Brevet FR2490833A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne un procédé de moulage de connecteurs pour fibres optiques conçu de façon à éliminer les courbures des fibres et à permettre une définition plus précise du positionnement des fibres. Le développement de l'utilisation des sytèmes de transmission optiques ou par ondes lumineuses nécessite l'utilisation de connecteurs pour accoupler et séparer des fibres optiques, pour l'installation, le test et la maintenance. De façon générale, un connecteur pratique doit être capable de supporter des accouplements répétés avec un minimum de perte pour le signal optique. Evidemment, le connecteur doit également être relativement peu coûteux à fabriquer. On peut employer deux types de fibres optiques dans les systèmes de transmission optiques. Les fibres monomodes transmettent un seul mode de lumière tandis que les fibres multimodes permettent la propagation de modes multiples. Au point de vue de la structure, le diamètre du coeur de transmission de lumière d'une fibre monomode est de 5-10 pm, soit approximativement un cinquième à un dixième du diamètre du coeur d'une fibre multimode. Une connexion optique à faiblespertes nécessite de façon caractéristique d'aligner bout à bout deux coeurs de fibres. Les connecteurs optiques monomode nécessitent donc de façon générale une précision très supérieure à celle de leurs équivalents multimodes. Le moulage de connecteurs pour fibres optiques est un processus qui a fait l'objet d'études pour la fabrication de grands nombres de connecteurs économiques à faibles pertes. Un problème relatif au moulage d'un connecteur autour d'une fibre optique réside dans la courbure de la fibre pendant le moulage. Cette courbure produit des pertes de signal en permettant à la lumière de rayonner hors du coeur intérieur de la fibre, vers sa gaine extérieure. Une courbure importante peut naturellement entrainer la rupture de la fibre. La courbure de la fibre optique produit également des variations dans la position de la fibre optique par rapport à l'extrémité d'accouplement du connecteur, et de l'angle entre eux. Ces variations entraînent un défaut d'alignement des coeurs des fibres de transmission de lumière, et donc des pertes de signal lorsque deux moitiés de connecteur sont mutuellement accouplées. Bien que les techniques de l'art antérieur se soient attaquées au problème de la courbure des fibres, les tolérances relatives à la position d'une fibre par rapport à l'extrémité d'accouplement du connecteur ne sont pas suffisamment précises pour le moulage de connecteurs pour fibres optiques monomodes à faibles pertes. Cette limitation est importante du fait que les fibres monomodes transmettent les signaux optiques à débit binaire élevé avec moins de dispersion par unité de distance que les fibres multimodes, et sont donc extrêmement souhaitables pour les systèmes de transmission rapides à longue distance. Conformément à l'invention, on parvient à perfectionner les connecteurs pour fibres optiques moulés grâce à l'utilisation d'un élément rapporté placé à l'intérieur de la cavité du moule. L'élément rapporté glisse le long de la fibre optique sous l'effet de la force exercée par la matière de moulage, jusqu'à ce qu'il bute contre une partie de la cavité du moule qui définit l'extrémité d'accouplement du connecteur. Le glissement de l'élément rapporté jusqu'à son arrivée en butée réduit la courbure de la fibre et définit la position de la fibre par rapport à l'extrémité d'accouplement du connecteur. En outre, la fibre est maintenue sous un angle précis par rapport à l'extrémité d'accouplement. Cette mattrise de l'angle et de-la position de la fibre ainsi que de la courbure de la fibre réduit les pertes du connecteur et permet le moulage de connecteurs pour fibres optiques monomodes à faibles pertes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels.: La figure I est une coupe d'une cavité de moule pour un exemple de connecteur pour fibres optiques, représentée dans le but d'illustrer l'invention; La figure 2 est une coupe partielle de la cavité de moule de la figure 1, montrant une modification de la structure de cette cavité; La figure 3 est une coupe partielle de la cavité de moule de la figure 2, après moulage; Les figures 4 et 5 montrent deux configurations d'éléments rapportés venant en butée qui sont utilisés dans la cavité de moule de la figure 2-; Lafigure 6 est une coupe partielle de l'extrémité d'accouplement moulée du connecteur pour fibres optiques représenté à titre d'exemple; La figure 7 est une coupe partielle du connecteur pour fibres optiques représenté à titre d'exemple, après l'application d'une goutte d'époxyde sur l'extrémité de fibre en saillie; et La figure 8 est une coupe partielle du connecteur pour fibres optiques représenté à titre d'exemple, après rodage et polissage. La figure 1 représente la structure de moule destinée à la fabrication d'un connecteur pour une seule fibre optique, considéré à titre d'exemple. La cavité de moule 101, constituée par des parties de moule 102 et 103, est définie par des demi-moules 104 et 105. Une fibre optique 106 traverse entièrement la cavité de moule 101, depuis une première ouverture 107 dans la paroi 108 jusqu'à une seconde ouverture 109 dans la paroi 110. La seconde ouverture 109 s'étend perpendiculairement à partir de la paroi 110 qui forme la face d'extrémité plane de la partie 103. La partie 103 définit une forme tronconique qui est utilisée pour aligner et accoupler deux connecteurs bout à bout. Une matière de remplissage 112 est introduite dans la cavité de moule 101 par un orifice 113. Bien qu'un seul orifice 113 soit représenté, on comprend évidemment qu'on pourrait utiliser plusieurs orifices. Conformémént à l'invention, la fibre optique 106 traverse également de façon coulissante un élément rapporté 111, à l'intérieur de la cavité 101. L'insertion de la fibre dans l'élément rapporté s'effectue soit avant la mise en place de la fibre optique dans la cavité de moule, soit après son insertion dans l'uneou l'autre des première et seconde ouvertures mentionnées précédemment. Le premier cas implique naturellement que la ligne de séparation du moule passe par les première et seconde ouvertures. Pour faciliter l'insertion, l'ouverture qui se trouve dans l'élément rapporté 111 comporte de préférence une entrée fraisée 115. L'élément rapporté 111 est positionné ou placé entre l'orifice 113 et la seconde ouverture 109, avec unesurface plane 116 orientée vers la seconde ouverture 109. La surface 116 est perpendiculaire à l'ouverture formée dans l'élément rapporté 1110 Bien que l'élément rapporté 111 puisse être fabriqué à partir de diverses matières capables de supporter les températures et les pressions de moulage, l'utilisation d'une pierre telle qu'un rubis ou un saphir donne satisfaction. On notera que l'élément rapporté111 peut avoir n'importe quelle forme de section transversale pour autant qu'il puisse coulisser le long de la fibre pendant le moulage. Pendant le moulage, la force exercée par la matière de remplissage 112 pousse l'élément rapporté 111 le long de la fibre 106 jusqu'à ce que la surface plane 116 de l'élément rapporté 111 bute contre la paroi 110. Bien que la paroi 110 soit représentée sous la forme d'une surface plane, il suffit qu'elle soit plane dans la partie qui vient en contact avec la surface 116 de l'élément rapporté 111. Les flèches 114 indiquent la direction de la force que la matière de remplissage applique à l'élément rapporté 111. Les positions 111t et 1112, toutes deux en trait mixte, indiquent respectivement une position intermédiaire et une position finale de l'élément rapporté 111. Le coulissement de l'élément rapporté 111 jusqu'à ce qu'il vienne en butée sur la surface réduit les courbures éventuelles dans la fibre 106 en faisant sortir de force, par l'ouverture 109, l'excédent éventuel de fibre. Le coulissement de l'élément rapporté 111 centre également la fibre 106 dans l'ouverture 109 et il maintient la fibre 106 pratiquement perpendiculaire à la paroi 110. Pour faire en sorte que la surface 116 porte complètement contre la paroi 110, la partie de la paroi 110 qui est en contact avec la surface 116 doit être exempte de bavures ou de débris. La technique préférable pour satisfaire cette exigence consiste à encastrer une pierre à l'intérieur de la partie de la surface 110 qui entoure l'ouverture 109. Comme le montre la figure 2, un élément rapporté 211, identique à l'élément rapporté 111, est placé dans la paroi 110. La figure 3 montre les éléments rapportés 111 et 211 appliqués l'un contre l'autre lorsque la cavité de moule 101 est complètement emplie. Les figures 4 et 5 montrent des perfectionnements supplémentaires dans l'utilisation des éléments rapportés 111 et 211. En fabriquant l'élément rapporté 211 de façon qu'il soit plus grand que l'élément rapporté 111, comme le montre la figure 4, les irrégularités de surface éventuellement présentes sur les bords 401 de l'élément rapporté 211 n'empochent pas une portée complète de l'élément rapporté 111 contre l'élément rapporté 211. Selon une variante, on peut obtenir le même avantage si les bords de l'une des surfaces de portée sont chanfreinés. Cette utilisation de chanfreins est représentée sur la figure 5, sur laquelle un chanfrein 501 est formé sur tous les bords de la surface 116. On va maintenant considérer la figure 6. Après moulage, l'élément rapporté 111 est encastré dans l'extrémité tronconique 601, formée par la partie de moule 103, avec la surface 116 affleurant pratiquement à la face d'extrémité 602. La fibre 106 s'étend à partir de la face d'extrémité 602 et elle est positionnée de façon précise par rapport à l'axe longitudinal 603 du connecteur optique. On a moulé des connecteurs en utilisant un élément rapporté en pierre circulaire, ayant un diamètre de 1,5 mm, uneépaisseur de 0,75 mm et un trou de 110 pim. En utilisant cet élément rapporté en pierre avec une fibre optique d'un diamètre nominal de 110 Aim, le décalage de la fibre 106 par rapport à l'axe 603 est maintenu à 1 pm. Ce décalage est deux à trois fois inférieur à celui qu'on peut obtenir sans utiliser l'élément rapporté 111. En outre, l'angle de déviation de la fibre, c'est-à-dire l'angle entre l'axe 603 et la fibre 106, est maintenu à une valeur inférieure à 0,20, ce qui est à comparer à une variation de 10 en l'absence de l'élément rapporté 111. Cette maîtrise du décalage et de l'angle de déviation de la fibre assure un alignement précis des coeurs des fibres lorsque les extrémités tronconiques de deux connecteurs optiques sont mutuellement accouplées. De plus, la diminution importante du décalage et de l'angle de déviation de la fibre permet d'utiliser la cavité de moule 101 pour fabriquer indifféremment des connecteurs pour fibre optique multimode ou monomode. Ce dernier cas nécessitait jusqu'à présent une structure usinée, complexe et coûteuse, pour aligner bout à bout avec précision les coeurs de diamètre inférieur des fibres monomodes. Les figures 7 et 8 montrent la préparation de l'extrémité de la fibre en saillie 106. On applique une goutte d'époxyde 701 sur la face d'extrémité 602. Après durcissement de l'époxyde, on coupe l'extrémité de la fibre, on la rode et on la polit pour former une face d'extrémité de fibre 801, représentée sur la figure 8, pratiquement parallèle à la face d'extrémité 602 du connecteur0 Bien que la description qui précède porte sur un connecteur pour une seule fibre, l'invention est également applicable à des connecteurs multifibres. Une telle application nécessiterait seulement d'introduire et de positionner plusieurs éléments rapportés, c'est-à-dire un pour chaque fibre, dans la cavité de moule. Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé perfectionné de moulage d'un connecteur pour fibre optique comportant un corps (601) ayant une forme prédéterminée pour l'accouplement, ce procédé comprenant les opérations suivantes: on introduit une fibre optique (106) dans la cavité de moule (101), depuis une première ouverture (107) jusqu'à une seconde ouverture (109), cette seconde ouverture se trouvant dans une surface plane (11o) du moule qui définit une surface dudit corps; et on injecte une matière de remplissage (112) dansla cavité de moule à partir dtun ou plusieurs emplacements prédéterminés, pour former le connecteur pour fibre optique, caractérisé en ce qu'on accomplit les opérations suivantes: on insère la fibre optique dans un élément rapporté (111) ayant une ouverture qui reçoit la fibre optique de façon coulissante, cet élément rapporté ayant une surface plane pratiquement perpendiculaire à son ouverture; on positionne l'élément rapporté entre les emplacements prédéterminés et la surface plane du moule, avec la surface plane de l'élément rapporté orientée vers la surface plane du moule; et on fait coulisser l'élément rapporté le long de la fibre sous la pression de la matière de remplissage injectée, jusqu'à ce que la surface plane de l'élément rapporté porte contre la surface plane du moule, ce qui redresse la fibre optique et définit la position et l'angle de la fibre optique par rapport à la surface plane du moule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme la seconde ouverture dans un second élément rapporté disposé dans la surface plane du moule, la surface plane de l'élément rapporté mentionné en premier venant porter contre une seconde surface plane du second élément rapporté sous l'effet de la pression de la matière de remplissage injectée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde surface plane et la surface plane mentionnée en premier ont les mêmes dimensions. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dimensions de la surface plane mentionnée enpremier sont inférieures aux dimensions de la seconde surface plane, afin d'éviter un contact entre les bords de la surface plane mentionnée en premier et les bords de la seconde surface plane, lorsque l'élément rapporté mentionné en premier et le second élément portent l'un contre l'autre. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bord de la surface plane mentionnée en premier est chanfreiné (501). 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bords de la seconde surface plane sont chanfreinés.