Brevet FR2558967A1 — publié le 19850802

La présente invention concerne un procédé pour raccorder l'une à l'autre deux fibres optiques du type possédant un revêtement protecteur adhérent et qui sont connues sous la désignation de fibres optiques étanches ("tight"), ainsi que la jonction ou le raccordement obte- nu en appliquant ce procédé. Dans la réalisation des connexions permanentes entre les extrémités de deux fibres optiques, il est im- portant de limiter le plus possible les discontinuités de caractéristiques mécaniques et optiques qui sont in- troduites dans la jonction. En effet, le cable contenant la fibre optique ne devrait présenter aucun épaississement, accroissement de rigidité ni autre altération de ses caractéristiques générales, qui pourraient être préjudiciables aux opéra- tions suivantes auxquelles ce cable peut être soumis com- me l'enroulement sur des supports, le câblage, etc.. En outre, pendant la formation du joint, la fi- bre est démunie pendant un certain temps de son revête- ment protecteur et elle est donc sujette à subir des al- térations et dégradations qui peuvent dériver des solli- citations mécaniques qui s'exercent pendant l'opération de raccordement (par exemple, la formation de micro-fis- sures), ainsi que du dépôt d'humidité sur la fibre, humi- dité qui peut pénétrer dans ces micro-Eissures en augmen- tant la fragilité de la fibre elle-même. Finalement, la reconstitution des couches pro- tectrices extérieures exige normalement un apport de cha- leur qui provoque des retraits indésirables dans la fi- bre et ces retraits peuvent déterminer des variations di- mensionnelles non homogènes à la suite d'un abaissement de température ultérieur. Ceci entraîne de nouvelles dégradations des caractéristiques de transmission de la fibre qui, quelquefois, ne sont pas immédiatement détec- tables et sont de cette façon particulièrement nocives. Les inconvénients indiqués plus haut sont typi- ques des jonctions actuellement prévues dans cette tech- nique particulière, dans laquelle la jonction est exécu- tée par l'introduction d'éléments de renforcement métal- liques et par le moulage ou l'extrusion à chaud des ma- tières plastiques du revêtement. Il en résulte qu'au droit de la jonction, le câble contenant la fibre optique est rendu plus gros et plus rigide, ce qui est de nature à créer des problèmes et des inconvénients, par exemple, pendant la phase de câblage, et que la fibre est soumise à des dégradations consécutives de ses qualités de transmission lorsqu'on opère à basse température. Le but de la présente invention est donc de réa- liser un procédé de raccordement perfectionné entre deux fibres optiques qui ne comporte pas l'introduction d'in- sertions ni de renforcements métalliques, de manière à ne pas compromettre les caractéristiques d'aptitude au câblage de la fibre, qui permette en outre de reconsti- tuer le revêtement sans apport de chaleur appréciable et qui, non seulement, sauvegarde les propriétés mécaniques de la fibre pendant la réalisation du joint mais, en ou- tre, ne porte aucun préjudice aux caractéristiques de transmission et d'alignement dans l'utilisation ultérieu- re de la fibre. Un autre but de la présente invention est de réaliser une jonction de raccordement entre deux fibres optiques conformément au procédé ci-dessus. L'invention consiste dans un procédé permettant de raccorder deux fibres optiques d'un type comprenant un revêtement protecteur adhérent sans en compromettre les caractéristiques d'aptitude au câblage, procédé dans lequel les extrémités des fibres, démunies de revêtement sur des longueurs qui définissent une zone de jonction, sont placées dans des positions d'aboutement réciproque et réunies par fusion, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes, exécutées après ladite fusion: - bloquer rigidement les fibres en position tout en ILes maintenant sous tension; - revêtir la zone de la jonction d'une couche de matière protectrice imperméabilisante; - appliquer au moins un filé de renforcement disposé longitudinalement et au moins un autre filé en- roulé en hélice autour de la zone de jonction, les extré- mités des filés étant fixées à des parties revêtues des fibres; recouvrir la zone de jonction d'une colle; - mouler un revêtement de matière élastomère autour de la zone de jonction; et - recouvrir la zone de jonction d'un tube de ma- tière protectrice bloqué en position au moyen d'une col- le. L'invention consiste en outre en une jonction de raccordement entre deux fibres optiques à revêtement adhérent dans laquelle les fibres sont réunies bout à bout par soudage par fusion, caractérisée en ce que la zone de la jonction comprend, de l'intérieur vers l'exté- rieur: une couche de matière protectrice imperméabili- sante, des filés de renforcement disposés longitudinale- ment et en hélice et imprégnés de colle, un revêtement moulé en matière élastomère et un tube de protection ex- térieur bloqué en position grace à une colle. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente les deux extrémités des fibres à raccorder démunies de leur revêtement et mises bout à bout pour le soudage; la figure 2 représente une phase suivante des opérations de raccordement; et la figure 3 représente schématiquement une au- tre phase de travail et, en coupe, la structure finale de La jonction. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1, cha- cun les deux câbles 10 et 10' à raccorder est constitué 2e558967 par une fibre optique, 1, 1' autour de laquelle sont pré- vus, dans l'ordre, un revêtement adhérent 4 en acrylate, un revêtement de caoutchouc de silicone 5 et une gaine extérieure 6 en matière extrudée, par exemple, en Nylon. Pour préparer chacune des extrémités des fibres 1, 1', on enlève le revêtement de matière extrudée sur un segment de l'ordre de 50 mm, on enlève la couche de caoutchouc de silicone, on procède à la coupe de la fi- bre encore munie du revêtement d'acrylate, au moyen d'u- ne cisaille qui donne une section de coupe lisse et per- pendiculaire à l'axe de la fibre. Les extrémités des fibres sont ensuite introdui- tes dans une solution alcoolique et soumises à des ultra- sons de manière à éliminer le revêtement acrylique et à nettoyer les fibres des éventuelles particules étrangè- res qui peuvent s'y être déposées. Sur l'un des deux câ- bles, on enfile un tube 13 en matière plastique, par exemple en Nylon, qui servira pour le recouvrement consé- cutif du joint et on dispose les deux extrémités dans un appareillage de type connu pour le positionnement axial et le soudage. La figure 1 montre schématiquement la configura- tion prise par les deux extrémités des fibres après le positionnement et juste avant le soudage. Ce soudage s'effectue, par exemple, en faisant éclater un arc entre des électrodes 8, 9 disposées dans un plan perpendiculai- re aux fibres, de manière à provoquer une fusion locali- sée des surfaces des fibres qui sont placées bout à bout. La connexion ainsi réalisée est serrée au moyen d'une pince élastique 18 présentant la forme d'un C, qui serre des parties des câbles qui sont suffisamment éloi- gnées pour éviter les désalignements et sollicitations au cours des opérations suivantes et qui imprime une lé- gère tension à la fibre raccordée de manière à la mainte- nir tendue. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la pince est montée sur le câble alors qu'on maintient les deux câbles sous légère compression et, lorsque la Eorce de compression cesse, la fibre est droite et tendue sous l'effet de l'élasticité de la pince. Naturellement, il est possible de réaliser la pince sous différentes for- mes, par exemple, avec réglage de la tension appliquée au moyen d'une vis. En dehors de sa fonction de maintien de la fibre tendue en ligne droite, la pince sert à per- mettre de manipuler la fibre raccordée d'une façon aisée et rapide sans la toucher. On extrait l'ensemble ainsi formé de l'appareil- lage d'alignement et de soudage et on le positionne dans un étau approprié, après quoi on applique sur la zone de jonction (terme par lequel on entend essentiellement la partie du câble qui est dénudée d'au moins un revête- ment) une couche 12 de matière imperméabilisante, par exemple, d'acétate de cellulose. Ce premier revêtement protecteur a pour fonc- tion de protéger la fibre optique et de l'isoler de l'am- biance extérieure en évitant ainsi le dépôt d'humidité sur la fibre et l'éventuelle pénétration de cette humidi- té dans les micro-fissures. A ce stade, la fibre peut subir une certaine courbure, puisqu'elle est maintenant imperméabilisée par le revêtement d'acétate qui empêche l'humidité de péné- trer dans les éventuelles micro-fissures. On dispose un ou plusieurs filés de renforce- ment 14 longitudinalement sur la zone de la jonction et on les fixe aux extrémités en des points extérieurs à cette zone (figure 2) de préférence sur le revêtement d 'acrylate. Comme on peut le voir sur la figure 3 (en parti- culier en se reportant à la partie droite de cette Figu- re), on fixe au moins un autre filé 16 à une extrémité, sur une partie recouverte de la jonction et, ensuite, on l'enroule en hélice sur la jonction qui, à ce stade, com- prend la fibre de verre, le revêtement d'acétate 12 et le filé longitudinal ou les filés longitudinaux 14. Après l'enroulement, on fixe l'extrémité distale du Eilé 16 au câble, par exemple par collage, dans une position recouverte. Les filés 14 et 16 sont de préférence faits de Kevlar ou d'une autre fibre textile, plastique ou d'un autre genre résistant à la traction. La fonction des filés est de reconstituer les caractéristiques de résistance mécanique du câble, tout en lui conservant sa flexibilité et sans introduire par ailleurs de renflement qui résulterait inévitablement de la présence de renforcements métalliques. Il convient de conserver présent à l'esprit le fait que le verre (dont la fibre optique est formée) possède un coefficient de dilatation thermique très bas, comparativement à ceux des autres matières qui forment le câble et que cette différence engendre des sollicitations mécaniques dans la fibre à la suite des variations de la température. Au droit de la jonction, dans laquelle les divers compo- sants sont assemblés entre eux d'une façon plus rigide, le phénomène est aggravé. Les matières appropriées pour les filés sont celles qui sont en mesure de résister à une haute contrainte spécifique et gui ont en même temps un faible coefficient de dilatation thermique comme, par exemple, les fibres de carbone. Sous cet aspect, le Kevlar s'est montré particulièrement efficace, puisqu'il possède justement un coefficient de dilatation thermique négatif, capable de s'opposer aux effets de dilatation des autres matières qui forment le câble. A titre indicatif, le câble intact possède une charge de rupture de l'ordre de 5 à 6 kg, tandis que, dans une jonction exécutée sans renforcements, la charge de rupture descend à des valeurs de 1 à 2 kg. Dans le cas o ces valeurs sont acceptables, la jonction selon l'invention peut être réalisée sans les filés de renfor- cement ou avec les seuls filés longitudinaux, si l'on peut se suffire d'une valeur de résistance intermédiai- re. Si, au contraire, on applique un filé longitudinal et un filé hélicoïdal, la résistance de la jonction est de 4 à 5 kg, c'est-à-dire très proche de celle du câble intact. Bien qu'on puisse l'envisager, l'application de plusieurs filés longitudinaux 14 et de plusieurs filés hélicoidaux 16, n'améliore pas sensiblement les caracté- ristiques de la jonction. On décrira maintenant les opérations suivantes en se reportant à la partie gauche de la figure 3 qui illustre la structure définitive par une vue en coupe. La zone de jonction est ensuite recouverte d'une couche de colle 17, dont on enlève ensuite l'excès. Ensuite, par application d'une quantité de chaleur modérée et réglée, on provoque la dessiccation de la colle. A ce stade, la structure de la jonction est suf- fisamment solide pour supporter de petites flexions. On retire la pince 18 et on procède à l'application d'un re- vêtement de caoutchouc de silicone ou d'un autre élasto- mère approprié, au moyen d'un moule. Le caoutchouc de si- licone, convenablement traité pour l'élimination des bul- les de gaz et conservé sous vide, est appliqué au moyen d'un moule dans lequel on introduit la zone de jonction et on moule le caoutchouc autour de la jonction avec un apport de chaleur limité et réglé, ce qui donne naissan- ce au revêtement 20. Maintenant, on enduit de colle, par exemple d'un cyanacrylate et on fait coulisser le tube de Nylon 13 de manière qu'il recouvre entièrement la jonction et se fixe à cette dernière. Pour simplifier, on a omis d'illustrer ces dernières phases. La jonction est maintenant terminée et présente d'excellentes caractéristiques en ce sens que, d'une part, elle est dépourvue d'insertions ou d'éléments mé- talliques de renforcement et elle ne présente aucun ren- flement ni raidissement de nature à introduire des dis- continuités dans les caractéristiques mécaniques du câ- ble, lequel peut ainsi être câblé avec d'autres, tandis que, d'autre part, elle est suffisamment robuste, grâce au r-rifoccemenL de Efilés disposé aussi bien longitudina- lement qu'en hélice. Par ailleurs, la fibre n'a subi au- cune altération, ni de type mécanique, ni de type chimi- que. En particulier, étant donné que l'on a évité dans la réalisation de la jonction les phases d'extrusion des matières de reconstitution, la fibre n'a pas subi les sollicitations préjudiciables de caractère thermique que l'on rencontre dans les jonctions de la technique classi- que et qui, - la suite d'abaissements de la température, pourraient provoquer des efforts de compression sur les fibres mises bout à bout, efforts qui seraient de nature à accentuer l'atténuation introduite par la jonction elle-même. Il va de soi que différentes modifications pour- ront être apportées par l'homme de l'art au mode de réa- lisation qui vient d'être décrit, notamment par substitu- tion des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du domaine de l'invention. Par exemple, l'inven- tion couvre également toutes les variantes équivalentes qui prévoient de toute façon la réalisation d'une jonc- tion pour fibres optiques du type étanche ou "tight" sans introduction d'insertions ni d'éléments de renforce- ments métallique, ni reconstitution des couches de revê- tement par des procédés à chaud mais avec application de filés de renforcement et reconstitution des revêtements par des procédés sensiblement à faible apport thermi- que. R E V E N O [ C A T X ( N S 1 - Procédé permettant de raccorder deux fibres optiques d'un type comprenant un revêtement protecteur adhérent sans en compromettre les caractéristiques d'ap- titude au cablage, dans lequel les extrémités des fibres, démunies de revêtement sur des longueurs qui définissent une zone de jonction, sont placées dans des positions d'aboutement réciproque et réunies par fusion, ce procé- dé étant caractérisé en ce qu'il comprend les phases sui- vantes, exécutées après ladite fusion: bloquer rigide- ment les fibres en position tout en les maintenant sous tension; revêtir la zone de la jonction d'une couche de matière protectrice imperméabilisante; appliquer au moins un filé de renforcement disposé longitudinalement et au moins un autre filé enroulé en hélice autour de la zone de jonction, les extrémités des filés étant fixées à des parties revêtues des fibres; recouvrir la zone de jonction d'une colle; mouler un revêtement de matière élastomère autour de la zone de jonction; et recouvrir la zone de jonction d'un tube de matière protectrice blo- qué en position au moyen d'une colle. 2 - Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le blocage des fibres en vue des opéra- tions consécutives au soudage s'effectue au moyen d'une pince élastique en C dont les extrémités serrent des par- ties de la fibre qui sont recouvertes par les revête- ments protecteurs et qui maintient le segment de fibre raccordé sous tension. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les filés de renforcement sont faits d'une matière possédant une haute résistance à la rupture et un coefficient de dilatation thermique bas ou négatif. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 2 et 3, caractérisé en ce que ladite matière élastomère est un caoutchouc de silicone. I() - Jonction raccordant deux fibres optiques (1, 1') dans laquelle les fibres sont réunies bout à bout par soudage par fusion, caractérisée en ce que la zone de jonction comprend, de l'intérieur vers l'exté- rieur: une couche de matière protectrice imperméabili- sante (12), des filés de renforcement (14, 16) disposes longitudinalement et en hélice, imprégnés d'une colle (17), un revêtement (20) moulé en matière élastomère et un tube protecteur extérieur (13) bloqué en position au moyen d'une colle. 6 - Jonction selon la revendication 5, caracté- risée en ce que lesdits filés de renforcement (14, 16) sont des filés de Kevlar.