Brevet FR2584828A1 — publié le 19870116

La ,)résente invention concerne un dispositif de couplage électro-optique et, plus particulièrement, un dispositif permettant d'aligner automatiquement une terminaison pcur fibre optique et une terminaison pour transducteur opto-électronique. Les fibres optiques sont un nouveau support de transmission de plus en plus répandu, notamment dans le domaine des techniques de communication. En effet, en remplaçant les conducteurs métalliques des câbles par des fibres de verre ou de plastique, on a apporté de nombreux avantages tels que l'accroissement de la capacité de transmission, la diminution du volume et du poids des câbles, la possibilité de transmettre les informations sur des distances accrues sans amplificateurs intermédIaires et une insensibilité parfaite à l'égard des perturbations électromagnétiques. Mais les fibres optiques véhiculent des signaux lurnineux alors que les équipements situés aux extrémités de ce support de transmission n'acceptent que des signaux électriques.Il convient donc, à chacune de ces extrémités, d'effectuer les conversions adéquat, à savoir -côté émetteur- de convertir les signaux électriques contenant les informations en signaux lumineux injectés dans la fibre et inversement -côté récepteur- de recueillir ces signaux lumineux issus de la fibre optique pour les reconvertir en signaux électriques et reconstituer ainsi fidèlement les informations d'origine. Ces conversions sont le fait, côté émission, d'une diode émettrice -diode laser par exemple- dont le faisceau émis est injecté dans la fibre et, côté réception, d'une diode réceptrice -photodiode par exemple- disposée en face de l'extrémité de la fibre pour recevoir directement la lumière que celle-ci véhicule.Mais, pour que ces conversions soient efficaces compte tenu des faibles puissances mises en jeu, il faut -notamment- que l'alignement entre transducteurs -diode émettrice et fibre ou fibre et diode réceptrice- soit le plus précis possible. Or, cet alignement entre les éléments assurant le couplage électro-optique n'est pas simple à réaliser, entre autres raisons à cause de leurs dimensions réduites. Généralement, l'alignement entre la fibre optique et l'élément émetteur -diode émettrice- ou l'élément récepteur -diode réceptrice- s'obtient en faisant usage d'un banc optique capable d'agir sur les axes X, Y et Z de ces différents éléments du couplage électro-optique. Mais il n'est pas toujours possible de disposer d'un banc optique comme c'est le cas lorsque l'on intervient dans le réseau lui-même, sur site, pour effeectuer des réparations, par exemple. Dans une telle éventualité, il convient donc de pouvoir néanmoins assurer l'alignement le plus rigoureux possible entre les éléments assurant le couplage électro-optique en utilisant des moyens économiques et simples à mettre en oeuvre. L'objet de la prsente invention consiste à répondre à cette préoccupation. Pour ce faire, le dispositif de couplage de l'invention comporte un corps présentant intérieurement deux logements cylindriques concentriques A et C de diamètres différents reliés par une partie tronconique B. Le transducteur électro-optique émetteur ou récepteur est placé dans une bague en élastomère disposée dans le logement cylindrique C tandis que la fibre est mise en place dans un embout dont l'extrémité est extérieurement tronconique et dont la partie antérieure cylindrique coopère avec le logement cylindrique A. Une pièce intermédiaire s'interpose entre cet embout de fibre optique et le transducteur ; elle assure intérieurement le logement de 'extrémité tronconique de cet embout et celui du transducteur alors qu'extérieurement elle coopère avec le logement cylindrique C et la partie tronconique B dudit corps. Ainsi, au montage du dispositif de couplage, cette pièce intermédiaire se centre par rapport au corps en raison de l'action extérieure due à sa partie tronconique B tandis qu'intérieurement, elle centre l'embout de fibre optique par son extrémité tronconique de plus, elle comprime alors la bague en élastomère disposée autour du transducteur, la déformation qui en résulte pour cette bague entrainant le centrage correct de ce même transducteur dans la pièce intermédiaire: la fibre optique et le transducteur se trouvent, de ce fait, parfaitement alignés dans la même pièce intermédiaire, elle-même centrée dans le corps du dispositif de couplage de l'invention. En outre, la pièce intermédiaire détermine, par le logement tronconique de l'embout de fibre, la distance appropriée entre la face d'attaque de la fibre et le transducteur émetteur ou récepteur. Ce dispositif de couplage électro-optique, par la simplicité de ses moyens d'alignement, permet la fabrication d'un produit industriel à tolérances élargies, quoique de grande fiabilité, présentant également l'avantage de pouvoir être monté et démonté sans précautions particulières, ce qui facilite grandement les interventions sur site et les réparatinns des terminaisons électro-optiques là où l'utilisation d'un banc optique n'est pas possible pour réaliser l'alignement des éléments constituant de telles terminaisons. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détailiés dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant à la figure unique qui représente la vue en coupe longitudinale du dispositif de couplaoe électro-optique faisant l'objet de l'invention. Ce dispositif de couplage est essentiellement constitué par les deux éléments assurant la conversion électrc-optique, à savoir la diode émettrice de lumière 1 et la fibre optique qui, bien que n'apparaissant pas sur la figure, a son extrémité logée dans l'orifice 2 de l'embout porte-fibre 3. On notera dès maintenant que cette diode 1 pourrait être remplacée par une diode réceptrice de lumière de sorte que si la description qui va suivre se rapporte à des éléments assurant la conversion des signaux électriques en signaux optiques, cette description reste valable pour des éléments assurant la conversion inverse des signaux optiquesen signaux électriques. Pour que la diode 1 et la fibre optique de l'orifice 2 soient alignées, l'invention utilise une pièce intermédiaire : le guide 4. Celui-ci comporte intérieurement, d'une part, un logement circulaire 5 dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du boîtier de la diode 1 et, d'autre part, un logement tronconique 6 qui reçoit le nez tronconique de l'embout porte-fibre 3. Extérieurement, ce guide 4 présente une partie cylindrique 7 et une partie tronconique 8 qui coopèrent avec des parties semblables intérieures du corps 9, la partie tronconique de ce corps se prolongeant par une ouverture cylindrique 10 dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de l'embout 3 qui la traverse,la partie cylindrique intérieure étant suffisamment longue pour recevoir le support de diode 11. L'extérieur du corps 9 est fileté de bout en bout. On notera également la présence d'une bague 12 -par exemple en néoprène- disposée serrée autour du boîtier de la diode 1 et placée en sandwich entre le guide 4 et le Support de diode 11. L'ensemble de ces divers éléments est protégé, d'une part, à l'aide d'une ficne 13 de type connu qui assure le raccordement électrique de la diode au moyen d'une ou plusieurs broches 14 selon que la diode dispose d'un ou plusieurs fils 15 et, d'autre part, grâce à l'écrou 16 extérieurement moleté pour faciliter son vissage manuel sur le corps 9. Un écrou 17 est situé entre l'écrou 16 et la fiche 13 pour assurer le blocage de cette dernière. Après avoir considéré ces éléments qui constituent le. dispositif de couplage électro-optique de l'invention, on va examiner maintenant la manière dont ils coopèrent les uns avec les autres, lors de l'assemblage, pour aboutir à l'alignement de l'axe lnngitudinal de la fibre optique avec celui de la diode 1. Une opération préalable consiste à rendre solidaires le cible à fibre optique et l'embout 3. A cette fin, on enfile sur le cible une gaine thermo-rétractable ainsi que l'écrou 16 et lion procède aux opérations de dénudage appropriées de la fibre avant d'en introduire l'extrémité dans l'orifice 2 de l'embout 3. Après chauffage, la gaine therBo-rétractable s'est rendue solidaire du revêtement du câble à fibre optique et de la paroi externe68 de l'embout 3 de sorte qu'ainsi le câble est solidement arrimé à l'embout 3, sa fibre optique ayant une position définitive quelles que soient les manoeuvres ultérieures. La diode 1 étant associée à son support 11 lui-même disposé dans la fiche 13, on met en place la bague 12 autour de la diode 1, de même que le quide 4. Puis, le corps 9 est enfilé sur cet ensemble jusqu'à ce que sa partie tronconique soit en contact avec la partie homologue 8 du guide 4. Cet empilage est ensuite vissé sur la fiche 13 suivant un couple de serrage approprié en agissant sur les plats 23 prévus en extrémité du corps fileté 9. L'écrou 17 est mis en place à son tour sur ce même filetage pour assurer le blocage entre la fiche 13 et le corps 9. Suivant le type de diode utilisé, la continuité électrique du fil 19 est assurée par l'écrasement résultant du vissage du corps 9 sur la fiche 13. Il convient alors de remarquer que, en vissant le corps 9 sur la fiche 13, on a fait pénétrer ce corps 9 dans la fiche selon la direction de la flèche 21. A un moment donné, les parties tronconiques du guide 4 et du corps 9 se sont rencontrées, ce qui a déterminé le centrage du guide 4 dans la partie cylindrique 7 mais également une pression du guide 4 contre la bague 12.Or, celle-ci est en b'rtée, par sa face opposée, contre le support de diode 11 ; la matière néoprène subit ainsi une contrainte qui lui confère une forme de tonneau, c'est-à-dire qu'elle va prendre fermement appui xtérieurement contre la partie cylindrique 7 du corps 9 et, en conséquence, réagir intérieurement sur le boîtier de la diode 1 ce qui a pour effet de centrer celle-ci dans le logement circulaire 5 du guide puisqu'il existe un certain jeu entre diode 1 et logement 5. De cette façon, par rapport au corps 9, on a centré le guide 4 et la diode 1 de sorte qu'il en résulte que le guide 4 et la diode 1 sont sur le même alignement ainsi que l'élément actif 22 de la diode. L'assemblage du dispositif de couplage électro-optique se poursuit en introduisant le nez tronconique de l'embout 3 dans l'ouverture cylindrique 10 du corps 9 iusqutà ce que cette extrémité tronconique soit en contact avec le logement tronconique 6 du guide 4. On visse alors l'écrou 16 sur le filetage extérieur du corps 9 jusqu'à ce qu'il soit en butée contre la collerette 24 de l'embout 3 ; le nez tronconique de l'embout est ainsi parfaitement appliqué dans le logement tronconique 6 de sorte que, l'embout 3 se trouvant, de ce fait, centré dans le guide 4, son orifice 2 et la fibre optique qui l'occupe sont en alignement avec l'élément actif 22 de la diode 1 puisqu'on a vu précédemment comment on avait centré cette diode par rapport au guide 4. I1 va de soi que le démontage du dispositif de couplage consiste à faire les opérations inverses de celles décrites ci-dessus de sorte qu!il ne fera pas l'objet d'une description particulière. Par contre, on notera que le boîtier 1 est en contact avec le guide 4, qui l'est avec le corps 9, lui-même l'étant avec l'écrou 16, l'écrou 17 et la fiche 13 ; ces divers éléments étant métalliques, on obtient ainsi, par construction et sans aucune disposition spécifique, la dissipation thermique du boîtier 1 nécessaire au bon fonctionnement de la diode émettrice, ou de la diode réceptrice. Un autre avantage procuré par le dispositif de l'invention réside dans le fait qu'il détermine automatiquement et de façon constante la distance existant entre la lentille 22 de la diode émettrice -ou la face active de la diode réceptrice- et l'extrémité de la fibre de l'orifice 2. En effet, que ce soit le boîtier 1 ou le nez tronconique de l'embout 3, ils ont chacun des parois bien définies du guide 4 contre lesquelles ils viennent en butée et qui déterminent naturellement la distance qui les sépare. I1 est bien évident que la description qui vient d'être faite n'a été donnée qutà titre d'exemple non limitatif et que d'autres exemples de réalisation peuvent être envisagés sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de couplage électro-optique dans lequel l'alignement entre une terminaison pour fibre optique et une terminaison pour transducteur opto-électronique se fait automatiquement lors de l'assemblage des éléments constitutifs du dispositif de couplage, ce dernier étant caractérisé par le fait qu'il comporte, entre la terminaison pour fibre optique (3) et le transducteur (1), une pièce intermédiaire (4)comprenant intérieurement, d'une part, une ouverture (6) pour le centrage et le logement de l'extrémité de la terminaison pour fibre optique (3) et, d'autre part, une autre ouverture (5) pour le centrage et le logement du transducteur (1), cette pièce intermédiaire (4) comprenant extérieurement des moyens (7, 8) assurant son centrage dans le corps (9) du dispositif de couplage. 2. Dispositif de couplage électro-optique conforme à la première revendication, caractérisé par le fait que l'ouverture (6) a une forme tronconique pour coopérer avec l'extrémité tronconique complémentaire de l'extrémité de la terminaison pour fibre optique (3). 3. Dispositif de couplage électro-optique conforme à la première revendication, caractérisé par le fait que l'ouverture (5) a une forme cylindrique dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du transducteur (1). 4. Dispositif de couplage électro-optique conforme à la première revendication, caractérisé par le fait que le corps (9) comporte intérieurement deux logements cylindriques concentriques (7, 10) de diamètrs différents reliés par une partie tronconique (8), le logement (10) ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la terminaison pour fibre optique (3), le logement (7) ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la terminaison pour transducteur (1,11), la partie extérieure du corps (9) étant filetée pour permettre le vissage des moyens extérieurs (13, 16) servant de contenant aux éléments constitutifs du dispositif de couplage. 5. Dispositif de couplage électro-Optique conforme aux première et quatrième revendications, caractérisé par le fait qu'il comporte une bague (12) en matériau élastiquement déformable dont l'ouverture intérieure coopère étroitement avec le boîtier du transducteur (1), la paroi circulaire extérieure de cette bague -étant en contact avec le logement (7) du corps (9), ses deux faces parallèles étant placées en sandwich entre la pièce intermédiaire (4) et la terminaison (11) pour transducteur (1). 6. Dispositif de couplage électro-optique conforme à l'une des revendications précédentes dans'lequel l'alignement entre la terminaison pour fibre optique (3) et le transducteur (1) se fait automatiquement lors de l'assemblage des éléments constitutifs de ce dispositif de couplage dans les moyens extérieurs (13, 16) servant de contenant, caractérisé par le fait que la pièce intermédiaire (4) se centre par rapport à l'intérieur du corps (9) en raison de l'action extérieure réciproque de leurs parties tronconiques respectives, tandis qu'intérieurement, d'une part, elle centre l'extrémité de la terminaison pour fibre optique (3) par l'action de son ouverture tronconique (6) sur cette extrémité également tronconique et, d'autre part, elle comprime la bague (12) contre la terminaison (11) provoquant ainsi sa déformation élastique et, en réaction de l'effort s'exerçant contre la paroi du logement (7) du corps (9),-l'exercice d'une force des bords de l'ouverture intérieure de la bague (12) sur le bottier du transducteur (1) déterm;nant son centrage dans l'ouverture (5) de la pièce intermédiaire. 7. Dispositif de couplage électro-optique conforme aux première, deuxième, troisième et sixième revendications, caractérisé par le fait que l'ouverture tronconique (6) et le fond de l'ouverture cylindrique (5) de la pièce intermédiaire (4) déterminent une distance appropriée et constante entre la face extrême de la fibre optique et la face active du transducteur (1) après assemblage des éléments constitutifs du dispositif de couplage.