Brevet FR2623296A1 — publié le 19890519

La présente invention concerne un dispositif d'alignement de fibres, en particulier bien que non exclusivement, un dispositif d'aLignement de fibres optiques. On contact déjà de nombreux dispositifs d'alignement de fibres et plus particulièrement de fibres optiques. Selon L'un des modes de réalisation bien connus, le dispositif comporte un support allongé comportant une entaille longitudinale en forme de V ou un support comportant deux tiges cylindriques accolées L'une à L'autre. Les fibres à aligner sont disposées bout à bout dans L'entaiLLe en forme de V ou dans La gorge déLimitée par Les deux tiges cyLindriques et un organe de maintien est mis en pLace pour immobiLiser Les fibres ainsi aLignées. De teLs dispositifs sont reLativement satisfaisants Lorsque Les fibres à raccorder ont Le même diamètre. Des probLèmes surviennent toutefois Lorsque Les fibres n'ont pas Le même diamètre. Dans ce cas, en effet, Les fibres étant appliquées latéralement dans la rainure en forme de V ou dans La gorge déLimitée par Les deux tiges cylindriques, la différence de diamètre impLique nécessairement un décentrage des fibres L'une par rapport à L'autre. Dans Le cas de fibres optiques, un décentrage reste encore acceptabLe en régime muLtimode, car le coeur des fibres a un diamètre d'environ 50 microns. Dans le cas de fibres optiques utiLisées en régime monomode, Le coeur est beaucoup plus petit et un Léger déca Lage entraine des pertes importantes qui sont inacceptables en pratique . Ce type de dispositif d'alignement ne peut donc être utiLisé pour des fibres de diamètres différents utiLises en régime monomode. Par ailLeurs, Le document US 4 158 476 concerne un connecteur de fibres optiques dans Lequel les fibres optiques à aligner sont montées dans des embouts comportant chacun un jeu de trois billes de centrage disposées dans un manchon support mobile par rapport aux billes et comportant une surface interne conique. En L'absence de fibres, les trois billes sont maintenues en contact Les unes contre Les autres et se répartissent donc de façon symétrique par rapport à L'axe du manchon. Toutefois, Lorsque Le manchon est dépLacé pour permettre l'écartement des billes afin d'introduire La fibre, les billes ne sont plus maintenues selon une disposition symétrique et il n'existe donc aucun moyen de s'assurer que des billes vont s'appuyer sur la fibre de façon symétrique. Une fois de plus, le centrage de la fibre optique n'est donc pas effectué de façon certaine. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif d'alignement de fibres assurant un centrage des fibres alignées. En vue de La réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un dispositif d'alignement de fibres comportant un manchon support dans lequel sont disposées des billes de centrage et dans lequel on réalise un empilement d'au moins quatre jeux de chacun trois biLLes, Le dispositif comportant, en outre, des moyens pour exercer une force axiale selon un axe longitudinal de l'empilement de sorte que les jeux de billes sont maintenus accolés les uns aux autres selon cet axe longitudinal et des moyens pour exercer une force de rappel sur Les billes de sorte que celles-ci sont rappelées radialement vers L'axe Longitudinal, les billes d'un même jeu ayant des diamètres égaux et chaque bille d'un jeu de billes étant imbriquée entre deux billes de chaque jeu de billes immédiatement adjacent. Ainsi, au repos, les billes sont toutes maintenues en contact les unes avec les autres et prennent nécessairement une position symétrique par rapport à L'axe longitudinal de l'empilement. De plus, Lors de l'écartement des billes, chaque bille est guidée dans son mouvement radial par au moins deux billes d'un jeu de billes adjacent de sorte que les billes d'un jeu de billes gardent constamment une disposition symétrique par rapport à L'axe longitudinal de l'empilement et leur appui sur une fibre introduite dans le dispositif conduit nécessairement à un centrage de La fibre sur L'axe longitudinal de L'empilement. Selon une version avantageuse de L'invention, le dispositif d'alignement de fibres comporte un manchon support en matiére élastique. Ainsi le manchon assure non seulement Le support des biLles mais également leur maintien en position accolée selon L'axe longitudinal de L'empiLement et Leur rappel radialement vers L'axe longitudinal de l'empi- liement. Selon un aspect préféré de cette version de L'invention, le manchon comporte une cavité interne ayant une paroi prenant appui sur l'empilement tant radialement qu'axialement. Ainsi, en faisant varier Les dimensions de la cavité par rapport aux dimensions des billes introduites dans la cavité, on détermine à volonté les forces exercées sur l'empilement. Selon une autre version avantageuse de l'invention, le dispositif comporte au moins un organe d'actionnement disposé pour modifier la force axiale sur au moins une extrémité de l'empilement paralielement à L'axe longitudinal de l'empilement ; de préférence, un organe d'appui sphérique percé d'un conduit s'étendant selon L'axe longitudinal de ltempilement est disposé à chaque extrémité de l'empilement. Ainsi, en agissant sur l'organe d'actionnement, on modifie Le rapport entre la force axiale et la force de rappel ce qui provoque l'écartement ou le rapprochement des billes de sorte que la fibre est introduite dans le dispositif d'alignement sans subir aucune contrainte puis maintenue serrée. Selon encore une autre version avantageuse de L'invention, le dispositif comporte une enveloppe rigide entourant le manchon support et comportant des surfaces de butée, et les fibres à aligner comportent des embouts comportant des surfaces de butée venant en regard des surfaces de butée de L'enveloppe. Ainsi, on détermine exactement la position longitudinale de l'extrémité de la fibre introduite dans l'empilement. De préférence, chaque fibre à aligner comporte un embout équipé d'ai les s'étendant parallèlement à la fibre, et ayant une extrémité coFncidant avec une extrémité de la fibre, ces ailes étant espacées L'une de L'autre d'une distance au moins égale à la largeur du manchon support. Ainsi, lorsque deux embouts sont introduits face à face dans le dispositif et que des extrémités des ailes sont amenées en butée les unes contre les autres, on est assuré que les fibres sont non seulement exactement centrées L'une sur L'autre mais ont également leurs extrémités en contact ou espacées de la distance souhaitée pour assurer une transmission optimale. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront encore de la description qui suit d'exemples non limitatifs de modes de réalisation de L'invention, en Liai son avec les dessins ci-joints parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'in- vention ; - la figure 2 est une vue en bout d'un empilement de billes ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe Longitudinale d'un troisième mode dé réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue de côté partielle d'un embout utilisé dans le mode de réalisation de la figure 4. On fera tout d'abord réference à la figure 1 qui illuste le mode de réalisation le plus simple de l'in- vention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte un manchon support 1 cylindrique de section circulaire rea- lisé en matière élastique, par exemple en matière élastomère. Une cavité cylindrique de section circulaire est réalisée à l'intérieur du manchon support 1 et débouche aux extrémités du manchon support 1 par l'intermédiaire de canaux axiaux 3 ayant une section circulaire s'évasant vers les extrémités du manchon support 1. Un empilement 4 de quatre jeux de chacun trois billes, 4.1, 4.2, 4.3, et 4.4 est disposé à l'intérieur de la cavité 2. Dans le mode de réalisation illustré, les billes ont toutes le même diamè tre. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1 et la figure 2, les jeux de billes sont décalés angulairement autour de l'axe longitudinal 5 de L'empilement 4, de sorte que chaque bille d'unjeu de billes est imbriquée entre deux billes de chaque jeu de billes immédiatement adjacent. Le manchon support 1 est réalisé, par exemple, par injection et les dimensions de la cavité interne 2 sont de préférence Légèrement inférieures aux dimensions correspondantes de l'empìlement 4. Ainsi, lorsque Les billes sont introduites dans la cavité 2, par exemple en les poussant dans l'un des canaux 3, elles déforment la cavité 2 dont la paroi prend ainsi appui sur l'empilement 4 tant radialement qu'axialement. La paroi de la cavité 2 réalise ainsi des moyens pour exercer une force axiale qui maintient les jeux de billes accolés les uns aux autres selon L'axe longitudinal 5 de l'empiLe- ment, et des moyens pour exercer une force de rappel agissant sur les billes vers L'axe longitudinal 5. Au repos, les billes d'un même jeu sont en contact les unes avec les autres et délimitent un cercle inscrit de rayon R1 (figure 2). Lorsqu'une fibre 6 de rayon R2 supérieur à R1 est introduite par une extrémité du dispositif, par exemple du caté du jeu de billes 4.1, les billes s'écartent radialement en roulant sur les billes du jeu de billes immédiatement adjacent, de sorte qu'elles se déplacent en restant symétriques par rapport à l'axe longitudinal 5 bien qu'elles ne soient plus en contact les unes avec les autres (trait mixte sur la figure 2). Lorsque les billes du premier jeu 4.1 sont suffisamment écartées pour délimiter un cercle inscrit de rayon R2, La fibre 6 s'engage entre Les billes et agit de la même façon sur le deuxième jeu de billes.Lorsque la fibre a été engagée jusqu'au milieu de l'empilement dans le sens de sa longueur, la fibre est maintenue centrée sur l'axe longitudinal 5 de L'empilement 4 et l'axe Longitudinal de la fibre coin cide donc exactement avec l'axe longitudinal de l'empilement 4. Lorsque l'on introduit une fibre par L'autre extrémité du manchon 1, cette fibre va également être centrée de La même façon sur l'axe longitudinal 5 de l'empilement 4 par les jeux de billes 4.3 et 4.4 même si Le diamètre de cette seconde fibre est différent du diamètre de La première fibre de sorte que les deux fibres vont être exactement centrées l'une sur l'autre. Dans ce mode de réalisation, les billes sont écartées par L'introduction de la fibre. Afin de ne pas abimer la fibre, il sera nécessaire de prévoir un manchon 1 exerçant une force de rappel radial relativement faible sur les billes, faute de quoi la fibre ne pourra pas être intro duite entre les billes. Afin de maintenir les fibres en contact après leur introduction dans le dispositif d'aligne ment, on prévoira avantageusement dans ce cas, de disposer dans la cavité 2 un liquide adaptateur d'indice polyméri sable aux ultraviolets et de soumettre Le manchon support å une source d'ultraviolets après avoir introduit Les fibres à relier. Le manchon et les billes sont alors de préférence en matière transparente. Dans le cas où l'on craint que l'action sur Les billes par la fibre elle-même ne risque de provoquer des détériorations de la fibre, on prévoit un dispositif compor tant un organe d'actionnement. Un dispositif de ce type est illustré par la figure 3. Dans ce mode de réalisation, le manchon support 1 est réalisé de la même façon que précédem ment en matériau élastomère et comporte une cavité centrale 2 dans laquelle sont disposés quatre jeux de billes 4.1, 4.2., 4.3 et 4.4. Le manchon 1 est cette fois disposé dans une enveloppe rigide cylindrique 7 comportant à une extrémité un bouchon 8 introduit à force et percé d'un canal 9 coaxial au canal 3 du manchon 1.A l'extrémité opposée au bouchon 8, le dispositif comporte un organe d'actionnement formé par un bouchon 10 comportant un filetage 11 coopérant avec un filetage interne 12 de l'enveloppe 7 afin de régler le degré d'enfoncement du bouchon 10 à L'intérieur de l'enveloppe 7 selon une direction axiale du manchon support 1. L'extrémité interne du bouchon 10 prend appui sur une extrémité du manchon 1. Le bouchon 10 est également percé d'un canal 13 coaxial avec le canal 3 du manchon support 1. Dans le mode de réalisation iLLustré, Le dispositif comporte également à chaque extrémité de l'empilement 4 un organe d'appui sphérique 14 percé d'un conduit 15 s'étendant selon l'axe longitudinal 5 de l'empilement des billes de centrage. Lorsque le bouchon 10 est vissé, il exerce une force axiale sur l'extrémité du manchon support 1 et provoque ainsi un déplacement de L'organe d'appui 14 immédiatement adjacent. Cette force axiale est transmise à l'empilement et, comme l'extrémité opposée de L'empilement est maintenue par L'autre organe d'appui 14 dont le mouvement est limité par le bouchon 8, le vissage du bouchon 10 provoque finalement sur les extrémités de l'empilement une force qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de l'empilement. Il en résulte une modification du rapport entre la force axiale et la force de rappel qui, lors du vissage du bouchon 10, provoque un écartement radial des billes de centrage constituant l'empilement.Lorsque les billes de centrage ont été suffisamment écartées pour permettre le passage des fibres à aligner, celles-ci sont introduites puis le bouchon 10 est dévissé et les billes de centrage 4.1-4.4 se resserent sur les fibres et main tiennent celles-ci fermement. Dans le cas illustré, le rapport entre La force axiale et la force de rappel radiale est modifié en agissant sur la force axiale. On peut également modifier ce rapport en agissant sur la force radiale, par exemple en prévoyant un sertissage aux extrémités de l'enve- loppe rigide 7 et une partie déformable dans la zone centrale de cette enveloppe (par exemple une paroi métallique amincie comme illustré par la figure 3). Dans ce cas, L'enveloppe est initialement sertie avec une force axiale suffisante pour que les billes de centrage soient écartées radialement. Lorsque les fibres ont été introduites, La partie centrale de L'enveloppe 7 est déformée radialement vers l'intérieur, par exemple au moyen d'une pince à sertir et la force de rappel devient alors plus forte que la force axiale et serre les billes de centrage sur les fibres, On remarquera que Les billes de centrage ne s'écarteront de façon symétrique que si une même force axiale est exercée sur chacune d'entre elles. Un organe d'appui 14 ayant une forme sphérique assure incontestablement une régularité des forces appliquées sur chacune des billes du jeu d'extrémité.Les organes d'appui 14 de forme sphérique ne sont cependant pas strictement nécessaires si L'on dispose par ailleurs d'un organe d'actionnement agissant de façon uniforme sur l'extrémité de L'empilement, par exemple si La face du bouc-hon 10 en appui contre L'extrémité du manchon support 1 est exactement perpendiculaire à l'axe longitudinal 5 de l'empilement 4. Dans ce cas, on pourra supprimer les organes d'appui 14 sans nuire au bon fonctionnement du dispositif. La figure 4 illustre encore un autre mode de réali sation de L'invention dans lequel le manchon support 1, ayant une structure analogue à celle du manchon décrit à propos de la figure 1, contient non seulement quatre jeux de billes de centrage; 4.1. -4,4 mais également, à chaque ex trémité de l'empilement, un jeu de trois billes de guidage 16 imbriquées dans le jeu de billes de centrage immédiate ment adjacent, ces billes de guidage ayant un diamètre supé- rieur à celui des billes de centrage afin que le cercle inscrit à ces billes de guidage ait un diamètre supérieur au diamètre des fibres à aligner. Par ailleurs, le manchon support 1 est monté dans une enveloppe rigide 17 entourant le manchon support et comportant des surfaces de butée 18 au voisinage de ses extrémités. L'enveloppe 17 comporte en outre à ses extrémités des doigts d'enclenchement flexibles 19 s'étendant parallè lement à l'axe longitudinal du dispositif. Les fibres 6 sont montées dans des embouts 20 de section transversale généralement circulaire comportant des surfaces de butée 21, venant en regard des surfaces de butée 18 de l'enveloppe 17. Par ailleurs, chaque embout 20 est équipé de deux ailes 22 s'étendant parallèlement à la fibre 6 et ayant une extrémité coSncidant avec l'extrémité de la fibre 6 (figure 6) ces ailes 22 étant espacées l'une de l'autre d'une distance égale au diamètre du manchon support 1. L'enveloppe 17 compor te des rainures de guidage 23 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du dispositif et ayant une section transversale identique aux ailes 22. Lorsqu'on introduit l'un des embouts 20 dans l'enve- loppe 17, les ailes 22 coulissent dans les rainures de guidage 23. Simultanément, l'extrémité de la fibre 6 s'en gage entre les billes de guidage 16 et elLe est guidée par ces billes avec un faible frottement vers L'espace central entre les billes du premier jeu de billes 4.1. Lorsqu'on poursuit l'introduction de l'embout dans le dispositif, la fibre 6 écarte les billes de centrage comme cela a été dé crit à propos du mode de réalisation de la figure 1, jusqu' au moment où les surfaces de butée 21 de L'embout entrent en contact avec les surfaces de butée 18 de L'enveloppe 17. Par construction, les butées 18 sont prévues à une distance appropriée du plan médian de L'enveloppe 17 afin que dans la position où les surfaces de butée 21 sont en contact avec des surfaces de butée 18, L'extrémité de la fibre 6 soit dans L'espace intermédiaire entre le jeu de billes4.2 et Le jeu de billes 4.3. Dans cette position, les doigts d'enclenchement 19 prennent appui sur une partie de L'embout 20 correspondant pour maintenir celui-ci dans L'enveloppe 17. Le second embout 20 est alors introduit de la même manière dans L'enveloppe 17 jusqu'au moment où l'extrémité de ses ailes 22 viennent en butée contre l'extrémité des ailes 22 de I' embout préalablement introduit. Dans cette position les extrémités des fibres sont en contact et L'on obtient ainsi une jonction centrée des fibres.On remarquera à ce propos que L'enveloppe 17 est de préférence symétrique par rapport à un plan transversal médian afin que l'on puisse introduire le premier embout à une extrémité ou à l'autre extrémité et la distance entre les surfaces de butée 18 de L'enveloppe 17 est légèrement inférieure à la distance entre les surfaces de butée 21 Lorsque les ailes 22 sont en butée L'une contre l'autre afin que l'appui des surfaces de butée 21 sur Les surfaces de butée 18 ne vienne pas interférer avec l'appui des ailes 22 L'une contre l'autre. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de L'invention. En particulier, bien que sur les modes de réalisation illus trés on ait prévu d'utiliser des billes de centrage qui sont toutes égales, on peut prévoir des jeux de billes com portant des billes de diamètre différent, la condition es sentielle d'un bon centrage étant seulement que les billes d'un même jeu soient de même diamètre. On remarquera également que le manchon support décrit en liaison avec la figure 1 peut être utilisé tel quel avec des fibres montées dans des embouts 20 comme représentés sur la figure 6, le manchon support 1 étant alors introduit successivement entre les ailes des deux embouts à relier. Dans ce cas, on peut également prévoir des moyens d'enclenche ment solidaires des deux embouts afin que ceux-ci s'enclen chent l'un avec L'autre lorsque les extrémités des ailes 22 sont en butée l'une contre l'autre. Dans le mode de réalisation de la figure 3 on peut bien entendu prévoir un organe d'actionnement analogue au bouchon 10 à chaque extrémité de l'enveloppe 7. On peut. également prévoir une enveloppe 7 réalisée à partir d'un matériau à mémoire de forme agissant initialement selon un premier rapport entre la force axiale et la force de rappel radiale, ce rapport pouvant être modifié à volonté par -une action thermique. 1. Dispositif d'alignement de fibres comportant un manchon support (1) dans lequel sont disposées des billes de centrage, caractérisé en ce qu'il comporte un empilement (4) d'au moins quatre jeux (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) de chacun trois billets, des moyens (1) pour exercer une force axiale selon un axe longitudinal (5) de l'empilement (4) de sorte que Les jeux de billes sont maintenus accolés Les uns aux autres selon cet axe longitudinal et des moyens (1) pour exercer une force de rappel sur Les billes de sorte que celles-ci sont rappelées radialement vers l'axe longitudinal (5), les billes d'un même jeu de billes ayant des diamètres égaux et chaque bille d'un jeu de billes étant imbriquée entre deux billes de chaque jeu de billes immédiatement adjacent. 2. Dispositif d'alignement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon support (1) en matière élastique. 3. Dispositif d'alignement selon La revendication 2, caractérisé en ce que le manchon support (1) comporte une cavité interne (2) ayant une paroi prenant appui sur L'empilement (4) tant radialement qu'axialement. 4. Dispositif d'alignement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe d'actionnement (10) disposé pour modifier la force axiale sur au moins une extrémité de l'empilement (4) parallèlement à L'axe longitudinal (5) de l'empilement. 5. Dispositif d'alignement selon la revendication 4, caractérisé en ce que à chaque extrémité de l'empilement (4) il comporte un organe d'appui sphérique (14) percé d'un conduit (15) s'étendant selon l'axe Longitudinal de L'empilement (4). 6. Dispositif d'alignement selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe ayant au moins une partie déformable entourant Le manchon support (1) au regard de L'empilement. 7. Dispositif d'alignement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un jeu de trois billes de guidage (16) est accolé à chaque extrémité de l'empilement (4), ces billes de guidage ayant un diamètre supérieur aux billes de centrage. 8. Dispositif d'alignement selon L'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe rigide (17) entourant le manchon support (1) et comportant des surfaces de butée (18), et en ce que les fibres à aligner comportent des embouts (20) comportant des surfaces de butée (21) venant en regard des surfaces de butée (18) de l'enveloppe. 9. Dispositif d'alignement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque fibre à aligner comporte un embout (20) équipé d'ailes (22) s'étendant parallèlement à la fibre, et ayant une extrémité coincidant avec une extrémité de la fibre, ces ailes étant espacées L'une de l'autre d'une distance au moins égale à la largeur du manchon support (1). 10. Dispositif d'alignement selon la rev?n- dication 8 et la revendication 9 prises en combinaison, caractérisé en ce que L'enveloppe rigide (17) comporte des rainures de guidage (23) correspondant aux ailes (22) des embouts (20).