Brevet FR2291510A1 — publié le 19760611

L'invention se refere a la technique de transmission d'informations a l'aide d'un faisceau lumineux, qui traverse des fibres de verre de très faible diamètre. Un système de transmission par faisceaux lumineux comporte normalement une source lumineuse d'emission (par exemple une diode électroluminescente ou une diode laser) d'un côté, un élément photosensible de réception (par exemple une photodiode) de l'autre côté, et d'un guide d'ondes notamment à fibres de verre0 Compte tenu des faibles dimensions d'un guide a fibres de verre (le coeur, par exemple en silice dopée, d'une telle fibre peut avoir un diamètre de 75 um et ovins, et ltenrobage, par exemple en silice pure, peut avoir un diamètre de 125 pm), on a besoin d'une technique de connection très particulière, si l'on veut satisfaire aux exigences très poussées de précision de l'alignement.Or, la stabilité du mode de transmission décrot et l'affaiblissement énergétique crott rapidement avec les erreurs d'alignement. A titre d'exemple, on souhaite limiter le décalage parallèle entre les axes des deux extrémités des fibres à une valeur de l'ordre de 3 , l'angle entre les deux extrémités à environ 1 degré, et on souhaite rapprocher les deux faces d'extrémité à moins de 30 pm. Ces exigences ont conduit jusqu'ici à certains dispositifs. On a décrit, par exemple, dans Siemens Forschungsund Entwicklungsberichte Band 2, 1973, Nr. 4, pages 204, 205, un connecteur qui comporte principalement une gaine qui maintient en position les deux extrémités des fibres à connecter et dont l'indice de réfraction est. choisi identiquement à celui de l'enrobage de la fibre. En introduisant entre cette gaine et les fibres un liquide dont l'indice de réfraction est identique à celui du coeur des fibres, on rattrape une partie de l'énergie perdue au niveau de la connexion, qui est dfle à l'imprécision mécanique du connes teur, et on la réintroduit dans la fibre. Une autre façon de résoudre ce problème a été décrite dans l'Archiv fur Elektronik und fibertragungsteehnik 1972, vol. 26, p. 288 et 289. Dans ce dispositif on introduit les deux extrémités des fibres dans un banc d'alignement comportant un disque excentrique et on ajuste la position de ce disque en mesurant les paramètres de transmission. Du fait des faibles dimensions des fibres à aligner, un tel dispositif revient très cher et sa manipulation est très délicate. Un autre dispositif de connexion est décrit dans Electronics Letters, July 11, 1974, vol. 10, No 14, p. 280-281. Ce dispositif est composé d'un corps d'alignement contenant une rainure rectiligne, et de deux pièces cyXindriques qui sont ajustées préalablement de façon concentrique respectivement sur les extrémités des fibres à connecter et qui sont alignées l'une avec autre dans ladite rainure. L'invention vise un connecteur pour fibres optiques qui évite aussi bien un ajustement préalable des pièces sur les extrémités des fibres à connecter qu'un ajustement final de la liaison constituée et qui est connectable et déconnec- table à maintes reprises en état de manipulation très simple. La présente invention a pour objet un connecteur pour fibres optiques caractérisé en ce qutil comporte deux pièces cylindriques coaxiales, perçées d'un canal central pour le passage de deux fibres respectives à connecter, un ensemble de fils tendus entre lesdites pièces cylindriques et dont les points de fixation sur lesdites pièces cylindriques sont répartis de manière équidistante selon deux cercles respectifs dont les centres sont situés sur l'axe des pièces cylindriques et des moyens d'actionnement en rotation de l'une des pièces cylindriques, dite première pièce autour de son axe pour que ledit ensemble de fils constitue un dispositif d'étranglement axial venant presser les extrémités des deux fibres à connecter, positionnées au centre dudit dispositif d'étranglement. Selon une autre caractéristique de l'invention des moyens élastiques accouplent lesdits moyens d'actionnement et la pièce cylindrique rotative. L'invention sera décrite ci-après plus en détail, à l'aide de deux exemples de réalisation illustrés dans le dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 représente en coupe axiale un connecteur selon l'invention, - la figure 2 représente en vue éclatée les éléments essentiels rentrant dans le connecteur, - la figure 3 représente en perspective les deux parties formant le connecteur précité, - la figure 4 montre un multiconnecteur selon l'invention en coupe axiale. Le connecteur correspondant aux figures 1, 2 et 3 est destiné à connecter les extrémités de deux fibres désignées par 1 et 2. Il est constitué en deux parties : une partie femellle 3 représentée à droite dans les figures 1 et 3, et une partie mâie 4 représentée à gauche dans les figures 1 et 3. La partie 3 reçoit 1 'extrémité de la fibre 1, cette partie 3 comporte essentiellement un dispositif d'étranglement 30. Le dispositif d'étranglement 30 est constitué par un ensemble de six fils métalliques 5 dont les extrémités respectives sont fixées sur deux pièces cylindriques 6 et 7, ces pièces cylindriques 6 et 7 sont coaxiales et distantes l'une de l'autre. Les six fils 5 sont préformés de manière à constituer par exemple un hyperbololde de révolution entre les deux pièces cylindriques 6 et 7. Les points de fixation tels que 8 et 9 des fils 5 sur les pièces cylindriques 6 et 7 sont disposés de façon équidistante respectivement sur deux cercles. Chacune des pièces 6 et 7 est équipée d'un canal axial pour le passage des fibres 1 et 2 à connecter0 De préférence, ainsi qu'illustré, chacune des pièces 6 et 7 sera constituee par assemblage de deux pièces coaxiales entre lesquelles sont fixés les fils 5. La pièce cylindrique 6 est maintenue fixe à l'intérieur d'un tube 10, par vis, le tube 10 est lui-même solidaire d'une gaine métallique 11. La gaine 11 est solidarisée au tube 10 par sertissage sur un épaulement 12 à l'extrémité du tube 10. Le tube 10 et la gaine Il entourent l'ensemble formé par les deux pièces cylindriques 6 et 7 et ensemble des fils 5. La pièce cylindrique 7 est montée rotative autour de son axe. Elle est accouplée au moyen d'un ressort 13, en forme de spirale, à un anneau 14 qui entoure la pièce 7. L'anneau 14 est monté dans la gaine 11. L'épaulement 12 porte un bras 15 qui s'étend parallèlement au tube 10 et qui permet de venir actionner en rotation l'anneau 14. L'extrémité du bras 15 est emmanchée à force dans l'anneau 14. Le bras 15 traverse l'épaulement 12 du tube 10 muni à cet effet d'un passage ou fenêtre 16. La fenêtre 16 permet un déplacement limité du bras 15 d'actionnement en rotation de l'anneau 14. Les dimensions de la fenêtre 16 seront par exemple choisies pour que l'anneau 14 puisse être actionné d'un angle de 30-. cet angle étant donne pour la course niaximale du bras 15 dans la fenêtre 16. Lorsque le bras 15 se trouve dans une première position limite dans la fenêtre 16 les fils 5 délimitent entre eux un passage interieur pour le libre passage des deux fibres 1 et 2 à connecter. Par contre, lorsque le bras 15 est déplacé pour venir occuper la seconde position limite dans la fenêtre 16, on provoque une torsion de ltensemble des fils 5. Cet ensemble des fils 5 forme alors un étranglement axial qui permet de venir presser les fibres 1 et 2 qui auront été engagées à travers les canas des pièces 6 et 7 et auront été position nées jusqu'au centre du dispositif d'étranglement 30.Le ressort 13 d'accouplezat de l'anneau 14 et de la pièce 7 limite le couple entre ces deux pièces ; par un choix approprié de la force élastique du ressort 13 on peut éviter tout risque d'endonmagexent des fibres du fait des -nipulations trop brusques. Ce fonctiat ment du dispositif d'étranglement 30 est illustré clairement dans la vue éclatée donnée dans la figure 2 dans laquelle on a sché'iatisé par une flèche sur la pièce 7 l'actionnement du dispositif d'étranglement 30. L'ensemble formé par la pièce cylindrique rotative 7, l'anneau 14 l'entourant et le ressort 13 d'accouplement est maintenu en butée entre la face frontale de l'épaulement 12 du tube 10 et un disque 17, lui-mone en butée contre une protube- rance circulaire intérieure à la gaine 11. Le disque 17 a son centre sur des pièces 6 et 7, il assure la fermeture de la partie 3 du connecteur en eupri sonnant le ressort 13. À l'autre extrémité de la partie 3, un fourreau métallique 18 solidaire du tube tube 10 entoure la fibre 1. Au niveau du fourreau 18, la fibre 1 est gainée, la gaine désignée par la référence 1' est solidarisée au fourreau 18, au moyen d'une résine ainsi que schématisé par un trait fort dans la figure 1. La portion de fibre 1 débordant du fourreau 18, vers 1 'intérieur du connecteur, est dénudée en vue de sa connexion avec la fibre 2. La gaine métallique 11 et le tube 10 sont partiellement entourés d'une virole 19. La face d'extrémité de la virole 19 porte un perçage 19' dans lequel est logée ltextrémité libre du bras 15. Le rôle de cette virole 19 sera décrit ci-après. La partie 4 du connecteur reçoit l'extrémité de la fibre 2 a connecter avec la fibre 1. Cette partie 4 comporte un fourreau 20 reçevant une portion gainée de la fibre 2. La gaine désignée par 2' est solidarisée au fourreau 20 au moyen d'une résine ainsi que schématisé en trait fort dans la figure 1. L 'extrémité dénudée de la fibre 2 déborde de ce fourreau 20 d'une longueur prédéterminée pour que, lors de ltenfichage des parties 3 et 4 du connecteur, elle vienne se positionner au centre du dispositif d'étranglement 30. La partie 4 comporte en outre une gaine métallique 21 fixée sur le fourreau 20. Un cylindre creux 22 est monté coulissant entre la gaine metallique 21 et le fourreau 20. Un ressort 23, en appui contre les faces frontales intérieures de la gaine 21, et du cylindre creux 22 pousse ce cylindre creux 22 vers ltexterieur de la gaine 21 lorsque les deux parties 3 et 4 du connecteur ne sont pas assemblées. Ce cylindre creux 22 se trowe ainsi positionné au ras de l'extrémité de la fibre 2 en la protégeant donc avant l'enfichage des parties 3 et 4 du connecteur. La face frontale du cylindre creux 22 porte un perçage axial pour le passage de la fibre 2 et son guidage. Un ergot 24 porté par la gaine métallique 21 et débordant vers l'intérieur de celle-ci est engagé dans une rainure longitudinale 25 aménagée dans le cylindre creux 22. Cet ergot 24 engagé dans la rainure 25 assure un guidage du cylindre 22 coulissant à l'intérieur de la gaine 21 et évite la libre rotation de ce cylindre creux 22 dans la gaine 21. L'ergot 24 déborde également vers l'extérieur de la gaine 21. La gaine 21 porte un second ergot 26. Ce second ergot 26 déborde uniquement vers de la gaine 21. Les parties extérieures des ergots 24 et 26 coopèrent avec des rainures pratiquées dans la gaine métallique 11 et dans la virole 19 de la partie 3 du connecteur. La gaine métallique 11, de la partie 3, comporte à cet effet deux rainures 27 et 28 pratiquées selon deux de ces génératrices, et la virole 19 comporte deux premières rainures telles que 29 (figure 3) pratiquuées selon l'une de ces génératrices et deux secondes rainures telles que 31 sensiblement helicoldales débouchant dans la rainure correspondante 29. Lors de l'enfichage des deux parties 3 et 4 du connecteur, les ergots 24 et 26 pénètrent tout d'abord dans les rainures 27 et 28 de la gaine 11 puis dans les rainures telles que 29 de la virole 19, jusqu'à ce qu'ils viennent en butée au fond de ces rainures. Au cours du déplacement des organes 24 et 26 dans les rainures 27, 28, 29 la face frontale du cylindre creux 22 vient en appui contre le disque 17, le cylindre creux est alors poussé vers l'intérieur de la gaine 21, à ltencontre de la force élastique du ressort 23. La face frontale du cylindre creux 22 assure donc le guidage de I'extrémité de la fibre 2 au cours de son insertion à travers la pièce cylindrique 7 et de son positionnement jusqu'au centre du dispositif dlétrangle- ment 30.Les fibres I et 2 sont donc alors toutes deux positionnées au centre du dispositif dtétranglement 30 lorsque les deux parties 3 et 4 du connecteur sont enfichées, elles y sont maintenues par des moyens extérieurs non représentés, exerçant par exemple une force radiale schématisée par les flèches f de part et d'autre des fourreaux 18 et 20. Les deux parties 3 et 4 étant enfichées, les ergots 24 et 26 sont au coin des rainures hélicordales 31. Si on tourne manuellement la virole 19, les ergots 24 et 26 rentrent dans les rainures hélicordales 31 qui constituent alors une rampe oblique. Simultanément le bras 15, engagé dans la fente 19' de la virole, est déplace dans la fenêtre 16 en faisant tourner l'anneau 14. L'actionnement en rotation de la virole 19 permet d'actionner le dispositif d'étranglement 30 qui vient presser les deux fibres 1 et 2 alignées et en contact l'une avec l'autre à l'interieur de ce dispositif. La virole permet d'effectuer simultanément le verrouillage des deux parties 3 et 4 du connecteur. Ce connecteur permet d'assurer avec précision la connexion des extrémités de deux fibres. il est dit connecteur élémentaire. Il peut nbme assurer la connexion de deux fibres de diamètres légèrement différents. Grâce à la rigidité et la flexibilité des fils métalliques 5 du dispositif d'étranglement 30, les deux extrémités des fibres sont toujours maintenues selon le meme axe. On notera que les pièces mecaniques rentrant dans la constitution de ce connecteur peuvent être réalisées en admettant des tolérances relativement larges sur leur dimensionnement, les imprécisions de dimensionnement des pièces étant compensées par le dispositif d'étranglement 30. Dans la figure 4 on a représenté un multiconnecteur assurant la connexion simultanée de deux câbles comprenant chacun six fibres optiques. Ce multiconnecteur est équipé de dispositifs d'étranglement également désignés par 30, identiques au dispositif d'étranglement décrit en regard des figures 1 à 3. Le principe de fonctionnement étant donc analogue à celui du connecteur élémentaire des figures 1 à 3, on se contentera ci-après d'expliquer les particularités de ce multiconnecteur. Les deux parties du multiconnecteur sont ici désignées par 40 et 41. La partie 40 comporte six dispositifs d'etranglement 30, dont les centres sont disposés de façon équidistante sur un cercle 42 dont le centre coïncide avec l'axe 43 du multiconnecteur. Dans les dispositifs d'étranglement 30, les pièces cylindriques rotatives également désignées par 7 ont leurs axes répartis de manière équidistante selon les génératrices d'un cylindre formant en section le cercle 42. Chaque pièce 7 est rotative autour de son axe. Les pièces rotatives 7 sont accouplées respectivement à travers des ressorts en spirale 44 à un anneau unique 45 entourant l'ensemble des six pièces 7. unique 45 porte un bras 46 traversant une fenêtre aménagée dans une pièce cylindrique unique 47 alésée convenablement pour loger les ensembles 30 respectifs délimités par les pièces cylindriques rotatives 7 et fixes, ces dernières étant également désignées par 6. L'extrémité libre du bras 46 est engagée dans une fente équipant une virole 48 recouvrant extérieurement la partie 40 du connecteur. La virole 48 actionnée en rotation entrasse le bras 46, ce dernier entrarnant alors en rotation, par l'intermédjaire de l'anneau 45 et des ressorts 44, les pièces 7. La partie 41 du connecteur comporte à l'intérieur d'une pièce cylindrique 50 convenablement alésée et formant une gaine, six fourreaux métalliques tels que 51 moulés chacun sur les fibres à connecter. Les six fourreaux 51 ont leurs axes répartis de manière équidistante- selon les génératrices d'un cylindre formant en section un cercle identique au cercle 42. Une pièce cylindrique 52, équipée d'un canal central 53 et de six canaux 54 au voisinage de sa périphérie, entoure les six fourreaux 51 logés dans les six canaux périphériques 54 respectivement. Cette piece cylindrique 52 est montée coulissante sur les fourreaux 51. Elle est sollicitée en position partiellement sortie de la gaine 50 par un ressort 55, en vue de protéger les extrémités des six fibres qui la traversent, avant l'enfichage des parties 40 et 41.Elle est sollicitée vers l'interieur de la gaine 50, à l'encontre de la force du ressort 55, au cours de ltenfichage des parties 40 et 41 du connecteur tout en assurant un guidage des fibres. Des ergots tels que 56 portés par la gaine 50 coopérant avec des fentes notamment de la virole 48 assurent le verrouillage du multiconnecteur 40-41 identiquement à celui du connecteur des figures 1 à 3. On peut bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, mettant en oeuvre un ou plusieurs dispositifs d'etranglement 30, adopter des variantes en ce qui concerne l'actionnement du dispositif, ou des dispositifs d'étranglement, et le verrouillage du connecteur. On peut également ameliorer les performances du connecteur selon l'invention en mouillant les faces frontales des fibres à connecter avec un liquide dont l'indice de réfraction est proche de l'indice du coeur de la fibre. Outre les liquides connus à cet effet, la demanderesse a constaté que le polyisobutylène peut avantageusement être utilisé dans ce but. REVKI ICATIONS 1/ Connecteur pour fibres optiques caractérisé en ce qu'il comporte deux pièces cylindriques (6, 7) coaxiales, perçées d'un canal central pour le passage de deux fibres (1, 2) respectives à connecter, un ensemble de fils (5) tendus entre lesdites pièces cylindriques (6, 7) et dont les points de fixation sur lesdites pièces cylindriques sont répartis de lanière équidistante selon deux cercles respectifs dont les centres sont situés sur l'axe des pieces cylindriques (6, 7), et des moyens (14, 15, 19) d'actionnement en rotation de l'une des pièces cylindriques (7), dite première pièce, autour de son axe pour que ledit ensemble de fils (5) constitue un dispositif d'étranglement axial (30) venant presser les extrémités des deux fibres à connecter, positionnées préalablement au centre dudit dispositif d'étranglement0 2, Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'accouplement élastique (13) liant lesdits moyens d'actionnement (14, 15, 19) et ladite première pièce cylindrique rotative (7). 3/ Connecteur selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de guidage de l'extrémité de l'une des fibres à connecter avec autre, constitué par un cylindre creux (22) monte coulissant, en regard de l'une des pièces cylindriques (7), dans une gaine estérieure (21), ledit cylindre se déplaçant dans ladite gaine au cours de l'insertion de ladite fibre jusqu'au centre du dispositif d'etranglement. 4/ Connecteur selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la deuxième pièce cylindrique (6) est montée fixe à l'intérieur d'un tube (10) et que lesdits moyens d'actionnement confortent un anneau (l4)- qui entoure et est accouplé à ladite première pièce rotative (7) et une virole extérieure (19) montée rotative par rapport au tube (10) et liée mécaniquement audit anneau (14) par l'intermédiaire d'un bras solidaire de l'anneau et venant s'engager dans ladite virole. 5/ Connecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de dispositifs d'étranglement (30), en nombre égal au nombre de paires de fibres à connecter, chacun formé par ledit ensemble de fils montés entre ladite première pièce cylindrique rotative (7) et ladite deuxième pièce cylindrique (6), et un moyen d'accouplement élastique individuel (44) de chacune desdites premières pièces cylindriques (7) des dispositifs d1 étranglement à des moyens coxns (45, 46, 48) d'actionnement en rotation desdites premières pièces cylindriques (7). 6/ Connecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement en rotation sont associés à un moyen de verrouillage mécanique du connecteur. 7/ Connecteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un liquide d'indice de refraction proche de celui du coeur des fibres, sur les faces frontales de connexion des fibres. 8/ Connecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit liquide est du polyisobutylène.