Brevet FR2487990A1 — publié le 19820205

La présente invention concerne un connecteur pour fibres optiques. Actuellement la connexion bout à bout de deux fibres optiques est généralement réalisée au moyen de connecteurs formés de deux embouts mâles cylindriques montés aux extrémités de chacune des fibres et d'un raccord femelle comportant un perçage cylindrique pour supporter et aligner les deux embouts face à face. On sait que pour obtenir une bonne connexion à faibles pertes, il est nécessaire que le connecteur aligne parfaitement les deux fibres, et que l'intervalle entre les deux extrémités des fibres soit minimum. Si l'agencement rappelé ci-dessus est satisfaisant pour connecter entre elles de grosses fibres ayant, par exemple, un diamètre de coeur supérieur à 200 microns avec des pertes à la connexion voisines de 2 dB, il ne peut être mis en oeuvre pour connecter des fibres telles que celles utilisées dans le domaine des télécommunications ayant un diamètre de coeur inférieur à 200 microns avec des pertes inférieures à 0,5 db. En effet, on peut montrer que pour atteindre cet objectif, il faut que le connecteur assure que le mésalignement entre fibres est inférieur à 4 microns. L'expérience montre que même des pièces cylindriques rectifiées ne permettent pas d'y parvenir du fait du cumul des tolérances intervenant sur l'ali- gnement des fibres. On a déjà proposé pour surmonter ces difficultés, des connecteurs comportant des embouts possédant deux surfaces longitudinales formant un dièdre droit saillant, coopérant avec un raccord possédant des faces formant de façon correspondante un dièdre droit rentrant. La fibre étant positionnée dans l'embout à des distances précises connues des faces du dièdre de cet embout, elle est également positionnée précisément par rapport au rac- cord, et alignée de façon satisfaisante avec une autre fibre portée par un autre embout. Si ce procédé donne généralement satisfaction en laboratoire o l'on peut utiliser des pièces de haute précision en ce qui concerne l'angle et la planéîté des faces des dièdres, il ne peut être appliqué pour des connecteurs fabriqués en grandes séries à des prix de revient modérés du fait des tech- niques complexes et coûteuses nécessaires pour obtenir ces pièces de haute précision. -2- A titre d'exemple, on peut en effet montrer qu'un excentrement entre fibres connectées inférieur à 4 microns avec des embouts de 3 millimètres de côté, nécessite une planélté des faces des dièdres inférieure à 0,5 micron, et une ouverture des dièdres précise à 2,5 minutes d'angle près. La présente invention vise à palier ces inconvénients en fournissant un connecteur de haute précision dont les tolé- rances d'exécution sont néanmoins compatibles avec les procédés classiques de fabrication utilisés par exemple en matière de connecteurs électriques. A cet effet, la-présente invention a pour objet un connecteur pour fibres optiques du type comportant un raccord femelle sur lequel sont ménagées deux surfaces formant un dièdre rentrant, et deux embouts mâles, susceptibles d'être engagés dans le raccord femelle et portant chacun l'extrémité d'une fibre optique, caractérisée par le fait que chaque embout mâle a une surface extérieure au moins partiellement cylindrique et que des moyens sont prévus pour appliquer la partie cylindrique de cette surface sur les deux surfaces du raccord femelle, avec l'axe de la partie cylindrique sensiblement parallèle à l'arête du dièdre. des moyens étant prévus pour orienter angulairement les embouts mâles par rapport au dièdre du raccord femelle. Les moyens d'orientation angulaire peuvent par exemple comprendre une rainure ménagée dans le raccord femelle coopérant avec un organe solidaire de l'embout mâle. Cet organe solidaire de l'embout mâle peut d'ailleurs être élastique pour appliquer la partie cylindrique de la surface extérieure de l'embout mâle sur les deux surfaces du raccord femelle. En variante, les moyens d'orientation angulaire peuvent comprendre un méplat formé sur l'embout mâle, coopérant avec un ressort à lames solidaire du raccord femelle et assurant l'appli- cation de la partie cylindrique de la surface extérieure de l'embout mâle sur les deux surfaces du raccord femelle. Cette dernière forme de réalisation peut être réalisée de façon particulièrement économique du fait que les ressorts à lames et les deux surfaces du raccord femelle peuvent être réalisées dans une tôle découpée et pliée. Avantageusement, chaque embout comporte un conduit dans lequel la fibre optique peut être introduite avec jeu et scellée. -3- 2487990 Ce conduit est par exemple un perçage réalisé sensi- blement sur l'axe de la partie cylindrique de la surface exté- rieure de l'embout mâle. On montre, à titre d'exemple qu'avec une fibre de diamètre égal à 0,1 millimètre, un embout de 4,10 millimètres de diamètre à 0,02 millimètres près, un angle dièdre égal à 110 degrés à 0,5 degrés près, et un positionnement angulaire de l'embout dans le raccord à 5 degrés près on obtient un mésali- gnement maximum entre les deux fibres connectées égal à 1,1 microns. On constate expérimentalement avec des fibres de 50 microns de diamètre de coeur et 100 microns de diamètre extérieur connectées àl'aide d'un dispositif aux dimensions ci-dessus, que l'on obtient des pertes à la connexion de l'ordre-de 0,2 dB. Ces pertes sont tout à fait satisfaisantes et, compte tenu des tolérances demandées, les éléments du connecteur peuvent être réalisés sur des machines classiques de tournage et de fraisage. La présente invention a également pour objet un procédé pour la réalisation d'un connecteur tel que décrit ci-dessus, caractérisé par le fait qu'on dispose un embout male avec la partie cylindrique de sa surface extérieure maintenue sur deux premières surfaces d'un gabarit formant un dièdre rentrant sensiblement de même valeur que celui du raccord femelle, qu'on dispose dans le conduit de cet embout une fibre optique avec la surface cylindrique de son extrémité maintenue sur deux autres surfaces du gabarit parallèles respectivement aux deux premières surfaces et, qu'on scelle la fibre optique dans le conduit. Avantageusement, lesdites autres surfaces sont espacées desdites premières surfaces d'une distance sensiblement égale au rayon de la partie cylindrique de la surface extérieure de l'embout diminué du rayon de la gaine optique de la fibre. Ainsi, le seul élément de haute précision intervenant dans la réalisation d'un connecteur selon l'invention en uti- lisant le procédé ci-dessus ett la distance entre les plans parallèles des dièdres du gabarit. Cette difficulté peut être aisément surmontée en utilisant par exemple des cales étalons d'épaisseur qui permettent de garantir cette distance avec une tolérance inférieure à 0,2 micron. Deux modes de réalisation particuliers de l'invention -4- seront maintenant décrits à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue partielle en coupe longitu- dinale d'un connecteur selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective d'un connecteur selon l'invention dans une configuration ouverte. La figure 4 est une vue partielle en coupe longitu- dinale d'une deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4. La figure 6 est une vue en perspective d'un élément du connecteur des figures 4 et 5, La figure 7 illustre schématiquement le procédé selon l'invention, les moyens d'orientation angulaire n'étant pas représentés, et la figure 8 est une représentation des tolérances intervenant sur l'alignement des fibres. Le connecteur représenté aux figures 1 à 3 comporte d'une manière générale deux embouts mâles 1 disposés dans un raccord femelle 2 o ils sont verrouillés à l'aide de bagues de verrouillage 3. Le raccord 2 est percé d'un orifice comportant une partie cylindrique 4, dans laquelle est formée une rainure 5 et deux surfaces planes 6 formant un dièdre rentrant. Aux deux extrémités du raccord 2 sont par ailleurs formés des filetages extérieurs 7, susceptibles de coopérer avec des filetages intérieurs 8 des bagues de verrouillage 3. Chaque embout 1 comporte une surface sensiblement cylindrique 9 susceptible de s'engager dans l'orifice du raccord femelle. Les embouts 1 comportent également un ressort 10, qui lorsque la partie cylindrique 9 s'engage dans l'orifice du raccord 2, s'engage dans la rainure 5 et assure ainsi d'une part l'orientation angulaire de l'embout 1 dans le raccord 2 et d'autre part, exerce une force de pression transversale suscep- tible d'appliquer la surface cylindrique 9 de l'embout 1 sur les surfaces planes 6 du raccord 2. Chaque embout 1 comporte par ailleurs un perçage longitudinal 11 ménagé dans l'axe de la partie cylindrique -5- 2487990 9. Une fibre optique 12 dont la gaine optique 13 est dénudeà son extrémité a un diamètre inférieur à celui du perçage 11, et est scellée dans ce perçage à l'aide d'une résine polymérisable 14. Enfin un ressort de compression 15 est disposé entre chaque embout 1 et la bague de verrouillage 3, qui lui est associée de façon à assurer le contact des deux faces optiques 32. La figure 7 représente le procédé selon l'invention grâce auquel la fibre 12 peut être mise en place dans le perçage 11 de l'embout mâle 1. Un gabarit 16 comporte deux premières surfaces planes 17 qui forment entre elles un dièdre d'une valeur sensiblement égale à celle du dièdre formé par les surfaces 6 du raccord femelle 2. Le gabarit 16 comporte deux autres surfaces 18, qui sont chacune parallèles à l'une des surfaces 17. Les distances a et b séparant les deux surfaces 18 des deux surfaces 17, sont respectivement égales à la distance entre la surface de la gaine optique 13 et chacune des surfaces 6. Dans le mode de réalisation représenté, o la fibre doit être mise en place sur l'embout 1 de façon à être coaxiale à cet embout, on comprendra que les deux distances a et b sont toutes deux égales au rayon de la partie cylindrique 9 de l'embout mâle 1, diminué du rayon de la gaine optique 13 de la fibre 12. Le gabarit 16 comporte par ailleurs un moyen d'orien- tation angulaire non représenté, qui peut par exemple être identiqi à celui du raccord femelle 2. L'embout 1 est placé sur le gabarit avec sa surface cylindrique 9 maintenue en contact avec les surfaces 17, par exemple à l'aide des mêmes moyens qui permettent de la maintenir en contact avec les surfaces 6 du raccord femelle 2. L'extrémité de la fibre optique 12 est alors engagée dans le perçage 11 de l'embout 1 de sorte que la gaine optique 13 vienne en appui sur les surfaces 18 o il est maintenu par tout moyen convenable. Une résine polymérisable est alors injectée entre la fibre et les parois du perçage 11 de l'embout 1 et, lorsque cette résine est polymérisée, l'embout peut être retiré du gabarit et la gaine optique 13 de la fibre est sectionné au ras du perçage de cet embout. On constate par conséquent, que ce procédé permet -6- d'assurer le positionnement convenable de la fibre optique dans l'embout 1, de sorte que lorsque deux embouts sont placés dans le raccord femelle 2, les deux fibres sont positionnées de façon parfaite par rapport aux deux surfaces 6 de l'orifice de l'embout 2, et sont par conséquent, parfaitement alignées. Les seules cotes devant avoir une très grande précision sont les cotes a et b du gabarit. Cette précision peut être assurée de façon tout à fait satisfaisante en utilisant comme surface 18, des surfaces de cales étalons d'épaisseur fixées sur des prolongements des surfaces 17. Les figures 4 à 6 représentent une variante de réa- lisation du connecteur selon l'invention. Comme précédemment, le connecteur comporte deux embouts mâles 21, susceptibles d'être verrouillés sur un raccord femelle 22, à l'aide de bagues de verrouillage 23. Dans la présente forme de réalisation, l'orifice du raccord femelle est un alésage cylindrique 24, comme représenté à la figure 5. Dans cet alésage cylindrique, est disposée une pièce en tôle 25, découpée et pliée comme représentée en perspective à la figure 6. La pièce 25 comporte une partie cylindrique 26, dans laquelle sont découpées deux languettes 27, qui sont déportées du côté concave de la partie cylindrique 26 pour former deux lames de ressort susceptibles de coopérer avec les embouts 21, comme cela sera décrit plus en détail ci-après. A l'opposé des lan- guettes 27, la pièce 25 est pliée pour former deux surfaces planes 28, formant à l'intérieur de la pièce 25, un dièdre rentrant. Les embouts mâles 21, dans lesquels la fibre optique 29 peut être montée comme décrit ci-dessus en référence à la figure 7, comportent une partie cylindrique 30 et un méplat 31. Par conséquent, la pièce 25 étant disposée dans l'alé- sage 24 du raccord femelle 22, et un embout 21 étant engagé dans la pièce 25, la languette 27 qui vient en appui sur le méplat 31 maintient à la fois la partie cylindrique 30 de la surface de l'embout 21 en contact avec les surfaces planes 28 de la pièce , et bloque l'embout 21 en rotation. Ainsi, dans cette forme de réalisation, le blocage en rotation des embouts 21 et le contact entre les parties cylin- driques 30 de ces embouts avec les surfaces planes 28 du raccord -7- 2487990 femelle sont assurés simplement à l'aide de la seule pièce 25. La figure 8 montre les différentes tolérances inter- venant dans l'alignement des fibres. On montre qu'avec un jeu angulaire deAO par l'orien- tation de l'embout mâle, un angle a entre les surfaces 6 défini à La près, et un diamètre E par l'embout 1 défini àA E près,le m6salignement maximum entres les deux fibres est: - 1 l \ 2 7 sM) 2 16=AE isin -+ sin 60 sin a 2 2 2 La tolérance sur la distance d entre la fibre 12 et les surfaces 6 est, comme on l'a vu ci-dessus, négligeable grace au procédé selon l'invention. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrit ci-dessus, sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. - 8- REVENDICATIONS 1. Connecteur pour fibres optiques, du type comportant un raccord femelle (2) sur lequel sont ménagées deux surfaces (6) formant un dièdre rentrant, et deux embouts mâles (1) susceptibles d'être engagés dans le raccord femelle et portant chacun l'extré- mité d'une fibre optique, caractérisé par le fait que chaque embout mâle a une surface extérieure au moins partiellement cy- lindrique (9) et que des moyens sont prévus pour appliquer la partie cylindrique de cette surface sur les deux surfaces du raccord femelle, avec l'axe de la partie cylindrique sensiblement parallèle à l'arête du dièdre, des moyens étant prévus pour orien- ter angulairement les embouts mâles par rapport au dièdre du raccord femelle. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'orientation angulaire comprennent une rainure (5) ménagée dans le raccord femelle coopérant avec un organe solidaire de l'embout mâle. 3. Connecteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe solidaire de-l'embout mâle est élastique pour appliquer la partie cylindrique de la surface extérieure de l'embout mâle sur les deux surfaces du raccord femelle. 4. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de blocage comprennent un méplat (31) formé sur l'embout mâle, coopérant avec un ressort à lame (27) solidaire du raccord femelle et assurant l'application de la partie cylin- drique de la surface extérieure de l'embout mâle sur les deux surfaces du raccord femelle. 5. Connecteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les ressorts à lame et les deux surfaces du raccord femelle sont réalisés dans une tôle découpée et pliée. 6. Connecteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque embout comporte un conduit dans lequel la fibre optique peut être introduite avec jeu et scellée. 7. Connecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit conduit est un perçage réalisé sensiblement sur l'axe de la partie cylindrique de la surface extérieure de l'em- bout mâle. -9- 8. Procédé pour la réalisation d'un connecteur selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait qu'on dispose un embout mâle avec la partie cylindrique de surface extérieure maintenue en appui et orientée angulairement sur deux premières surfaces d'un gabarit formant un dièdre rentre sensiblement de même valeur que celui du raccord femelle, qu'on dispose dans le conduit de cet embout une fibre optique avec la surface cylindrique de son extrémité maintenue sur deux autres surfaces du gabarit parallèles respectivement aux deux premières surfaces, et qu'on scelle la fibre optique dans le conduit. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par l1 fait que lesdites autres surfaces sont espacées desdites premièr surfaces d'une distance sensiblement égale au rayon de la partie cylindrique de la surface extérieure de l'embout diminué du rayo: de la gaine optique de la fibre. - LN