Brevet FR2538566A1 — publié le 19840629

La presente invention concerne les raccords de fibres optiques, et plus particulierement une méthode de fabrication d'un raccord de fibres optiques à faible atténuation par fusion de deux sections coniques. Plusieurs articles ont été publiés, qùi décrivaient la fabrication de raccords de fibres optiques par fusion de deux sections coniques et dont l'atténuation etait relativement faible. Ces articles sont les suivants : "Raccords en étoile à réflexion faiblement atténuée pour reseaux de distribution à fibres optiques", de D.C. Johnson, BS. Kawasaki et K.O. Hill (Lettres de Physique Appliquée, Vol. 35 (7), pages 479 à 481, en date da ler Octobre 1979) ; "Raccords en étoile à base de fibres polyvalentes soudées par fusion de deux sections coniques", de E.G. Rawson et A.B. Nafarrate (Lettres de l'Electronique, Vol. 14, N" 9 en date du 27 Avril 1978) ; et "Raccords en étoile à deux sections coniques pouvant recevoir jusqu'à 100 fibres", de E.G. Rawson et M.D. Bailey (Lettres de l'Electronique, Vol. 15, NO 4 en date du 5 Juillet 1979). Selon ces articles les raccords à deux sections coniques soudées par fusion sont fabriqués en regroupant un nombre quelconque N de fibres optiques sur une longueur donnée L et en torsadant et fondant les fibres ainsi rassemblées au moyen d'une source de chaleur tout en étirant les fibres jusqutà la formation d'un double cône de N fibres. On peut fabriquer les deux types de raccords en étoile de réflexion et de transmission à laide de la méthode objet des précédentes descriptions. Les raccords employés dans les réseaux à fibres optiques sont caractérisés par le fait que la puissance mesurée à leurs différents points de sortie-doit être répartie de façon uniforme. Cette répartition de puissance uniforme n'a pas été mesurée avec des pertes d'insertion acceptables sur les raccords en étoile à deux sections coniques soudées par fusion fabriqués selon la technique classique susmentionnée. On a constaté que cet inconvénient était provoqué par un recouplage préférentiel de la lumière dans la fibre excitée du raccord. La fibre excite, également définie ci-après comme étant la fibre de débit de sortie, aura toujours un niveau de puissance supérieur à celui des fibres auxiliaires, et cette différence entre les fibres de débit et les fibres auxiliaires dépendra du nombre N de fibres regroupées dans le raccord.Lorsque le nombre de fibres du raccord est supérieur à huit, la puissance de la fibre de débit sera sensiblement plus élevée (plus de 50 %) que celle de l'un quelconque des orifices auxiliaires. L'cbjet de la présente invention est de prévoir un raccord à fibres optiques à deux sections coniques soudées par fusion qui puisse surmonter les inconvénients susmentionnés en éliminant l'effet de recouplage préférentiel de la fibre de débit et en améliorant l'uniformité globale des raccords optiques à deux sections coniques selon un coefficient supérieur à 2. Selon la présente invention, cet objectif est atteint par la mise en oeuvre d'une méthode de fabrication d'un raccord de fibres optiques à faible atténuation par fusion de deux sections coniques consistant en la formation d'un raccord de fibres optiques classique à faible atténuation par fusion de deux sections coniques et comprenant un nombre N de fibres optiques, N étant un nombre entier supérieur à un ; et en la déformation des coeurs des N fibres en une zone conique aussi petite que possible du raccord classique. Comme on peut le constater, la technique utilisée par la présente invention implique la déformation, l'emmêlement ou le mélange des coeurs des N fibres optiques en une zone conique aussi petite que possible du raccord classique qui puisse permettre d'éliminer l'effet de recouplage préférentiel de la fibre de débit et d'améliorer l'uniformité globale des raccords de fibres optiques à deux sections soudées par fusion selon un coefficient supérieur à 2. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillee qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées, parmi lesquelles La Fig. 1 represente les étapes de la réalisation dune méthode de fabrication d'un raccord de fibres optiques à faible atténuation par la fusion de deux sections coniques conformément à la présente invention ; et La Fig. 2 représente certaines étapes d'une deuxième réalisation dsune méthode de fabrication d'un raccord de fibres optiques à faible atténuation par la fusion de deux sections coniques conformément à la présente invention. En préambule au commentaire de la méthode réelle et à la présentation des résultats expérimentaux, il est necessaire de donner une définition succincte des termes utilisés. Rendement de couplage TfI,JI = Atténuation de puissance optique entre l'orifice d'entrée J et l'orifice de sortie I, où T{I,J} = +10 log ###### où P{I,J} = puissance mesurée en sortie de l'orifice I pour un orifice entrée J et P{J} = puissance injectée par l'orifice d'entrée J. Coefficient d'uniformité U{J} = Rapport différentiel des puissances maximale et minimale à la puissance maximale pour un orifice d'entrée J donné : L'invention décrite ici implique la formation d'un raccord de fibres optiques à deux sections coniques soudées par fusion selon les techniques classiques normalisées (torsion et formation des sections coniques), puis en modifiant les sections coniques par rapport à la TABLEAtJ I TECHNIQUE NORMALISEE RENDEMENT DE COUPLAGE T{I,J} EN dB ORIFICE DE SORTIE I ORIFICE D'ENTREE J 1 2 3 4 17 13 19 20 A[I] 1 * * * * -11.3 -14.6 -13.4 -14.2 -13.@ 2 * * * * -13.9 -10.1 -12.5 -13.3 -12.@ 3 * * * * -15.0 -14.8 -11.1 -14.3 -13.8 4 * * * * -14.0 -13.8 -12.5 -10.8 -12.7 5 * * * * -13.8 -13.5 -12.3 -13.1 -13.2 6 * * * * -14.0 -13.7 -12.5 -13.4 -13.4 7 * * * * -13.7 -13.5 -12.2 -13.1 -13.@ 8 * * * * -13.9 -13.8 -12.5 -13.4 -13.;; 9 * * * * -13.7 -13.5 -12.2 -13.2 -13.2 10 * * * * -13.6 -13.4 -12.1 -13.0 -13.0 11 * * * * -14.0 -13.8 -12.5 -13.4 -13.4 12 * * * * -14.3 -14.2 -12.9 -13.8 -13.8 13 * * * * -14.0 -13.8 -12.5 -13.4 -13.2 14 * * * * -14.9 -14.7 -13.5 -14.3 -14.4 15 * * * * -14.2 -l40O -12.7 -13.6 -13.6 16 * * * * -14.1 -13.9 -12.7 -13.6 -13.E 17 -11.1 -14.4 -13.2 -14.4 * * * * -13. 18 -14.2 -11.0 -12.8 -13.9 * * * * -13.C 19 -14.9 -14.5 -9.9 -14.4 * * * * -13.- 20 -14.1 -13.8 -12.5 -11.5 * * * * -13.0 21 -13.8 -13.4 -12.2 -13.4 * * * * -13.2 22 -14.5 -14.2 -13,0 -14.2 * * * * -14.C 23 -13.6 -13.3 -12.1 -13.2 * * * * -13.C 24 -14.3. -13.9 -12.7 -13.9 * * * . * -13. 25 -14.3 -13.9 -12.8 -13.9 * * * * -13., 26 -13.6 -13.2 -12.1 -13.2 * * * * -13.0 27 -14.2 -13.8 -12.6 -13.8 * * * * -13.6 23 -14.2 -13.8 -12.6 -13.8 * * * * -13.c 29 -14.2 -13.8 -12.6 -13.8 * * * * -13.6 30 -13.5 -13.1 -11.9 -13.1 * * * * -12.9 31 -14.4 -14.1 -12.8 -14.1 * * * * -13.8 32 -14.1 -13.7 -12.6 -13.7 * * * * -13.5 U(J) 58% 55% 53% 49% 57% 66% 43% 56% A(J) -13.9 -13.6 -12.4 -13.6 -13.9 -13.7 -12.5 -13.4 -13.4 TABLEAU II TECHNIQUE MODIFFIEE RENDEMENT DE COUPLAGE T{I,J} EN dB ORIFICE DE SORTIE I ORIFICE D'ENTREE J 1 2 3 4 L7 l8 19 20 #[I] l - - - - -14.8 -14.B -13 7 -14.6 -14.5 2 - - - - - 14.1 -13.6 -12.8 -13.6 =13.5 3 - - - - -15.3 -15.1 -13,8 -14,8 -14,7 4 - - - - -14,3 -14,1 -12,5 -13,7 -13,6 5 - - - - -14,1 -13,8 -12,7 -13,4 -13,5 6 - - - - -14,2 -14,0 -12,9 -13,7 -13,7 7 - - - - -14,0 -13,7 -12,6 -13,5 -13,4 8 - - - - -14,2 -14,0 -12,9 -13,7 -13,7 9 - - - -13,9 -13,7 -12,6 -13,5 -13,4 10 - - - - -13,8 -3,6 -12,5 -13,3 -13,3 11 - - - - -14,2 -14,0 -12,8 -13,7 -13,7 12 - - - - -14,5 -14,3 -13,2 -14,0 -14,0 13 - - - - -14,2 -14,0 -12,9 -13,7 -13,7 14 - - - - -15,1 -14,9 -13,6 -14,6 -14,6 15 - - - - -14.4 -1b,2 -13,1 -14,0 -13,9 16 - - - - -14,4 -14,1 -13,0 -13,9 -13,8 17 -14,7 -14,6 -13,4 -14,8 -14,4 18 -14,5 -14,0 -13,0 -14,3 -13,9 19 -15,1 -14,0 -13,8 -14,5 -14,5 20 -14,4 -14,1 -12,9 -14,1 -13,9 21 -14,1 -13,7 -12,6 -13,0 -13,6 22 -14,8 -14,5 -13,3 -14,5 -14,2 23 -13,8 -13,5 -12,3 413,5 -13,3 24 -14,5 -14,3 -13,0 -14,3 -14,0 25 -14,4 -14,2 -13,0 -14,3 -14,0 26 -13,7 -13,5 -12,8 -13,5 -13,3 27 -14,3 -14,1 -12,8 -14,1 -13,8 28 -14,3 -14,l -12,9 -14,2 -13,9 29 -14,3 -14,0 -12,8 -14,1 -13,ss 30 -13,8 -13,4 -12,2 -13,4 -13,1 31 -14,7 -14,4 -12,9 -14,4 -14,1 32 -14,3 -14,0 -12,8 -14,1 -13,8 U (J3 30 Z 29 X 24 X 27 Z 29 Z 30 z 27 Z 28 Z A(J) -14,3 -14,1 -12,8 -14,1 -14,3 -14,1 -13,0 -13,9 -13,8 technique classique afin d'éliminer les effets de recounlage préférentiel de la fibre de débit. Le Tableau 1 montre la matrice de transmission en étoile de 32 orifices utilisant la technique classique de fabrication du raccord de fibres optiques en étoile à deux sections coniques soudées par fusion. Les orifices de sortie correspondant aux orifices d'entrée dans lesquels la puissance lumineuse est injectée sont entourés afin de montrer que la fibre de débit véhicule sensiblement plus de puissance que n'importe quelle autre fibre auxiliaire, quel que soit l'orifice d'entrée (par exemple, en ce qui concerne le raccord présenté ici, l'orifice de sortie 17 correspond à l'orifice d'entrée 1, l'orifice de sortie 18 correspond à l'orifice d'entrée 2, etc...). D'une façon générale, le système de numérotation adopté ici est tei que les orifices i et i S N/2 correspondent à la fibre pour laquelle i = 1,2 .. N/2. Si l'orifice i est l'orifice d'entrée, l'orifice i + N/2 est l'orifice de débit et vice versa. Si on se reporte à nouveau au Tableau I, le coefficient d'uniformité UfJ) de chaque orifice d'entrée apparait dans l'avant dernière rangée de la matrice. Ces nombres s'échelonnent de 43 % à 58 % et l'orifice dont le nombre est le plus élevé à chaque mesure est l'orifice de débit. Le Tableau Il représente la matrice de transmission du même raccord après que la zone conique ait été modifiée selon l'invention faisant l'objet de la présente demande de brevet. Ainsi que l'on peut le constater, les niveaux des signaux optiques mesurés aux orifices de sortie (entourés) ont été ramenés dans les limites des orifices de fibres auxiliaires.Les coefficients d'uniformité s'échelonnent de 24 % à 30 t. Le facteur limitatif de l'uniformité n'est plus "l'effet de la fibre de débit", mais plutôt le résultat d'autres facteurs tels que : 1) la symétrie des sections coniques ; 2) les tolérances géométriques des fibres optiques et 3) les tolérances des points de mesure. Les Tableaux'I et Il montrent clairement que le raccord dont les sections coniques ont été modifiées conformément à la présente invention conserve les facteurs de débit souhaités et réduit sensiblement les coefficients d'uniformité et par conséquent, la gamme des signaux optiques. Cet effet est fortement souhaitable pour l'amélioration du système. Ce qui suit est la description de la procédure réelle. Ainsi que le montre la Fig. 1(A), on regroupe N fibres optiques pour fabriquer un raccord conforme aux techniques classiques, à savoir le chauffage des fibres au moyen d'un microochalumeau oxypropane 2, la torsion et la fusion des fibres optiques tout en les soumettant à un étirement afin de réduire la zone conique 3 autant que possible ainsi que le montre la Fig. 1(B). L'étape suivante comporte l'inversion de la machine à étirer (non représentée) qui éxerçait la traction nécessaire à la conicité des N fibres 1 torsadées et fondues, afin d'exercer à présent une poussee sur les sections coniques 3 tout en chauffant cette zone à l'aide du micro-chalumeau 2 afin de former une boule de verre 4 ainsi que le montre la Fig. 1(C), dans le but de déformer les coeurs des N fibres 1. La boule représentée par la-Fig, 1(C) est alors chauffée au moyen du micro-chalumeau 2 et étirée à nouveau jusqu'S ce que le raccord de fibres optiques soit conforme au comportement recherché et corresponde à la Fig. 1 (D) I1 existe une autre méthode dont certaines étapes sont représentées par la Fig. 2. Les étapes de formage conduisant à la zone conique minimale 3 sont identiques à celles illustrées par les Fig. 1(A) et 1(B) dans la méthode selon la Fig. 2, et le résultat apparait sur la Fig. 2(A). On entaille la section conique minimale 3 avec un diamant, puis on l'étire afin de séparer les sections coniques ainsi que le montre la Fig. 2(B). On repousse ensuite les deux moitiés l'une contre l'autre et on les ressoude par fusion à l'aide du micro-chalumeau oxypropane afin d'obtenir la structure illustrée par la Fig. 1(D). I1 reste bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS I. Méthode de fabrication d'un raccord de fibres optiques à faible atténuation par fusion de deux sections coniques, et caractérisée par le fait qu'elle comprend les étapes suivantes : formation d'un raccord de N fibres optiques à faible atténuation par fusion de deux sections coniques selon les techniques classiques, où N est un nombre entier supérieur à un ; et déformation des coeurs des dites N fibres en une zone conique aussi petite que possible du dit raccord de type classique. 2. Méthode conforme à la revendication 1 caractérisée par le fait que l'étape de formation comprend les opérations de chauffage des N fibres, de torsion des N fibres chauffées, de fusion des N fibres torsadées et d'étirement des N fibres torsadées et fondues afin d'obtenir le dit raccord de type classique. 3. Méthode conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait gue l'étape de déformation comprend les opérations de chauffage de la zone réduite, de repoussage de la dite zone afin d'y former une boule de verre, de chauffage de la dite boule de verre et d'étirement de la boule de verre chauffée afin de donner à la zone réduite une forme symétrique à deux sections coniques. 4. Méthode conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la dite étape de déformation comprend les opérations d'entaillage de la zone réduite, d'étirement de la zone réduite entaillée afin d'en séparer les deux sections, de chauffage de la zone réduite séparée et de remise en contact des deux sections de la zone réduite chauffée afin de ressouder les dites sections séparées.