Brevet FR2512217A1 — publié le 19830304

Tête opto-électronique de transmission La présente invention porte sur la constitution d'une tête opto-électronique de transmission définie par l'association d'un ou de plusieurs éléments opto-électroniques, tels que diodes électroluminescentes ou photodiodes, chacun avec une fibre optique assurant la transmission du signal lumineux issu ou capté par l'élément opto-électronique auquel elle est raccordée optique- ment. D'une manière connue, le ou les éléments opto-électroniques rentrant dans les circuits terminaux de systèmes de transmission optique sont montés, par soudure, sur un substrat de circuit imprimé sur lequel sont en général; également reportés par sou- dure, divers composants passifs et actifs définissant un circuit hybride d'amplification connecté électriquement aux éléments opto-électroniques L'extrémité de la fibre optique à raccorder optiquement à chaque élément opto-électronique est amenée ou pla- cée perpendiculairement à la face sensible de cet élément opto- électronique et peut y être fixée par collage à l'aide d'une résine appropriée Indépendamment de ce collage, il est néces- saire d'assurer un maintien mécanique de l'extrémité de la fibre optique par rapport à l'élément opto-électronique auquel elle est raccordée; ce maintien mécanique relatif de l'extrémité de la fibre par rapport à l'élément opto-électronique concerné peut être assuré en effectuant une mise du substrat portant le circuit terminal en un boîtier dont le couvercle traversé par chaque fibre est alors équipé de moyens de maintien de chaque fibre, au niveau de sa traversée. Ce raccordement optique qui nécessite un équipement de chaque traversée du couvercle en correspondance avec chaque élément opto-électronique conduit à une réalisation finale des circuits terminaux longue et de coût important. La présente invention a pour but notamment d'éviter de tels inconvénients, de faciliter le raccordement optique entre un élé- ment opto-électronique et sa fibre et d'aboutir à une connexion optique mécaniquement robuste tout en étant démontable et remon- table sans risque de détérioration. 2 512217 -2- La présente invention a donc pour objet une tête opto- électronique définie par l'association d'au moins un élément optoélectronique destiné à être monté sur un substrat de circuit imprimé et d'une fibre optique destinée à être raccordée à chaque élément optoélectronique et maintenue mécaniquement par rapport à cet élément auquel elle est raccordée, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un bloc de jonction de forme générale parallélépipédique présentant intérieurement d'une part un canal débouchant sur l'une de ses faces pour chaque élément opto-élec- tronique, et d'autre part une rainure unique débouchant sur sa face opposée et au fond de laquelle débouche chaque canal, un élément support et un joint d'étanchéité montés superposés l'un à l'autre dans ladite rainure et présentant l'un et l'autre un canal aligné axialement avec chaque canal dudit bloc de jonction, et un manchon métallique à languettes longitudinales élastiques rabattues intérieurement, équipant chaque canal dudit élément support et en ce que chaque fibre optique gainée est équipée d'un embout à collerette intermédiaire assurant le blocage de la fibre dans la paire de canaux respectifs de l'élément de support et du joint d'étanchéité sous les extrémités desdites languettes longitudinales élastiques et son positionnement relativement à l'élément opto-électronique concerné pour leur raccordement opti- que. D'autres caractéristiques et les avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description d'exemples de réalisation illustrés dans le dessin ci-annexé. Dans ce dessin: la figure 1 illustre en perspective partielle une tête opto-électronique, selon l'invention, à plusieurs modules, la figure 2 est une vue en coupe partielle, en partie éclatée, d'un module double de raccordement optique de la tête opto-électronique selon la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe partielle d'un module simple de raccordement optique de la tête opto-électroniq Ue selon la figure 1, 3 - la figure 4 est une vue en coupe partielle, en partie éclatée, d'un module double de raccordement mixte, optique et électrique, de la tête opto-électronique de la figure 1. Dans la figure 1, on a illustré une tête opto-électronique comportant plusieurs ensembles modulaires tels que 1 montés sur un substrat de circuit imprimé 2, ces ensembles étant soudés ou prêts à être soudés sur le substrat de circuit imprimé 2 pour la constitution d'une tête optoélectronique selon l'invention Ces ensembles modulaires sont de forme générale parallélépipédique et assurent notamment le raccordement optique d'éléments opto-élec- troniques 3, tels que photodiodes ou diodes électro-luminescentes qui y sont logés, chacun avec une fibre optique 4 dont l'extrémité équipée d'un embout terminal 5 viendra également s'y loger Bien que n'apparaissant pas directement sur la figure 1, certains de ces ensembles modulaires pourront également assurer la connexion électrique d'un conducteur électrique avec une broche ou picot soudé au substrat 2 et relié par une piste imprimée à des compo- sants actifs ou passifs montés sur le substrat et réalisant des circuits hybrides d'amplification associés aux éléments opto- électroniques On comprendra donc que chaque ensemble modulaire est équipé intérieurement de canaux qui débouchent sur deux faces opposées dites inférieure et supérieure et desquels sortent ou sortiront, du côté de sa face inférieure les pattes de connexion électrique 6 des éléments optoélectroniques ou des picots (non illustrés), qui seront soudées dans des trous métallisés du subs- trat 2 et du côté de sa face supérieure les fibres optiques telles que 4 alors raccordées aux éléments 3 ou des conducteurs élec- triques (non illustrés). Chaque ensemble modulaire présente avantageusement, sur sa face supérieure une réglette terminale 7 débordant latéralement, pour l'identification des raccordements qu'il assurera. Les différents types d'ensembles modulaires rentrant dans cette tête optique sont décrits plus en détail en regard des figures 2, 3 et 4 Ces ensembles modulaires sont dits, selon les raccordements effectués, module double de raccordement optique 12217 4- pour l'ensemble désigné par 1 A de la figure 2 assurant le raccor- dement de deux rangées d'éléments opto-électroniques 3 avec leurs fibres optiques respectives 4, ou module simple de raccordement optique pour l'ensemble désigné par 1 B de la figure 3 assurant le raccordement d'une rangée d'éléments opto-électroniques 3 avec leurs fibres 4, ou encore module double de raccordement mixte, c'est-à-dire de raccordement optique et de raccordement élec- trique pour l'ensemble modulaire désigné par 1 C de la figure 4 assurant d'une part le raccordement entre une rangée d'éléments opto-électriques 3 et leurs fibres optiques 4 et d'autre part le raccordement entre une rangée de picots conducteurs tels que 8 et des conducteurs électriques 9 également équipés d'embout 10. Au cours de la description de ces trois types de modules de raccordement, les éléments identiques ou analogues seront dési- gnés par les mêmes références numériques accompagnés de la lettre A, B ou C affectée au module concerné. Chacun de ces modules de raccordement comporte un bloc de jonction 10 A, 10 B ou 10 C définissant le corps extérieur du module et présentant intérieurement sur sa hauteur d'une part une plura- lité de canaux 11 A, 11 B ou 11 C et 11 'C disposés selon le cas en une ou deux rangées, qui débouchent sur sa face inférieure et, d'autre part, une rainure unique 12 A, 12 B ou 12 C qui débouche sur sa face supérieure et au fond de laquelle débouche la pluralité de canaux précités Chacun des canaux 11 A, 11 B et 11 C constitue un logement pour un élément opto-électronique et pour la partie ter- minale de l'embout 5 de la fibre optique à raccorder, le profilé intérieur de ce logement simplement schématisé ici, permettra la retenue mécanique de l'élément 3 qu'il reçoit Chaque canal 11 C constitue le logement pour le picot conducteur 8 et pour la partie terminale de l'embout d'extrémité 10 du conducteur électrique 8 à raccorder. La rainure 12 A, 12 B ou 12 C débouchant sur la face supé- rieure de chaque bloc de jonction est équipée d'un élément de support 13 A, 13 B ou 13 C et d'un élément ou joint d'étanchéité 14 A, 14 B ou 14 C, montés superposés l'un à l'autre en débordant légè- 12217 - rement sur la hauteur de la rainure et présentant l'un et l'autre une pluralité de canaux débouchants tels que 15 A, 15 B ou 15 C et 16 A, 16 B ou 16 C respectivement, en correspondance de nombre et de disposition relative avec les canaux 11 A, 11 B ou 11 C. Les canaux de l'élément de support sont eux-mêmes équipés chacun d'un manchon métallique 17 A, 17 B, 17 C ou 17 'C présentant des languettes longitudinales élastiques 18 A, 18 B, 18 C ou 18 'C rabattues vers l'intérieur du canal, les extrémités de ces lan- guettes s'étendant au voisinage de l'entrée du canal 11 A, 11 B, 11 C ou 11 'C correspondant Ces manchons 17 A, 17 B, 17 C sont montés en simple butée entre un épaulement interne prévu dans les canaux de l'élément support, du côté du joint d'étanchéité attenant et le fond de la rainure du bloc de jonction à la périphérie de ses propres canaux 11 A, 11 B, 11 C Le manchon 17 'C déborde hors du canal 15 C qui le reçoit, sa partie terminale externe coopère avec une bague périphérique conductrice 19, maintenue entre l'élément de support 13 C et le bord du canal 11 'C et sur laquelle est soudée extérieurement l'extrémité légèrement repliée du picot conduc- teur 8. Cette partie terminale externe du manchon 17 'C présente d'une part deux ailettes, non visibles ici, rabattues vers l'in- térieur en constituant un ressort de contact et d'autre part à l'opposé de ces ailettes une fente longitudinale dans laquelle s'insère une languette interne 19 ' de la bague 19. Le joint d'étanchéité 14 A, 14 B ou 14 C est en matériau élas- tique tel qu'en néoprène, il présente ou définit des éléments internes de rétention 24 A, 24 B ou 24 C sur la longueur de ses canaux. L'élément de support et le joint d'étanchéité sont maintenus dans la rainure du bloc de jonction 1 A, 1 B ou 1 C au moyen d'un couvercle 20 A, 20 B ou 20 C collé ou encliqueté sur les bords de cette rainure, ce couvercle étant équipé de passages pour les embouts des conducteurs 4 ou 9 à insérer dans leurs logements. De manière à coopérer avec ces modules de raccordement les 6 - fibres optiques gainées 4 ou les conducteurs 9 sont équipés d'em- bout 5 ou 10 Ces embouts 5 ou 10 de conducteurs 4 ou 9 présentent chacun une collerette intermédiaire 5 ' ou 10 ' à partir de laquelle sa partie terminale est définie en longueur en rapport avec la distance séparant les extrémités des languettes longitu- dinales 18 A, 18 B, 18 C de l'élément opto-électronique 3 ou des picots 8 et sa bague 19. Ainsi, lors du raccordement optique entre l'un des éléments optoélectroniques 3 logé dans son canal et la fibre optique correspondante, l'embout 5 de cette fibre insérée dans son loge- ment vient se bloquer en position par butée à la périphérie du logement de l'élément opto-électronique et par encliquetage des extrémités des languettes longitudinales élastiques du manchon qui équipe ce logement sous la collerette intermédiaire de l'èm- bout Dans cette position de blocage, l'extrémité de la fibre affleurant la face frontale de l'embout est pratiquement en contact avec la face sensible de l'élément opto-électronique pour assurer la transmission optique souhaitée. Lors du raccordement électrique entre le picot conducteur 8 monté avec la bague terminale 19 dans son logement et le conduc- teur électrique 9 correspondant, l'embout 10 de ce conducteur inséré dans son logement vient se bloquer en position par encli- quetage des extrémités des languettes du manchon qui équipe son logement sous la collerette intermédiaire 10 ' de l'embout; dans cette position la partie terminale de cet embout est fortement pressée entre la languette interne de la bague 19 et les ailettes opposées du manchon de manière à assurer le contact électrique souhaité. Dans ces figures 2 à 4 on a fait apparaître, en outre, les pattes 6 des éléments opto-électroniques 3 ou les extrémités des picots 8 soudés dans des trous métallisés du substrat de circuit imprimé 2. Avantageusement, dans cette tête optique la connexion opti- que, comme électrique, souhaitée et le démontage de cette connexion seront assurés par outil spécial venant en prise sur 122 1 7 7- l'embout 5 ou 10 et écarter les languettes longitudinales élasti- ques 18 A, 18 B, 18 C lors de son insertion ou retrait de l'ensemble modulaire de raccordement Ce raccordement est donc réalisé en une opération rapide et aisée, sans risque de détérioration en particulier de la fibre optique et assure simultanément une excellente tenue mécanique de la fibre optique par rapport à l'élément opto-électronique auquel elle est raccordée. 8- REVENDICATIONS 1/ Tête opto-électronique définie par l'association d'au moins un élément opto-électronique destiné à être monté sur un substrat de circuit imprimé et d'une fibre optique destinée à être raccordée à chaque élément optoélectronique et maintenue mécaniquement par rapport à cet élément auquel elle est raccordée, caractériséeen ce qu'elle comporte au moins un bloc de jonction ( 10 A, 10 B, 10 C) de forme générale parallélépipédique présentant intérieurement d'une part un canal ( 11 A, 11 B, 11 C) débouchant sur l'une de ses faces pour chaque élément opto-électronique, et d'autre part une rainure unique ( 12 A, 12 B, 12 C) débouchant sur sa face opposée et au fond de laquelle débouche chaque canal, un élément support ( 13 A, 13 B, 13 C) et un joint d'étanchéité ( 14 A, 14 B, 14 C) montés superposés l'un à l'autre dans ladite rainure et présen- tant l'un et l'autre un canal aligné axialement avec chaque canal dudit bloc de jonction, et un manchon métallique ( 17 A, 17 B, 17 C) à languettes longitudinales élastiques ( 18 A, 18 B, 18 C) rabattues intérieurement, équipant chaque canal dudit élément support et en ce que chaque fibre optique gainée ( 4) est équipée d'un embout ( 5) à collerette intermédiaire ( 5 ') assurant le blocage de la fibre dans la paire de canaux respectifs de l'élément de support et du joint d'étanchéité sous les extrémités desdites languettes longitudinales élastiques et son positionnement relativement à l'élément opto-électronique concerné pour leur raccordement opti- que. 2/ Tête optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit joint d'étanchéité présente des éléments de rétention ( 24 A, 24 B, 24 C) internes à chaque canal qu'il comporte. 3/ Tête optique selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risée par le fait que ledit élément support ( 13 A, 13 B, 13 C) et ledit joint d'étanchéité ( 14 A, 14 B, 14 C) sont bloqués dans la rainure du bloc de jonction ( 10 A, 10 B, 10 C) par un couvercle fixé sur les parois de ladite rainure. 4/ Tête optique selon 1 'une des revendications 1 à 3, caracté- risée par le fait que ledit bloc de jonction présente en outre un -9canal ( 11 'C) de logement d'un picot conducteur ( 8) à souder sur ledit substrat, débouchant au fond de ladite rainure ( 12 C), que ledit élément support ( 13 C) et ledit joint d'étanchéité ( 14 C) présentent l'un et l'autre un canal débouchant ( 15 C, 16 C) aligné axialement avec chaque canal ( 11 'C) de logement de picot et en ce que chaque canal de logement de picot de l'élément support est équipé d'un manchon à languettes longitudinales élastiques ( 18 'C) internes à ce canal et à partie d'extrémité externe à ce canal formant ressort de contact pour un conducteur électrique ( 9) équipé d'un embout ( 10) à collerette intermédiaire ( 10 ') en venant relier ledit picot et ledit conducteur concernés. / Tête optique selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte une bague ( 19) à languette interne ( 19 ') reliée au picot et montée sur la partie externe dudit manchon formant ressort de contact.