Brevet FR2524654A1 — publié le 19831007

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT DE FIBRES OPTIQUES ET PROCEDE LE METTANT EN OEUVRE La présente invention a pour objet un dispositif de raccor- dement de fibres optiques. Les fibres optiques de hautes performances (atténuation de l'ordre de quelques décibels par kilomètre) sont très sensibles aux contraintes Ainsi, l'atténuation produite au niveau d'un raccor- dement peut être multiplié par un facteur pouvant aller environ jusqu'à 4 dû à l'apport de contraintes sur les fibres. La présente invention a pour objet un dispositif de raccor- dement de fibres optiques permettant de minimiser l'apport de contraintes sur les fibres optiques au niveau du raccordement. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une surface de référence destinée à disposer bout-à-bout au moins une paire de fibres optiques et une bride élastique pour maintenir en place les fibres optiques sous l'action d'une force élastique transversale d'intensité donnée. La surface de référence peut comporter au moins une rainure adaptée à la forme des fibres Ladite rainure peut être en forme de V. La bride élastique peut comporter une région centrale élasti- quement déf ormable et une région périphérique présentant des moyens de fixation Cette région périphérique peut être non défor- mable élastiquement de manière à servir de butée lors du serrage de la bride élastique La région centrale élastiquement déformable peut être rapportée dans la bride élastique. La bride élastique selon l'invention peut être une pièce en matière plastique moulée affectant en coupe la forme générale d'un U dont les branches latérales se rejoignent par une paroi élastique et mince d'épaisseur donnée. Le dispositif peut comporter une bride plate pour maintenir en place au moins une fibre optique située d'un côté du raccordement. Le dispositif peut être constitué de pièces de contour exté- rieur cylindrique disposées dans un logement ménagé dans deux demicoquilles. Pour la réalisation du raccordement de plusieurs fibres opti- ques, la bride élastique peut comporter deux rebords latéraux reliés entre eux à leurs extrémités et comportant dans leur partie centrale et sur une longueur donnée 1, une membrane élastiquement défor- mable comportant deux parois parallèles se prolongeant par des parois inclinées convergentes reliées entre elles par une paroi plane destinée à venir s'appuyer contre les fibres optiques lorsque le dispositif est monté. Le procédé comporte une étape o on prépare des extrémités des fibres optiques à raccorder, une étape o on dispose au moins une première fibre optique sur la surface de référence, une étape o on dispose une deuxième fibre optique en regard de chaque première fibre optique, éventuellement une étape o on positionne la bride élastique sans serrage de manière à positionner les fibres optiques tout en laissant une liberté de déplacement en translation au moins à chaque deuxième fibre optique, une étape o on met en butée l'extrémité de chaque deuxième fibre optique contre l'extrémité de chaque première fibre optique et une étape o on serre en position la bride élastique. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures ci-annexées: la figure la représente en vue éclatée un premier mode de réalisation de l'invention, la figure lb représente un détail de la figure la, à savoir un V de positionnement de'fibres optiques, les figures 2 a et 2 b représentent respectivement en vue latérale et en coupe les brides de positionnement de fibres optiques suivant le mode de réalisation de la figure la, 2524654- la figure 3 représente en vue latérale une variante de réalisation de la bride représentée à la figure 2 b, la figure 4 représente en vue éclatée une autre variante de l'invention, les figures 5 a et 5 b, 6 a et 6 b représentent des détails et des pièces du mode de réalisation de la figure 4, la figure 7 représente en coupe un mode de réalisation de l'invention sous forme de connecteur, les figures 8 a à 8 d représentent des pièces de positionnement des fibres optiques du mode de réalisation de la figure 7, les figures 9 a, 9 b et 10 représentent un support présentant une pluralité de rainures en forme de V destinées à un raccordement d'une pluralité de fibres optiques, les figures lia à lic représentent une bride adaptée au raccordement d'une pluralité de fibres optiques. Selon la figure la, un support 1 est pourvu d'un V 2 de position- nement de fibres optiques Le V est la forme optimale pour une surface de référence En coupe, la fibre est maintenue centrée par contact géométrique avec deux points de référence Le raccor- dement est obtenu grâce à une bride dite élastique 4 et éventuel- lement une bride 3 qui sont destinées à être vissées dans des taraudages 6 du support 1 grâce à des vis 5. Selon la figure lb, le V 2 de positionnement présente un angle de 900 entre ses parois et il est conçu de telle manière qu'une fibre de diamètre D dépasse de celui-ci d'une hauteur d donnée Par exemple, pour une fibre de 125 microns d'épaisseur, le dépassement d choisi est situé dans une plage de 20 à 40 microns. Suivant la figure 2 a, la bride 3 se présente sous la forme d'une plaque plane pourvue de deux alésages 11 Selon la coupe de la figure 2 b, la bride élastique 4 affecte en coupe la forme générale d'un U présentant une branche centrale 7 et deux branches latérales 8 alésées en 9 Les deux branches 8 du U se rejoignent par une paroi élastique et mince 10 de longueur L et d'épaisseur e 1 Cette paroi est cambrée vers l'extérieur et dépasse d'une distance d' des surfaces planes de référence constituées par les extrémités 8 ' des U.La forme cambrée de la paroi 10 permet de diriger les fibres au fond du V et d'éviter les chevauchements des fibres. On va maintenant décrire une opération de raccordement de deux fibres optiques suivant ce mode de réalisation La première opération consiste à préparer une des fibres optiques Pour ce faire, on enlève sur une courte longueur à l'extrémité de celle-ci la gaine extérieure de protection, tout en conservant la gaine optique La fibre ainsi préparée est positionnée dans le V repéré en 2 et elle est maintenue en position par serrage de la bride 3 à un niveau o la gaine n'a pas été enlevée Comme la fibre est encore revêtue de sa gaine de protection mécanique, par exemple en époxy ou en silicone, le serrage de la bride 3 n'apporte pas de contraintes au niveau de la fibre proprement dite Par ailleurs, la présence de la bride 3 facilite la mise en place du raccordement, puisqu'elle maintient en position la première fibre lors de la présentation de la deuxième fibre On prépare ensuite l'extrémité de l'autre fibre et on la positionne dans le V 2 au voisinage de l'extrémité de la première fibre, avec interposition d'une goutte de liquide adaptateur d'indice Le liquide adaptateur d'indice améliore l'atténuation du raccordement et faci- lite la manipulation On met en place la bride élastique 4 sans serrage Le positionnement de la bride élastique 4 sans serrage permet de plaquer la deuxième fibre au fond du V tout en laissant à celle-ci une liberté de déplacement en translation On met ensuite en butée manuellement l'extrémité de la deuxième fibre contre l'extrémité de la première Cette opération se fait facilement et correctement grâce au plaquage de la deuxième fibre procurée par la deuxième bride On serre ensuite la bride 4 par vissage des vis 5 dans les taraudages 6 La bride plate peut être ultérieurement démontée Lorsque la bride élastique 4 est vissée sur le support 1, les deux fibres optiques sont maintenues en position dans le V par une force de rappel élastique due à la déformation élastique de la paroi 10 Cette force s'exerce sur la partie dénudée des fibres, laquelle doit donc correspondre à la largeur de la bride élastique 4. Comme des forces de contraintes appliquées transversalement aux fibres optiques seraient susceptibles de produire une atténuation, les paramètres qui définissent la paroi 10 sont choisis de telle manière que la force appliquée sur les fibres soit suffisamment faible pour ne pas produire de tels inconvénients. A titre d'exemple, on a réalisé la bride élastique 4 en un polycarbonate non renforcé (par exemple marque MAKROLON de la Société BAYER) Il présente une densité de 1,2 à 1,24 et un module d'élasticité de 22 000 Kg/cm 2 Il est facilement moulable et possède une bonne résistance à la flexion et une bonne stabilité dimen- sionnelle Dans cet exemple de réalisation, la longueur L de la paroi est de 7 mm, son épaisseur e 1 de 0,35 mm environ, et le dépassement d', de l'ordre de 0,2 mm, pour une fibre optique de 125 microns de diamètre dépassant de 20 à 40 microns d'une rainure en is 5 forme de V (voir figure 2 b). Sur un banc de mesure, on a testé 50 raccordements réalisés comme cidessus à partir du clivage d'une fibre à gaine optique dure d'un câble et mise bout-à-bout des deux extrémités Pour 46 de ceux-ci, l'atténuation d e au raccordement était inférieure à 0,1 d B, c'est-à-dire pratiquement non mesurable. Un tel raccordement peut donc être utilisé comme référence pour un banc de test de l'atténuation des connecteurs. De la description et de l'exemple ci-dessus, il ressort que la force exercée sur les fibres optiques situées dans le V ne dépend que des caractéristiques géométriques de la bride, de la fibre et du V. Elle est par contre indépendante de la force de serrage En effet, les extrémités 8 ' des branches 8 du U viennent en butée sur la paroi plane du support 1 et tout serrage ultérieur des vis 5 ne transmet à la paroi 10 aucune force supplémentaire de compression. Selon la figure 3, la bride élastique présente un bloc central 7 ' et deux branches latérales 8 alésées en 9 ' Les deux branches 8 ' sont séparées par une cavité comportant une partie centrale plane 14 et deux logements 13 destinés à recevoir une plaque élastique 10 ' qui joue le r 8 le de la paroi 10 de la figure 2 b. Selon la figure 4, la bride élastique est obtenue à partir d'une bride plate 3 ', et d'un support 21 entre lesquels est disposée une pièce élastique 20 L'ensemble est monté par vissage dans les taraudages 6 du support 1 Selon les figures Sa et 5 b, qui repré- sentent la pièce élastique 20 en vue de dessus et en vue latérale, celleci comporte deux portions latérales planes 24 ouvertes en 22 jusqu'à des arrondis 23 destinés à recevoir les vis 5 et une portion centrale cambrée 25 qui présente en vue latérale la forme d'un arc de cercle de rayon R La pièce élastique 20 a une épaisseur e 2 Elle peut être métallique et obtenue par emboutissage d'une plaque d'acier. A titre d'exemple, l'acier choisi est un acier à ressort en alliage Cu-Be, l'épaisseur e 2 est de 0, 2 mm, et le dépassement par rapport à la partie inférieure de la bride 21 de 0,2 mm. Selon les figures 6 a et 6 b qui représentent la bride 21 respectivement en vue latérale et de dessus, celle-ci affecte la forme d'un U dont la branche centrale 26 est plus épaisse que les deux branches latérales 27 de manière à positionner la pièce élastique 20 Les branches latérales 27 présentent chacune un alésage 29 et un chanfrein 28 situé du côté interne de chaque branche 27 Ce chanfrein 28 a pour but de laisser passer la zone de jonction entre la portion plane 24 et la portion cambrée 25 de la pièce élastique 20 Lorsque l'ensemble est monté, la portion cam- brée 25 de la pièce élastique 20 dépasse d'une quantité donnée de la partie inférieure 27 ' de la bride 21 La force élastique d'appui sur les fibres optiques est ainsi déterminée par les caractéristiques méca- niques de l'ensemble comme dans le cas de la figure la Par ailleurs, la réalisation du raccordement des fibres optiques met en oeuvre les mêmes étapes que dans le cas de la figure la. La figure 7 représente un dispositif de raccordement selon l'invention sous la forme d'un connecteur optique Il comporte un boitier extérieur constitué par deux demi-coquilles 31 et 32 fixées entre elles par des vis non représentées Les fibres gainées sont amenées à la partie active du connecteur par des brides présentant une partie cylindrique 33 se terminant par une partie de diamètre plus importante 33 ' qui est bloquée dans des logements corres- pondant des demi-coquilles 31 et 32 Un support 34 et des brides 35 et 36 sont emprisonnés entre les demi-coquilles, dans un logement S cylindrique Les brides 35 et 36 sont rendues solidaires du support 34 par des clips 37 Le support 34 s'étend sur toute la longueur du. logement disponible entre les demi-coquilles 31 et 32. La bride 34 (figure Sa) comporte un V 65 de positionnement des fibres, lequel est disposée sur sa face supérieure 64 La face supérieure 64 est bordée de deux entailles 62 Sa partie centrale 60 est de forme générale semi-circulaire, sauf à sa partie inférieure o elle présente un méplat 61 au centre duquel est ménagée une entaille 61 ' en forme de V destinée à recevoir une branche d'un clip 37 Le support 34 présente à ses extrémités, et éventuellement en son milieu une région cylindrique 63 de diamètre plus grand, lequel correspond au diamètre intérieur de la demi-coquille cylindrique 31. La bride 35 (figure 8 b), qui joue le rôle de la bride 3 de la figure la, comporte une face plane inférieure 52 dans laquelle est ménagée une rainure 54 'dont la largeur correspond à celle de la surface supérieure 64 du support 34, la surface inférieure 52 venant par ailleurs en butée dans les entailles 62 La partie centrale de la bride 35 présente comme pour le support 34, un contour cylindrique et sa partie supérieure est constituée par un méplat 51 pourvu d'une entaille 51 ' en forme de V destinée à recevoir une branche d'un clip 37 A chacune de ses extrémités, la bride 35 est pourvue d'un contour cylindrique 53, dont le diamètre plus grand que celui de la partie centrale 50 correspond au diamètre intérieur de la demi- coquille 32. Selon la figure 8 c, la bride élastique 36, qui remplit la fonction de la bride élastique 4 de la figure la, présente une face inférieure constituée par une membrane élastique légèrement cambrée (voir la description de la membrane élastique 10 à la figure 2 B) La membrane élastique 45 est bordée de deux rebords 42 présentant une surfaoe plane inférieure 42 ' Les rebords 42 sont espacés et dimen- a sionnés de telle manière que les surfaces inférieures 42 ' viennent en butée au fond des entailles 62 du support 34 Ceci permet de positionner les fibres au niveau de leur raccordement dans le V 65 sans exercer sur elles de contraintes trop importantes, ainsi qu'il a été précédemment expliqué La partie centrale 40 de la bride élastique 36 a un contour généralement cylindrique sauf à sa partie supérieure, laquelle présente un méplat 41 dans lequel es't ménagée une entaille 41 ' permettant de recevoir une branche d'un clip 37 La partie centrale 40 présente à sa partie inférieure une cavité 44 qui borde la membrane élastique 45 A chacune des extrémités de la bride élastique 36, est ménagé un contour cylindrique 43 dont le diamètre extérieur plus grand que celui de la partie centrale 40, correspond au diamètre intérieur de la demi-coquille 32. Le raccordement de deux fibres optiques met en oeuvre les mêmes opérations que dans le cas des modes de réalisation précé- dents, les brides 35 et 36 étant fixées sur le support 34 grâce à un clip 37 représenté à la figure 8 d Celui-ci présente une portion centrale 70 recourbée selon un diamètre correspondant à celui des parties centrales 40, 50 et 60 La partie centrale 70 présente de chaque côté un coude 71 qui se prolonge par une partie droite 72 dirigée vers l'intérieur Chaque partie droite 72 se prolonge par un coude 73 et une portion terminale 74 dirigée vers l'extérieur, l'ensemble 72, 73 et 74 étant destiné à venir se loger dans les entailles en forme de V 41 ', 51 ' et 61 '. Les figures 9 a et 9 b représentent respectivement en vue de dessus et en coupe un élément de support pour fibre optique destiné à un raccordement multiple et comporte un bloc 80 de largeur I et de longueur L 1 à la surface supérieure duquel sont ménagées des rainures 82 en forme de V bordées à chaque extrémité par des rainures 81 également en forme de V mais de dimension plus importante de manière à faciliter la présentation des fibres opti- ques Cet élément de support est destiné à être inséré dans un support central représenté en coupe à la figure 10 Celui-ci com- porte un bloc 83 présentant une surface supérieure plane 84 dans laquelle est ménagée une rainure 85 dont la largeur I correspond à celle de l'élément de support précédemment décrit La surface supérieure 84 comporte également des taraudages 84 ' destinés à la fixation de la ou des brides du dispositif de raccordement. Les figures lia à lic représentent respectivement en vue de dessus, en coupe AA et en coupe BB un mode de réalisation d'une bride élastique destinée à être montée sur le support décrit à la figure 10. La bride élastique comporte deux rebords latéraux 90 Ceux-ci sont reliés entre eux à chacune de leurs extrémités par des sections 91 de forme rectangulaire dans lesquelles sont ménagés des alésages 92 Ces sections 91 ne s'étendent pas jusqu'à la surface supérieure des rebords latéraux 90 afin de laisser un espace disponible pour les têtes de vis dans les alésages 92 Dans la partie centrale des rebords latéraux 90, et sur une longueur I est disposée une membrane elastiquement déformable qui s'étend depuis un rebord 90 jusqu'à l'autre Celle-ci se compose de deux parois parallèles 93 dont chacune prolonge vers le bas les rebords latéraux 90 Les parois verticales 93 se prolongent par des parois inclinées convergentes 94 qui sont reliées entre elles par une portion plane 95 Cette portion est disposée de telle manière qu'elle dépasse d'une distance d' du plan inférieur 91 ' des sections 91 De cette manière, lorsque la bride élastique est montée sur le support 83, par montage des vis dans les taraudages 84 ' à travers les alésages 92, la portion plane 95 vient appuyer les fibres optiques dans les rainures 82 sur toute la longueur 1. Le raccordement est avantageusement effectué de la manière suivante Les fibres à l'extrémité de deux câbles à raccorder sont montées en position sur un support latéral (non représenté) et pourvu de rainures en forme de V présentant le même écartement que celles du support central Elles sont préparées grâce à un outillage de cassure collective de fibres optiques tel que décrit dans la demande de brevet français 80 16 917 déposée le 31 juillet 1980 par la Demanderesse Chaque support latéral est réalisé de telle ma- nière que les fibres en dépassent après cassure d'une quantité î- déterminée avec précision Les supports latéraux sont alors montés de chaque côté du bloc 83 du support central Les fibres optiques sont alors positionnées en face les unes des autres Il ne reste plus qu'à monter la bride élastique (figures lia à Ilc) avec interposition éventuelle d'un liquide d'indice. La bride élastique représentée sur les figures lia à lic peut être réalisée par moulage A titre d'exemple, la matière est un polycarbonate non chargé (marque MAKROLON de la Société BAYER) La membrane élastique a une longueur I égale à Il mm, une épaisseur el constante égale à 0,3 mm, la portion 95 a une largeur de 1,5 mm pour un écartement de 7 mm entre les parois latérales 93, et le dépassement d' est égal à 0,2 mm pour des fibres optiques de 125 microns de diamètre et dépassant de 20 à 40 microns des rainures en forme de V. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation explici- tement décrits et exemplifiés Ainsi, on peut utiliser d'autres maté- riaux pour réaliser les brides et notamment les brides élastiques En effet, tous les matériaux élastiques présentant de bonnes propriétés mécaniques peuvent être utilisés Pour obtenir des forces de pres- sion comparables à celles des exemples mentionnés ci-dessus, il suffit d'adapter les dimensions des parois élastiques en tenant compte du module d'élasticité du matériau utilisé. il R E V E N D I C A T I 1 O N S 1 Dispositif de raccordement de fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comporte une surface de référence ( 1) destinée à disposer bout-à-bout au moins une paire de fibres optiques et une bride élastique ( 4) pour maintenir en place les fibres optiques sous l'action d'une force élastique transversale d'intensité donnée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de référence ( 1) comporte au moins une rainure ( 2) adaptée à la forme des fibres. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite rainure ( 2) est en forme de V. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que la bride élastique ( 4) comporte une région centrale élastiquement déformable et une région périphérique ( 8) présen- tant des moyens de fixation. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la région périphérique ( 8) est non élastiquement déformable de manière à servir de butée ( 8 ') lors du serrage de la bride élastique ( 4). 6 Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la région centrale élastiquement déformable ( 10 ', 20) est rapportée dans la bride élastique. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bride élastique ( 4) présente des logements ( 13) recevant une pla- quette élastiquement déformable ( 10 ') et disposés de manière telle que celle-ci est cambrée vers l'extérieur. 8 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaquette ( 20) élastiquement déformable comporte deux portions latérales ( 24) planes et une portion centrale ( 25) cambrée et élastiquement déformable, et en ce que celle-ci est montée entre une bride ( 3 ') et un support ( 21). 9 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce qu'il comporte une bride plate ( 3) pour maintenir en place au moins une fibre optique située d'un côté du raccordement. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'il est constitué de pièces ( 34, 35, 36) de contour extérieur cylindrique disposées dans un logement ménagé dans deux demi-coquilles ( 31, 32). 11 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que, pour la réalisation du raccordement de plusieurs fibres optiques, la bride élastique ( 4) -comporte deux rebords laté- raux ( 90) reliés entre eux à leurs extrémités et comportant dans leur partie centrale et sur une longueur donnée 1, une membrane élasti- quement déformable comportant deux parois parallèles ( 93) se prolongeant par des parois inclinées convergentes ( 94) reliées entre elles par une paroi plane ( 95) destinée à venir s'appuyer contre les fibres optiques lorsque le dispositif est monté. 12 Dispositif de raccordement de fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comporte une bride élastique ( 4) en matière plastique moulée affectant en coupe la forme générale d'un U ( 7, 8) dont les branches latérales se rejoignent par une paroi ( 10) élastique et mince d'épaisseur donnée (e 1). 13 Procédé de raccordement de fibres optiques mettant en oeuvre un dispositif selon les revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'il comporte les étapes de préparer les extrémités des fibres optiques à raccorder, de disposer au moins une première fibre optique sur la surface de référence, de disposer une deuxième fibre optique en regard de chaque première fibre optique, de mettre en butée l'extrémité de chaque deuxième fibre optique contre l'extré- mité de chaque première fibre optique, et de serrer en position la bride élastique. 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de positionner une bride élastique sans serrage de manière à positionner les fibres optiques tout en laissant une liberté de déplacement en translation au moins à chaque deuxième fibre optique.