Brevet FR2446497A1 — publié le 19800808

L'invention concerne une tete de couplage opto-électronique qui peut être soit une tête d'émission soit une tête de ré ce tion (ou détection). On sait qu'une liaison de télécommunication par fibre optique peut comporter - une tête d'émission comportant an émetteur optique modulé par l'information à transmettre, émetteur qui est par exemple une diode électroluminescente ou une diode laser, couplé avec un tronçon de fibre- - optique ; - au moins un connecteur couplant le tronçon de fibre optique avec une ou plusieurs fibres optiques ; - au moins un câble optique comprenant un nombre variable de fibres dont une ou plusieurs sont affectuées à la transmission de l'information provenant de l'émetteur ; - au moins un connecteur couplant la ou les fibres optiques intéressées par la transmission dont il s'agit avec un tronçon de fibre optique ;; -une tête de réception (ou de détection) comportant un tronçon de fibre optique couplé avec un récepteur (ou détecteur) optique (photodiode) restituant l'information sous forme électrique. Une liaison complète comporte une liaison du type ci-dessus dans chaque sens de transmission. La réalisation d'une tête d'émission ou de réception pose des problèmes - d'ordre mécanique, car il faut assurer le positionnement et l'immobilisation, dans la position optimale, du composant opto-électronique (émetteur ou récepteur) par rapport à la surface terminale (d'entrée ou de sortie ) du tronçon de fibre optique ; - dtordre électrique et optique, en ce qui concerne notamment ltétanchéité des composants de manière à assurer et à préserver un bon isolement électrique des constituants de lâ tête, et les qualités optiques des organes optiques ou opto-électroniques. Les solutions connues sont, soit des réalisations complexes d'un cout élevé de fabrication, soit des réalisations beaucoup plus simples mais ne donnant pas la précision de positionnement ou l'étanchéité exigées pour les liaisons de haute qualité. L'invention permet de résoudre le problème ainsi posE de façon relativement simple et efficace pour assurer d'excellentes performances. Elle a l'avantage d'utiliser un boitier normalisé pour dispositif semiconducteur. La tête de couplage opto-électronique selon l'invention est du type comprenant un dispositif-support d'un composant opto-électronique, le composant opto-électronique lui-même, un dispositif de positionnement de fibre optique, dit porte-fibre, un tronçon de fibre optique, enfin un dispositif d'encapsulation constitué par un boitier classique de semiconducteur comprenant une embase et un capot percé d'une ouverture destinée à faire entrer le porte-fibre dans le boitier. Elle est caractérisée en ce que le dispositif-support est constitué par l'embase du boitier, le dispositif de positionnement comporte une première partie capable de coulisser dans l'ouverture du capot, et une deuxième partie constituée par un épaulement de première comportant une surface terminale constituant un plan d'appui du porte-fibre sur une élévation annulai re intercalée entre le porte-fibre et l'embase, le plan d'appui coincidant avec le plan de la face d'entrée ou de sortie de la fibre optique et des moyens étant prévus pour maintenir le porte-fibre appuyé contre la surélévation annulaire avant soudure du capot et du porte-fibre. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques apparaitront, au moyen de la description qui suit, en se reportant aux dessins qui l'accompagnent, parmi lesquels les figures 1 et 2 représentent schématiquement des réalisations de-l'invention correspondant respectivement au cas d'une tête d'émission et drune tête de réception ; les figures 3 et'4 sont des coupes respectivement par un plan axial et par un plan perpendiculaire, de trace XX sur la figure 3, de deux variantes de réalisation de l'invention. Dans le schéma de la figure 1, relatif à une tête d'émission, un boitier 1, du type normalisé pour dispositif à semiconducteurs, comporte une embase 11, par exemple en alliage de fer, nickel et cobalt, de coefficient de dilatation proche de celui du verre, et un capot métallique 12. L'embase est traversée par des passages isolants de connexions électriques 111 et 112, du type "à perle de-verre", destinés à alimenter le composant opto-électronique de la tête. Dans le cas de la figure 1, il s'agit par exemple d'une diode électroluminescente 13 montée sur-un support 14. Ce dernier est par exemple une rondelle de céramique métallisée sur deux faces opposées, ou sur la seule face qui reçoit la diode, la connexion de masse 111 étant soudée sur cette dernière face métallisée.Le support 14 pourrait être aussi constitué par une rondelle métallique de cuivre destinée à faciliter la dissipation thermique, ce qui peut être nécessaire dans le cas d'un émetteur opto-électronique relativement puissant. Dans ce dernier cas, la connexion 111 serait inutile, la masse pouvant être prise en n importe quel point de l'embase ou du capot. Enfin le support 14 peut être de forme parallélépipèdique. Dans le même schéma, le capot 12 est traversé par un portefibre 16 enserrant un tronçon de fibre 16. On n'a pas représenté le dépôt de colle ou de soudure normalement utilisé pour immobiliser la fibre dans le porte-fibre. Ce dernier comporte une partie cylindrique 161 traversant le capot 12 auquel elle est fixée par un dépôt de soudure annulaire 17. Elle comporte en outre un épaulement 162 dont la face terminale, côté face d'entrée de la fibre optique, est maintenue à une distance prédéterminée de la face émissive de la diode laser grâce à une rondelle métallique 18 'appuyant sur la face interne de l'embase 11 et entourant le support 14 et la diode laser. Un ressort 19 représenté en coupe par des sections de spires de ressort à boudin, maintient une rondelle 20 contre la partie supérieure interne du capot 12. Lors du montage de la tête -à savoir lorsqu'on introduit le porte-fibre muni d'un tronçon de fibre optique dans le capot 12, et--avant soudure de ee dernier sur l'embase 11, le ressort 19 sert à -maintenir le porte-fibre 16 appuyé contre la rondelle 18 et celle-ci appuyée contre l'embase 11, tout en permettant les réglages dits en x et y, c'est-à-dire suivant deux des axes d'un trièdre trirectangle ayant son axe oz sur l'axe de la tête, lequel est identique à l'axe de la fibre optique. Les réglages terminés (enx et y) on effectue la soudure annulaire 17. Le réglage en z, c'est-à-dire celui de la distance séparant la face émissive de la diode laser et la face d'entrée de la fibre optique, est réalisé en utilisant une rondelle 18 d'épaisseur calibrée. Dans le schéma de la figure 2, relatif à une tête de réception, on trouve les mêmes organes désignés par les mêmes repères, à l'exception de la diode 13 qui est remplace par une photodiode 21. Bien que les proportions relatives de la fibre optique 15 (ici plus petite en diamètre) et de la diode soient différentes, les dispositions d'ensemble demeurent sensiblement identiques. Dans la variante de réalisation de l'invention représentée par les coupes schématiques des figures 3 et 4, les mêmes repères désignent des organes semblables ou identiques. On trouve notamment un capot 12 soudé sur une embase 11 et percé en son sommet pour laisser passer un porte-fibre 16, reposant sur une rondelle 18 entourant la diode 13, laquelle est par exemple une photodiode. Selon une nouvelle caractéristique de cette variante, le porte-fibre comporte un épaulement 163 situé entre les por tions 161 et 162. Cet épaulement est situé dans la partie du porte-fibre 16 qui émerge du capot 12, de façon à définir un plan de référence accessible de l'extérieur.Grâce à ce plan de référence, situé à une distance bien déterminée du plan de référence PE' définissant l'extrémité du tronçon de fibre poli, et l'extre- mité du porte fibre, côté opposé à la photodiode, on peut fixer la longueur précise due la fibre. La connaissance de cette longueur précise est utile pour la normalisation des équipements, en particulier, des connecteurs. Selon une autre caractéristique de cette variante, l'orifice axial du porte-fibre est usiné de telle sorte que des dépôts 23 de colle ou soudure de différentes épaisseurs sont effectués autour de la fibre 15. L'épaisseur de colle ou soudure croît lorsqu'on se rapproche de la face de sortie de la fibre 15. Une cuvette 22 entoure l'extrémité de la fibre située du côté de la diode 13. Cette cuvette est destinée à faciliter le passage des connexions d'alimentation de la diode, à savoir les fils 24 et 25 (ce dernier visible seulement figure 4) Lors du montage du porte-fibre autour de la fibre, la cuvette 22 est d'abord remplie de résine, pour faciliter le polissage et le nettoyage de la face d'entrée de la fibre optique. On élimine ensuite cette résine à l'aide d'un solvant.Toutefois cette dernière opération peut être supprimée si l'avantage que l'on en retire apparait contrebalancé par un moins bon état de la face d'entrée. Enfin une double rondelle élastique 19 remplace le ressort qui maintient écarté l'épaulement 162 et la rondelle 20. Le montage de la tête opto-électronique comporte par exemple les étapes suivantes a) assemblage de l'embase, du support-et de la diode, et vérification du bon fonctionnement de celle-ci ; b) montage des autres pièces constituant la tête, et soudure du capot sur l'embase ; c) réglage, en cours de fonctionnement, de la position latérale de la fibre par rapport au capot ; d) soudure finale de la tête pour fixer définitivement la position dé la fibre par rapport au capot et à l'embase, et assurer l'herméticité ou l'étanchéité. L'intérieur du boitier peut être rempli d'un gaz neutre, avant d'opérer la soudure finale du boitier. Parmi les avantages de l'invention non encore signalés, on oit mentionner - le faible prix de revient en main Q' oeuvre ; la simplicite des pièces détachées qui constituent la tête de couplage et le fait de pouvoir s'adapter à n'in;porte quel type de fibre optique, de diode ou de connecteur entre fibre et câble. En outre on a le choix entre diverses solutions plus ou moins élaborées, à savoir - un boltier simplement étanche ou complètement hermétique -; un un réglage en x et y avec ou sans contrôle de transmission optique (réglage dynamique ou seulement mécanique) ; - la possibilité' de monter une diode relativement puissante avec dissipation thermique par le support et l'embase. REVENDICATIONS 1. Tête de couplage opto-électronique, du type comprenant un dispositif-support d'un composant opto-électronique, le composant opto-électronique lui-même, un dispositif de positionnement de fibre optique, dit porte-fibre, un tronçon de fibre optique, enfin un dispositif d'encapsulation constitué par un boitier classique de semiconducteur comprenant une embase et un capot percé d'une ouverture destinée à faire entrer le porte-fibre dans le boitier, caractérisée en ce que le dispositif-support est constitué par l'embase du boitier, le dispositif de positionnement comporte une première partie capable de coulisser dans l'ouverture du capot, et une deuxième partie constituée par un épaulement de la première, constituant un plan d'appui du portefibre sur une surélévation annulaire intercalée entre le portefibre et l'embase, le plan d'appui coïncidant avec le plan de la face d'entrée ou de sortie de la fibre optique, en ce quelle comporte en outre des moyens permettant de maintenir le portefibre appuyé contre la rondelle calibrée avant soudure du portefibre au capot et des moyens étant prévus pour assurer l'étan- chéité de la partie interne du boitier par soudure du capot et du porte-fibre. 2, Tête de couplage suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un support est intercalé entre l'embase et le composant opto-électronique. 3, Tête de couplage suivant la revendication 1,caractérisée en ce que la surélévation annulaire est une rondelle calibrée. .Tête de couplage suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens permettant de maintenir le porte-fibre avant soudure comportent un ressort et une rondelle entourant le portefibre, la rondelle étant elle-même appuyée contre la partie supérieure du capot. 5, Tête de couplage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des dépôts de colle ou de soudure sont placés entre fibre et porte-fibre. 6. Tete de couplage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-fibre comporte un épaulement supplémentaire situé à l'extérièur du boitier, de manière à définir un plan de référence situé à une distance bien définie de la face d'entrée ou de sortie de la fibre optique. 7. Procédé de montage d'une tête suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes a) fixation de la diode sur l'embase en intercalant un support auxiliaire entre la diode et l'embase, suivie d'une vérification du bon fonctionnement de la diode ; b) montage des autres pièces constituant la tête, et soudure du capot sur l'embase ; c) réglage en cours de fonctionnement, de la position latérale de la fibre par rapport au capot d) soudure finale de la tête. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire ,située entre les étapes (c) et (d), au cours de laquelle on remplace l'air contenu dans le capot par un gaz neutre.