Brevet FR2553901A1 — publié le 19850426

La présente invention concerne un coupleur utilisable dans des systèmes de communication optique, comportant un transducteur électro-optique ou opto-électrique et un guide d'onde optique se terminant devant le transducteur, une extrémité de fibre métallisée débar5 rassée de son revêtement plastique extérieur étant soudée, d'une manière étanche aux gaz, dans un manchon de guidage qui, à son tour s'étend, d'une manière étanche aux gaz, au travers d'une ouverture prévue dans la paroi plate d'un boîtier hermétiquement fermé contenant le transducteur. Un optocoupleur du type sus-mentionné est déjà connu par la 10 demande de brevet allemand DE-OS 33 07 466 Dans ce type de coupleur, le manchon de guidage, accompagné de l'extrémité de fibre du guide d'onde optique qui en dépasse, est monté sur la branche en forme de L d'un boulon Le montage est effectué par soudage, en appliquant aux deux côtés de la branche en forme de L, des électrodes qui sont 15 activées par un courant Toutefois, le manchon de guidage accompagné de l'extrémité de fibre, réglé par rapport au transducteur pendant la phase liquide de la soudure, doit encore être réajusté de manière continue pendant le refroidissement de la soudure, jusqu'à ce que cette dernièreparvienne à sa phase de solidification Cela est dû à ce que 20 la soudure qui se contracte pendant le refroidissement crée d-es forces libres ayant un effet de déréglage. La présente invention a pour objet deparvenir à un coupleur simple et mécaniquement stable, du type indiqué ci-dessus, qui pourra être fabriqué sans exiger de préréglage L'invention a également pour 25 objet une méthode pour coupler le guide d'onde optique au transducteur. Selon l'invention, cet objet est atteint par le fait quelapartie avant du manchon de guidage dirigée vers le transducteur traverse un trou foré du boîtier, ce trou ayant un diamètre sensiblement plus grand, et traverse aussi une plaque de recouvrement fermant le trou fo30 ré, située dans le boîtier et liée à la fois audit manchon de guidage et audit boîtier par voie de soudage. En réalisant ce coupleur, divers avantages peuvent être atteints Le trou foré dans la paroi du boîtier présente un diamètre plus grand que le manchon de guidage et assure l'existence d'un jeu 35 suffisant, nécessaire pour régler le manchon de guidage, tandis que la plaque de recouvrement assure que les forces résultantes,au cours du refroidissement de la liaison soudée entre la plaque de recouvrement et le manchon de guidage,agiront avec une symétrie en anneau De cette manière, les forces s'annulent mutuellement et, même dans le cas d'un manchon de guidage traversant excentriquement le trou foré dans la paroi du boîtier, ne sont plus la cause d'un quelconque déplacement transversal, par rapport à la position rélée Les forces correspondantes de la liaison soudée entre la plaque de recouvrement et le bottier sont sans influence car elles ne peuvent provoquer aucun défaut d'ajustement 20 dans la direction de l'axe longitudinal du manchon de guidage D'autres avantages apparaîtront dans la description. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui repré15 sentent: la figure 1, une vue partielle en coupe d'une partie du coupleur; la figure 2, vu en perspective, le cadre de bottier du coupleur selon la figure 1, au cours du soudage en position du manchon 20 de guidage. Dans le coupleur optique représenté sur la figure 1, le bottier 1 est constitué de la plaque de base 2 et du couvercle 3 d'un bottier du type DIL disponible dans le commerce, comportant un cadre 4 inséré en plus entre la plaque de base 2 et le couvercle 3, ce cadre 4 25 étant en covar De cette manière, on obtient un bottier 1 à volume agrandi pour recevoir le transducteur électro-optique ou opto-électrique , et le circuit amplificateur qui, dans le fonctionnement avec un photodétecteur, est de préférence également intégré, tout aussi bien que pour recevoir un guide d'onde optique 6 couplé au transducteur 5, ce bottier 30 1 étant, à cette fin, pourvu de plusieurs broches de sortie (non représentées), diélectriquement montées, dans la plaque de base 2. Un trou foré 7 est prévu dans un jambage du cadre 4 En alignement avec ce trou 7, il est prévu un manchon protecteur 8 ayant le même diamètre intérieur et réalisé, par exemple, en laiton Il est monté à l'ex35 térieur du cadre, par exemple par brasage Un-manchon de guidage 9 ayant un plus petit diamètre extérieur s'étend au travers du manchon protecteur 8 et du trou 7 foré dans le jambage du cadre Ce manchon de guidage est en un métal soudable De plus, il traverse une plaque de recouvrement 10 attachée à l'intérieur du cadre 4 du boîtier 1 La plaque 5 de recouvrement 10 qui, par exemple, est en laiton ou en acier, possède un diamètre intérieur qui n'est que légèrement plus grand que le diamètre extérieur du manchon de guidage 9 Cette plaque de recouvrement 10 est liée au manchon de guidage 9 et au boîtier 1 du cadre 4, d'une manière étanche aux gaz, par soudage A cette fin, on utilise de préférence une soudure au Bi Sn fondant à une température relativement basse d'environ 150 C. L'extrémité de la fibre 11 du guide d'onde optique 6, dépassant du manchon de guidage 9, est pourvue, sur sa face extrême, d'une lentille aménagée par fusion Cette extrémité de fibre 11 pénètre dans le trou 15 foré 12 d'une plaque-support 13 faite de céramique et disposée parallèlement au cadre 4 contenant le manchon de guidage 9 Ce trou foré est surmonté par le transducteur 5 qui, conçu et réalisé en tant que photodétecteur, recouvre complètement ce trou foré 12. Le guide d'onde optique 6 prévu pour le couplage du transduc20 teur 5 est du type comportantunrev Ztement externe en matière plastique 14 Pour obtenir l'extrémité de fibre nue 11, une longueur partielle de ce gainage en matière plastique 14 est enlevée du guide d'onde optique 6, et le revêtement primaire tout aussi bien que le revêtement secondaire du guide d'onde optique 6 sont aussi enlevés sur cette même 25 longueur partielle Après cela, l'extrémité de la fibre est métallisée. Par cette extrémité de fibre métallisée 11, le guide d'onde optique 6 est soudé, à l'aide d'une soudure au Pb Sn fondant à une température relativement élevée d'environ 220 C, dans la partie avant du manchon de guidage 9 qui, comparée à l'extrémité de fibre 11, n'a qu'un diamètre 30 légèrement plus grand, la portion arrière du manchon de guidage 9, plus longue, ayant un diamètre intérieur sensiblement plus grand Dans cette portion du manchon de guidage 9, le gainage externe en matière plastique 14 est fixe à l'aide d'un adhésif A la transition entre les deux trous forés de diamètres différents, le manchon de guidage 9 est 35 pourvu d'une indentation 15 s'étendant transversalement par rapport à l'axe longitudinal, de sorte qu'au cours de la fabrication de l'agencement fibre/manchon, la transition entre le guide d'onde optique 6 avec son gainage en matière plastique 14 et l'extrémité de fibre nue 11 peut être contrôlée pour ce qui est de l'absence de bulles dans l'adhésif appliqué, avant que l'extrémité de fibre 11 soit soudée dans la partie avant du manchon, l'indentation 15 étant complètement remplie de soudure au cours de cette opération. Le manchon protecteur 8 relié au bottier 1 est pourvu, à son extrémité c 8 té montage, d'un collet 16 de diamètre relativement petit, grâce auquel ce manchon protecteur 8 dispose néanmoins d'une bonne surface de support, aux fins de soudage Par contre, l'extrémité arrière libre du manchon protecteur 8 comporte une portion 17 à diamètre extérieur réduit, sur laquelle peut être monté un tubage rétracté (non représenté), servant de manchon protecteur en caoutchouc et entourant l'extrémité libre du manchon de guidage 9,tout aussi bien qu'une certaine longueur du gainage en matière plastique suivant 14 du guide d'onde optique 6 Comme le manchon de guidage 9 retenu à l'intérieur du bottier 1, à l'endroit de la plaque de recouvrement 10, présente un bras de levier relativement long, il est opportun de prévoir une fixa20 tion mécanique supplémentaire Pour cette raison, le manchon de guidage 9 est pourvu, dans la région terminale du manchon protecteur 8, d'une liaison soudée qui, toutefois, n'a pas à être étanche aux gaz Comme le manchon de guidage 9 est, à l'intérieur du bottier, fixé en position à l'aide d'une soudure à bas point de fusion, il est avantageux, afin 25 d'éviter toute influence thermiquement défavorable, d'utiliser aussi une soudure au Bi Sn à bas point de fusion, pour la fixation mécanique prévue dans la zone terminale du man Ehon protecteur 8. Au cours de la fabrication du coupleur, on confectionne d'abord le cadre 4 du bottier 1 avecletrou 7 permettant le passage du manchon de guidage 9, puis on monte le manchon protecteur 8 sur le cadre 4 Apres cela, la plaque-support séparée 13, pourvue du trou 12 et du transducteur 5, est insérée dans le cadre 4 et mécaniquement liée à celui-ci par soudage Ensuite, la plaque de recouvrement 10 est placée sur l'intérieur, sur le cadre 4, alignée concentriquement au 35 trou foré 7 du cadre 4, et le manchon de guidage 9, préparé au cours d'étapes séparées, en relation avec le guide d'onde optique préparé 6, est introduit par les ouvertures du manchon protecteur 8, le trou 7 du cadre et la plaque de recouvrement 10, à l'intérieur du cadre, jusqu'à ce que la lentille formée sur l'extrémité de fibre 11 occupe la position désirée dans le trou foré 12 de la plaque-support, devant le transducteur 5. Le réglage fin de l'extrémité de fibre 11 est commandé par un micromanipulateur qui, à l'aide d'une pince, saisit l'extrémité du manchon de guidage 9 dépassant vers l'arrière hors du manchon protecteur 8 10 et accomplit le déplacement nécessaire qui est possible dans l'ouverture dont le dimensionnement est suffisamment grand Dès qu'un couplage optimal est atteint, alors, comme représenté à la figure 2, les électrodes 18 appliquées, de l'extérieur, aux deux côtés étroits du jambage du cadre, sont mises en circuit, et la plaque de recouvrement 10 est, 15 par addition de soudure, liée au cadre 4, à l'endroit du passage de courant et, en même temps, au manchon de guidage 9,par voie de soudage. Apres cela, le manchon de guidage 9 et la portion arrière 17 du manchon protecteur 8 sont mécaniquement liés l'un à l'autre, de manière analogue, par voie de soudage avec une soudure à bas point de 20 fusion La forme de réalisation à diamètre étagé du manchon protecteur 8 est avantageuse au cours de cela,car une localisation de chaleur est ainsi obtenue pendant le soudage, ce qui permet un soudage rapide, de faible durée, au cours duquel il n'y a plusderamollissement du joint soudé à l'extrémité avant du manchon de guidage 9 Le cadre 4 ainsi 25 fabriqué est ensuite relié, sur un c 5 té ouvert, d'une manière étanche aux gaz, par voie de soudage, à la plaque de base 2 qui, si nécessaire, est en outre complétée par le circuit amplificateur, et les connexions électriques allant de la plaque- support 13 aux broches de sortie sont établies dans la plaque de base et, enfin, cet agence30 ment est, par l'inclusion d'un gaz protecteur, hermétiquement joint au couvercle 3 placé sur lui, d'une manière étanche au gaz. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent tre envisagées sans sortir pour autant du cadre 35 de l'invention. REVENDICATIONS 1 Coupleur comportant un transducteur électro-optique ou opto-électrique, et un guide d'onde optique se terminant devant le transducteur, une extrémité de fibre métallisée débarrassée de son revêtement plastique extérieur étant soudée, d'une manière étanche aux gaz, dans un manchon de guidage qui, à son tour s'étend, d'une manière étanche aux gaz, au travers d'une ouverture prévue dans la paroi plate d'un boîtier hermétiquement fermé contenant le transducteur, caractérisé en ce quela partie avant du manchon de guidage ( 9) dirigée vers le trans10 ducteur ( 5) traverse un trou foré ( 7) du boîtier ( 1), ce trou ayant un diamètre sensiblement plus grand, et traverse aussi une plaque de recouvrement ( 10) fermant le trou foré ( 7), située dans le boîtier ( 1) et liée à la fois audit manchon de guidage ( 9) et audit boîtier ( 1) par voie de soudage. 2 Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la fibre ( 11) du guide d'onde optique ( 6) dépassant dudit manchon de guidage ( 9) pénètre dans le trou foré ( 12) d'une plaque-support ( 13) qui est disposée parallèlement à la paroi de boîtier contenant ledit guide d'onde ( 9), et sur laquelle ledit transducteur ( 5) 20 est immobilisé en position devant ledit trou foré ( 12). 3 Coupleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi de boîtier pourvue du trou foré ( 7) pour permettre le passage dudit manchon de guidage ( 9) est constituied'un cadre ( 4) inséré entre la plaque de base ( 2) et le couvercle ( 3) d'un boîtier du type DIL. 25 4 Coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie arrière dudit manchon de guidage ( 9) dépasse par son extrémité libre, hors d'un manchon protecteur ( 8) monté sur ledit boîtier ( 1), le diamètre intérieur de ce manchon ( 8) étant sensiblement plus grand que le diamètre extérieur dudit manchon 30 de guidage ( 9). Coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit manchon protecteur ( 8) lié au cadre ( 4) dudit boîtier ( 1) comporte une portion arrière ( 17) à diamètre extérieur réduit, dans la région de laquelle ledit manchon de guidage ( 9) est mé35 caniquement lié audit manchon protecteur ( 8) par voie de soudage. 6 Coupleur selon les revendications 1, 4 ou 5, caractérisé en ce que sur la portion ( 17) dudit manchon protecteur ( 8) est disposé un tube rétracté entourant ledit manchon de guidage ( 9) ainsi que le revêtement en matière plastique ( 14) dudit guide d'onde optique ( 6). 7 Coupleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 ou 5, caractérisé en ce que ledit manchon de guidage ( 9) possède, dans sa partie avant, un diamètre intérieur un peu plus grand que le diamètre de l'extrémité de la fibre ( 11) et comporte une indentation ( 15) s'étendant transversalement, à l'endroit de la transition à sa portion arriè10 re, laquelle est intérieurement, elle aussi, un peu plus grande que le revêtement en matière plastique ( 14) du guide d'onde optique ( 6). 8 Coupleur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 5 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité de la fibre ( 11) dudit guide d'onde optique ( 6 est fixée à l'intérieur dudit manchon de guidage 15 ( 9) à l'aide d'une soudure au Pb Sn, et en ce que les liaisons entre ledit manchon de guidage ( 9), la plaque de recouvrement ( 10) et le cadre ( 4) dudit boîtier ( 1, sont faites de soudure au Bl Sn. 9 Méthode de couplage optique d'un guide d'onde optique à un transducteur, dans laquelle une extrémité de fibre métallisée est 20 soudée, par une soudure à point de fusion relativement élevé, dans un manchon de guidage s'étendant au travers d'un trou à grand diamètre foré dans le boîtier du coupleur, est mise à la position de couplage optimal à l'aide d'un micromanipulateur, et est fixée à cette position par voie de soudage, comme spécifié dans la revendication 1, caracté25 risée en ce que les liaisons soudées entre le manchon de guidage ( 9), la plaque de recouvrement ( 10) et le bottier ( 1) sont établies postérieurement à l'ajustement de l'extrémité de fibre ( 11), par l'application d'une tension et par soudage dans le passage de courant d'électrodes ( 18) appliquées aux deux côtés étroits extérieurs du cadre ( 4). 30