Brevet FR2408153A1 — publié le 19790601

La présente invention concerne un dispositif de jonction de fibres optiques.L'invention s'applique plus particulièrement dans le domaine des télécommunications par fibres optiques. La réalisation de systèmes de télécommunications sur fibres optiques est subordonnée à la réalisation de lignes à faible atténuation. A l'heure actuelle,on produit couramment des fibres ayant une atténuation inférieure à 5 dB/km,mais les atténuations dans une ligne de télécommunications de grande longueur proviennent également des imperfections de connexion entre deux tronçons de fibres, et comme ces connexions sont en nombre important,il est nécessaire de réduire au maximum les perturbations localisées produites par chacune d'elles et résultant notamment d'une imperfection telle dans la jonction / qu'un mésalignement radial ou axial ou encore un contact imparfait entre les faces jointives des deux fibres. D'ou l'importance des dispositifs de jonction qui doivent être réalisés avec une grande précision pour obtenir le meilleur alignement possible entre les fibres. Parmi les connecteurs connus actuellement,il en existe de nombreux types dont la plupart sont extrêmement complexes. Parmi les plus simples, citons l'utilisation d'un vé usiné avec une très grande precision,au fond duquel les deux fibres sont disposées bout à bout et pressées à l'aide d'un moyen de pression élastique,ltensemble étant logé à l'intérieur d'un manchon tubulaire. Ce type de connecteur, bien que constitué à l'aide d'un minimum de pièces, est néanmoins extrêmement coûteux du fait de la très haute précision d'usinage exigée. L'invention a donc pour but de proposer un dispositif de jonction de fibres optiques assurant un alignement de grande précision entre celles-ci, bien' qutil soit de réalisation simple et économique,et permette un montage rapide et simplifié des deux fibres à connecter. Selon l'invention,le dispositif de jonction de fibres optiques utilisé notamment pour les télécommunications comprend deux terminaisons destinés à rigidifier les extrémités des deux fibres à aligner,ainsi qu'un connecteur prévu pour recevoir lesdites terminaisons et les maintenir jointives bout à bout selon un alignement parfait;;les terminaisons sont essentiellement constituées par au moins trois piges cylindriques identiques tangentes entre elles selon des génératrices,lesdites piges enserrant axialement l'extrémité de la fibre optique correspondante,et le connecteur comporte un alésage de diamètre légèrement supérieur au diamè- tre du cylindre circonscrit aux piges des terminaisons des deux fibres ainsi que des moyens de pression radiale destinés à appliquer lesdites terminaisons sur le côté incurvé opposé de l'alésage,et des moyens de guidage axial et de positionnement angulaire réciproques desdites terminaisons.Sous une forme préférentielle,les moyens de pression radiale du connecteur sont constitués pour chaque terminaison par une portion de paroi amincie de l'alésage de celui-ci,ladite portion de paroi étant repoussée vers l'axe de manière à réduire la section de passage dans ledit alésage.De même, les moyens de guidage et de positionnement angulaire réciproques des terminaisons des deux fibres à connecter sont essentiellement constitués par des organes formant saillie dans l'alésage et disposés de telle sorte qu'une pige de chaque terminaison se trouve placée sous un moyen de pression correspondant. Selon l'invention,les piges des terminaisons assurent non seulement un centrage de la fibre optique correspondante,mais également la rigidification rectiligne de l'extrémité de celle-ci ainsi que la protection contre les effets mécaniques (chocs,flexions etc...) auxquels elle peut être soumise.Quant au connecteur, il permet d'obtenir un alignement précis des fibres optiques,d'une part,en les positionnant de la même manière angulairement,et,d'autre part,en repoussant les deux terminaisons du même côté de la paroi de l'alésage,ce qui a pour effet de les décentrer de la même manière par rapport à l'axe dudit alésage,de rattraper ainsi le jeu de coulissement et,du fait que les terminaisons sont prévues identiques,d'aligner les fibres jointives avec précision. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, en se référant à des modes de réalisation cités à titre d'exemples non limitatifs,et représentés par les dessins annexés. la figure 1 représente schématiquement le principe de centrage et d'une terminaison de fibre optique; la figure 2 représente une vue de côté d'une terminaison d'une fibre optique; la figure 3 représente une vue en bout de la terminaison de la figure 2; la figure 4 représente une coupe longitudinale du connecteur du dispositif selon l'invention; la figure 5 représente une coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 représente en coupe longitudinale le dispositif de jonction assemblé; La figure 7 représente une coupe radiale selon la ligne VII-VII de la figure 6, la figure 8 représente une coupe longitudinale d'une variante du dispositif assemblé; la figure 9 représente une coupe longitudinale d'un chapeau de retenue axiale d'une terminaison par rapport au connecteur;; la figure 10 représente une coupe longitudinale d'une pince de fixation d'une terminaison sur le connecteur; la figure 11 représente une coupe radiale de la pince de la figure 10 selon la ligne X-X de cette figure; et la figure 12 représente une variante d'une terminaison possible de fibre optique utilisable avec le connecteur selon l'invention. Tel que représentée sur la figure l,la fibre optique est enserrée dans l'espace interstitiel subsistant entre trois piges cylindriques A, B, C identiques, tangentes deux à deux, et de diamètre approprié pour que chacune d'entre elles soit également tangente à la fibre axiale. Le dianètre circonscrit d aux trois piges A, B et C est centré en o, centre de la section de la fibre. Ces trois piges A, B et C sont logées à l'intérieur d'un cercle de diamètre D légèrement supérieur au diamètre d . Si l'on exerce une pression radiale P sur la pige A, les trois piges A, B/ sont repoussées contre le côté opposé incurvé du cercle D et soumises,par réaction,à des pressions radiales R qui tendent à les press-er contre la fibre optique centrale. La terminaison représentée sur la figure 2 est réalisée selon ce principe, c'est-g-dire qu'elle est essentiellement constituée par trois piges A, B , C enserrant l'extrémité d'une fibre optique 1 à laquelle elles sont liées,par exemple par collage,ou encore au moyen d'un culot 2 en matière plastique surmoulé à l'arrière desdites piges et sur la fibre elle-même;de préférence, le culot 2 présente un épaulement 3 comportant une face de butée 4 orientée vers l'extrémité de la fibre. Le connecteur de jonction (figure 4) est constitué par un manchon tubulaire 5 traversé de part en part par un alésage 6 concentrique de diamètre D destiné à recevoir de chaque côté, une terminaison de fibre optique emmanchée coulissante avec jeu,lesdites terminaisons se rejoignant en bout sensiblement dans le plan radial médian de l'alésage. De chaque côté dudit plan médian,le connecteur 5 comporte au moins un fraisage 7 transversal sur sa périphérie, la profondeur de ce fraisage étant telle, qu'il ne débouche pas dans l'alésage 6 et qu'une mince paroi ou voile 8 subsiste entre eux. Ces parois ou voiles 8 sont légèrement déformées vers l'intérieur de l'alésage, tel que la distance entre la face située à l'intérieur dudit alésagewsous les fraisages, et le coté opposé de l'alésage,soit H, soit inférieure au diamètre d du cylindre circonscrit aux piges d'une terminaison de fibre optique.D'autre part, le connecteur 5 comporte également,de part et d'autre de son plan radial médian, et du côté opposé aux parois amincies 8 par rapport à l'axe de l'alésage, des goupilles 9 emmanchées à force dans un trou perçé dans la paroi du manchon du connecteur,et faisant saillie dans l'alésage 6 de celui-ci.La partie saillante desdites goupilles est façonnée en forme de cône, de manière à s'engager dans la fente ou rainure en forme de V à flancs arrondis,formée par deux piges adjacentes d'une terminaison, le rôle de chaque goupille étant, d'une part, de positionner angulairement lesdites terminaisons dans l'alésage, tel que l'axe de la troisième pige opposée à ladite rainure en V formée par les deux autres piges se situe dans le plan longitudinal de symétrie des fraisages 7, et d'autre part, de guider chaque terminaison pendant son coulissement dans le manchon 5, jusqu'à ce que la face de butée 4 du culot de celle-ci vienne s'appuyer contre la face d'extrémité 10 correspondante du manchon.Le manchon 5 est réalisé de préférence en métal,par exemple en acier traité thermiquement,de manière à accentuer son élasticité pour que les voiles ou parois amincis repoussés vers l'intérieur de l'alésage exercent,par élasticité,une forte pression sur la pige de la terminaison qui vient se placer sous celle-ci. En effet, du fait que la distance H entre la face interne des parois amincies et le côté opposé de l'alésage est inférieu au diamètre d du cylindre circonscrit aux trois piges d'une terminai son, ladite paroi amincie est repoussée vers l'extérieur lorsque la terminaison s'engage par coulissement dans le connecteur,et, par réactionladite paroi exerce une pression radiale élastique qui cale ladite terminaison contre le côté incurvé opposé de l'alésage 6. Ces parois amincies 8 jouent donc un double rôle de maintien des terminaisons à l'intérieur du connecteur,par serrage, et de centrage de celles-ci,l'une par rapport à l'autre,du fait qu'elles excentrent de manière identique les deux fibres optiques à aligner. Sur la figure 6,le dispositif de jonction selon l'invention,est représenté monté, c'est-à-dire que les deux terminaisons des deux fibres optiques i connenter sont emmanchées à fond à l'intérieur du connecteur 5,la longueur de pénétration desdites terminaisons étant limitée d'un côté du manchon par une face de butée 4 d'un culot 2 qui s'appuie contre la face correspondante 10 du connecteur, et, de l'autre côté, par le contact en bout des deux terminaisons, un léger jeu e axial étant conservé entre la face de butée du culot de la seconde terminaison et l'autre face d'extrémité correspondante 10 du manchon 5.Ce jeu intercalaire permet de s'assurer que les deux faces en bout des fibres optiques à connecter sont bien en contact à l'intérieur de l'alésage 6, selon le plan de jonction 11 qui se situe donc sensiblement au niveau du plan médian du connecteur 5. Tel que représenté sur la figure 6,les goupilles de guidage sont situées au niveau d'une section voisine des fraisages 7,mais il est évidemment possible d'envisager,au contraire,un positionnement desdites goupilles au voisinage des deux entrées de l'alésage 6 de manière à faciliter l'engagement des terminaisons à l'intérieur du connecteur. C'est ce qui est représenté sur la figure 8 qui concerne une variante du dispositif selon l'invention, lequel comporte, non plus un fraisage par terminaison ,mais deux fraisages espacés, exerçant des pressions P sensiblement égales sur ladite terminaison, d'une part près de la face de jonction, et d'autre part vers l'ar rière, à proximité du culot. Pour protéger les fonds amincis 8 des fraisages 7,et également pour empêcher l'extraction accidentelle des goupilles,le manchon 5 du connecteur peut être monté serré à l'intérieur d'une gaine tubulaire de protection 12,en acier ou en matière plastique par exemple. Bien entendu,l'utilisation de quatre fraisages, à raison de deux par terminaison de fibre optique,constitue une assurance supplémentaire contre un éventuel mésalignement longitudinal,car,de cette façon,chaque terminaison est repoussée de manière sensiblement égale en deux points écartés axialement,ce qui interdit toute possibilité de basculement. Le nombre des fraisages n'est évidemment pas limitatif, pas plus d'ailleurs que celui des goupilles,qui peuvent être fichées dans le manchon 5,soit selon un alignement parallèle à l'axe de celui-ci, soit encore réparties à 120 autour dudit axe. En variante,on peut également remplacer les goupilles de guidage et de positionnement angulaire par une clavette rectiligne engagée dans une rainure ménagée dans l'alésage 6,du côté opposé aux parois amincies de serrage 8. Selon l'invention,on obtient un dispositif de jonction de réalisation facile,donc économique,assurant néanmoins la précision requise pour l'obtention d'un alignement parfait entre les fibres, et d'une jonction conduisant au minimum de perte et d'atténuation de la transmission. Ce dispositif de jonction est applicable non seulement dans le domaine des télécommunications, mais également dans tout autre domaine utilisant la transmission d'ondes lumineuses,par exemple dans le domaine chirurgical,notam- ment pour des endoscopes. Les efforts radiaux de pression P exercés par les parties amincies 8 du connecteur sur les terminaisons des fibres optiques jointes peuvent être insuffisants pour tetenir axialement les terminaisons si des tractions sont exercées sur les gaines des fibres l;aussi prévoit-on des moyens de retenue en bout,lesdits moyens pouvant être par exemple des chapeaux3 (figure 9) percés d'un trou central 14 traversé par la gaine de la fibre correspondante I et vissés sur les extrêmités filetées 15du connecteur 5, lesdits chapeaux prenant appui par une face radiale annulaire 16 contre la face arrière 17 des épaulements 3 des culots 2 pour maintenir une pression de contact suffisante entre les deux faces polies par rodage des extrémités des terminaisons,ladite pression étant d'autant plus élevée que l'on augmente le vissage des chapeaux 13 sur le connecteur 5;des contre-écrous 18 empêchent le déserrage des chapeaux. A ces chapeaux vissés,on préférera néanmoins des organes de retenue mis en place par encliquetage,ce qui facilite et accélère le montage,ces organes pouvant être par exemple des pinces 1 telles qu celle représentée en coupe sur les figures 10 et 11. Ces pinces 19,de forme générale tubulaire cylindrique, comportent un fond 20 percé d'un trou 21 pour le passage de la gaine de la fibre optique I et une paroi latérale 22 diVisée circulairement à intervalles réguliers par des fentes 23 partant du fond 20 et débouchant à l'autre extrémité de la pince,ces fentes 23 définissant des languettes 24 orientées axialement et susceptibles d'être écartées élastiquement vers l'extérieur.A leur extrêmité libre,lesdites languettes 24 sont munies d'un renflement 25 en saillie en direction de l'axe de la pince de manière à définir un orifice d'entrée de diamètre inférieur au diamètre interne de la paroi cylindrique latérale 22 qui est lui-même légèrement supérieur au diamètre des -extrémités cylindriques 26 du connecteur 5; ces renflements sont soit de forme arrondie ,soit comportent un chanfrein d'entrée 27. Une gorge d'encliquetage 28 est prévue à chaque extrémité du connecteur 5,les renflements 25 étant destinés à venir s'encliqueter dans lesdites gorges après avoir grimpé sur les extrémités 26 du connecteur par écartement des languettes 24 et coulissé jusqu'à ces gorges. Au fond de chaque pince 19 est prévu un moyen de compression élastique tel qu'un ressort à boudin ou à lame par exemple1 sous forme de rondelle 29 destinée à s'appuyer contre le fond 20 de la pince et la face arrière 17 de l'épaulement 3 du culot 2 de la terminaison de fibre optique correspondante de façon à repousser celle-ci vers l'intérieur du connecteur et maintenir la pression de sa face en bout avec la face opposée de l'autre terminaison. Les faces radiales arrière 30 des renflements des languettes 24 ainsi que les deux flancs des deux gorges d'encliquetage 28 peuvent être prévus perpendiculaires à l'axe des pinces 19 et du connecteur 5;ce qui empêche un arrachement accidentel des pinces,même sous très forte traction, mais nécessite au démontage d'écarter les languettes 24 pour désengager les renflements 25 hors des gorges;les faces arrières 30 ainsi que les flancs correspondantSdes gorges d'encliquetage 28 peuvent aussi être inclinés (figure l0)ce qui facilite le démontage par une simple traction assez forte vers l'arrière qui oblige les renflements 30 à grimper le long du flanc incliné de la gorge correspondanteXécar- te les languettes 24.Dans ce dernier cas et pour éviter un désengagement accidentel,on peut prévoir que la gaine de protection 12 décrite précédemment vienne coiffer les languettes 24 des pinces 19, ladite gaine 12 n'étant plus montée serrée mais avec jeu de manière à pouvoir coulisser vers l'arrière pour dégager lesdites languettes et permettre le démontage,un coulissement accidentel étant empêché par exemple par une vis-pointeau 31 dont la pointe s'engage dans une gorge à section triangulaire 32 ménagée à la surface de la gaine de protection 12 ou encore par encliquetage d'une déformation en bourrelet 33 du corps des languettes 24 qui s'encliquète dans une gorge correspondante 35 ménagée dans l'alésage 36 de la gaine 12. Bien entendu,l'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation décrits précédemment,mais elle couvre également toutes les variantes qui ne différeraient que par des détails. C'est ainsi,par exemple,que la pression sur les terminai.- sons de fibres optiques peut être réalisée par d'autres moyens connus, tels que pièces ou ressorts à lame, vis, coins etc... C'est ainsi également,qu'au lieu d'utiliser deux organes distincts, d'une part pour exercer la pression sur la terminaison de fibre optique,et d'autre part pour guider celleci dans son coulissement à l'intérieur du connecteur 5,on peut faire jouer ces deux fonctions à un seul et même organe,tel que, par exemple,une paroi amincie du connecteur s'étendant sur une longueur suffisamment longue parallèlement à l'axe de l'alésage pour, d'une part,jouer le rôle d'une clavette de guidage s'encastrant entre les flancs arrondis formés par deux piges adjacentes d'une terminaison,et,d'autre part,appuyer élastiquement sur lesdits flancs de ces deux piges, de manière à repousser la terminaison contre le côté incurvé opposé de l'alésage logeant celle-ci. Par ailleurs,la portée de l'invention n'est pas non plus limitée aux seuls dispositifs de jonction comportant des terminaisons essentiellement constituées par des piges A, B,C entourant la fibre optique 1 mais elle couvre également tous les dispositifs de jonction ayant un connecteur semblable à celui précédemment décrit mais utilisant des terminaisons différentes telles que,par exemple, celle représentée sur la figure 12. Cette terminaison comporte un corps 37 creux muni d'une pièce de centrage axial 38, rapportée ou non,percée d'un trou 39 de diamètre sensiblement égal à celui de la fibre optique 1 à connecter:l'extrémité dénudée de ladite fibre ainsi que celles de ses gaines 40 et 41 de protection logée dans la cavité 42 du corps creux 37 sont noyées dans une matière de remplissage et de collage 43 assurant la fixation. Le corps creux 37 est relié de manière quelconque à un culot arrière 44 muni d'un épaulement d'appui 45 dont les fonctions sont les mêmes que celles des épaulements des culots 2 des terminaisons à piges A, B, C décrites précédemment. Ce corps creux 37 possède un diamètre extérieur d légèrement inférieur au diamètre D de l'alésage 6 du connecteur et supérieur à la hauteur de passage H sous les parois amincies 8 déformées vers l'intérieur dudit alésage,une rainure de guidage et de positionnement angulaire 46 étant prévue dans la surface ex té- rieur du corps creux 37,parallèlement aux génératrices de celuici,ladite rainure 46 étant destinée à recevoir les extrémités des goupilles de guidage ou la clavette correspondant à celles-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif de jonction bout-à-bout de fibres optiques, notamment pour télécommunications, comprenant deux terminaisons destinées à protéger et rigidifier les extrémités des deux fibres à aligner, ainsi qu'un connecteur tubulaire prévu pour loger lesdites terminaisons et les maintenir jointives bout-à-bout, dans le prolongement l'une de l'autre, caractérisé en ce que les terminaisons sont essentiellement constituées chacune par au moins trois piges cylindriques identiques tangentes entre elles selon des génératrices, et enserrant radialement l'extrémité d'une fibre optique axiale correspondante, et en ce que le connecteur comporte le long d'une génératrice des moyens de pression radiale agissant sur une seule des trois piges de chaque terminaison de manière à repousser et à appliquer lesdites terminaisons sur le côté incurvé opposé de l'alésage dudit connecteur, et des moyens de guidage axial et de positionnement angulaire réciproques de ces terminaisons dans cet alésage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque terminaison les moyens de pression radiale du connecteur sont essentiellement constitués par au moins une portion de paroi amincie de son alésage qui fait saillie dans celui-ci de manière à réduire la section de passage à travers le connecteur et exercer une pression élastique sur la pige de la terminaison glissée sous ladite portion de paroi déformée. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage et de positionnement angulaire réciproques des terminaisons des deux fibres à connecter sont essentiellement constitués par des organes formant saillie dans l'alésage, et disposés de telle sorte qu'une pige de chaque terminaison se trouve placée sous au moins un moyen de pression correspondant. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le connecteur comporte deux portions de paroi amincie par terminaison, lesdites portions de paroi étant espacées et situées respectivement sensiblement au niveau des extrémités de ladite terminaison. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes de guidage et de positionnement angulaire sont constitués par des goupilles fichées radialement dans la paroi du con necteur et faisant saillie dans l'alésage de celui-ci. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes de guidage sont constitués par au moins une clavette logée, parallèlement à l'axe de l'alésage, dans une rainure correspondante ménagée dans la paroi de celui-ci, du coté opposé aux moyens de pression sur les terminaisons. 7. Dispositif de jonction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de retenue axiale positive des terminaisons à l'intérieur du connecteur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale sont essentiellement constitués par des chapeaux vissés sur les extrémités opposes du connecteur et dont les fonds perforés pour permettre le passage des fibres optiques prennent appui contre les épaulements des culots des terminaisons. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale sont essentiellement constitués par des pinces comportant un fond perforé permettant le passage de la fibre correspondante et des languettes axiales élastiques munies à leur extrémité libre d'un renflement destiné à s'engager dans une gorge d'encliquetage prévue à la périphérie des extrémités du connecteur, le fond desdites pinces s'appuyant axialement contre l'arrière du culot des terminaisons par l'intermédiaire d'un moyen de compression élastique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une gaine tubulaire rigide de protection emmanchée sur le connecteur.