Brevet FR2607940A1 — publié le 19880610

La présente invention est relative à une extrémité de câble optique à fibres et à un procédé de réalisation de cette extrémité. Elle concerne plus particulièrement une extrémité de câble optique à fibres permettant la fixation du câble optique à fibres à l'enveloppe d'un composant électro-optique. Les systèmes électro-optiques comportant des fibres optiques et des composants électro-optiques sont utilisés dans une grande variété d'applications industrielles comme, par exemple, les transmissions de données. Les fibres optiques couramment utilisées comportent une partie centrale d'assez faible diamètre, constituée par un matériau optiquement transparent, par exemple du verre ou une matière plastique, entourée par une couche de revêtement de protection constituée par du verre ou par un matériau polymère. Une fibre optique en verre munie d'une couche de revêtement en verre peut comporter une couche mince supplémentaire de matériau polymère pour empêcher la formation de microfissures. Etant relativement faibles, les fibres optiques sont sujettes a la rupture quand elles sont soumises à des efforts. Même si les efforts exercés sur une fibre optique d'un système électro-optique ne provoquent pas la rupture de la fibre optique, ils peuvent aboutir à ce que son extrémité ne soit plus dans l'alignement d'un composant électro-optique, ce qui rend le système inutile. Le- fibres optiques sont protégées d'habitude par un câble optique à fibres qui les entoure. Le câble optique à fibres du type le plus généralement utilisé comporte une fibre optique située au centre, une pluralité de torons de renforcement disposés sur toute la circonférence entourant la fibre optique et orientes dans le sens de la longueur de la fibre optique de manière à pouvoir atténuer les efforts exercés sur la fibre optique et une gaine extérieure recouvrant et entourant les torons de renforcement. Les composants électro-optiques d'un système électro-optique comprennent beaucoup de types différents de dispositifs comme, par exemple, des sources émettrices de lumière, des détecteurs de lumière, des répétiteurs de signaux et des dispositifs analogues. Plusieurs de ces composants électro-optiques sont très sensibles à la contamination par l'environnement et peuvent très facilement subir des avaries physiques. Pour éviter ces avaries, les composants sont enfermés hermétiquement dans des enveloppes de protection dont la forme s'adapte dan- chacue cas à celle du type de dispositif à protéger. Toutes ces enveloppes de composants comportent une ouverture pour l'introduction d'une fibre optique a i 'intérieur. - 2 - Pour la connexion d'un câble optique à fibres avec, l'intérieur d'un système électro-optique, il faut qu'une extrémité de la fibre optique soit placée exactement dans l'alignement du composant électro- optique entouré par l'enveloppe et fixée dans cette position. L'enveloppe du composant est ensuite hermétiquement fermée et les autres parties du câble optique à fibres, c'est-à-dire les torons de renforcement et la gaine, sont apprêtées et fixées à l'enveloppe du composant par sertissage mécanique ou au moyen d'un certaine longueur de tube à rétrécissement thermique. La fixation des câbles optiques à fibres aux enveloppes des composants pose de sérieux problèmes de fabrication et d'utilisation. Pour que les câbles optiques à fibres protègent les fibres optiques contre les efforts, il faut que les extrémités des torons de renforcement soient bloquées dans leur position de manière à absorber n'importe quel effort exercé sur le câble optique à fibres. Certaines des solutions proposées jusqu'à présent pour la réalisation d'extrémités de câbles optiques à fibres nécessitent, pour obtenir des extrémités pouvant être considérées comme satisfaisantes à la rigueur, des séries compliquées d'opérations effectuées par un spécialiste. D'autres solutions impliquaient l'intervention d'une autre interface optique et de dispositifs spéciaux analogues à ceux qui sont utilisés pour assembler entre elles des longueurs de câbles optiques à fibres, ces assemblages donnant des connexions de dimensions excessives. Cependant, l'inconvénient le plus grave de ces solutions est qu'elles n'atténuent pas suffisamment les efforts pour éviter les ruptures et les défauts d'alignement entre les fibres optiques et les composants. Dans sa demande de brevet américain antérieure n' 785 790, déposée le 9 octobre 1985, la présente titulaire décrit un procédé de montage de l'extrémité d'un câble optique à fibres du type initialement défini dans une enveloppe de composant dans lequel une longueur déterminée de la gaine extérieure est enlevée du câble, la fibre optique étant insérée de manière à traverser un prolongement tubulaire de l'enveloppe du composant et étant maintenue en place. Les torons de renforcement du câble sont ensuite séparés en deux groupes au moins et positionnes de manière à recouvrir en partie le prolongement tubulaire. Une couche d'adhésif et une pièce couvrante, constituée par exemple par un tube à rétrécissement thermique, sont ensuite mises en place pour recouvrir le prolongement tubulaire et le câble à fibres. Le but de l'invention est de perfectionner ce procédé pour facillter l'assemblaze et rendre la connexion plus solide entre, d'une part, un ca&i - 3 - optique à fibres du type comportant une fibre en position centrale, une pluralitée de torons de renforcement placés autour de la fibre optique et une gaine entourant les torons de renforcement et, d'autre part, un composant électro- optique comportant un prolongement tubulaire. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait qu'une partie de la gaine est enlevée du câble optique à fibres pour dégager une certaine longueur de fibre optique et de torons de renforcement. La fibre optique est ensuite insérée, de manière à le traverser, dans un manchon rigide qui s'étend sur une certaine distance entre la fibre optique et les torons de renforcement de manière à se trouver en partie sous la gaine. La fibre optique est hermétiquement scellée dans le manchon rigide, de préférence par soudage à travers des ouvertures ménagées à proximité de l'extrémité du manchon opposée à celle qui est maintenue sous la gaine du câble. Le manchon rigide est ensuite inséré, de manière à le traverser, dans le prolongement tubulaire, jusqu'à ce qu'il occupe à l'intérieur de l'enveloppe du composant une position déterminée à l'avance dans laquelle il est de préférence fixe. Une couche d'adhésif est appliquéesur la surfece extérieure de la partie dégagée du prolongement tubulaire et les torons de renforcement sont positionnés tout autour. En variante, les torons de renforcement peuvent être placés sur ia surface du prolongement tubulaire par groupe de deux ou davantage et l'adhésif est applique par dessus. Les torons de renforcement et l'une des- parties d'extrémite de la gaine sont recouverts par un revêtement de protectfion. Un revêtement préféré est constitué par un élément tubulaire à rétrécissement thermique recouvert d'adhésif qui est positionne sur les surfaces indiquées et chauffé de manière à se rétrécir et à maintenir solidement l'assemblage. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen d'un exemple de réalisation en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue isométrique représentant une enveloppe de composant électro-optique relié à une extrémité de câble optique à fibres suivant l'invention. 0 La Figure 2 représente une enveloppe de composant optique typique du type utilisé suivant l'invention. La Figure 3 est une coupe suivant les lignes et les flèches 3-3 de la Figure 1 représentant un câble optique à fibres. - La Figure 4 est une coupe suivant les lignes etsflèches 4-4 de la Figure 1 représentant - le câble optique à fibres renforcé en un point d'avarie? - 4- fréquentes par l'insertion du manchon entre le revêtement et les torons de renforcement de manière qu'il pénètre dans la gaine. La Figure 5 est une coupe suivant les lignes et les flèches 5-5 de la Figure 1 représentant l'extrémité du câble optique à fibres terminée. La Figure 6 représente un câble optique à fibres dans lequel une partie d'extrémité de la gaine est enlevée, le manchon rigide étant inséré audessus de la fibre optique et s'étendant entre la fibre et les torons de renforcement- en passant en partie sous la gaine. Les torons de renforcement ont été séparés en groupes. La Figure 1 représente une enveloppe 10 de composant électro-optique hermétiquement fermée, fixée à un câble optique 12 à fibres comportant l'extrémite 14 de câble optique à fibres suivant l'invention. L'enveloppe 10 de composant électro-optique hermétiquement fermée représentée par la Figure 1 comprend un couvercle 16 scellé au récipient 18 contenant le composant et comporte un prolongement tubulaire qui, sur la figure, est masqué par l'extrémite 14 du câble optique à fibres. Sur la Figure 2, le récipient 18 contenant le composant électro-optique est représente séparé des autres éléments de l'ensemble de la Figure 1. Comme le mcn.re la Figure 2, le récipient 18 destiné au composant electrooptique comprend ui corps principal 22 comportant un compartiment intérieur 24 pour le logement d'un dispositif électro-optique (non représenté) et un prolongement tubulaire 20 qui fait saillie à partir du corps principal 22. Le corps principal 22 a, comme le montre la figure, la forme d'une boîte, mais il peut avoir n'importe quelle autre forme imposée par celle du dispositif électro-optique qui doit être logé dans le récipient 18 destine au composant. Il est préférable que le prolongement tubulaire 20 fasse partie intégrante du récipient 18 contenant le composant, car la fermeture hermétique de l'enveloppe 10 de composant s'en trouve facilitée. Le prolongement tubulaire 20 dépasse le corps principal 22 d'une quantité suffissante pour qu'il puisse recevoir et supporter un manchon rigide et qu'il permette une liaison adhésive solide entre le manchon et le prolongement tubulaire 20 dans les conditions indiquées ultérieurement. Le prolongement tubulaire 20 comporte un passage 26 qui s'étend de l'extrémité 28 au compartiment intérieur 24 de l'enveloppe 10 de composant. Le diamètre du passage 26 du prolongement tubulaire 20 est légèrement supérieur au diamètre du manchon rigide. La surface extérieure 32 du prolongmenet tubulaire 20 peut être lisse, ma:s i -5- est préférable qu'elle soit rendue un peu rugueuse pour présenter de me!lleure? propriétés d'accrochage. Le câble optique 12 à fibres qui est utilisé dans l'invention présente la structure classique qui correspond au type initialement défini, Comme le montre la Figure 3, le câble optique 12 à fibres comprend en son centre une fibre optique 34 qui comprend une partie centrale 36, constituée par du verre, par une matière plastique transparente ou par une autre matière transparente, et une ou plusieurs couches 38 de revêtement et/ou d'amortissement disposées autour de la surface extérieure de la partie centrale 36. Bien que la fibre optique 36 puisse être entourée par plusieurs couches de revêtement et/ou d'amortissement, les figures n'en représentent qu'une. La fibre optique 34 est entourée par plusieurs torons de renforcement 40 constitués par une matière synthétique solide relativement souple, comme par exemple, le "Kevlar" (fibre d'aramide) commercialisé par la Société E.I. DuPont deNemours et Cie. Une gaine souple 42, constituée par une résine comme, par exemple, une résine de tétrafluoréthylene ou le "Nylon", est placée autour des torons de renforcement 40 du câble optique 12 à fibres. La premiere opération pour la réalisation de l'extremité 14 du câbe o;t;ue à fibres suivant l'invention consiste à séparer une longueur determ.nes de la gaine 42 d'une extreénmité du câble optique 12 à fibres dans les con/itionr indiquées par la Figure 6. La séparation d'une partie de la gaine 42 a pour effet de dégager les torons de renforcement 40 et la fibre optique 34. La longueur de la partie de gaine à enlever doit être légèrement supérieure à la longueur du prolongement tubulaire 20 de l'enveloppe 18 contenant le composant, de manière a dégager une longueur de fibre optique 34 suffisante pour qu'il soit facile de la placer convenablement dans l'alignement du dispositif électro-optique (non représenté) contenu dans l'enveloppe de composant 18. Suivant l'invention, après avoir séparé une partie de la gaine 42 du câble optique 12 à fibres, on fait glisser sur la fibre optique 34 un manchon rigide 30 de manière qu'il s'étende entre la couche de revêtement 38 et les torons de renforcement 40 sur une certaine longueur sous la gaine 42 dans les conditions indiquées par la Figure 6. Le manchon rigide 30 a un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la couche de revêtement 38 de la fibre optique 34. Le diamètre extérieur du manchon rigide 30 est légeèrement inférieur au diamètre du passage 26 ménage dans le prolongemen- tubulaire 20, de l'enveloppe de composant 18. De plus, le diametre extereu- z- -6- manchon rigide 30 est tel qu'il puisse s'engager convenablement sous les toron_ de renforcement 40 et sous la gaine 42 et être maintenu solidemer.t par eux. Le maintien du manchon rigide 30 par la gaine 42 renforce d'une manière considérable l'extrémité suivant l'invention dans la zone située juste à l'extérieur du prolongement tubulaire 20, o, jusqu'à présent, la fibre optique 34 était tre: fragile, notamment pendant sa manipulation à l'état d'assemblage partiel. La longueur du manchon rigide 30 est au moins égale à la distance à laquelle il s'étend sous la gaine 42 augmentée de la longueur du prolongement tubulaire 20. Par ailleurs, le manchon rigide 30 comporte au moins une ouverture 44 ménagée dans sa paroi a son extrémité opposée à la gaine 42. Après que le manchon rigide 30 a été inséré par glissement sur la fibre optique 34 et partiellement sous les torons de renforcement 40 et sous la gaine 42 de telle manière qu'il y est solidement maintenu, la fibre optique 34 est scellée hermétiquement à l'autre extrémité. Lorsque la couche de revêtement 38 est constituée par du verre, la fermeture peut être réalisée en introduisant de la soudure dans le manchon rigide 30 par l'ouverture 44 ménagée à l'extrémité du manchon rigide 30 opposée à la gaine 42. La fermeture hermétique réalisée entre la fibre optique 34 et le manchon rigide 30 assure un saprrt mécanique à la fibre optique 34. de sorte qu'il suffit qu'elle soit dégagée et fixée en un endroit. L'expérience a montré que des fixations multiples provoquent dans la fibre de_ contraintes dues aux différences de dilatation dans l'assemblage. La supériorité de l'extrémité suivant l'invention est évidente si l'on tient compte du fait que les cycles thermiques en question provoquent fréquemment la rupture de la fibre optique. L'utilisation du manchon rigide 30 pour la réalisation de l'extrémité suivant l'invention est également avantageuse du fait que la fibre optique 34 peut être contrôlée pour déterminer si elle a subi une avarie et si la fermeture hermétique est intacte avant la mise en place dans l'enveloppe de composant 10. Après ce contrôle, le manchon rigide 30 est inséré dans l'extrémité 28 er. traversant le passage 26 ménagé dans le prolongement tubulaire 20 et, de préférence, assez loin à l'intérieur du compartiment 24 de l'enveloppe de composant 18. L'extrémité de la fibre optique 34 est ensuite mise dans l'alignement d'un dispositif électro-optique (non représenté). Ensuite, la fibre optique 34 est fixée en place par des procédés connus comme ceux qui sont décrits dans les brevets américains 4 237 474 et 4 479 698. L'utilisation du manchon rigide est avantageuse dans cette opération du fait qu'elle permet d'effectuer les manipulations sans pénétrer à l'intérieur 24 de l'enveloppe 10 et qu'elle simplilfie le dispositif en en réduisant l'encombrement au maximum. Un joint hermétique définitif est ensuite réalisé entre le manchon rigide et les parois du passage 28 par des moyens classiques comme, par exemple, le soudage ou l'utilisation d'un adhésif. Unecouche d'adhésif 46 est ensuite appliquée sur la surface extérieure 32 du prolongement tubulaire 20 et sur la partie dégagée, s'il y en a une, du manchon rigide 30. La couche d'adhésif 46 peut être appliquée sous forme liquide, sous la forme d'une bande ou d'une manière analogue. Il est particulièrement avantageux d'utiliser un tube adhésif du commerce pouvant être activé par la chaleur. Ce tube est appliqué seulement sur le prolongement tubulaire 20 et sur le manchon rigide 30. Si l'adhésif est sous une autre forme, par exemple sous forme liquide, il peut être appliqué également sur la partie d'extrémité 50 de la gaine 42 qui reste sur le câble optique 12 à fibres. Les torons de renforcement dégagés sont positionnes sur la couche d'adhésif 46 de telle manière qu'ils sont disposés autour du prolongement tubulaire 20. En variante, les torons de renforcement 40 sont sépares en plusieurs groupes comme l'indique la Figure 6. Les groupes de torons sont positionnes à des intervalles A peu près égaux autour de la surface extérieure 32 du prolongement tubulaire 20. Une couche d'adhésif 46 est ensuite appliquée sur les groupes de torons et sur les surfaces dégagées du prolongement tubulaire 20, le manchon rigide 30 et une partie 50 de la gaine 42 restant sur le câble optique 12 de fibres. L'adhésif peut être appliqué sous n'importe quelle forme classique, par exemple sous la forme d'un liquide, d'une pâte, d'une bande ou d'un tube. Une couche de matériau protecteur 48 est ensuite appliquée sur l'extrémité et scellée sur place. Bien que l'on puisse utiliser n'importe quel matériau de revêtement protecteur classique, il est préférable d'utiliser un tube à rétrécissement thermique qui, lorsqu'il se contracte fait pénétrer l'adhésif à l'intérieur et autour des torons de renforcemnet 40 comme l'indique la figure 5. Si l'on utilise un tube classique à rétrécissement thermique à revêtement adhésif, l'application séparée d'un adhésif n'est pas nécessaire et peut être supprimée. La Figure 5 met en évidence le mode de support de la fibre optique 34 au moment o elle pénètre dans l'enveloppe de composant 10. La fibre 34 est entourée par le manchon rigide 30 et par le prolongement tubulaire 20 qui, à son tour, est supporte par les torons de renforcement 40 qui sont fixes er. place par l'adhë if 4C et par le revêtement protecteur 48. -8- La Figure 4 montre que l'extrémité en question fournit un support au point situé sur la fibre optique 34 juste à l'extérieur du prolongement tubulaire 20. Comme on l'a vu, cette zone s'est avérée encline à subir des avaries. La fibre optique 34 est supportée par le manchon rigide 30, les torons de renforcement 40, la gaine 42, l'adhésif 46 et le revêtement de protection 48. Cette solidité consititue un avantage particulier de l'extrémité suivant l'invention. L'invention a été décrite dans le cas de modes de réalisation préférés. Il est évident pour l'homme de l'art que l'on peut y apporter différentes modifications de détail sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1' Procédé d'assemblage de l'extrémité d'un câble optique (12) à fibres à une enveloppe (18) de composant électro-optique, dans lequel le câble optique (12, à fibres comprend une fibre optique (34), plusieurs torons de renforcement (40 entourant toute la longueur de la fibre optique et une gaine (42) positionnée autour des torons de renforcement et dans lequel l'enveloppe (18) de composant électro-optique comprend un compartiment intérieur (24), un prolongement tubulaire (20) d'une longueur déterminée comportant un passage (26) communiquant avec le compartiment intérieur et une surface (32) de diamètre extérieur, caractérisé en ce qu'il consiste (a) à enlever une partie d'extrémité de la gaine (42) ayant une longueur égale à la longueur, déterminée à l'avance, du prolongement tubulaire (20), ce qui a pour effet de dégager une longueur de fibre optique (34) et des longueurs de torons de renforcement (46) à l'une des extrémités de la gaine sur le câble optique à fibres; (b) à insérer par glissement un manchon rigide (30) sur la fibre optique (34) et sur les torons de renforcement (40) sur une longueur telle que le manchon s'étend sur la gaine (42' et y est maintenu, le manchon rigide (30) ayant une longueur au moins égale a la distanze a laquelle il s'étend sous la gaine (42), augmentée de la lonzueur, deterninee a l'avance, du prolongement tubulaire.20) et comportant au moins une ouverture (44) ménagée dans sa paroi à son extrémité opposée à la gaine; (c) à sceller hermétiquement la fibre optique (34) dans le manchon rigide (30);(d) a insérer la longueur dégagée du manchon rigide (30) dans le passage (26) qu'il traverse pour pénétrer dans le compartiment intérieur (24) de l'enveloppe de composant; (e) à relier le manchon (30) au prolongement tubulaire; (f) a appliquer une couche d'adhésif (46) sur le prolongement tubulaire (20) et sur la partie dégagée du manchon rigide (30); (g) à positionner les torons de renforcement dégagés (40) autour de la surface (32) du diamètre extérieur du prololngement tubulaire (20) et; (h) à appliquer une couche de matériau de protection (14) sur les torons de renforcement dégagés à l'une des parties d'extrémité de la gaine. 2' Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre optique (34) est scellée dans le manchon rigide (30) par introduction de soudure dans le manchon par l'ouverture (44). 3' Procede selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche adhesive ese un tube adhesif - 10 - 4' Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les torons de renforcement (40) sont positionnés autour de la surface (32) du diamètre extérieur du prolongement tubulaire et que l'adhésif (46) est appliqué sur eux. ' Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les longueurs dégagées des torons de renforcement sont divisées en deux groupes au moins, de dimensions égales, qui se trouvent à des distances à peu près égales sur la surface du diamètre extérieur du prolongement tubulaire. 6' Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matériau de protection est un tube à rétrécissement thermique. 7' Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche d'adhésif est appliquée sur la surface intérieure du tube à rétrécissement thermique et en ce que l'application de la couche d'adhésif sur le prolongement tubulaire (20) et sur la partie dégagée du manchon rigide (30) et l'application de la couche de matériau de protection (14) sur les torons de renforcement dégagés et sur une partie d'extrémité de la gaine sont effectués simultanément après que les torons de renforcement (40) ont été positionnés autour de la surface (32) du diamètre extérieur du prolongement tubulaire (20). 8' Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également l'opération consistant à contr8ler la fibre optique après qu'elle a été scellée dans le manchon, pour déterminer si elle est hermétiquement scellée et si la fibre est intacte avant l'insertion du manchon dans le prolongement tubulaire. 9' Assemblage d'une extrémité de câble optique (12) à fibres à une enveloppe (18) de composant ei-ctro-optique, dans lequel le câble optique (12) à fibres comprend une fibre optique (34) et plusieurs torons de renforcement (40' entourant toute la longueur de la fibre optique (34) et une gaine (42- positionnée autour des torons de renforcement (40) sauf à une extrémité o une partie de la gaine (42) est enlevée au moins sur une longueur déterminée de manière à dégager une longueur de fibre optique (34) et plusieurs longueurs de torons de renforcement (40) et dans lequel l'enveloppe (18) de composant électro- optique comporte un compartiment intérieur (24) et un prolongement tubulaire (20) ayant la longueur déterminée en question et comportant un passage intérieur (26) communiquant avec l'intérieur de l'enveloppe de composant et une surface (32) de diamètre extérieur, caractérisé en ce que la longueur de fibre dégagées est scellee hermétiquement dans une longueur de manchon rigide (30) quï est pcsitionnée à l'intérieur du prolongement tubulaire (20) et s'etend au mo:ns depuis le compartiment interieur (24) de l'enveloppe (18' de composant juscu'& un point situé à une distance déterminée à l'avance à l'intérieur de la Saine ó42; et situé sous les torons de renforcement (40), les torons de renforcement deéagé- (40) étant positionnes autour du diamètre extérieur (32) du prolongement tubulaire (20) et fixés sur lui par une couche d'adhésif (46) et par une c e de matériau de protection (14) placée et fixée sur le prolongement tubulaire (20) et sur une partie de la gaine (42) du câble optique (12) à fibres. ' Assemblage d'extrémité selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche de matériau de protection est une certaine longueur de tube à fixation par rétrécissement qui se met en prise par rétrécissement et au moyen d'un adhésif avec les torons de renforcement et la gaine. 11' Assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche d'adhésif est une certaine longueur de tube adhésif.