Brevet FR2533710A1 — publié le 19840330

-1 2533710 "PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UN DISPOSITIF DE TRANSMISSION PAR FIBRE OPTIQUE" La présente invention concerne un procédé d'assem- blage d'un dispositif de transmission d'informations lumi- neuses comportant une opération de centrage d'un premier élément optique par rapport à un second, ledit premier élé- ment étant constitué d'au moins une fibre optique dont l'ex- trémité en regard du second élément est sertie dans une virole en un matériau sensible à l'action de corps magnéti- sants, et le second élément portant, entre autres, un com- posant optoélectronique, procédé selon lequel on amène la face active de ladite extrémité de la fibre dans une posi- tion telle que le rendement de transfert des rayonnements lumineux transmis par ladite fibre est optimal, l'ensemble étant alors fixé dans cette position, puis enrobé dans une matière plastique opaque formant une enveloppe étanche aux rayonnements lumineux provenant de l'extérieur. La présente invention concerne également le disposi- tif obtenu par ce procédé O Dans le domaine des télécommunications, il est connu de remplacer certaines liaisons électriques coaxiales entre appareillages électroniques par des liaisons optiques obte- nues par l'intermédiaire de fibres optiques placées dans une enveloppe appropriée et interconnectant une source émettrice de lumière et un photorécepteur. Ces fibres optiques, utilisables dans des gammes de fréquences élevées, présentent l'avantage d'être insensibles aux perturbations parasites extérieures et ont un coeffi- cient d'atténuation plus faible que les câbles coaxiaux clas- siques Par ailleurs, elles permettent des liaisons entre points portés à des potentiels électriques différents et elles sont plus légères que lesdits câbles coaxiaux. -2 2533710 Une fibre optique est généralement constituée de. deux matériaux transparents d'indices de réfraction diffé- rents entourés d'une gaine plastique souple ayant pour but de la protéger contre les effets des agents mécaniques ou atmosphériques extérieurs et, également, de la rendre visible. En effet, pour des raisons de poids et d'encombre- ment et pour des raisons de coût évidentes, le diamètre de la section active d'une fibre optique a progressivement diminué et tend à se stabiliser à l'heure actuelle autour de 50 pm Or, un tel type de fibre est généralement associé à des composants optoélectroniques, notamment des sources émissives de lumière, créés sur des cristaux semiconducteurs dont la jonction électroluminescente présente un diamètre de dimension sensiblement équivalente. Dans ces conditions, sachant que l'angle d'acceptance d'une fibre optique peut ne pas dépasser 100, il est évident que si la source émissive n'est pas suffisamment directive ou si la face active de la fibre, c'est-à-dire la face en regard de la source émissive, n'est pas mise en place avec précision, le rendement de transfert ou de couplage est notablement réduit. Pour assurer une transmission optimale des informa- tions dans une fibre, il est donc souhaitable, d'une part d'introduire dans ladite fibre un maximum de lumière et, d'autre part, d'établir avec un très grand soin le centrage et la distance entre la source émissive et la face active de la fibre. Il en découle que la mise en place d'une fibre à pei- ne visible pour un oeil non exercé face à une source lumi- neuse de diamètre équivalent à celui de la fibre pose de grandes difficultés techniques. Lorsqu'il s'agit du couplage d'une fibre optique avec un composant optoélectronique photorécepteur, le problème du centrage d'un élément par rapport à l'autre ne se pose pas avec la même acuité. -3 2533710 En effet, dans les dispositifs connus, l'élément photorécepteur est généralement une diode semiconductrice dont le diamètre de jonction est supérieur à celui de la section de la face active de la fibre, ce qui autorise une certaine marge d'erreur dans la mise en place et le centrage des éléments Cependant, si l'on doit réduire la surface de la diode photoréceptrice par rapport à celle de la sec- tion de la fibre, on rencontre alors les mêmes difficultés que dans le cas plus largement exposé du centrage d'une fibre par rapport à une source émissive. Pour faciliter l'assemblage d'un dispositif de trans- mission par fibre, les composants optoélectroniques, ou com- posants d'extrémité, sont souvent rattachés à une fibre, dite de transfert d'informations, par l'intermédiaire d'une fibre de faible longueur, dite fibre amorce, définitivement fixée à chacun desdets composants Cette solution, plus intéressante sur le plan industriel, présente cependant des inconvénients car elle nécessite un parfait centrage, non seulement entre la fibre amorce et le composant optoélec- tronique, mais également entre la fibre amorce et la fibre de transfert. Dans leur forme la plus récente, les dispositifs de transmission par fibre optique comportent à chaque extrémité de ladite fibre un composant optoélectronique porté par un support métallique et enrobé dans une enveloppe en matière plastique opaque Dans cette enveloppe, et en regard du com- posant optoélectronique, est formé un conduit dans lequel est introduite et fixée une extrémité d'une fibre amorce dont l'autre extrémité est raccordée à la fibre de transfert. Pour faciliter son ancrage dans l'enveloppe en matière plas- tique opaque, la fibre amorce comporte à son extrémité un embout le plus souvent métallique, en forme de virole, serti sur la gaine plastique protégeant la partie active de ladite fibre. Il va de soi que le centrage du composant optoélectro- nique disposé sur une face plane d'un support relativement large servant à la fois d'embase et de dissipateur par rap- -4- 2533710 port à la fibre optique guidée par le conduit ainsi que le respect de la distance entre ledit composant optoélectroni- que et la face active de l'extrémité de la fibre sont rela- tivement difficiles à obtenir En effet, les tolérances de dimensions des diamètres de la fibre optique, de la virole et du conduit nécessaires à une introduction aisée de la fibre font souvent apparaître un jeu non négligeable entre ces divers éléments. Or, entre le moment de la mise en coincidence de la fibre avec le composant optoélectronique et le moment de la fixation de ladite fibre dans le conduit s'écoule un temps généralement assez long (dû notamment aux manipula- tions et à la solidification du matériau de collage) pendant lequel il faut maintenir les éléments dans leur position initiale: cette opération est d'autant plus difficile que le jeu entre lesdits éléments est important. Le raccordement de la fibre amorce avec la fibre de transfert est généralement réalisé à l'aide de connecteurs métalliques pour lesquels se trouvent posés les mêmes pro- blèmes de centrage et de mise à distance correcte des faces actives des deux fibres. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et s'appuie, pour ce faire, sur l'utilisation des propriétés magnétiques de certains matériaux. En effet, la présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un dispositif de transmission d'informations lumineuses comportant une opération de centrage d'un premier élément optique par rapport à un second, ledit premier élé- ment étant constitué d'au moins une fibre optique dont l'ex- trémité en regard du second élément est sertie dans une virole en un matériau sensible à l'action de corps magnéti- sants et le second élément portant, entre autres, un compo- sant optoélectronique, procédé selon lequel on amène la face active de ladite extrémité de la fibre dans une position telle que le rendement de transfert des rayonnements lumi- neux transmis par ladite fibre est optimal, l'ensemble étant alors fixé dans cette position, puis enrobé dans une matière -5 X 2533710 plastique opaque formant une enveloppe étanche aux rayon- nements lumineux provenant de l'extérieur, notamment remar- quable en ce que, à la surface d'une embase métallique solidaire du second élément optique portant le composant optoélectronique, on soude un anneau sensiblement concen- trique audit élément et obtenu à partir d'un matériau magnétisable, en ce que, par un moyen approprié, on crée un champ magnétique dans ledit anneau sur la face plane exter- ne duquel est attirée et maintenue la virole sertie à l'ex- trémité de la fibre optique du premier élément optique, puis en ce que, par déplacement de ladite virole sur cette surface, on détermine la position de la fibre pour laquelle le rendement de transfert est optimal et, enfin, en ce que l'on immobilise la virole de ladite fibre optique sur l'an- neau dans la position ainsi déterminée avant de procéder à l'enrobage de l'ensemble dans la matière plastique opaque. La mise en oeuvre de ce procédé présente de nombreux avantages, Ainsi, par exemple O dans le cas d'une source émissive rayonnant dans l'espace selon sensiblement la loi de Lambert, l'expérience confirme que, malgré la petitesse des dimensions de ladite source émissive et de la fibre optique, celle-ci est aisément amenée dans la position pour laquelle le rendement de transfert de la quantité de lumiè- re émise est optimal en tenant compte de l'angle d'accep- tance de la fibre optique De plus, son maintien dans cette position jusqu'à et pendant l'opération de fixation ne pré- sente pas de difficultés. Le procédé selon l'invention est-applicable dans le cas d'un assemblage d'un composant optoélectronique avec une fibre amorce ou avec une fibre de transfert, mais il est également applicable dans le cas d'une connexion entre une fibre amorce et une fibre de transfert, la fibre amorce fai- sant alors partie intégrante du second élément optiqueo Dans le premier cas, l'embase métallique sur laquelle est soudé l'anneau sert alors de support au composant optoélectronique et, dans le second cas, l'embase métallique devant recevoir l'anneau est fixée sur l'extrémité de la fibre amorce oppo- sée à celle en regard du composant optoélectronique. 6 2533710 Dans une première foirme de mise en oeuvre du procé- dé selon l'invention, l'anneau est obtenu à partir d'un matériau ferromagnétique et le champ magnétique créé est maintenu en permanence dans ledit anneau mais, le plus sou- vent, dans une seconde forme préférentielle de mise en oeu- vre du procédé, ledit champ magnétique créé dans l'anneau n'est maintenu que pour une période temporaire nécessaire au maintien et à la fixation de la fibre optique dans la position choisie. i O Dans ce dernier cas, le champ est préférentiellement créé dans l'anneau sous l'effet d'un solénoïde disposé pro- visoirement sous l'embase métallique qui supporte ledit anneau. Avantageusement, le matériau constituant l'anneau est une céramique magnétique telle que le ferrite, du type ferrite dur si l'aimantation doit être permanente et du type ferrite doux si l'aimantation n'est que temporaire. Les ferrites présentent, en effet, l'avantage d'asso- cier une haute perméabilité magnétique à une résistance éle- vée qui les rend pratiquement isolants du point de vue élec- trique, ce qui facilite notamment les prises de contact sur le composant optoélectronique en limitant de façon notable les risques de court-circuit lorsqu'il s'agit de son assem- blage avec l'extrémité de la fibre optique en regard. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention s'ap- plique à tous les types de dispositifs de transmission par fibre optique, mais elle est particulièrement intéressante dans le cas de dispositifs à sortie de fibre amorce dite latérale On sait, en effet, que les dispositifs de trans- mission par fibre sont fixés le plus souvent sur des cir- cuits imprimés portés par des cartes enfichables disposées parallèlement entre elles et entre lesquelles l'espace est restreint Il est donc préférable que la fibre optique sor- tant de chacun des dispositifs soit orientée dans une direc- tion parallèle au plan desdites cartes, et non dans une direction perpendiculaire. -7 2533710 Le procédé selon l'invention permet d'obtenir aisé- ment de tels dispositifs et admet plusieurs modes de mise en application. Ainsi, dans le cas o il s'agit de connecter un com- posant optoélectronique et une fibre optique, l'anneau en matériau magnétisable peut Etre fixé sur l'embase métalli- que avant la mise en place dudit composant optoélectronique, ce qui permet de réaliser le centrage de ce dernier par rap- port audit anneau. Dans un autre mode de mise en oeuvre, le composant optoélectronique est soudé sur l'embase métallique, puis l'ensemble ainsi constitué est maintenu dans un bloc de matière plastique moulée comportant, en regard dudit compo- sant optoélectronique, un puits dans lequel est alors intro- duit l'anneau en matériau magnétisable o Dans le cas o il s'agit de connecter deux fibres optiques entre elles, par exemple une fibre amorce et une fibre transfert, l'anneau est préférentiellement soudé sur l'embase métallique avant que celle-ci ne soit fixée sur l'extrémité de la fibre amorce. La présente invention concerne également le disposi- tif de transmission d'informations lumineuses obtenu par le procédé ci-dessus décrit et comportant notamment deux élé- ments optiques dont le premier est constitué d'au moins une fibre optique sur l'extrémité de laquelle, en regard du second élément, est sertie une virole en un matériau sensi- ble à l'action de corps magnétisants et dont ledit second élément comporte essentiellement un composant optoélectroni- que, les deux éléments optiques étant maintenus et enrobés dans une matière plastique opaque, dispositif notamment remarquable en ce que ledit second élément optique comporte également une embase métallique sur laquelle est soudé un anneau en un matériau pouvant posséder, au moins d'une ma- nière temporaire, des propriétés magnétiques, ledit anneau formant appui à la virole sertie sur l'extrémité de la fibre du premier élément optique. -8 2533710 Suivant la destination du dispositif selon l'inven- tion, l'embase métallique sert également de support au com- posant optoélectronique s'il s'agit de raccorder ce dernier à une fibre amorce ou bien l'embase métallique est fixée sur l'extrémité d'une fibre amorce opposée à celle en regard du composant optoélectronique, ladite extrémité devant alors être raccordée à une fibre optique de transfert d'informations. La description qui va suivre, en regard des figures décrivant des exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 à 3 représentent schématiquement diver- ses étapes de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans une forme de réalisation courante correspondant à un dispositif de transmission optique à sortie de fibre amorce latérale. Il est à noter que, sur les figures, les dimensions sont considérablement exagérées et non proportionnées, ceci afin de rendre les dessins plus clairs. Les figures la et lb représentent respectivement une vue de face et une coupe suivant la ligne I-I d'un disposi- tif selon l'invention dans sa première étape de réalisation. Selon ces figures, pour obtenir ce résultat, on part d'un motif provenant d'un ensemble connu des spécialistes sous le nom de "peigne" et comportant une embase métallique 1, terminée par une première languette de connexion {a et une seconde languette de connexion 2 Sur l'embase métalli- que 1, on soude le cristal semiconducteur portant le compo- sant-optoélectronique 3 constitué de deux régions dont l'une est donc en contact direct avec ladite embase 1 et dont l'au- tre est raccordée à la languette de connexion 2 par un fil métallique 4. Le composant optoélectronique 3 et l'embase qui le supporte constituent le second des deux éléments optiques du dispositif obtenu par l'invention. Pour faciliter la dissipation thermique dudit cristal, l'embase 1 est avantageusement de grande surface et peut éventuellement comporter un trou lb permettant de la fixer sur un autre dissipateur. L'opération suivante consiste à enrober l'en:emble dans un bloc de résine moulé 5 comportant, en regard du composant optoélectronique 3, un puits 6 de forme légère- ment tronconique par exemple et dont le fond est constitué par la surface apparente de l'embase 1. Conformément à la figure 2, on introduit dans le puits 6 un anneau 7 en un matériau magnétisable de diamètre extérieur sensiblement égal à celui du fond dudit puits sur lequel on le soude ensuite. Pour éviter les risques de court-circuit entre le fil de connexion 4 et l'embase 1 par l'intermédiaire dudit anneau 7, celui-ci est avantageusement choisi en une cérami- que magnétique du type ferrite. Conformément à l'invention, la mise en place de cet anneau 7 a pour but de faciliter le centrage et la fixation de l'extrémité d'une fibre optique amorce 8 devant être mise en regard du composant optoélectronique 3 et préalablement sertie dans une virole 9 dont une partie au moins, 9 a, est constituée d'un matériau doté d'une forte perméabilité magnétique Cette fibre amorce 8 constitue le premier élé- ment optique du dispositif. Par un moyen approprié, par exemple sous l'effet d'un électro-aimant placé sous l'anneau 7, on crée dans ce dernier un champ magnétique suffisant pour attirer la virole 9 et pour plaquer la face 9 a de cette dernière sur la surface plane externe dudit anneau en lui laissant toutefois la pos- sibilité de glisser latéralement sur cette surface. Le composant optoélectronique 3 et la fibre optique 8 étant alors provisoirement raccordés à des appareillages de contrôle, on déplace la virole 9 sur l'anneau 7 (donc la face active 8 a de l'extrémité de la fibre 8 par rapport au compo- sant optoélectronique 3) jusqu'à obtention du rendement de transfert optimal La meilleure position étant ainsi repérée, ladite virole s'y trouve maintenue sous l'effet du champ ma- gnétique jusqu'à sa fixation définitive par collage ou sou- dage. -10 2533710 La dernière opération, non représentée sur la figure 3, consiste à enrober l'ensemble dans une matière plastique opaque faisant fonction d'enveloppe étanche aux agents extérieurs, notamment aux rayonnements lumineux. REVENDICATIONS - 1 Procédé d'assemblage d'un dispositif de transmis- sion d'informations lumineuses comportant une opération de centrage d'un premier élément optique par rapport à un second, ledit premier élément étant constitué d'au moins une fibre optique ( 8) dont l'extrémité en regard du second élément est sertie dans une virole ( 9) en un matériau sen- sible à l'action de corps magnétisants et le second élément portant, entre autres, un composant optoélectronique ( 3), procédé selon lequel on amine la face active ( 8 a) de ladite extrémité de la fibre ( 8) dans une position telle que le rendement de transfert des rayonnements lumineux transmis par ladite fibre ( 8) est optimal, l'ensemble étant alors fixé dans cette position, puis enrobé dans une matière plas- tique opaque formant une enveloppe étanche aux rayonnements lumineux provenant de l'extérieur, caractérisé en ce que, à la surface d'une embase métallique ( 1) solidaire du second élément optique portant le composant optoélectronique ( 3), on soude un anneau ( 7) sensiblement concentrique audit élé- ment et obtenu à partir d'un matériau magnétisable, en ce que, par un moyen approprié, on crée un champ magnétique dans ledit anneau ( 7) sur la face plane-externe duquel est attirée et maintenue la virole ( 9) sertie à l'extrémité de la fibre optique ( 8) du premier élément optique, puis en ce que, par déplacement de ladite virole ( 9) sur cette surface, on détermine la position de la fibre ( 8) pour laquelle 1 l rendement de transfert est optimal et, enfin, en ce que l'on immobilise la virole ( 9) de ladite fibre optique ( 8) sur l'anneau ( 7) dans la position ainsi déterminée avant de pro- céder à l'enrobage de l'ensemble dans la matière plastique opaque. 2 Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase métallique ( 1) sur laquelle est soudé l'anneau ( 7) sert de support au composant optoélec- tronique ( 3). -12 2533710 3 Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase métallique ( 1) sur laquelle est soudé l'anneau ( 7) est fixée sur l'extrémité de la fibre ( 8) opposée à celle en regard du composant optoélec f tronique ( 3). 4 Procédé d'assemblage selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'anneau ( 7) est obtenu à partir d'un matériau ferromagnétique et en ce que le champ magnétique créé est maintenu en permanence dans ledit anneau. 5 Procédé d'assemblage selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le champ magnétique créé dans l'anneau ( 7) n'est maintenu que pour une période tempo- raire nécessaire au maintien et à la fixation de la fibre optique ( 8) dans la position de couplage optique optimal. 6 Procédé d'assemblage selon l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau constituant l'anneau ( 7) est une céramique magnétique, notamment un ferrite. 7 Procédé d'assemblage selon l'une des revendica- tions 1, 2, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'anneau ( 7) en matériau magnétisable est fixé sur l'embase métallique ( 1) avant la mise en place du composant optoélectronique ( 3). 8 Procédé d'assemblage selon l'une des revendica- tions 1, 2, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que le composant optoélectronique ( 3) est soudé sur l'embase métallique ( 1), puis en ce que l'ensemble ainsi constitué est maintenu dans un bloc ( 5) de matière plastique moulée comportant, en regard dudit composant optoélectronique ( 3), un puits ( 6) dans lequel est alors introduit l'anneau ( 7) en matériau magnétisable. 9 Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'anneau ( 7) est soudé- sur l'embase métallique ( 1) avant que celle-ci ne soit fixée sur l'extrémité de la fibre ( 8). 10 Dispositif obtenu par le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 9 et comportant notamment deux é 16- ments optiques dont le premier est constitué d'au moins une -13 22533710 fibre optique ( 8) sur l'extrémité de laquelle, en regard du second élément, est sertie une virole ( 9) en un matériau sensible à l'action de corps magnétisants et dont ledit second élément comporte essentiellement un composant opto- électronique ( 3), les deux éléments optiques étant mainte- nus et enrobés dans une matière plastique opaque, disposi- tif caractérisé en ce que ledit second élément optique com- porte également une embase métallique ( 1) sur laquelle est soudé un anneau ( 7) en un matériau pouvant posséder, au moins d'une manière temporaire, des propriétés magnétiques, ledit anneau ( 7) formant appui à la virole ( 9) sertie sur l'extrémité de la fibre ( 8) du premier élément optique. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractéri- sé en ce que l'embase métallique ( 1) sert de support au composant optoélectronique ( 3). 12., Dispositif selon la revendication 10, caractéri- sé en ce que l'embase métallique ( 1) est fixée sur l'extré- mité de la fibre ( 8) opposée à celle en regard du composant optoélectronique ( 3).