Brevet FR2622023A1 — publié le 19890421

La présente invention concerne un connecteur pour fibres optiques. L'invention concerne en outre un procédé pour positionner axialement l'extrémité d'une fi- bre optique en un point pré-établi du connecteur. Ainsi qu'il est bien connu, les modes les plus habituels d'accouplement de deux fibres optiques sont ceux qui consistent à utiliser un connecteur face à face ou un connecteur à faisceau dilaté. Dans le connecteur face à face, les extrémités des fibres optiques sont pla- cées directement face à face, elles doivent être placées en contact mutuel, bout à bout et être parfaitement ali- gnées. Dans le connecteur à faisceau dilaté, l'accou- plement optique est réalisé par l'intermédiaire de len- tilles (en général sphériques ou cylindriques) qui pro- duisent un faisceau collimaté dilaté, et les extrémités des fibres optiques sont placées au foyer de ces lentil- les. Dans les deux types de connecteurs, il se pose le problème consistant à positionner et fixer l'extrémi- té de la fibre optique en un point précis du connecteur, à la fois fermement et avec une extrême précision, plus précisément, en un point du plan de contact des deux de- mi-connecteurs, dans le cas du connecteur face à face et au foyer de la lentille dans le cas du connecteur à fais- ceau dilaté. Une première solution connue prévoit l'utilisa- tion d'un dispositif micrométrique pour faire avancer la fibre optique, et d'une instrumentation très élaborée pour déterminer le point qui garantit l'accouplement op- timal. Les résultats sont évidemment très bons mais le connecteur est très compliqué et l'exécution du raccorde- ment est très complexe. Une deuxième solution connue prévoit de couper la fibre optique à la longueur désirée et de l'insérer ensuite dans la lumière d'une bague qui possède sensible- ment le même diamètre que la fibre optique, puis à faire 2 2622023 avancer la fibre optique axialement dans ladite lumière jusqu'à ce que son extrémité vienne en contact avec une surface de référence amovible, placée au point o cette extrémité doit être positionnée, puis à bloquer la fibre optique dans cette position. Dans la deuxième solution, au cours de l'inser- tion de la fibre optique et en raison des frottements rencontrés, l'opérateur risque de positionner l'extrémi- té de la fibre optique dans un point différent du point établi. En outre, il est possible qu'il reste des co- peaux d'usinage dans la lumière et que, au cours de l'in- sertion, ces copeaux ne viennent se placer justement sur l'extrémité de la fibre optique, de sorte qu'ils peuvent atténuer fortement le signal ou même aveugler totalement la fibre optique. Le but de l'invention est de surmonter les in- convénients et limitations de la technique connue qui ont été exposés plus haut, en réalisant un connecteur qui permette tout d'abord d'insérer la fibre optique dans la bague puis de la couper et de la positionner dans le connecteur, et en apportant un procédé de posi- tionnement de l'extrémité d'une fibre optique dans le connecteur qui soit extrêmement simple et précis. Pour atteindre ce but, la présente invention a pour objet un connecteur pour fibres optiques caractéri- sé en ce qu'il comprend: - un corps allongé présentant une lumière cen- trale dans laquelle on insère et fixe une fibre optique, et portant au moins un premier et un deuxième éléments de référence sur sa surface extérieure, les éléments de référence étant placés à une certaine distance axiale l'un de l'autre; - une virole présentant à une de ses extrémités un élément de positionnement de forme complémentaire de celle des éléments de référence et pouvant s'accoupler à ces derniers; 3 2622023 - une bague présentant un trou central dans le- quel on insère la partie terminale de la fibre optique, ladite bague étant liée solidairement à l'extrémité de la virole opposée à celle dans laquelle se trouve l'élé- ment de positionnement, la bague et la virole étant mobi- les dans la direction axiale par rapport au corps allon- gé et la bague pouvant coulisser sur la partie terminale de la fibre optique pour prendre au moins deux positions fixes prédéterminées, l'une pour l'usinage de la partie terminale de la fibre optique, position qui correspond à l'accouplement entre l'élément de positionnement et le premier élément de référence, et l'autre pour le posi- tionnement axial de la partie terminale de la fibre opti- que dans le connecteur, position qui correspond à l'ac- couplement entre l'élément de positionnement et le deuxi- ème élément de référence. Dans une solution préférée, les deux éléments de référence sont formés par deux couronnes de cercles dont les surfaces sont usinées avec précision. Dans une autre solution préférée, le diamètre de la lumière du corps allongé est supérieur au diamètre de la protection qui adhère à la fibre optique. Dans une autre solution préférée, la virole présente à l'une de ses extrémités une bague possédant une lumière centrale sensiblement égale au diamètre de la fibre optique. Dans une autre solution préférée, la bague pré- sente un évidement intérieur de forme conique. L'invention encore pour objet un procédé pour positionner axialement l'extrémité de la fibre optique en un point pré-établi d'un connecteur, caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes: - insertion et fixation de la fibre optique à l'intérieur d'une partie fixe du connecteur; - emmanchement d'une partie mobile du connec- teur sur ladite partie fixe jusqu'à ce qu'un élément de positionnement de la partie mobile vienne se positionner 4 2622023 sur un premier point de référence de ladite partie fixe, et insertion de la fibre optique dans ladite partie mobi- le du connecteur; - coupe de la fibre optique à une distance du point de positionnement pré-établi qui est sensiblement égale à la distance axiale entre ledit premier point de référence et un deuxième point de référence de ladite partie fixe; - dégagement partiel de ladite partie mobile par rapport à ladite partie fixe du connecteur, jusqu'à ce que l'élément de positionnement vienne se position- ner sur le deuxième point de référence de ladite partie fixe; - fixation de la partie mobile sur ladite par- tie fixe du connecteur. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre de référence, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ce dessin, les figures 1 à 3 représentent les différentes phases du procédé de positionnement des fibres optiques dans le connecteur; et la fiqure 4 représente le connecteur entière- ment assemblé. Le connecteur représenté sur les figures du des- sin est du type à faisceau dilaté et il est approprié pour connecter les deux extrémités de deux câbles élémen- taires à fibres optiques qui comprennent une fibre opti- que munie de revêtements protecteurs adhérents, par exem- ple, en Nylon, d'éléments de renforcement tels que des filés d'aramide, par exemple, de Kevlar, et d'une gaine extérieure en matière plastique, par exemple, en polyuré- thane. Les structures du connecteur et du câble ne doi- vent cependant pas être considérées dans un sens limita- tif, puisque le connecteur objet de l'invention s'appli- que aussi à des connexions du type face à face et à des câbles d'un type différent, comprenant une ou plusieurs 2622023 fibre(s) optique(s), aussi bien qu'à des fibres optiques convenablement protégées et renforcées, plutôt qu'à des câbles proprement dits. En se reportant à la figure 1, on remarquera une fibre optique 1 entourée d'un revêtement protecteur adhérent 2 en Nylon, de filés de renforcement 3, tels que des filés de polyamides aromatiques, par exemple, de Kevlar (marque de la Firme DuPont) et d'une gaine exté- rieure 4 en polyuréthane. La fibre optique 1 est insérée dans un connec- teur 5 composé d'un corps cylindrique allongé métallique 6, par exemple en laiton, qui présente une lumière cen- trale. Le diamètre de la lumière du corps cylindrique 6 est tel qu'il laisse passer librement et sans frottement la fibre optique 1 avec son revêtement protecteur adhé- rent 2. La surface extérieure du corps cylindrique 6 présente, en partant de la partie avant, un premier chan- frein 7; un évidement annulaire avant 8 qui délimite une première couronne de cercle 9 et une deuxième couron- ne de cercle 10; un premier renflement annulaire 11 qui est raccordé, par un deuxième chanfrein 12, à un évide- ment annulaire central 13; un deuxième renflement annu- laire 14, qui délimite une troisième couronne de cercle 15; un évidement annulaire arrière 16, qui délimite une quatrième couronne de cercle 17, et un troisième chan- frein 18, placé dans la partie terminale arrière. Toutes les couronnes de cercles sont perpendiculaires à l'axe du corps cylindrique 6; en outre, la hauteur du deuxi- ème renflement annulaire 14 est supérieure à la hauteur du premier renflement annulaire 11. Un manchon 19 en matière polymère, par exemple, en résine acétal, par exemple en "Deerin" (marque de la firme DuPont) présentant un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de l'évidement annulaire avant 8 mais légèrement inférieur au diamètre extérieur de la partie avant du corps cylindrique 6 et présentant un 6 2622023 chanfrein 20 dans sa partie avant, est emmanché grâce à son élasticité sur le corps cylindrique 6, jusqu'à ce qu'il se positionne dans l'évidement annulaire avant 8, dans lequel il peut coulisser librement entre la premi- ère couronne de cercle 9 et la deuxième couronne de cer- cle 10. Pour monter le connecteur 5, on enlève tout d'abord, de l'extrémité d'une fibre optique, par gradins successifs, une partie de la gaine extérieure 4 en polyu- réthane, puis une partie des filés de renforcement 3 en Kevlar et, finalement, une partie du revêtement protec- teur adhérent 2 en Nylon. Maintenant, on emmanche un manchon métallique 21, par exemple en laiton, de diamètre intérieur supé- rieur au diamètre extérieur de l'évidement annulaire ar- rière 16, par dessus la gaine extérieure 4 de la fibre optique 1, et on insère la fibre optique 1 et sa protec- tion adhérente 2 dans la lumière centrale du corps cylin- drique creux 6. On positionne la fibre optique 1 de telle ma- nière que sa partie dénudée de ses protections émerge en- tièrement en dehors de la partie avant du corps cylindri- que 6, et qu'il n'y ait contact qu'entre le revêtement protecteur adhérent 2 de la fibre optique 1 et le corps cylindrique 6. On positionne les filés de renforcement en Kevlar 3 sur l'évidement annulaire 16 du corps cylindri- que 6. Maintenant, on fait avancer le manchon 21 jus- qu'à ce qu'il vienne buter contre la quatrième couronne de cercle 17, de manière que les filés de Kevlar 3 res- tent emprisonnés entre le manchon 21 et l'évidement annu- laire arrière 16. Finalement, au moyen d'une pince à ser- tir, on resserre le manchon 21 circonférentiellement, dans la zone indiquée par la flèche A, de manière à fixer les filés de renforcement 3 en Kevlar au corps cy- lindrique 6. 7 2622023 Ensuite, dans la zone indiquée par la flèche B, on resserre éqalement circonférentiellement la partie avant du corps cylindrique 6, au moyen d'une pince à ser- tir, de manière à fixer le revêtement protecteur adhé- rent en Nylon 2 et, par conséquent, la fibre optique 1, au corps cylindrique 6. Sur la figure 2, on remarque, en supplément des éléments décrits sur la figure 1, une virole métallique 22, par exemple en laiton, qui Drésente un diamètre inté- rieur supérieur au diamètre extérieur du premier renfle- ment annulaire 11, un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre du deuxième renflement annulaire 14 et des entailles longitudinales 23. Une extrémité de la virole 22 se termine par un anneau de retenue 24 dont la paroi extérieure 25 est per- pendiculaire à l'axe de la virole tandis qu'une bague 26 est insérée et fixée solidairement dans l'autre extrémi- té. La bague 26 présente une lumière centrale de diamè- tre égal à celui de la fibre optique 1 et, à ses extrémi- tés, elle présente un évidement intérieur 27 et un évide- ment extérieur 28, tous deux de forme conique. On emmanche la virole 22, sur le corps cylindri- que 6 par son anneau de retenue 24 et grâce à ses entail- les longitudinales 23 qui le rendent élastique, et, sous l'action du manchon 19 et de son chanfrein 20, cette vi- role vient positionner son anneau de retenue 24 dans l'évidement annulaire central 13, de telle manière que la paroi extérieure 25 de l'anneau de retenue 24 vienne buter contre la troisième couronne de cercle 15. En même temps, on insère la partie terminale de la fibre optique 1 dans la lumière centrale de la bague 26 (cette opération étant facilitée par l'évidement con- cave intérieur 27), de manière que son extrémité libre émerge de cette lumière sur une certaine longueur. On positionne une cisaille pour fibres optiques de type connu (non visible sur le dessin) qui présente à son extrémité un hémisphère creux 29 muni d'un trou cen- 8 2622023 tral, dans l'évidement conique extérieur 28 de la bague 26 de manière que la partie terminale de la fibre opti- que 1 soit insérée dans le trou central de l'hémisphère creux 29 et que les deux surfaces, sphérique et conique, soient en contact entre elles. On rèqle la cisaille de manière à couper la fibre optique 1 à une distance du foyer de l'hémisphère creux 29 qui est exactement égale à la distance existant entre la deuxième couronne de cer- cle 10 et la troisième couronne de cercle 15. Après la coupe de la fibre optique 1, on enlève la cisaille, avec l'hémisphère creux 29, et on repousse la virole 22, avec la bague 26, vers l'avant, cette opé- ration étant facilitée par le chanfrein 12, jusqu'à ce que son anneau de retenue 24 vienne se positionner dans l'évidement annulaire avant 8. Outre la coupe, on peut exécuter sur la partie terminale de la fibre optique un usinage quelconque tel que, par exemple, un rodage ou un polissage de l'extrémité de la fibre optique. Sur la figure 3, on a représenté, outre les élé- ments décrits sur les figures 1 et 2, une lentille sphé- rique 30, de diamètre égal à celui de l'hémisphère creux 29, centrée et tenue pressée contre l'évidement conique extérieur 28 de la bague 26 par un anneau de retenue 31, de forme conique, qui fait partie d'un manchon extérieur métallique 32, par exemple en laiton. Le manchon extérieur 32 maintient également l'anneau de retenue 24 de la virole 22 pressé de telle manière que sa paroi extérieure 25 soit en butée contre la deuxième couronne de cercle 10 du corps cylindrique 6. Dans une variante, la surface extérieure de la virole 22 peut présenter des renflements à proximité de l'anneau de retenue 24 et la virole 22 peut être posi- tionnée correctement par une bague élastique qui s'enga- ge sur ces renflements. A ce stade, et au moyen d'une pince à sertir, on resserre circonférentiellement le manchon extérieur 9 2622023 32 dans la zone indiquée par la flèche C et de manière qu'il soit fixé au corps cylindrique 6. Compte tenu du fait que l'hémisphère creux 29 et la lentille sphérique 30 ont le même diamètre, du fait que la fibre optique 1 a été coupée à une distance du foyer de l'hémisphère creux 29 égale à la distance en- tre la deuxième couronne de cercle 10 et la troisième couronne de cercle 15, et du fait qu'après la coupe de la fibre optique 1, on a fait avancer la virole 22 sur la fibre optique exactement de la distance existant en- tre la troisième couronne de cercle 15 et la deuxième couronne de cercle 10, on peut en conclure que, dans ces conditions, l'extrémité de la fibre optique 1 est placée exactement au foyer de la lentille sphérique 30. La qualité et l'exactitude de ce positionnement dépendent de la précision avec laquelle les surfaces de la deuxième couronne de cercle 10 et de la troisième cou- ronne de cercle 15 ont été usinées mais, ces surfaces étant des surfaces extérieures, il est très facile d'ob- tenir, par exemple, au moyen d'un tour à commande numéri- que, des précisions comportant des tolérances comprises entre 1/10 et 1/100 millimètre. On a décrit le positionnement de l'extrémité de la fibre optique 1 pour un connecteur du type à faisceau dilaté mais le procédé est également valable pour un con- necteur face à face puisqu'il suffit pour cela de: - remplacer la bague à évidement conique exté- rieur par une bague dont la surface extérieure est plane et perpendiculaire à l'axe de la bague; - remplacer dans la cisaille l'hémisphère creux par une surface de butée plane et convenablement per- cée; et - couper la fibre optique à une distance de la surface de la bague égale à la distance existant entre la deuxième couronne de cercle et la troisième couronne de cercle du corps cylindrique. De cette façon, lorsqu'on fait avancer la vi- 2622023 role, l'extrémité de la fibre optique se trouve parfaite- ment alignée sur la surface extérieure de la bague. Sur la figure 4, on peut voir outre les élé- ments décrits sur les figures précédentes, le demi-con- necteur inséré dans le tube d'accouplement 33 qui l'as- semble à un autre demi-connecteuret ou à un élément ac- tif. L'assemblage entre le demi-connecteur et le tu- be d'accouplement 33 est exécuté, d'une façon connue, au moyen d'une virole filetée 34 montée sur le manchon exté- rieur 32, sur lequel on a également prévu une bague d'ar- rêt élastique 35 pour éviter que la virole 34 ne s'échap- pe du manchon 32. Finalement, pour imperméabiliser la jonction, * il est prévu une gaine thermorétractable 36 sur la par- tie arrière du manchon 32 et sur la gaine extérieure 4 de la fibre optique 1. Il convient de remarquer que l'alignement du demi-connecteur est assuré par l'accou- plement entre la surface intérieure du tube d'accouple- ment 33 et la surface extérieure du manchon 32. Pour assurer un bon alignement, ces surfaces doivent donc être usinées avec une précision suffisante. L'invention atteint les buts préfixés, c'est-à- dire que le corps cylindrique avec ses évidements exté- rieurs espacés axialement et la virole mobile dans la di- rection axiale sur le corps cylindrique, avec son anneau de retenue, permettent d'insérer la partie terminale de la fibre optique dans la bague avant sa coupe et permet- tent ensuite à la bague de coulisser sur ladite partie terminale de la fibre optique de manière à pouvoir pren- dre deux positions fixes, l'une pour la coupe de la par- tie terminale de la fibre optique et l'autre pour le po- sitionnement axial de l'extrémité de la fibre optique dans le connecteur. Le fait que la partie terminale de la fibre optique soit coupée après son insertion dans la bague garantit que l'extrémité de la fibre optique est toujours propre et qu'elle se trouve donc toujours dans il 2622023 les conditions optimales pour la transmission du signal optique. En outre, le positionnement de l'extrémité de la fibre optique s'effectue au moyen d'un petit nombre d'opérations simples, et à l'aide d'un outillage très limité, à savoir deux pinces et une cisaille, de sorte que ce positionnement peut être exécuté sur place et même par un personnel non spécialisé. Finalement, les surfaces qu'il s'aqit d'usiner avec précision sont toutes des surfaces extérieures, ce qui apporte une notable économie sur les temps d'usinaqe et sur les coûts. Il va de soi que diverses modifications pour- ront être apportées par l'homme de l'art au connecteur et au procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, notamment par substitu- tion des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 12 2622023 R E V E N D I C A T I ONS 1 - Connecteur pour fibres optiques caractérusé en ce qu'il comprend: un corps allongé (6) présentant une lumière centrale dans laquelle on insère et fixe une fibre optique (1), et portant au moins un premier et un deuxième éléments de référence (15, 10) sur sa surface extérieure, les éléments de référence étant placés à une certaine distance axiale l'un de l'autre; une virole (22) présentant à une de ses extrémités un élément de po- sitionnement (24, 25) de forme complémentaire de celle des éléments de référence et pouvant s'accoupler à ces derniers; une bague (26) présentant un trou central dans lequel on insère la partie terminale de la fibre op- tique (1), ladite bague (26) étant liée solidairement à l'extrémité de la virole opposée à celle dans laquelle se trouve l'élément de positionnement, la bague et la vi- role étant mobiles dans la direction axiale par rapport au corps allongé (6) et la bague (26) pouvant coulisser sur la partie terminale de la fibre optique pour prendre au moins deux positions fixes prédéterminées, l'une pour l'usinage de la partie terminale de la fibre optique, po- sition qui correspond à l'accouplement entre l'élément de positionnement (24, 25) et le premier élément de réfé- rence (15), et l'autre pour le positionnement axial de la partie terminale de la fibre optique dans le connec- teur, position qui correspond à l'accouplement entre l'élément de positionnement (24, 25) et le deuxième élé- ment de référence (10). 2 - Connecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit corps allongé (6) et ladite viro- le (22) sont cylindriques. 3 - Connecteur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que lesdits éléments de référence (15, 10) sont des couronnes de cercles perpendiculaires à l'axe du corps allongé. 4 - Connecteur selon la revendication 2, carac- 13 2622023 térisé en ce que ledit élément de positionnement (24, ) est un anneau de retenue (24) dont la paroi extérieu- re (25) est Derpendiculaire à l'axe de la virole (22). - Connecteur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la surface desdites couronnes de cer- cles (10, 15) est usinée avec une précision telle que leurs tolérances soient comprises entre 1/10 et 1/100 millimètre. 6 - Connecteur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit corps cylindrique allongé (6) pré- sente sur sa surface extérieure un évidement avant (8) qui définit, par son extrémité, le deuxième (10) desdits éléments de référence (10, 15), et sur lequel est posi- tionné coulissant un manchon en matière plastique (19) qui présente un chanfrein (20) dans sa partie avant. 7 - Connecteur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit corps cylindrique allongé (6) pré- sente sur sa surface extérieure un évidement central (14) chanfreiné (en 12) à une de ses extrémités tandis que l'autre de ses extrémités définit le premier (19) desdits éléments de référence (10, 15) du corps creux. 8 - Connecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la lumière centrale du corps allongé (6) présente un diamètre supérieur au diamètre de la pro- tection adhérente (2) de la fibre optique (1), de ma- nière que la fibre optique (1) et sa protection (2) puis- sent coulisser librement dans cette lumière. 9 - Connecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite virole (22) présente, sur au moins une partie de sa longueur, des entailles longitudi- nales (23) qui le rendent élastique. - Connecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite bague (26) présente un évidement intérieur (27) de forme conique et une lumière centrale de diamètre sensiblement égal au diamètre de la fibre op- tique (1). 11 - Connecteur selon la revendication 10, ca- 14 2622023 ractérisé en ce que ladite bague (26) présente un évi- dement extérieur (28) de forme conique adapté pour conte- nir une lentille sphérique (30). 12 - Connecteur selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que ladite bague (26) présente une surfa- ce extérieure plane et perpendiculaire à la lumière cen- trale de ladite bague. 13 - Connecteur selon la revendication 11, ca- ractérisé en ce que ladite lentille sphérique (30) est tenue et centrée contre la surface dudit évidement coni- que extérieur (28) de ladite bague (26) par un anneau de retenue (31) à surface intérieure conique, qui fait par- tie dudit manchon extérieur (32). 14 - Procédé pour positionner axialement l'ex- trémité d'une fibre optique en un point pré-établi d'un connecteur, caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes: insertion et fixation de la fibre optique (1) à l'intérieur d'une partie fixe (6) du connecteur; emmanchement d'une partie mobile (22) du connecteur sur ladite partie fixe, jusqu'à ce qu'un élément de position- nement (24, 25) de la partie mobile vienne se position- ner sur un premier point de référence (15) de ladite par- tie fixe, et insertion de ladite fibre (1) dans ladite partie mobile du connecteur; coupe de la fibre optique à une distance du point de positionnement pré-établi qui est sensiblement égale à la distance axiale entre ledit premier point de référence (15) et un deuxième point de référence (20) de ladite partie fixe; dégagement par- tiel de ladite partie mobile par rapport à ladite partie fixe du connecteur, jusqu'à ce que l'élément de position- nement (24, 25) vienne se positionner sur le deuxième point de référence (10) de ladite partie fixe; fixation de ladite partie mobile sur ladite partie fixe du connec- teur.