Brevet FR2494453A1 — publié le 19820521

La présente invention concerne un procédé de reconstitution de la gaine extérieure en plastique sur une épissure réalisée par fusion des deux extrémités d'une paire de fibres optiques revêtues de plastique. Les méthodes de réalisation d'un couplage optique permanent entre les extrémités de deux fibres optiques ont fait l'objet de nombreuses études. Des résultats satisfaisant sont notamment obtenus avec la technique particulière d'épissage par fusion. Le principe fondamental de cette technique est décrit, par exemple, dans le brevet français nc 2 126 403. L'épissage par fusion est un procédé particulièrement intéressant du fait que l'épissure obtenue n'a pas besoin d'être recouverte par une enveloppe de plus grand diamètre que la gaine des fibres raccordées. Pour coupler deux fibres de verre revêtues de plastique, chaque extrémité de fibre est dénudée sur une courte longueur et les deux extrémités sont fondues ensemble de sorte que le diamètre des fibres est pratiquement inchangé dans la région du joint. Il est alors avantageux de recouvrir la région dénudée des fibres par une nouvelle enveloppe de même diamètre que la gaine originale des fibres optiques. Cette méthode de reconstitution de la gaine extérieure des fibres permet le câblage de la fibre épissée sans utiliser une chambre d'épissure classique qui augmente le diamètre du câble. Une application de cette méthode de reconstitution de la gaine d'une fibre épissée est décrit- dans le brevet des Etats Unis NO 4 131 404, selon une technique qui nécessite l'emploi d'un petit moule d'injection spécial. La présente invention se propose d'obtenir le même résultat de façon plus simple, sans utiliser un tel micro- moule. La présente invention concerne donc un procédé de fabrication d'une épissure souple entre les extrémités d'une paire de fibres optiques en verre revêtues d'une gaine de thermoplastique, ce procédé comprenant les opérations de retrait de la gaine sur une courte longueur à partir de l'extrémité à raccorder de chaque fibre et d'épissage par fusion ou soudage des deux fibres bout à bout, et étant caractérisé par la mise en place autour de la région dénudée des fibres d'une quantité de matériau thermoplastique d'un volume corres- pondant à la différence de diamètre entre les fibres nues et leurs gaines et à la longueur d'interruption desdites gaines, par l'utilisa- tion d'un manchon thermorétractable qui peut être placé autour de ladite quantité de matériau pour le fondre et le mouler selon une longueur de gaine reconstituée qui relie les deux gaines originales et a substantiellement le même diamètre et la même souplesse que les extrémités de gaines qu'elle remplace, et par le retrait dudit manchon thermorétractable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - les figures 1 à 3, des vues schématiques des étapes successives d'un premier procédé de fabrication d'une épissure et de reconstitution d'une gaine extérieure, conformément à l'invention; - les figures 4 et 5, les étapes successives d'un second procédé conforme à l'invention; - la figure 6, une étape de fabrication selon un troisième procédé conforme à l'invention; la figure 7, la forme d'un fil de chauffage utilisé pour fondre le matériau de reconstitution de la gaine; - la figure 8, la forme initiale de la gaine de remplacement utilisée dans le procédé des figures 4 et 5; la figure 9, la forme initiale de la gaine de remplacement utilisée dans le procédé de la figure 6; - la figure 10, l'outil de coupe de la gaine de remplacement de la figure 9; - la figure 11, l'opération de montage de cette gaine de remplacement autour d'une des fibres optiques à raccorder. Comme l'indique la figure 1, les extrémités d'une paire de fibres optiques en silice revêtues de plastique, 1 et 2, sont préparées pour l'épissage par fusion en retirant un morceau de leur gaine extérieure à partir de chaque extrémité, ce qui découvre le revêtement de silice des fibres ou leur première gaine de protection en plastique. Le diamètre des fibres nues est typiquement égal à jum tandis que leur diamètre total avec la gaine extérieure est d'environ 1 mm. Le matériau de la gaine peut être un polyamide tel que celui qui est commercialisé sous le nom de Nylon 11, ou tout autre thermoplastique approprié tel qu'un polypropylène ou un polyester élastomère, comme le produit vendu par la société Dupont sous la marque Hytrel. Il faut enlever une longueur de gaine suffisante pour permettre la préparation d'une extrémité de fibre clivée, par exemple 1 cm à partir de l'extrémité initiale de la gaine. En général, une gaine primaire en plastique (non représentée) est prévue entre le revêtement de silice et la gaine extérieure. Cette gaine primaire est extrudée pendant l'opération d'étirage de la fibre et lui sert de revêtement protecteur contre la corrosion par des agents atmosphériques. Il ne faut pas qu'une telle gaine se trouve à proximité immédiate du point de soudure des fibres et, par conséquent, si les fibres sont ainsi protégées, la gaine primaire est également enlevée à partir de l'extrémité sur une distance plus courte, typiquement sur 1 à 2 mm après clivage de la fibre. Avant que les deux extrémités des fibres préparées soient assemblées et alignées pour être soudées bout à bout par fusion, un manchon thermodéformable et translucide 4, d'une longueur appropriées et un morceau de gaine de remplacement 5, d'une longueur inférieure également bien.définie, sont montés autour de l'extrémité de l'une des fibres et écartés de la région d'épissure. Les extrémités des fibres sont ensuite alignées et mises au contact l'une de l'autre puis fondues. A ce stade, il peut être souhaitable de reproduire le revêtement primaire de plastique en appliquant une goutte de la résine requise dissoute dans un solvant approprié sur la région de la soudure. En variante, on peut déposer sur la fibre une goutte de résine de silicone thermodurcissable et en effectuer la cuisson. La gaine de remplacement 5 est alors placée entre -les deux extrémités coupées des gaines extrérieures des fibres soudées et le manchon 4 est glissé par-dessus. Un chauffage local du manchon est assuré par un fil de chauffage par résistance en forme de trou de serrure, comme l'indique la figure 6. Cette forme est choisie pour fournir une zone de chauffage à symétrie pratiquement circulaire autour de l'axe de la fibre tout en constituant une boucle ouverte dans laquelle une fibre peut facilement être insérée. Il est préférable de commencer le chauffage du manchon 4 en son milieu, comme le représente la figure 2, plutôt qu'à l'une de ses extrémités. La chaleur doit être juste suffisante pour que le cercle chauffé du manchon se rétracte contre le matériau de la gaine 5 et entraîne la fusion de ce matériau pour le mouler sur les extrémités dénudées (ou les revêtements primaires) des fibres 3. Dans le cas d'un matériau de reconstitution de la gaine de type polyamide (Nylon 11) qui fond à environ 1831C, on a trouvé qu'un manchon en polyolefine modifiée, qui est commercialisée sous le nom de CRN par la société Raychem, et se contracte à environ 1350C, donne entière satisfaction. La fibre 3 est alors déplacée lentement dans le sens de la longueur par rapport au fil de chauffage 6 de façon que la région d'étranglement du manchon atteigne progressivement l'une de ses extrémités, en prenant soin que la vitesse de contraction soit assez lente pour que l'air soit chassé vers l'extérieur et qu'aucune bulle d'air ne reste enfermée dans le matériau de la gaine 5. Quand la zone de chauffage atteint l'extrémité du manchon, l'extrémité correspondante de la gaine 5 se fond avec la gaine d'origine et, en déplaçant la fibre dans l'autre sens sur toute la longueur du manchon on obtient le rétrécissement complet de ce dernier dans l'état représenté par la figure 3. Il suffit de débarrasser la fibre de ce manchon 4 pour terminer le procédé d'épissage. En général, il est pratique d'utiliser le même matériau plastique que celui dont sont constituées les gaines des fibres pour reconstituer la gaine sur l'épissure. Le morceau de gaine 5 prévu à cet effet peut être produit par extrusion du matériau plastique autour d'un fil de diamètre approprié. Celui-ci doit être un peu plus grand que le diamètre extérieur des gaines originales des fibres optiques 1 et 2 et l'épaisseur du cylindre 5 doit être choisie pour fournir le même volume par unité de longueur que la partie des gaines qu'il remplace. Dans certaines circonstances, il peut être préférable de reconstituer la gaine avec un riitériau de module d'élasticité plus élevé que le matériau d'origine de manière à améliorer la résistance mécanique de la fibre au voisinage de la soudure. Dans le cas de fibres protégées par une gaine de plastique d'un diamètre externe de 1 mm, on a trouvé qu'un manchon thermo- rétractable pouvant normalement atteindre un diamètre interne de 0,8 mm constitue un moule approprié pour contenir le. matériau fondu de reconstitution de la gaine. Il est particulièrement avantageux d'utiliser un matériau translucide ou transparent pour le manchon afin de permettre le contrôle visuel continu du processus de rétraction. On va maintenant décrire une variante du procédé de l'invention en se reportant aux figures 4, 5 et 8. Cette variante est caractérisée par l'utilisation d'un tube fendu longitudinalement 5a, comme le montre la figure 8, pour constituer la pièce initiale de re- constitution de la gaine. Il n'est donc plus nécessaire d'enfiler ce tube sur l'extrémité d'une fibre avant le soudage et il peut donc être coupé à la bonne longueur après le raccordement des fibres. Le-fait d'être obligé de couper le tube 5 avant de le monter sur une fibre constitue en effet un inconvénient du procédé précédent, car il faut pour cela connaître, avant que le soudage soit effectué, la grandeur de l'intervalle qui sépare les deux gaines des fibres soudées. Un autre avantage de cette variante est que le tube à fente longitudinale peut être constitué par un morceau de gaine originale, prélevé sur une courte longueur d'une fibre optique. Après le soudage des fibres, la longueur de fibre dénudée 3 (ou recouverte du revêtement primaire) est introduite dans le tube 5a par sa fente longitudinale. Le processus de rétraction thermique du manchon 4 et de fusion du tube 5a est ensuite conduit de manière identique à ce qui a été déjà décrit, ainsi que le représente la figure 5. Le manchon 4 en matériau thermorétractable est ensuite retiré pour laisser une longueur de fibre épissée complètement revêtue par une gaine de profil uniforme entre une région située avant l'une des extrémités coupées de la gaine d'origine et une région située au-delà de l'autre extrémité coupée. Une autre variante de l'invention sera maintenant décrite en se reportant aux figures 6, 9 et 10. Ce procédé emploie également un morceau de gaine de remplacement qui peut avoir initialement les mêmes dimensions que la partie originale de la gaine. Dans l'exemple représenté, le morceau de gaine 5b a, avant fusion, la forme d'une hélice (figure 9). Une telle hélice peut facilement être taillée au moyen d'un outil à main du type représenté figure 10. Cet outil comprend essentiellement un corps métallique 10 sur une face duquel est fixée une lame à un bord tranchant 11. Un petit trou 12, juste assez large pour se laisser traverser librement par une fibre optique revêtue, est percé selon un axe oblique dans le corps 10. Un court morceau de gaine 5b, détaché d'un bout de fibre optique revêtue coupé dans une fibre analogue aux fibres à raccorder, est introduit dans le trou 12 dans la direction de la flèche 13 et, quand son extrémité vient toucher le bord tranchant de la lame 11, il est animé d'un mouvement de rotation combiné à un mouvement d'avance longitudinale au moyen d'un manchon à broche fixé à son autre extrémité. Le plan du bord tranchant de la lame 11 est de préférence incliné sur l'axe du trou 12 selon un angle tel que la lame pénètre très obliquement dans la gaine et que le bord de chaque tour de l'hélice s'appuie sur la surface externe du bord opposé du trou adjacent. Le pas de l'hélice peut-être, par exemple de 10 à 20 tours par cm. Après la préparation de l'hélice, le morceau de gaine 5b est coupé à une longueur légèrement plus grande que celle de l'espace qu'il doit combler entre les deux gaines originales des fibres épissées. L'ouverture axiale du morceau de gaine est ensuite élargie et le morceau est engagé autour de la gaine d'une fibre dans une région proche de l'épissure. Cet élargissement conduit en outre à raccourcir le morceau de gaine. Il est possible d'élargir le diamètre interne du morceau de gaine en forçant une paire d'aiguilles 14 de 1 mm de diamètre dans les extrémités opposées de l'hélice 5b jusqu'à ce qu'elles se rejoignent en son milieu. L'axe d'une aiguille est alors incliné sur l'axe de l'autre aiguille pour produire une courbure près du centre de l'hélice. Les deux aiguilles sont ensuite enfoncées plus profondément dans l'hélice de façon que leurs pointes émergent entre deux tours adjacents du centre de l'hélice, comme le représente la figure 11. Les aiguilles sont alors utilisées pour enrouler l'hélice sur la gaine 1 d'une fibre, à proximité de l'épissure 3. L'hélice est ensuite glissée sur l'épissure entre les deux gaines interrompues et chauffée une température inférieure à son point de fusion. De ce fait, l'hélice reprend ses dimensions initiales, c'est-à-dire que son diamètre se réduit et que sa longueur s'accrolt jusqu'à ce que ses extrémités s'appuient contre celles des gaines originales. On voit donc que le degré d'adaptation entre la longueur du morceau de gaine avant fusion et l'écartement des deux gaines originales après épissure des fibres est beaucoup moins critique avec le procédé de l'hélice qu'avec les deux premières variantes décrites. La figure 6 représente les fibres 1 et 2 épissées et l'hélice 5b enroulée autour des extrémités dénudées des fibres. Dans cette position, le manchon thermorétractable 4 est prêt à être glissé par-dessus l'hélice 5b. Cette dernière est représentée comme une hélice ouverte avec des bords droits dans le simple but de clarifier le dessin, mais, en pratique, il est normalement préférable que les bords soient taillés obliquement et que les spires soient jointives. Les bords adjacents se placent alors l'un sur l'autre et cela limite la quantité d'air à évacuer avant que la fusion du matériau de l'hélice soit complète. Les processus de rétraction du manchon 4 et de fusion de l'hélice 5b sur l'épissure de la figure 6 sont effectués comme on l'a déjà décrit en se reportant à la figure 2. A nouveau, le manchon 4 est détaché de la fibre terminée après que l'épissure par fusion ait été obtenue par rétraction complète du manchon dans l'état indiqué figure 3. Le profil de la gaine reconstituée est pratiquement uniforme sur toute la longueur précédemment occupée par le manchon. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une épissure souple entre les extrémités d'une paire de fibres optiques en verre revêtues d'une gaine de thermoplastique, dans lequel la gaine de chaque fibre est retirée sur une courte longueur à partir de l'extrémité à raccorder et une épissure par fusion est effectuée entre les extrémités dénudées des deux fibres en les soudant bout à bout, caractérisé par le fait qu'une quantité de matériau thermoplastique (5) de volume égal à celui des parties coupées des gaines d'origine est placée autour de la région dénudée (3) des fibres (1,2) et qu'un manchon thermorétractable (4) est monté autour dudit matériau thermoplastique (5) pour le fondre et le mouler selon une section de gaine reconstituée (5) qui relie les deux gaines d'origine et a substantiellement le même diamètre et la même souplesse que les parties coupées des gaines qu'elle remplace, ledit manchon thermoplastique étant ensuite éliminé. 2. Procédé conforme à la revendication, 1, caractérisé par le fait que ladite quantité de matériau thermoplastique est placée autour de la partie dénudée (3) des fibres (1,2) sous la forme d'un tube (5) dont le diamètre interne est assez large pour lui permettre de glisser sur la gaine d'origine de la paire de fibres à raccorder. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite quantité de matériau thermoplastique est placée autour de la partie dénudée des fibres sous la forme d'un tube à fente longitudinale (5a) dont le diamètre externe est pratiquement égal à celui de la gaine d'origine de la paire de fibres à raccorder. 4. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite quantité de matériau thermoplastique est placée autour de la partie dénudée des fibres sous la forme d'une hélice (5b). 5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite hélice (5b) est taillée obliquement de façon que le bord de chaque tour s'appuie sur le bord opposé du tour adjacent. 6. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé par le fait que le diamètre interne de l'hélice (5b) avant sa mise en place correspond à un ajustement libre sur la partie dénudée des fibres et que sa longueur est pratiquement égale à celle de cette partie dénudée. 7. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que ladite quantité de matériau thermo- plastique (5, 5a, 5b) est prélevée dans la gaine d'une courte longueur de fibre optique de fabrication analogue à celle des fibres optiques épissées (1,2). 8. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ledit matériau thermoplastique a un module d'élasticité plus élevé que celui des gaines d'origine des fibres (1,2) épissées. 9. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite paire de fibres (1,2) comporte un revêtement intermédiaire en plastique entre le revêtement de verre et ladite gaine, ce revêtement intermédiaire étant également éliminé à l'extrémité des fibres avant qu'elles soient soudées bout à bout et, après le soudage, mais avant la mise en place de ladite quantité de matériau thermoplastique (5, 5a, 5b), une quantité d'un matériau de revêtement intermédiaire est appliquée en solution ou sous la forme d'une résine thermodurcissable pour recouvrir le revêtement de verre des fibres épissées.