Brevet FR2588387A1 — publié le 19870410

ELEMENT DE CONNECTEUR HERMAPHRODITE POUR FIBRES OPTIQUES. La présente invention concerne les éléments de connecteurs hermaphrodites pour fibres optiques et en particulier ceux permettant d'assurer des liaisons multivoies. Les connecteurs hermaphrodites sont des connecteurs capables de coopérer avec une contrepartie identique après mise en prise avec celle-ci. Les connecteurs optiques sont soumis à des contraintes rigoureuses de positionnement de leurs principaux constituants. En effet, l'alignement des fibres doit être très précis pour minimiser les pertes optiques du connecteur. Il est donc nécessaire de prévoir des moyens de centrage des fibres optiques dans leurs éléments de connecteur et de donner à ces éléments une structure précise qui entraîne l'alignement exact de chaque fibre d'un élément avec une fibre correspondante de l'autre quand les deux éléments du connecteur sont branchés. En outre, ces connecteurs doivent être étanches car les liaisons optiques sont très sensibles aux intempéries et aux poussières. C'est un avantage certain si les faces en regard des éléments du connecteur peuvent être protégées par des hublots et nettoyées très facilement. On connaît des éléments de connecteur hermaphrodite pour fibres optiques. Ces réalisations utilisent comme base d'alignement soit des trous calibrés, soit des systèmes à cônes. Par exemple, la demande de brevet français 2 456 334 divulgue un élément de connecteur hermaphrodite avec centrage conique des points optiques et hublots non démontables. Les produits obtenus selon l'art antérieur posent de sérieux problèmes de réalisation pratique. En effet, il est très difficile de percer une pièce de trous parfaitement perpendiculaires à un plan donné. Une autre exigence est apparue à l'utilisation: les hublots de protection doivent être démontables afin de permettre un nettoyage aisé de l'interface existant entre les extrémités des fibres à relier, la protection des lentilles disposées à ces extrémités et leur changement rapide dans le cas de rayures. Afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur, la présente invention propose un élément de connecteur hermaphrodite à optique intermédiaire, c'est-à-dire qu'une micro-lentille est fixée à l'extrémité de chaque fibre de façon à rendre afocal le faisceau lumineux véhiculé par cette fibre. L'alignement des axes optiques est obtenu à partir d'une pièce originale présentant deux plans rigoureusement parallèles, ce qui est plus facile à obtenir que le perçage de trous perpendiculaires à un plan. L'invention a donc pour objet un élément de connecteur hermaphrodite pour fibres optiques permettant d'assurer au moins une liaison optique fibre à fibre avec une contrepartie, caractérisé en ce qu'il comprend, montés dans une enveloppe: un embout fixé à l'extrémité de ladite fibre et associé à une lentille pour former un point optique, l'embout possédant une surface plane définissant un plan de référence perpendiculaire à l'axe du point optique; un barillet ayant ses deux faces planes rigoureusement parallèles entre elles et percé d'une face à l'autre d'un trou par point optique, ce trou recevant ledit embout dont le plan de référence est maintenu parallèle aux faces du barillet par des moyens de fixation; des moyens de positionnement dudit élément sur sa contrepartie pour assurer la liaison optique. L'élément de connecteur selon l'invention sera avantageusement équipé de rampes de verrouillage. Des éléments annexes achèveront l'ensemble. Une pièce de liaison permet d'assurer l'ancrage de l'âme centrale du câble optique. Il est avantageux d'utiliser cette pièce de liaison pour plaquer l'embout contre le barillet au moyen d'un ressort. Un pion monté transversalement sur le barillet permettra son indexation. Enfin, les moyens de positionnement peuvent être assurés par une aiguille logée dans le barillet et qui pénètre dans un alésage du barillet de la contrepartie lorsque le positionnement des deux éléments du connecteur est correct. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront au moyen de la description qui va suivre et des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe d'un élément de connecteur selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe d'un ensemble constituant un point optique, - la figure 3 représente une fiche optique à deux fibres selon l'invention, - la figure 4 représente un connecteur obtenu par assemblage de deux fiches avec système de verrouillage protégé, - la figure 5 représente une fiche équipée de son bouchon de protection. La figure 1 est une vue en coupe d'une version élaborée d'un élément de connecteur selon l'invention. L'élément représenté est une fiche dans le cas présent, mais l'invention s'applique également à d'autres éléments tels qu'une embase. Par souci de simplification, on a représenté une fiche à une seule fibre optique, mais elle peut en comporter plusieurs. La fiche représentée figure 1 comprend une enveloppe I qui peut être métallique. Cette enveloppe possède une forme généralement cylindrique. Sa partie avant est largement ouverte et sa partie arrière présente une ouverture permettant le passage d'un câble optique 2. Le câble est rendu solidaire de l'enveloppe par l'intermédiaire d'un manchon 3 qui se visse sur la partie arrière de l'enveloppe 1. Ce manchon, réalisé par exemple en plastique, est fendu transversalement pour permettre son serrage sur le câble 1 grâce à un serre-câble 4 logé dans la fente du manchon 3. Le serrage du serre-câble sur le câble sera obtenu par la vis 5. Pour parfaire l'étanchéité de la partie arrière de la fiche, on peut prévoir un joint torique 6 comprimé sur le câble lorsque le manchon est vissé sur l'enveloppe. Une rampe de verrouillage 7, qui sera mieux décrite plus bas, est engagée avec un léger jeu sur la partie extérieure de l'enveloppe 1 à partir de sa face avant et jusqu'à un épaulement 8 de l'enveloppe 1. L'étanchéité de la fiche est assurée à cet endroit grâce à un joint torique 9 logé dans une gorge pratiquée dans l'enveloppe. Pour faciliter la mise en place de la rampe de verrouillage et le passage du joint torique 9, son alésage est légèrement évasé à partir de sa face arrière. De même, la face avant de l'enveloppe est légèrement chanfreinée. L'extrémité du câble optique qui se trouve à l'intérieur de l'enveloppe a été préparée de façon à dégager une longueur de fibre suffisamment grande pour que la fibre puisse se courber sans risque de cassure. La fibre 10 est fixée à son extrémité à un ensemble 11 constituant un point optique. Ce point optique sera décrit en détail un peu plus loin. Il présente un plan C qui servira de référence du point optique. C'est la base de référence de l'alignement fibre- lentille. L'alésage de l'enveloppe est taraudé côté face avant pour recevoir une pièce jouant un rôle essentiel dans Pélément de connecteur constitué par la fiche. Cette pièce est le barillet 12. Ses deux faces planes A et B sont, par construction, rigoureusement parallèles entre elles. On a fait figurer sous la référence 13 une partie d'un autre élément de connecteur assemblé à la fiche. Cet élément peut être également une fiche ou alors une embase. En tout cas, il comporte un barillet du même type que le barillet 12. Le plan A est donc commun aux deux éléments accouplés. Les plans A et B étant eux-mêmes parallèles, il s'ensuit que les deux plans B des éléments accouplés sont parallèles. Toujours pour des questions d'étanchéité, un joint torique 14 est logé dans une gorge de la rampe de verrouillage. Une rondelle 15 est placée entre le barillet 12 et la rampe 7 afin de limiter les frottements consécutifs à la manipulation du connecteur. La rondelle 15 est réalisée en un matériau approprié tel que le tétrafluoroéthylène communément désigné sous l'appellation de téflon. Pour que les axes des points optiques placés en vis-à-vis soient parallèles, il faut que les plans B et C soient rigoureusement parallèles. Ils peuvent être confondus en plaquant l'ensemble 11 sur le barillet 12 par des moyens de fixation qui peuvent être réalisés de diverses manières. Il est avantageux d'utiliser à cet effet une pièce de liaison 16 qui pourra également servir de pièce d'ancrage du câble optique par rétention de son âme centrale 17. L'âme centrale 17 est engagée dans un trou de la pièce de liaison 16 et y est fixée par exemple par une ou plusieurs vis 18 dans le cas d'une âme métallique. Dans le cas de l'utilisation de vis, il est bon, comme le montre la figure 1, que les trous de réception de ces vis soient percés au-delà du trou de réception de l'âme 17. Ceci permet d'obtenir des points d'accrochage pour l'âme centrale. Une entretoise 19 peut être prévue entre la gaine porteuse du câble 2 et la pièce de liaison 16. Dans le cas d'une âme centrale en fibre de verre, les vis sont avantageusement remplacées par un surmoulage de colle. L'ensemble peut être complété par deux demi-coquilles 20 réunies par les circlips 21. Ces demi-coquilles permettent de consolider la partie interne de la fiche en prenant appui d'une part sur la pièce de liaison 16 et d'autre part en enserrant le câble optique 2. La présence de la pièce de liaison 16, fixée sur le barillet 12 par des vis 24, permet l'utilisation d'un ressort 22 de plaquage de l'ensemble Il sur le barillet 12. Le point optique 11 est logé dans un trou 23 traversant le barillet 12. Le centrage D du point optique dans le trou 23 est de l'ordre de H7g6 et ne participe pas de façon prépondérante à l'alignement optique. Après réalisation de la connexion entre deux éléments de connecteur, les deux faces B des barillets en regard sont parallèles. En conséquence, les axes des points optiques en vis- à-vis sont parallèles. On ne recherche pas un alignement parfait de ces axes puisque cela intervient peu sur l'atténuation. Par contre, l'invention permet de réduire considérablement l'angle éventuel entre les axes des points optiques, ce qui est très important. Le point optique 11 comprend également un tube centreur 25, une lentille-barreau 26 et un centreur 27. L'interface constituée par la distance séparant deux lentilles en vis-à-vis dans un connecteur, est de l'ordre de quelques millimètres et est occupée par un hublot 28 sur chaque élément de connecteur. Ce hublot est en un matériau transparent, par exemple en verre mineral ayant reçu un traitement anti-réflexion sur ses deux faces. Le hublot 28 est fixé sur le barillet par une vis 29 en forme d'anneau et l'étanchéité est assurée par le joint torique 30. Un joint d'étanchéité 31 rend étanche l'interface après connexion. Le barillet 12 possède en outre un trou transversal permettant le logement d'un pion d'indexation 32. La partie émergeante du pion 32 occupe une cavité d'indexation usinée dans l'épaulement 33 de la rampe de verrouillage 7. Pour compléter la description, on peut mentionner les éléments suivants. Le barillet 12 est percé, côté interface, de deux trous. L'un d'eux est destiné à loger en force une aiguille 34 dont l'extrémité émergeante prendra place, lors de la connexion, dans un alésage de réception situé dans le barillet de la contrepartie. Inversement, le second trou 35 est destiné à recevoir une aiguille d'indexation logée en force dans le barillet de la contrepartie. Ce trou 35 possède un dégagement 38 qui permet de chasser, au moment de la connexion, une possible pollution. L'enveloppe 1 comprend à sa partie arrière deux trous 36 de réception d'une clef de serrage utilisée lors de la fixation du barillet sur l'enveloppe. Un manchon thermo-rétractable 37 complète la partie arrière de la fiche. Dans le cas o l'âme centrale 17 du câble optique est en fibre de verre, la colle de fixation de l'âme dans son logement sera déposée à travers une lumière pratiquée dans la pièce de liaison 16. L'assemblage des différentes pièces de la fiche ne pose pas de problème particulier et l'ordre de mise en place de ces pièces se détermine facilement à l'étude du dessin de la figure 1. La figure 2 donne une vue détaillée du point optique 11. Il est constitué d'un embout 40 de forme généralement cylindrique et dont la partie arrière possède un épaulement 41 fournissant le plan de référence C. L'embout 40 est percé longitudinalement d'un alésage comprenant des parties de diamètres différents. Dans sa partie de plus grand diamètre vient se loger, légèrement en force, le tube centreur 25. L'alésage de ce tube est de petit diamètre pour permettre le guidage de la fibre optique 10. L'alésage de l'embout comprend une partie médiane ou cavité 42 dans laquelle débouche un trou transversal 43 évasé à son entrée. La dernière partie de l'alésage de l'embout est constituée par un trou de centrage 44 de faible longueur et de faible diamètre. Après le positionnement de la fibre optique, dont l'extrémité est dénudée et aboutit sur la face plane d'une lentille-barreau 26, la cavité 42 est remplie d'une résine de scellement introduite par le trou 43. Le centreur 27 sert à maintenir la lentille 26 en position. Il est fixé à l'embout par l'épaulement 45 et possède un trou transversal 46 permettant l'introduction d'une résine de scellement de la lentille. Le point optique primaire est obtenu en optimisant en réflexion la lentille devant la fibre face à un miroir, par exemple en utilisant un coupleur. A son autre extrémité, la fibre est surmoulée dans un embout de manière à pouvoir injecter un faisceau laser. Côté lentille, le faisceau se matérialise par une tache bien délimitée d'environ 40 mm de diamètre à environ 3 m de distance. Si le point optique est bridé dans un V et qu'on le tourne de quatre fois 90 , on obtient quatre cercles plus ou moins éloignés les uns des autres suivant la qualité du point optique primaire. Le centre du cercle circonscrit aux quatre cercles précédents est considéré comme le centre théorique de la projection idéale et les points optiques suivants seront centrés sur ce point de centre. La figure 3 représente une fiche optique selon l'invention. Cette vue donne une bonne perspective des rampes de verrouillage 7 qui sont ici équipées d'un écrou de verrouillage 50. On reconnaît également sur cette figure le câble optique 2, le manchon thermo- rétractable 37, l'aiguille 34, le trou de réception d'aiguille 35 et le joint 31. Sous la référence 51 sont désignées les voies optiques qui sont dans ce cas précis au nombre de deux. Le verrouillage est assuré par un système à rampes hélicoïdales basé sur le principe de cames linéaires. Les segments augulaires et les pas de ces rampes ont été calculés pour permettre une connexion rapide, facile et fiable. Dans le cas d'une liaison fiche-fiche, chaque écrou, mobile en rotation, participe à la connexion et fait plaquer les deux plans A en un quart de tour. Le connecteur de la figure 4 comprend deux fiches 60 et 61 reliant respectivement les cables optiques 62 et 63. Les rampes de verrouillage sont ici protégées de l'humidité et des poussières par une gaine en caoutchouc 64. En période de non fonctionnement, l'interface est protégée par un bouchon imperdable 65 comme représenté à la figure 5, relié par une courroie 66 à un collier 67 fixé sur le câble 2. Ce connecteur permet d'obtenir des pertes optiques inférieures à 3dB par voie pour des fibres optiques de 50/125/Lm (50,}m de coeur pour 125.,m de gaine). REVENDICATIONS. 1. Elément de connecteur hermaphrodite pour fibres optiques permettant d'assurer au moins une liaison optique fibre à fibre avec une contrepartie, caractérisé en ce qu'il comprend, montés dans une enveloppe (1): - un embout (40) fixé à l'extrémité de ladite fibre (10) et associé à une lentille (26) pour former un point optique, l'embout possédant une surface plane (C) définissant un plan de référence perpendiculaire à l'axe du point optique; - un barillet (12) ayant ses deux faces planes (A, B) rigoureusement parallèles entre elles et percé d'une face à l'autre d'un trou (23) par point optique, ce trou recevant ledit embout dont - le plan de référence est maintenu parallèle aux faces du barillet par des moyens de fixation; - des moyens de positionnement dudit élément sur sa contrepartie pour assurer la liaison optique. 2. Elément de connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni de rampes de verrouillage (7). 3. Elément de connecteur selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de liaison (16) située dans l'enveloppe (1) et fixée sur le barillet (12). 4. Elément de connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce de liaison (16) permet d'assurer l'ancrage de l'âme centrale (17) du câble optique (2) avec ladite fibre (10). 5. Elément de connecteur selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise (19) située entre la pièce de liaison (16) et l'extrémité de la gaine porteuse du câble (2). 6. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux demi- coquilles (20) enserrant l'extrémité du câble optique (2) et enfermant ladite fibre (10). 7. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent un ressort (22) de plaquage de l'embout (40) sur le barillet (12). 8. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que le point optique comprend un tube (25) qui assure le centrage de la fibre (10) sur l'embout (40), la lentille (26) étant une lentille-barreau réunie à l'embout par un centreur (27). 9. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un hublot démontable (28) destiné à protéger la lentille (26). 10. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le barillet (12) est équipé d'un pion (32) permettant d'indexer le barillet par rapport à l'enveloppe (1). 11. Elément de connecteur selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement comprennent une aiguille (34) logée dans l'une des faces planes (A) du barillet et un alésage (35) de réception d'une aiguille située dans le barillet de la contrepartie.