Brevet FR2286397A1 — publié le 19760423

La présente invention se rapporte à des connecteurs devant être utilisés avec des câbles à fibres optiques. L'utilisation de câbles à fibres optiques ou guides de lumière, appelés aussi parfois fibres de comunication optiques, pour transmettre des signaux lumineux porteurs d1informations, est a présent une technique bien établie. On a consacré beaucoup d'efforts de recherche et de mise au point pour obtenir des matières à base de verre à faibles pertes et mettre au point des techniques de fabrication permettant d'obtenir des câbles à fibres de verre comportant des revêtements ou gaines extérieures de protection. La gaine les fait ressembler à un câble électrique à âme métallique ordinaire, lors d'un examen extérieur superficiel.Bien entendu, si l'on doit utiliser des câbles à fibres optiques dans des systèmes de transmission et de traitement de signaux classiques, il faut prévoir des connecteurs pratiques pour connecter et déconnecter les cibles à fibres optiques. Avant d'examiner l'art antérieur des connecteurs, en soi, on va citer quelques références qui seront utiles pour faire comprendre au lecteur spécialisé l'état de la technique des fibres optiques, de facon générale. Un article intitulé "Piber Optics", de Narinder S. Kapany, publié dans la revue SCIENTIFIC AMERICAN No 203, pages 72 à 81, novembre 1960, procure des données de base utiles en ce qui concerne certains aspects théoriques et pratiques de la transmission par fibres optiques. La question du facteur de transmission au niveau du connecteur est d'une importance considérable pour le problème de la mise au point de connecteurs pour fibres optiques utilisables pratiquement. Différents facteurs, parmi lesquels la séparation au point de contact et la séparation latérale ou le décalage latéral, comptent parmi les facteurs ayant une influence sur le facteur de transmission de la lumière au niveau dù connecteur. A ce propos, on se reportera à la revue "Bell System Technical Journal", Vol. 50, N 10, décembre 1971, particulièrement à un article de D.L. Bisbee, intitulé "Mesure de la perte due à la séparation latérale et finale des fibres optiques". Un autre article intéressant de la revue américaine "Bell System Technical Journal" est paru dans le Vol. 52, No 8, d'octobre 1973, article de J.S. Crook, W.L. Mammel et R.J. Grow et intitulé "Effect of Misalignments on Coupling Efficiency on Single-Mode Optical Fiber Butt Joints". La littérature des brevets continent également beaucoup de renseignements sur l'état de cette technique. Par exemple, le brevet des Etats-Unis N0 3.624.816 décrit un "tube optique à fibres flexibles" (Flexible Fiber Optic and Conduit). Le dispositif qui y est décrit utilise une pluralité de fibres conduisant la lumière dans un agencement de type câble flexible. En ce qui concerne l'futilité des câbles à fibres optiques et, par conséquent, l'futilité des connecteurs pour de tels câbles, on a décrit, dans la littérature des brevets, différents systèmes utilisant des câbles à fibres optiques. Un exemple d'un tel système d'utilisation est décrit dans le brevet des Etats Unis NO 3.809.908. Un autre brevet intéressant encore est le brevet des Etats Unis NO 3.589.793, intitulé "Glass Fiber Optical Devices". Ce brevet concerne des faisceaux de fibres optiques et les fibres de verre elles-memes, ainsi cru'un procédé de fabrication pour les fibres optiques élémentaires. Comme choix de brevets américains concernant plus particulièrement des connecteurs pour câbles à fibres optiques, il y a lieu de citer les brevets des Etats-Unis NO 3.790.791; 3.734.594; 3.637.28k; 3.572.891; 3.806.225; 3.758.189 et 3.508.807, qui sont représentatifs de la technique antUrieure des connecteurs. On a utilisé ce que l'on appelle "manchon de sertissage" comme dispositif pour comprimer et maintenir les fibres de verre à l'extrémité dtun câble à fibres optiques, mais ce procédé et les autres procédés antérieurs présentent tous des inconvénients particuliers. I1 est connu que, dans un faisceau de fibres optiques, il est très souhaitable de comprimer les fibres aussi étroitement que possible, de façon à réduire au minimum la zone inutilisée ou vide entre les fibres. Quel que soit l'agencement de connecteur utilisé pour réunir de façon amovible deux câbles à fibres optiques, la perte de lumière par transmission d'une surface à l'autre est la plus faible lorsque ces lacunes entre fibres sont réduites le plus possible.On a appliqué des procédés de sertissage et l'on a utilisé des perforations hexagonales effectuées dans des broches terminales,dans l'art antérieur, en cherchant à résoudre ce problème. Les dispositifs de sertissage ont tendance à fracturer les fibres de verre du câble optique. L'ajustage glissant du faisceau de fibres optiques dans un alésage hexagonal nécessite de prévoir des tolérances. La résistance à l'insertion doit être maintenue dans les limites pratiquement admissibles et, par conséquent, le manchon hexagonal ou la broche terminale creuse , bien qu'ils soient relativement efficaces en tant que configuration de section transversale naturelle, laissent nécessairement davantage d'espace vide entre fibres que dans un cas optimal. Cela veut dire que le rapport de l'aire de section transversale ou de la somme des aires de section transversale des fibres individuelles à l'aire des lacunes ou vides entre elles n'est pas suffisamment élevé pour réduire au minimum les pertes de lumière au raccordement. La façon dont la présente invention traite les problèmes de l'art antérieur pour y apporter une solution originale apparaîtra au fur et mesure de la description. La presente invention concerne une broche terminale de câble à fibres optiques devant etre utilisée dans un connecteur comprenant au moins un circuit de connexion à fibres optiques. La broche selon l'invention comprend un corps creux allongé se présentant sous la forme d'une broche terminale, comportant un premier alésage axial recevant le faisceau de fibres optiques dans un état comprimé eirconférentiellerent et un second alésage sur une grande partie du reste de la longueur axiale du corps de broche, ce second alésage ayant un diamètre suffisament grand pour recevoir la gaine extérieure d'un câble à fibres optiques. Dans la région de raccordement de ces deux alésages Axiaux, oa trouve une section de cavité de forme générale tronconique ayant sensiblement le diamètre du premier alésage à une extrémité et le diamètre du second alésage à l'autre extrémité. On prépare les fibres optiques en laissant une proportion prédéterminée du faisceau de fibres à nu, en retirant la gaine sur cette longueur prédéterminée. On insère alors extrémité du câble dans le second alésage, puis dans le premier alésage. Dans l'état entièrement inséré, la portion gainée du câble inséré dans le corps de broche occupe pratiquement toute la longueur du second alésage et le faisceau de fibres optiques non gainé occupe la longueur du premier alésage, plus la section de transition tronconique. La section de transition précitée offre de la place pour introduire de la résine époxyde ou une autre matière d'enrobage. La portion du corps de broche d;;s laquelle se trouve le premier alésage arial comporte des fentes dans 1. sens axial sur au moins une partie de sa longueur pour former un agencement à "dents élastiques" ou à "dents fendues". I1 est désirable qu'il y ait un ensemble d'au moins deux de ces fentes séparées par des intervalles circonférentiels de 1800 sur la périphérie de la broche et sensiblement parallèles entre elles et parallèles à l'axe de la broche. En fait, l'idée de base de l'invention pourrait cependant s'appliquer avec une seule fente axiale, seulement. Lors de son insertion, le cible à fibres optiques tend à écarter ces dents élastiques par un effet de "plan incliné" ou de "coincement". Ainsi, on peut inserer les fibressous l'action antagoniste d'une pression élastique dirigée radialement vers l'intérieur, exercèe par les dents, supérieure d'au oins un ordre de grandeur à la poussée axiale nécessaire pour y insérer les fibres. La matière constituant les fibres de verre a une résistance a la compression relativement élevée, et c'est ce type de contrainte qui est appliqué pendant l'insertion des fibres, à la fois axialement et radialement (à cause des forces des dents élastiques dirigées vers î'interieur). Dans le procédé de fabrication de la broche, qui constitue un aspect impor tant de l'invention, ledit alésage peut comporter suffisamment d'espace libre ou avoir une aire de section transversale suffisante pour permettre facilement l'in sertion des fibres optiques. On donne intentionnellement à l'extrémité de la broche à alésage petit, contenant les fentes formant les dents élastiques, une légère courbure vers l'intérieur. Ainsi, le faisceau de fibres optiques qui peut glisser à travers une extrémité intérieure de ce premier alésage d'une façon relativement facile rencontre une pression de serrage près d'une extrémité exté rieure du premier alésage et, comme on l'a mentionné, les dents élastiques fléchis sent vers I'extérieur et serrent en permanence les fibres optiques ensuite. 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-annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue avec coupe partielle de ensemble d'un connecteur de fibres optiques selon l'invention; La figure 2 représente en coupe axiale partielle un détail de la figure 1 montrant la broche terminale d'un câble à fibres optiques selon l'invention. Dans la figure l,la référence 18 indique un contact de câbles à fibres optiques où une connexion est réalisée entre les faisceaux de fibres optiques lla et llb, dans les gaines de râbles respectives 12a et 12b. On a représenté une broche terminale de câble 20 typique; on la decrira plus loin avec davantage de détails en regard de la figure 2. En fait, chacun des faisceaux de fibres optiques lîa et llb s'achève en 18 par une telle broche, pour assurer un contact efficace. Le profil général d'un connecteur se présente sous la forme de deux boîtiers 15 et 16, ce dernier comprenant un anneau moleté 16a qui comporte un prolongement 16b recevant une broche 17 se trouvant sur le corps du boîtier 15. Comme on l'a représenté, cette portion de l'anneau moleté 16a doit normalement comprendre une rainure, largement dégagée sur le dessin par la coupe. Essentiellement, cette rainure doit rencontrer la broche 17 et, lorsque l'anneau 16a tourne (en général dans le sens dextrorsum), il doit se produire un effet de came tendant à rapprocher les boîtiers 15 et 16. Cet artifice et l'utilisation, en variante, d'un vissage entre l6b et le corps 15, sont des façons courantes de fixer des parties de connecteur complémentaires. Le boîtier 15 est représenté avec une bride de montage de panneau 15b; cependant,cellc-ci et le dispositif d'accouplement (16b fonctionnant avec la broche 17) ne font pas partie de l'invention. On a représente ceséléments pour bien montrer que de nombreuses pièces de connecteur électrique bien connues peuvent s'appliquer aux dispositifs praqtiques selon l'invention. Les portions filetées 14a et 14b se trouvant sur les sourfaces terminales extérieures des boîtiers 15 et 16 ont pour role de constituer un moyen de pour des éléments de serrage de tube ou câble extériuer, sensiblement de la façon que dans la technique des connecteurs électriques. Les pièces 13a et 13b constituent les pièces isolantes ordinaires d'insertion des contacts, égalament courantes dans la technique des connecteurs, mais , dans le carre de l'invention, elles ne doivent pas nécessairement être constituées par une matière isolante, du fait qu'il n'y pas de problème d'isolement électrique dans les systèmes de connecteurs pour fibres optiques.Les pièces 13a et 13b sont représentées telles qu'elles apparaîtraient dans une configuration typique de connecteur pour quatre paires de câbles mais, pour des raisons de simplification et pour faciliter la description, une seule paire de ces câbles: les câbles comprenant les faisceaux de fibres optiques lla et llb et les gaines isolantes 12a et 12b, ainsi que les autres éléments rattachés, sont représentés . En ce qui concerne l'invention, peu importe le nombre de cibles séparés pouvant être emboîtés dans l'ensemble connecteur; il peut être compris entre un et un nombre supérieur quelconque. Le nombre effectivement utilise n'est limité que par la dimension de l'ensemble connecteur individuel. Les éléments d'insertion 13a et 13b peuvent,en fait,se composer de plusieurs pièces alignées axialement, comme le montre la figure 1, mais cela est également sans conséquences pour l'invention. Chacun des éléments d'insertion 13a et 13b comprend une cavité de forte générale axiale destinée à recevoir le câble à fibres optiques auquel est fixe une broche terminale 20 selon la configuration de la figure 2. On notera que la figure 2 montre la broche 20 représentée typiquement sur la figure 1. Les éléments constituant 13a et 13b ne sont pas nécessairement en contact au point 18 où les câbles et les broches terninales entrent en contact, mais ils jouent plutot des rôles de guidage d'alignemant au voisinage de 18.L'élément 30, représenté sur la figure I, est en fait un manchon d'alignement assurant un alignement plus précis que celui qui serait produit autrement par les prolongements de 13a et 13b dans l'ensemble connecteur où 15a recouvre 16c dans la position emboîtée. On va décrire à présent avec davantage de détails une broche terminale du faisceau de fibres optiques en regard de la figure 2. On y a représenté un corps de broche 21, fabriqué de préférence (par exemple, par usinage) dans un métal présentant des qualités d'élasticité de ressort importantes (ou pouvant être traité après fabrication pour présenter ces qualités), Le premier alésage 27 va de la première extrémité, b gauche de la figure 2,à la section tronconique 25, Le second alésage axial 26 est suffisant pour recevoir la gaine 12a (ou 12b) de câble à fibres optiques, et il va du côté de droite de la section tronconique 25 à la seconde extrémité de droite du corps 21, comme le montre la figure 2.Le faisceau de fibres optiques lîa ou llb est représenté en place, traversant le premier alésage axial 27, et il est clair qu'il est aligné avec la première extrémité de gauche couverte du corps 21, comme on l'a représenté sur la figure 2. La fente axiale 19 est une fente parmi une pluralité de fentes réparties circonférentiellement à ltextrémité de gauche du corps de broche 21. Au cours de la fabrication, on ménage ces fentes dans la paroi du corps de broche 21, en formant ainsi des dents élastiques que l'on peut préformer pour assurer un degré limité de serrage contre le faisceau de fibres optiques à ltextrémité de gauche ouverte du corps de broche 21. On a déterminé que deux fentes de ce tvpe formant donc deux dents élastiques individuelles, donnent des résultats très satisfaisants.Lorsqu'on insère le câble à fibres optiques de façon que l'extrémité de la gaine 12a (ou 12b) entre en contact en 31 avec la granue circonférence de la section tronconique 25, le faisceau de fibres optiques lla (ou llb) a tendance à écarter les dents élastiques et à dépasser,au moins quelque peu,de l'extrémité de gauche (figure 2). Comme stade de traitement, on taille l'extrémité du faisceau de fibres (par meulage, etc) de façon qu'elle soit alignée à l'extrémité de la broche. On introduit de la résine epoxyde ou une autre matière d'enrobage en 29 par des moyens connus. On obtient ainsi un certain degré d'obturation et de serrage mécanique du faisceau de fibres. On notera qu'un manchon 22 est place avec un ajustage glissant sur une portion du corps 21 jusqu'au point 23. Ce manchon, qui est constitué de préférence par une matière métallique relativement dure et durable comme de l'acier inoxydable, comprend une bride 22a d'un seul tenant qui comporte un épaulement 22b. On positionne cette pièce 22 en la faisant glisser avant de placer le joint torique 24.. On notera qu'une bride d'un seul tenant 21a se trouve le long du corps 21, formant une rainure annulaire de rayon réduit en 21c, de telle sorte que, lorsque le joint torique 24 (qui est en caoutchouc ou en une autre matière élastique appropriée) est en place, la pièce 22 est maintenue en place contre la plus grande circonférence du corps 21, le point de contact étant en 23. in revenant à la figure 1, on distinguera sur cette figure des joints toriques 24 en liaison avec les deux broches terminales de faisceau de fibres opposées. Par ailleurs, les fentes 19 sont représentées dans chacun des ensembles de broche terminale et elles sont visibles sur la figure 1.Une attache élastique 28 chevauche sur l'épaulement formé en 22b sur chacune des moitiés opposées de l'ensemble du connecteur de la figure 1, ce qui met en contact en 18 les extrémités des fibres optiques. La façon dont est traité le problème des tolérances axiales fait l'objet d'une autre demande de brevet déposéele 29 octobre i974 aux Etats-Unis sous le numéro de série 518488. Il est connu dans la technique d'utiliser des huiles silicones ou des produits analogue8 pour améliorer la transition optique en 18 dans l'ensemble dc connecteur de la figure 1. Conne on Ita indiqué précéde9unent, la bonne qualité de la transition optique au point 18 est d'une importance primordiale pour minimiser les pertes de signal optique dans un connecteur pour faisceaux de fibres optiques. La présente invention contribue à la bonne qualité de la transmission optique en ce point en procurant un moyen de serrage et de tassement du faisceau de fibres optiques au point 18 simple, stable et mécaniquement efficace. REVENDICATIONS 1. Connecteur pour fibres optiques, destiné à assurer un raccord de transmission de signaux lumineux amovible entre les extrémités d'au moins deux cibles à fibres optiques, comprenant un premier câble et un second câble comportant chacun une gaine extérieure et au moins un élément de transmission de la lumière en fibres de verre, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second boitiers qui sont complémentaires, de forme générale creuse, contenant chacun des moyens de guidage pour maintenir lesdits câbles dans une position générale correspondant à un alignement axial, des moyens pour assembler mécaniquement le premier boîtier et le second boîtier, de façon que les dites extrémités des câbles entrent en contact suivant une configuration de section transversale prédéterminée, un ensemble de deux broches creuses et allongées comportant chacune un premier alésage axial , le dit alésage ayant une première aire de section transversale ne dépassant pas pratiquement l'aire de section transversale entièrement garnie desdits éléments de transmission de la lumière à fibres de verre se trouvant dans ledit câble, ledit premier alésage s'étendant sur une première longueur prédeterminée dans ladite broche, et au moins une fente dans le sens axial dans la paroi du corps de chaque broche sur au moins une fraction de ladite première longueur prédeterminée, ladite première aire de section transversale s'élargissant ainsi en réaction a- l'insertion axiale de la portion de fibres de verre dudit câble à travers elle. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque broche comporte une pluralité de fentes dans le sens axial sensiblement parallèles et réparties à intervalles circonférentiels sur le corps de la broche. 3. Broche creuse pour connecteur de câbles et fibres optiques, ledit câble comportant une gaine extérieure et un faisceau de fibres optiques intérieur destiné à la transmission de la lumière, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps creux allongé comportant un premier alésage axial partant d'une première extrémité de celui-ci, ledit premier alésage ayant une première aire de section transversale, ledit premier alésage s'étendant sur une première distance axiale dans ladite broche, un second alésage axial ayant une seconde aire de section transversale supérieure à celle du premier alésage axial et s'étendant jusqu'à se raccorder au premier alésage axial à partir de la seconde extrémité dudit corps, et un ensemble de dents élastiques comprenant au moins une fente de direction générale axiale ménagée dans la paroi dudit corps creux s étendant à partir de sa dite première extrémité sur une distance prédeterminee, ce qui permet c;'insérer ledit câble, dont la gaine est retirée sur une distance prédéterminée à partir de l'une de ses extrémités, dans ladite seconde extrémité dudit corps creux, ledit faisceau de fibres optiques pénétrant dans ledit premier alésage axial, ledit premier alésage axial ayant une aire de section transversale à la première extrémité du corps de valeur inférieure à l'aire de section transversale du faisceau de fibres, de sorte que l'insertion du faisceau de fibres provoque un effet de coipression à ladite première extrémite du corps creux, enserrant et coxpri ant ledit faisceau de fibres. 4. Broche selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'ensemble de dents élastiques comprend une pluralité de fentes de direction générale axiale réparties circonférentiellement dans la paroi dudit corps creux s'étendant jusqu'à ladite première distance prédéterminée de sa première extrémité. 5. Broche selon la revendication 4, caractérisée en ce que le corps creux est constitué par une matière élastique relativement résistante, de telle sorte que l'ensemble de dents élastiques exerce une force élastique dirigée vers l'intérieur sur ledit faisceau de fibres. 6. Broche selon la revendication 3, caractérisi en ce que le second alésage axial comprend une section de transition dans laquelle le diamètre passe progressivement du diamètre dudit premier alésage à celui du second alésage sur une distance axiale prédéterminée, ladite section de transition procurant une cavité permettant d'y placer de la matière d'enrobage pour obturer et serrer les fibres a l'intérieur dudit corps creux.