Brevet FR2552891A1 — publié le 19850405

La présente invention se rapporte à la technique des fibres optiques, et plus particulièrement à un connecteur de fibre optique. Les fibres optiques sont utilisées pour le contrô5 le visuel ou le contr 8 le de données Elles sont constituées d'une âme centrale circulaire entourée d'un enrobage annulaire La transmission optique dans une fibre se fait dans l'âme, et les rayons lumineux se propagent par réflexion interne totale sur l'interface âme/enrobage, ce dernier pos10 sédant un indice de réfraction plus faible. Les câbles contenant une ou plusieurs fibres optiques sont recouverts d'une ou plusieurs enveloppes parfois incluant une couche annulaire de membranes de résistance telle que de la fibre de verre. La terminaison d'une fibre optique pose problème. Dans le cas d'un câble, une des manières connues pour terminer une fibre optique est d'utiliser un connecteur impliquant l'extraction de l'enveloppe, le sertissage et l'utilisation d'un ciment époxy Un tel mode de terminaison n'est pas expressément approprié à une fibre optique démunie d'enveloppe De plus, l'époxy ne convient pas à une utilisation dans un environnement de haute température, par exemple pour des temperatures au-dessus de 300 F ( 149 C) et pouvant atteindre 1 000 F ( 538 C). Suite à ce qui précède, l'objectif premier de l'invention est de constituer un connecteur de fibre optique pour terminer une fibre optique démunie d'enveloppe. Un autre objectif est de constituer un tel connecteur de fibre optique utilisable dans un environnement dont 30 la température se situe dans la gamme entre 300 F ( 149 C) et 1 000 F-( 538 C). Un autre objectif est de constituer un tel connecteur de fibre optique qui n'endommagera pas la fibre optique ni n'introduira de micro-pliage. Un autre objectif est de constituer un tel connec- teur de fibre optique pouvant recevoir des fibres optiques ayant des diamètres extérieurs différents tout en restant dans une gamme de variation raisonnable. Un objectif supplémentaire est de constituer un tel connecteur de fibre optique qui peut être ajusté pour serrer des fibres optiques se situant dans une certaine gamme de diamètres extérieurs différents, avec une intensité de force de serrage sensiblement similaire. Un objectif supplémentaire est de constituer un tel connecteur de fibre optique angulairement orienté dans une position angulaire par rapport à l'axe longitudinal de la fibre optique prédéterminée, lorsque l'on monte le connecteur sur un support. Un autre objectif supplémentaire de la présente invention est de constituer un tel connecteur de fibre optique, de construction simple, relativement peu cher à fabriquer, et facile à utiliser. Les buts ci-dessus et d'autres avantages de l'invention apparaîtront plus clairement d'après la descrip20 tion détaillée suivante d'une forme de réalisation préfé rée de l'invention, représentée aux dessins joints: la Fig 1 est une vue en perspective éclatée des différents composants du connecteur de fibre optique objet de l'invention, individuellement représentés en cou25 pe longitudinale la Fig 2 est un agrandissement d'une vue en coupe longitudinale centrale du connecteur de fibre optique objet de l'invention, assemblé, montrant ce dernier relié à une fibre optique passant au travers. la Fig 3 est une vue d'extrémité droite du connecteur montré sur la figure 2. la Fig 4 est une vue d'extrémité gauche du connecteur montré sur la figure 2. la Fig 5 est un agrandissement d'une vue en 35 coupe transversale de la pièce de serrage montrée sur la figure 1, prise suivant la ligne 5-5. 255289 1 la Fig 6 est un agrandissement d'une vue en coupe transversale du corps montré sur la figure 1, prise suivant la ligne 6-6 de cette figure. la Fig 7 montre un assemblage de deux connec5 teurs de fibres optiques reliés ensemble, pour illustrer comment deux fibres optiques terminées peuvent être disposées se touchant bout à bout, pour transmettre un signal optique d'une fibre à l'autre. la Fig 8 est un agrandissement d'une vue en coupe transversale de l'assemblage montré sur la figure 7, prise suivant la ligne 8-8 de cette figure. La forme de réalisation préférée du connecteur de fibre optique objet de l'invention, représenté assemblé sur la figure 2, comporte un corps 10 et un dispositif du 15 type mandrin à collet de serrage désignés, de manière générale, par la référence 11. Le corps 10 est constitué avec un passage 12 dans lequel peut passer une fibre optique 13 Cette fibre peut avoir un diamètre extérieur se situant dans la gamme de 20 125 à 1000 microns. Les moyens 11 du type mandrin à collet de serrage délimitent une ouverture rétrécissable 14 dans le passage 12, par laquelle la fibre optique 13 est reliable au corps 10. Plus spécifiquement, le corps 10 comporte un corps tubulaire allongé 15 muni d'une ouverture réduite 16 à son extrémité extérieure ou gauche, et intérieurement filetée en 18 à son extrémité opposée, sur environ un quart de sa longueur L'ouverture 16 a un diamètre30 juste légèrement supérieur à celui de la fibre optique 13. Le corps 15 est représenté avec une partie d'extrémité gauche 19 extérieurement cylindrique sur environ deux tiers de sa longueur Un méplat 17 est agencé sur le bas du corps 19 et s'y étend sur toute sa longueur, dans un but 35 qui sera décrit plus loin La partie d'extrémité droite 20, occupant approximativement un tiers de la longueur de la pièce 15, a une forme cylindrique agrandie, est extérieurement filetée sur sa partie extreme d'extrémité droite comme indiqué en-21 et est de plus munie d'un collier annulaire radialement agrandi 22 à la gauche de la partie filetée 21. Le dispositif 11 du type mandrin à collet comporte des moyens de serrage 23 délimitant une ouverture rétrécissable 14, et des moyens 24 pour faire fonctionner les moyens de serrage 23 Les moyens de serrage 23 comprennent 10 une pièce tubulaire allongée 25, extérieurement filetée sur sa partie d'extrémité gauche, comme indiqué en 26, et sont munis à leur partie d'extrémité droite, d'une fissure transversale horizontale 28 et d'une fissure transversale verticale 29 Ces fissures 28 et 29 constituent un système annu15 laire de quatre doigts de serrage 30 entourant le trou central 31 qui s'étend longitudinalement à travers la pièce L'ouverture rétrécissable 14 est définie par les parties libres, ou d'extrémité droite, des doigts 30 La pièce de serrage 25 est adaptée à être vissée dans la pièce de corps 15 en couplant les parties filetées 18 et 26 De cette manière, les doigts de serrage 30 ont collectivement un accrochage fileté avec, ou se montant sur le corps 15 Lorsqu'elle est ainsi montée dans le corps 15, la pièce de serrage peut être considérée comme faisant partie du corps 10, et 25 le trou de passage 31 de cette pièce de serrage fait partie du passage 12 du corps. Les moyens de commande de serrage 24 comprennent un écrou tubulaire allongé 32 ayant une surface de came 33 interne conique 33 pouvant s'engager et coopérer avec une surface de came externe 34 longitudinalement chanfreinée et transversalement incurvée située à l'extrémité libre de chaque doigt de serrage 30 Ces surfaces de came 34 constituent collectivement une surface de came conique interrompue ayant un angle légèrement plus plat que celui 35 de la surface de came interne 33 Cette surface 33 fait partie de la surface de paroi d'un canal de passage central ZS 289 1 longitudinal 35 constitué dans la pièce 32 La partie d'extrémité gauche de la paroi du canal 35 est intérieurement filetée, comme indiqué par le repère 36, afin d'y visser les pas de vis 21 de-la pièce 15 La partie d'ex5 trémité droite 38 du canal 35 est réduite en diamètre transversal, de manière à être légèrement plus large que la fibre optique 13 L'ouverture 38 a, de préférence, le même diamètre que l'ouverture d'extrémité 16 du corps. En se référant aux composants assemblés représen10 tés sur la figure 2, on voit que la fibre optique 13 s'étend à travers le passage 12 du corps, formé à la fois par les parties de canal alignées 16, 31 et 38, et par l'ouverture rétrécissable 14 La face d'extrémité gauche 39 de la fibre optique 13 affleure la face d'extrémité 15 gauche 40 de la pièce corps 15. On s'apercevra que lorsque l'écrou 32 tourne par rapport au corps 15 sur sa connexion filetée 21, 36, la pièce 32 peut être mue par rapport à la pièce 15 dans une direction axiale (telle que la gauche) de manière à ap20 pliquer la surface de came 33 contre les surfaces de came 34 des doigts 30, provoquant ainsi la contraction du groupe de doigts et la réduction de la dimension transversale de l'ouverture rétrécissable 14 Ceci déplace les surfaces incurvées se faisant face intérieurement et radiale25 ment des parties d'extrémité libres des doigts 30, afin qu'elles se pressent et qu'elles étreignent la partie périphérique en regard de la fibre optique 13 Ainsi, cette fibre est fixée au corps du connecteur et est empêchée de se décaler longitudinalement, ce qui détruirait la dispo30 sition coplanaire des faces d'extrémité 39 et 40 La force de serrage est appliquée de telle sorte que la fibre optique n'est ni écrasée ni autrement endommagée. Pour monter le connecteur sur la fibre optique, l'écrou 32 est dévissé de manière à séparer les surfaces 35 de came 33, 34, ou au moins réduire la force s'exerçant à leur interface, permettant ainsi aux doigts de se déployer et d'agrandir l'ouverture 14 jusqu'à ce que sa dimension transversale soit supérieure au diamètre extérieur de la fibre optique Ensuite, une fibre optique 13 est insérée dans l'ouverture 38, et enfilée à travers les ouvertures 14 et 16, après quoi l'écrou 32 est serré afin de presser les doigts 30 contre la fibre optique et fixer cette dernière fermement au corps 15 Toute partie d'extrémité exposée de la fibre optique 13 peut alors être coupée pour donner une face d'extrémité 39 affleurant avec la face 10 d'extrémité 40 du corps. Si on le désire, la pièce de serrage 25 peut être formée en un matériau plastique tel que du polysulfone, qui est un matériau thermoplastique possédant une certaine élasticité, et donnant aussi un bon contact de friction avec l'enrobage en plastique ou en verre d'une fibre optique typique Cependant, il s'est révélé satisfaisant d'avoir une pièce de serrage 25 en laiton, qui est aussi utilisé comme matériau de construction pour les pièces 15 et 32. La formation des filetages 18 et 26 et l'étendue de leur accrochage de recouvrement axial sont telles qu'une friction suffisante est fournie, pour tenir et empêcher la pièce de serrage 25 de tourner par rapport au corps 15 lorsque l'écrou 32 est en train d'être serré Une telle 25 friction dans la connexion filetée 18, 26, surpasse la friction générée entre les surfaces de came 33, 34, relativement glissantes pendant que l'écrou 32 est en train d'être tourné Ceci empêche la fibre optique de se tordre, ce qui arriverait si la pièce de serrage 35 était autori30 sée à tourner par rapport au corps 15. C'est aussi une caractéristique de la présente invention, de fournir un connecteur qui peut être ajusté pour serrer, avec une intensité de force de serrage sensiblement similaire, des fibres optiques situées dans une 35 certaine gamme de diamètres extérieurs différents Ceci rend le connecteur objet de l'invention approprié pour dif- férentes tailles nominales de fibre optique De plus, il arrive qu'une fibre optique ait un diamètre extérieur variant sur sa longueur. Dans le but de produire la force de serrage dési5 rée, on verra que l'ouverture rétrécissable 14 peut être agrandie autant que le diamètre extérieur d'une fibre optique particulière augmente D'autre part, lorsque le diamètre extérieur d'une fibre optique diminue, l'ouverture rétrécissable 14 peut être contractée Cette contraction 10 est réalisée en serrant plus l'écrou 32 sur la pièce de serrage 25 Dans le but de donner un plus grand espace libre à l'extrémité intérieure de l'écrou 32, la pièce de serrage 25 peut être dévissée par rapport au corps 25 de manière à en faire davantage saillie vers l'extérieur ou 15 vers la droite Ainsi, la pièce de serrage 25 constitue un prolongement ajustable du corps 15 En positionnant axialement les pièces 15, 25 et 32 les unes par rapport aux autres, la force de serrage voulue peut être produite, pour toutes les tailles de fibre optique situées dans une 20 gamme raisonnable de diamètres extérieurs différents. Pour illustrer la manière dont le connecteur de fibre optique peut être utilisé dans une chaîne de données la figure 7 montre deux connecteurs identiques C 1 et C 2 reliés ensemble de telle façon que leurs faces d'extrémité 25 de corps respectives 401 et 402 butent fermement, sans défaut d'alignement angulaire Les fibres optiques respectives 13 et 132 portées par les connecteurs Cl et C 2 ont leurs faces d'extrémité affleurant avec les faces d'extrémité de corps 40 et 402 1 Dans le but de relier les deux connecteurs, et en se référant à nouveau aux figures 1 et 2, le connecteur objet de l'invention possède un écrou de couplage 41 L'écrou 41 est fileté intérieurement, suivant le repère 42, sur la plupart de sa longueur, mais est muni à son extré35 mité droite d'une bride annulaire rabattue 43, qui entoure la partie 20 du corps et recouvre radialement le collier 22 du corps sur son côté droit L'écrou 41 est confiné sur la partie 20 du corps par la face d'extrémité gauche 44 opposée de la pièce 32 Ainsi, l'écrou 41 est librement rotatif sur le corps 15 mais est limité dans son mouvement axial sur cette même pièce. En revenant maintenant à la figure 7, un manchon de serrage 45 extérieurement fileté, muni d'une tête centrale agrandie 46, est prévu pour recevoir les filetages des écrous de couplage 411 et 412 La pièce 45 est munie 10 d'un canal de passage cylindrique 48 coaxial avec les filetages extérieurs Le canal 48 possède un méplat 49 sur toute sa longueur Le diamètre du canal 48 est légèrement supérieur à celui de la partie cylindrique 19 du corps 15. De plus, le méplat 49 est radialement légèrement plus éloi15 gné que le méplat 17 sur le corps 19. Pour constituer l'assemblage représenté sur la figure 7, les corps 191 et 192 des connecteurs Cl et C 2 sont orientés angulairement par rapport au manchon 45, de manière à être insérés dans le canal 48, les méplats 17 et 20 49 faisant face l'un à l'autre, comme le montre la figure 8 Ensuite, en tournant chaque écrou de couplage 41 et 41 sur le manchon 45 dans la direction appropriée, ces écrous peuvent être tirés l'un vers l'autre et en rapprochant leurs colliers 221 et 222 de corps respectifs, forcent les faces d'extrémité 40 et 402 buter fermement, de tel1 2 le façon que les signaux optiques peuvent être transmis à travers l'interface entre les fibres optiques 131 et 132, butant l'une contre l'autre. Constituer les méplats 17 et 49 permet aux con30 necteurs Cl et C 2 d'être calés l'un à l'autre en étant calés de façon commune au manchon 45 Ceci assure le maintien de l'orientation angulaire des fibres optiques 131 et 132 l'une par rapport à l'autre, orientation qui peut être critique pendant le démontage et le remontage de la struc35 ture de jonction illustrée dans les figures 7 et 8 Ainsi chacun des connecteurs objets de l'invention Cl et C 2 com- porte un corps muni d'une partie non circulaire 191 ou 192, de préférence constituée par une surface cylindrique sauf pour au moins un méplat 17, comme représenté, de sorte que chacun de ces connecteurs peut être angulairement orienté dans une position pré-déterminée par rapport à l'axe longitudinal de la fibre optique qu'il garde lorsque le connecteur est monté sur un support, ainsi qu'illustré par le manchon 45. Bien sûr, le connecteur de fibre optique, objet 10 de l'invention, dont le but est de terminer une fibre optique, peut être connecté à toute autre source de lumière appropriée ou dispositif de circuits de transmission De plus, si on le désire, un ensemble, de n'importe quel nombre de connecteurs de fibre optique objet de l'invention, 15 peut être réalisé en étant monté sur un support commun, et ainsi terminer un nombre correspondant de fibres optiques comme un ensemble. e S Set 9 I R E V E N D I C A T I O N S 1 Connecteur de fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps ( 10) comportant un passage ( 12) dans lequel une fibre optique ( 13) peut passer, des 5 moyens de serrage ( 23) délimitant une ouverture rétrécissable ( 14) dans le passage ( 12), et des moyens ( 24) de commande des moyens de serrage ( 23) pour rétrécir l'ouverture ( 14), grâce à quoi une fibre optique ( 13) qui s'étend à travers l'ouverture ( 14) est reliable au corps ( 10). 10 2 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps ( 10) comporte des moyens de calage ( 17, 49) de l'orientation angulaire. 3 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps ( 10) comprend 15 des moyens ( 17, 19) pour orienter angulairement le connecteur dans une position angulaire prédéterminée lorsque ce dernier est monté sur un support. 4 Connecteur de-fibre optique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de serrage 20 ( 23) comportent un système annulaire de doigts de serrage ( 30). Connecteur de fibre optique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande de serrage ( 24) comprennent une pièce ( 32) mobile par 25 rapport au corps ( 10) dans la direction axiale du passage ( 12), et des surfaces de saillie ( 33, 34), sur les doigts ( 30) et la pièce ( 32) pouvant se toucher. 6 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce ( 32) a un 30 accrochage fileté avec le corps ( 10). 7 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité libre de chacun des doigts ( 30) est munie d'une surface de came ( 34) externe et la pièce ( 32) est munie d'une surface de 35 came ( 33) interne pouvant entrer en contact avec lesdites il surfaces de came externes ( 34). 8 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les doigts ( 30) ont un accrochage fileté avec le corps ( 10). 9 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en plus, un écrou de couplage ( 41) monté rotativement sur le corps ( 10), Connecteur de fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps ( 10) muni d'un passage ( 12) dans lequel une fibre optique ( 13) peut passer, des moyens du type à mandrin à collet de serrage ( 11) montés sur le corps ( 10) disposés pour définir une ouverture rétrécissable ( 14) dans ledit passage ( 12), grâce à quoi une fibre optique ( 13) qui s'étend à travers l'ouverture ( 14) est re15 liable au corps ( 10). 11 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le corps ( 10) comprend des moyens de calage ( 17, 49) de l'orientation angulaire. 12 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le corps ( 10) comprend des moyens ( 17, 19) pour orienter angulairement le connecteur dans une position angulaire prédéterminée, lorsque ce dernier est monté sur un support. 13 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, un écrou de couplage ( 41) monté rotativement sur le corps 10. 14 Connecteur de fibre optique caractérisé en 30 ce qu'il comprend: un corps tubulaire ( 15), une pièce de serrage tubulaire ( 25) ayant un accrochage fileté avec le corps ( 15) et constituant un prolongement ajustable de ce dernier, la pièce de serrage ( 25) comprenant un système annulaire de doigt de serrage ( 30), g 552891 un écrou tubulaire ( 32) ayant un accrochage fileté avec le corps ( 15) et, des surfaces de came ( 34, 33), sur les doigts 30 et la pièce écrou 32, pouvant se toucher. lesdites pièces ( 15, 25, 32) étant alignées pour permettre à une fibre optique de s'y étendre, grâce à quoi le mouvement relatif axial entre l'écrou ( 32) et les pièces de serrage ( 25) peut provoquer l'étreinte de la fibre ( 13) par les doigts ( 30). 15 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le corps ( 15) comprend des moyens de calage ( 17, 49) de l'orientation angulaire. 16 Connecteur de fibre optique suivant la re15 vendication 14, caractérisé en ce que le corps ( 15) comprend des moyens ( 17, 19) pour orienter angulairement le connecteur dans une position angulaire prédéterminée, lorsque ce dernier est monté sur un support. 17 Connecteur de fibre optique suivant la re20 vendication 16, caractérisé en ce que le corps ( 15) comprend une partie non circulaire ( 19). 18 Connecteur de fibre optique suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le corps ( 15) comporte une partie ( 19) ayant une surface extérieure cy25 lindrique sauf pour au moins un méplat ( 17).