terminale du faisceau, à la surface des vides qui se trouvent à l'intérieur du périmètre du faisceau. La broche terminale, illustrés dans la demande nO 75 31 257, constitue un montage de broche terminale ,de section hexagonale à son extrémité, qui peut être associé au montage de l'invention. Par suite des tolérances des montages de l'art antérieur, le point de butée des faisceaux de fibres optiques, au point de transfert du signal lumineux peut être légèrement décalé dans la direction latérale (radiale) ou transversale, ctest-à-dire dans le plan de cette butée. Ce décalage peut se produire même si la butée est effectivement réalisée dans la direction axiale. En outre, dans le cas d'un montage de broche de terminaison polygonale, par exemple une broche hexagonale comme l'envisage la demande précitée,il existe aussi un problème d'alignement en rotation et en torsion. Il est tout à fait évident que la transmission la plus efficace, à l'endroit du raccord,demande un alignement latéral précis et également la colncidence des sections des bornes terminales, c'est-à-dire des sommets entre eux, etc. La façon dont l'invention a résolu les problèmes mentionnés ci-dessus apparaftra au fur et à mesure de la description. On peut considérer que l'invention a pour objet de proposer un manchon d'alignement, utilisable dans les connecteurs de fibres optiques, qui permet d'assurer simplement, économiquement et effectivement l'alignement latéral et l'orientation des faisceaux de fibres optiques, en butée, en formant un montage transmettant les signaux lumineux. L'invention est sensiblement indépendante du type de dispositif de fixation axiale prévu et peut aussi s'adapter à n'importe quelle forme de section droite des faisceaux de fibres à l'endroit du joint ou point de raccord. Selon l'invention, un manchon,rainuré selon une direction axiale parois minces, de préférence en métal pour ressort, est place en pont entre et à l'intérieur des portions des deux embases des corps des connecteurs cosplé- mentaires. Les corps et embases des connecteurs peuvent différer de ceux des connecteurs électriques bien connus dans l'art antérieur, et permettre de recevoir une seule paire de câbles de fibres optiques à raccorder ou bien un nombre relativement grand de raccords effectues en parallèle dans le meme montage de corps et d'embases de connecteurs. Le manchon d'alignement, selon l'invention, peut recevoir des montages de borne terminale de faisceau de fibres, de section circulaire ou polygonale. Il s 'adapte en particulier à la forme hexagonale qui est particulièrement efficace pour réaliser une densité optimale de fibres individuelles. On sait,en effet, qu'avez une borne terminale hexagonale, le rapport de la surface termi- nale des fibres de verre et de la surface des vides existant entre les fibres est relativement élevé. Le manchon axial, selon l'invention, recouvre l'interface entre les fibres optiques au point de raccordement et se prolonge d'une certaine distance de chaque côtd à partir de ce point. Un certain évasement du manchon jusqu'à un diamètre plus grand, de chaque côté du point de raccorderent,permet d'introduire les broches des extrémités des faisceaux de fibres à raccorder, nais il est souhaitable que la section ait un diamètre relativement constant de chaque côté du point de raccordement. Les rainures ou fentes axiales ménagées dans la mince paroi du manchon jouent un double rôle.Elles permettent d'abord un ajustage normal entre le diamètre intérieur du Manchon et les broches teriinales qui doivent etre introduites à l'intérieur du manchon, les doigts ou sections de parois qui se trouvent entre les rainures pouvant s'écarter de manière élastique, vers l'extérieur, de façon à exercer une force de ressort orientée vers l'intE- rieur pour assurer et maintenir l'alignement transversal (latéral) des extréwitEs des bornes terminales, c'est-à-dire l'alignement des faisceaux de fibres. Ensuite, dans le cas d'une extrémité de faisceau de fibres de forme polygonale, les sommets de la broche terminale pénètrent dans les rainures et assurent un bon alignement dans le sens de la rotation ou mode de torsion. Les rainures peuvent être rectilignes, c'est-à-dire parallèles à l'axe du connecteur, ou peuvent etre en spirales ou "enroulées"pour assurer une prise des sommets de la borne terminale pendant l'insertion. Dans ce cas, il se produit une certaine rotation automatique de la broche de terminaison pour créer la torsion au minent de l'insertion. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexes dans lesquels La figure 1 est une vue partiellement découpée d'un connecteur conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe axiale représentant le manchon d'alignement faisant partie du connecteur montré à la figure 1. La figure 3 est une vue du manchon d'alignement représentant le manchon d'alignement avec des fentes en spirales ou enroulées. La figure a représente la vue en bout d'une broche terminale hexagonale, contenant un faisceau de fibres et son engagement avec les fentes du manchon d'alignement. La figure 4b est essentiellement la même que la Figure 4a, mais elle représente une broche terminale et un faisceau de fibres optiques de section carrée. En se référant maintenant à la figure 1, on peut voir le croquis partiellement découpé et sectionné qui présente des corps de connecteurs 10 et il ayant des embases constituées par les éléments 13a et 13b, à l'intérieur du corps de connecteur 10 et des éléments 1 14a et 14b, à l'intérieur du corps de connecteur 11. Ces corps et embases de connecteurs sont généralement formes de deux ou plusieurs pièces pour la facilité du montage, mais ceci n'a pas d'importance pour l'invention. On peut voir en particulier d'après l'embase 13a, que la figure 1 représente un connecteur prévu pour raccorder quatre paires de câbles de fibres optiques, bien que pour la clarté du dessin on n'ait représenté qu'une seule paire de câbles de fibres optiques (constituée par le faisceau de fibres optiques 19 avec sa gaine 20 et le faisceau de fibres optiques 21 avec sa gaine 22) sur la Figure 1. Le raccordement des corps 10 et 11 du connecteur s'effectue de manière rectiligne en engageant la bague 18 contre le prolongement 23 du corps 11 du connecteur. Par suite de la découpe de la Figure 1, la fente dans la bague 18 qui s'emboîte réellement dans le prolongement 23, n'est pas completement représentée. En réalité, cette fente aurait une forme de came, de manière à ce que la rotation de la bague 18 tire les parties 10 et 11 du connecteur l'une vers l'autre. Un montage fileté entre les pièces 18 et 11 pourrait être utilisé aussi dans la mesure où le montage de l'invention est concerné. Les broches terminales opposées 16 et 17 contiennent respectivement les faisceaux de fibres optiques 19 et 21, qui sont maintenus en butée axiale à leurs extrémités 12. Les pièces formant ressorts 24 et 25 tendent à maintenir fortement ces éléments en butée, que cette butée comprenne ou non une pièce d'adaptation à repérage, ou un revêtement de gelée ou d'autre substance comme on le fait quelquefois dans le cas de raccords de faisceaux de fibres. On peut également roder et polir les extrémités des faisceaux de fibres, mais ceci constitue aussi un détail de fabrication qui ne fait pas partie de l'invention, en elle-même. Le manchon d'alignement, selon l'invention, est représenté, d'une façon générale, en 15. En se référant maintenant à la figure 2, on peut décrire ce manchon d'alignement plus en détail, de façon è faire comprendre complètement le rôle qu'il joue dans la réalisation de l'alignement en rotation ou mode de torsion, et de l'alignement latéral (quelquefbis appelée alignement transversal). La pièce constituant l'embase, représentée d'une manière générale par 26 peut ou non faire partie de 13b ou de 1hb ou bien être une pièce indépendante reliée à ces deux dernières. Ceci n'a d'importance qu'en ce qui concerne la présence de cette pièce comme fixation de la pièce 15. On voit que la pièce 15 recouvre le point de raccordement ou interface 12 et s'étend dans les deux directions. La portion axiale de la pièce 15 qui se prolonge en 27 a le diamètre le plus faible et s'retend sur une longueur suffisante, de chaque côté du point 12 pour former une longueur de surface latérale de contact avec les broches terminales 16 et 17 contenant les faisceaux respectifs de fibres 19 et 21. L'importance du recouvrement de cette partie 27 au delà du point 12 est de préférence de l'ordre d'au moins une fois ou deux le diamètre extérieur de la broche de terminaison, de chaque côté du point 12. En réalité, la longueur de la section 27 n'est pas critique du tout et il sera évident pour les spécialistes que des variations considérables sont possibles dans la mesure où la pièce 15 serre fortement 16 et 17 au voisinage du point 12. La pièce 15 est ensuite évasée en 28 et 29 sur une distance axiale relativement faible de façon à permettre un guidage facile des pièces 16 et 17 lors de leur introduction, pendant le branchement des corps des connecteurs. repré- sentés sur la figure 1. La fonction des fentes axiales prévues dans le corps du manchon d'alignement 15 sera expliquée d'après les autres figures. Enfin, vers ses extrémités 30 et 31, le manchon d'alignement 15 est de préférence ramené à une forme cylindrique droite de façon à pouvoir être introduit et maintenu dans l'embase 26. La longueur axiale des portions de la pièce 15, représentée en 30 et 31 respectivement, est encore sujette à des variantes de construction considérables une fois que les fonctions des trois sections de formes différentes de la pièce 15 ont été comprises. En se rérerant maintenant à la Figure 3, on peut voir une représentation de la pièce 15. Les fentes axiales (dont la fente 32 est un exemple type) sont présentées avec un certain effet de spirale ou d'enroulement. L'invention peut cependant fonctionner avec des fentes réctilignes (c 'est-a-dire des fentes parallèles à l'axe longitudinal de la pièce 15); cet effet d'enroulement (ou de spirale). est particulièrement utile quand les broches terminales 16 et 17 sont de forme hexagonale comme l'indique la Figure a ou de forme carrée comme l'indique la Figure 4b. Il faut bien comprendre que les Figures a et 4b illustrent deux formes possibles de section des broches terminales 16 et 17 mais, qu'en général l'invention peut accepter toute forme polygonale régulière, c'est-à-dire ayant N sommets, distants de 3600/N sur la circonférence, telle qu'elle est présentée sur les Figures 4a et 4b. Le polygone particulier que l'on envisage détermine le nombre minimal N de fentes correspondantes régulièrement espacées (typiquement 32) dans la paroi de la pièce 75. Ainsi, sur la figure 4a,il faudrait un minimum de six fentes comme les fentes 32, correspondant aux six sommets du contour hexagonal des pièces 16 ou 17.On pourrait naturellement prévoir des fentes supplémentaires entre les six fentes principales nais, en progressant dans la description, on comprendra que ces fentes supplémentaires peuvent introduire des risques d'une ambiguité d'orientation au point 12. On préfère par conséquent que le nombre de fentes prévu soit égal à N. On comprendra que le corps de la pièce 15 qui est construit en matériau élastique relativement mince,de résistance à la traction relativement élevée, comme du matériau pour ressort, peut etre volontairement construit de manière à assurer un assemblage à l'intérieur de la portion 27,compte tenu des dimensions extérieures des pièces 16 ou 17. De cette façon, l'introduction des broches terminales 16 ou 17 tend à écarter les doigts formés par les bandes de métal qui separent les fentes de la pièce 15. Par conséquent, ces doigts exerceront une force radiale orientée vers l'intérieur, le long du prolongement axial de la portion 27, cette force tendant à empecher le de calage lateral ou transversal entre la broche terminale et les extrémités terminales des fibres optiques en 12.Sur les deux figures a et 4b, on verra qu'une caractéristique montrée en 32 embolte un sommet du contour polygonal de la broche terminale 16 ou 17. En plus, si chacune des fentes 32 a une courbure totale sur la circonférence, qui est fonction de la longueur axiale comptée à partir du point t2, c'est-à-dire que si le pas de "l'enroulement" ou de la spirale est de l'ordre de 3600/N, on est assuré que,quelle que soit l'orientation de la broche terminale 16 ou 17 au moment de l'introduction à l'intérieur du manchon 15, les contours des sections droites de ces bornes terminales en 12 seront en correspondance et dans l'alignement ,ce qui assure leur adaptation en rotation. D'après ce qui précède, la manière dont le manchon d'alignement 15 assure à la fois l'alignement latéral et l'alignement en rotation,qui sont évidemment importants pour obtenir un transfert efficace des signaux en 12, apparaît facilement. Si, naturellement, les bornes terminales 16 ou 17 ont une section droite de forme circulaire, il n'y a pas de problème d'alignement en rotation. Dans ce cas, le manchon d'alignement 15 peut, néan oins, assurer l'alignement transversal ou latéral nécessaire des extrénatés terminales des fibres optiques, en 12. Il sera aussi évident que dans un tel cas, le nombre des fentes 32 sur la circonférence de la pièce 15 n'est pas défini par la condition : 3600/I qui est importante dans le cas des contours de broches polygonales. Différentes variantes et modifications apparaitront d'elles-oêmes aux spécialistes. Par exemple, la partie en spirale des fentes 32 peut être limitée aux extrémités extérieures des fentes, de chaque côté du centre, les fentes étant (dans ce cas) parallèles à l'axe de la pièce 15, au voisinage du point de raccordement 12. La quantité dont ces fentes se prolongent dans les portions évasés 28 et 29 peut aussi subir certaines odifications et dépendra de la relation entre le diamètre intérieur de la cavité en 30 et 31 et la dimension du contour des broches terminales polygonales 16 ou 17. D'autres variations et modifications de ce type peuvent aussi être apportées, quand les principes de l'invention sont bien compris. La portée de l'invention n'est donc pas limitée par les dessins ni par la description qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples et d'illustrations. REVENDICATIONS 1. Connecteur pour fibres optiques, assurant un branchement amovible des extrémités terminales d'au moins une paire de cabales de fibres optiques, cette paire comprenant un premier et un second câbles constitues d'une pluralité de fibres optiques, transmettant la lumière et portant chacun une broche terminale de section droite prédéterminée pour maintenir ces fibres optiques en une disposition déterminée sur les extrémités du câble, connecteur comprenant encore un premier et un second corps de connecteur, complémentaires, prévus pour contenir au moins ladite paire de câbles et les broches terminales correspondantes, ce connecteur étant caractérisé en ce qu'il est constitué par - des première et seconde embasesainsi qu'un dispositif axial de fixation, à l'intérieur du premier et du second corps de connecteur, respectivement, des tinés à maintenir les broches terminales des premier et second câbles de fibres optiques correspondants en butée, sensiblement sur l'axe pour assurer le S transfert de la lumière quand les premier et second corps de connecteurs sont assemblés - un dispositif comprenant un manchon d'alignement en matériau élastique, placé à l'intérieur de la première et de la seconde embases pour assurer l'alignement latéral des extrémités des broches terminales et des câbles de fibres optiques correspondants, ce manchon comprenant au moins une fente axiale dans sa paroi, suivant une dimension axiale qui recouvre le point de butée, ce manchon ayant un diamètre initial, à l'endroit de cette dimension axiale, tel que l'intro duction des bornes terminales provoque une dilatation latérale élastique du manchon et crde des forces radiales tendant à maintenir les extrémités terminales latéralement alignées. 2. Connecteur selon la revendication 1, pour lequel la forme de la section droite des bornes terminales est celle d'un polygone, caractérisé en ce que la fente axiale de ce manchon est prévue pour s'emboîter sur une arrete du polygone en empêchant ces broches terminales de tourner tout en assurant leur alignement latéral. 3. Connecteur selon la revendication 1, pour lequel la forme de la section droite du manchon d'alignement est généralement circulaire et la forme de la section droite des broches terminales est un polygone,caractérisé en ce que le nombre des fentes axiales du manchon d'alignement est égal au nombre des sommets de ce polygone, ces fentes étant régulièrement réparties sur le tour du manchon pour assurer un engagement de tous les sommets des broches terminales, en butée dans les fentes axiales,afin de réaliser au niveau de la butée l'alignement en rotation ainsi que l'alignement latéral des broches terminales et, donc, des extrémités des câbles de fibres optiques. 4. Connecteur selon la revendication 2, caractdrisé en ce que la fente axiale est en forme de spirale pour permettre l'engagement d'un sommet quelconque du polygone pendant l'assemblage des corps du connecteur. 5. Connecteur selon la revendication 3, earactérisé en ce que les fentes axiales sont enroulées d'une quantité qui ne dépasse pas 3600/N, autour de la circonférence de ce manchon d'alignement, où N est le nombre des sommets du polygone, ce qui permet ltengagement d'un quelconque des sommets dans les fentes, la section polygonale subissant ainsi pendant l'assemblage des corps de connecteur, une rotation pour venir en alignement tant en rotation qu'en direction transversale. 6. Connecteur selon la revendication 3, pour lequel la ftrme de la section droite des broches terminales est un hexagone,caractérisé en ce que les fentes axiales sont au nombre de six. 7. Connecteur selon la revendication 5, pour lequel le polygone est un hexagone caractérisé en ce que N = 6. 8. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon d'alignement est évasé å ses deux extrézités, vers l'extérieur, à partir du point de butée. 9. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon d'alignement est évasé jusqu'à un diamètre supérieur à ses deux extrémités à partir de points extérieurs à sa dimension axiale. 10. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon d'alignement est évasé jusqu'a un diamètre supfrieur à ses deux extrémités à partir de points extérieurs à la dimension axiale.