Brevet FR2622704A1 — publié le 19890505

La présente invention concerne un connecteur pour fibres optiques à faisceau dilaté. Il est connu que la fonction fondamentale d'un connecteur pour fibres optiques consiste à assurer le meilleur couplage possible entre les signaux optiques qui passent d'un demi-connecteur à l'autre. Pour attein- dre ce but, en particulier dans les connecteurs du type à faisceau dilaté, il est nécessaire que les lentilles et les fibres optiques soient parfaitement alignées en- tre elles et que les extrémités des fibres optiques soient positionnées au foyer des lentilles. L'alignement entre les lentilles et entre les fibres optiques est généralement obtenu en utilisant des bagues cylindriques qui présentent des lumières centra- les très précises, sensiblement du même diamètre que les fibres optiques, et des extrémités présentant des évide- ments coniques. L'évidement conique intérieur de la bague sert à faciliter l'insertion de la fibre optique dans la ba- gue tandis que l'évidement conique extérieur sert à lo- ger et à centrer la lentille d'adcouplement de forme sphérique par rapport à la lumière centrale de la ba- gue. La bague et la lentille d'accouplement sont in- sérées à pression à l'intérieur d'un manchon cylindrique qui se termine par un anneau de retenue et qui fixe la lentille d'accouplement sphérique dans l'évidement coni- que extérieur de la bague. Finalement, le manchon est inséré dans un tube d'accouplement de telle manière que la lentille soit pla- cée face à la lentille correspondante de l'autre man- chon. Selon cette solution, la bague permet le centra- ge de la lentille sphérique dans son évidement conique extérieur tandis que l'alignement entre la bague et le manchon est assuré par l'assemblage très étroit établi entre la bague et le manchon. 2 2622704 La solution qu'on vient de décrire présente ce- pendant différents inconvénients. Le premier de ces inconvénients consiste en ce que, pour assurer l'alignement entre la bague et le man- chon, la surface extérieure de la bague et la surface in- térieure du manchon doivent être usinées avec une préci- sion extrême et avec des tolérances très étroites, ce qui entraîne des temps et coûts d'usinage très élevés. En deuxième lieu, il peut se faire qu'au cours du positionnement, la lentille sphérique entre en con- tact avec l'anneau de retenue du manchon le long d'une circonférence et avec l'évidement conique extérieur de la bague en un seul point et qu'elle soit par conséquent coincée sans être parfaitement centrée par rapport à la fibre optique, ce qui entratne des atténuations dans le signal optique transmis. Le but de la présente invention est donc de sur- monter les inconvénients et limitations de la technique connue qui ont été exposés plus haut grâce à un connec- teur pour fibres optiques à faisceau dilaté simple, éco- nomique et qui permette à la bague de décrire des dépla- cements par rapport au manchon, de manière à avoir cons- tamment un centrage optimal de la lentille sphérique par rapport à la bague. Pour atteindre ce but, la présente invention a pour objet un connecteur pour fibres optiques à faisceau dilaté comprenant un corps cylindrique creux adapté pour recevoir une fibre optique, un élément de support cylin- drique présentant une lumière centrale adaptée pour rece- voir la partie terminale de la fibre optique dénudée de tous ses revêtements et présentant un évidement conique extérieur, une lentille sphérique logée dans l'évidement conique extérieur de l'élément de support cylindrique, un manchon cylindrique qui présente un anneau de retenue conique dans sa partie avant et qui renferme la lentil- le, l'élément de support cylindrique et le corps creux, et un tube d'accouplement dans lequel le manchon est in- séré, caractérisé en ce que ledit élément de support cy- lindrique présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur dudit manchon de telle manière qu'il se forme entre ledit élément de support cylindrique et ledit manchon un jeu qui permet à l'élément de support cylindrique de décrire des déplacements par rapport au manchon. Dans une première solution préférée, l'élément de support cylindrique est formé par une bague et, entre- la partie arrière de la bague et la partie avant du corps creux, est inséré un ressort qui maintient le corps creux et la lentille sphérique en position. Dans une deuxième solution préférée, l'élément de support cylindrique est formé d'une bague insérée dans une virole de diamètre extérieur inférieur au diamè- tre intérieur du manchon de manière que le jeu se forme entre la virole et le manchon. Dans une troisième solution préférée, le rap- port entre la largeur du jeu formé entre la virole et le manchon et la longueur du manchon est comprise entre -3 et 10-2 Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple feront bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée. Sur ce dessin, la figure 1 représente une coupe longitudinale partiellement interrompue d'un connecteur pour fibres op- tiques à faisceau dilaté selon une première solution de la présente invention; la figure 2 représente une coupe longitudinale partiellement interrompue d'un connecteur pour fibres op- tiques à faisceau dilaté selon une deuxième solution de la présente invention. En se reportant à la figure 1, on voit une fi- bre optique 1 munie d'un revêtement protecteur adhérent 2 en Nylon, insérée dans un corps cylindrique creux mé- tallique 3, par exemple en laiton. La partie dénudée de la fibre optique est insé- rée dans la lumière centrale d'une bague cylindrique 4 qui présente un évidement conique intérieur 5 et un évi- dement conique extérieur 6. Le corps cylindrique creux 3 présente un plus petit diamètre extérieur dans sa partie avant que dans sa partie arrière 8. Dans la partie avant, de plus petit diamètre, le corps creux 3 présente un chanfrein 9 et un évidement annulaire 10. La bague 4 est insérée dans la partie avant 29 d'une virole métallique 11, par exemple en lai- ton. La virole métallique 11 a une longueur "L" de 15 mm et elle présente dans sa partie arrière 20 une série d'entailles longitudinales 12 qui la rendent élastique, et elle se termine par un anneau de retenue 13. Dans l'évidement conique extérieur 6 de la ba- gue 4, se trouve une lentille sphérique 14 qui est main- tenue dans cette position par un anneau de retenue 15, de forme intérieure conique, qui fait partie d'un man- chon métallique 16, par exemple en laiton. Le diamètre extérieur de la virole 11 est infé- rieur au diamètre intérieur du manchon 16 de manière qu'il subsiste un jeu 21 entre les deux éléments. La lar- geur AX du jeu 21 est de 0,05 mm. Le manchon 16 présente un renflement annulaire 17 qui vient buter contre l'extrémité d'un tube d'accou- plement 18 à l'intérieur duquel le manchon 16 est insé- ré. Le blocage entre le manchon 16 et l'accouple- ment 18 est assuré au moyen d'une bague 19 à filetage in- térieur qui s'accouple à un filetage correspondant prévu sur la surface extérieure du tube d'accouplement 18. Pour le montage, on insère tout d'abord la ba- gue 4 dans la partie avant de la virole 11. Ensuite, on insère la fibre optique dans le corps creux 3 et on la bloque, par son revêtement protecteur adhérent 2, au moyen d'une pince de sertissage, dans la zone indiquée par la flèche A. 2622704 A ce stade, on insère la fibre optique dénudée 1 dans la lumière centrale de la bague 4 et, au moyen du chanfrein 9 et des entailles latérales 12, on exécute l'insertion simultanée de l'anneau de retenue 13 de la virole 11 dans l'évidement annulaire 10 du corps creux 3. Ensuite, on positionne la lentille sphérique 14 dans l'évidement conique extérieur 6 de la bague 4 et on mon- te le manchon 16 par dessus la virole 11, jusqu'à ce que son anneau de retenue conique 15 vienne buter contre la lentille sphérique 14 en la centrant et en la maintenant en position dans l'évidement conique extérieur 6 de la bague 4. A ce stade, et au moyen d'une pince de sertissa- ge, on exerce une pression dans la zone indiquée par la flèche B et on fixe le manchon 16 au corps creux 3. Finalement, on insère le manchon 16 à l'inté- rieur du tube d'accouplement 18 jusqu'à ce que le renfle- ment annulaire 17 vienne buter contre l'extrémité du tu- be 14 et on fixe le manchon 16 au tube d'accouplement 18 au moyen de la bague filetée 19. De même, un autre demi-connecteur entièrement semblable à celui qui a été représenté est inséré dans la partie opposée du tube d'accouplement 18, pour réali- ser l'alignement et l'accouplement des fibres optiques. La surface extérieure du manchon 16 et la surfa- ce intérieure du tube d'accouplement 18 sont usinées avec une grande précision et ceci assure un alignement optimal du manchon 16 à l'intérieur du tube d'accouple- ment 18. En outre, la surface conique de l'anneau de re- tenue 15 et l'évidement conique extérieur 6 de la bague 4 sont eux aussi usinés avec une grande précision. Ceci a pour effet que l'anneau de retenue 15 centre la lentille sphérique 14 avec une grande préci- sion et que, à son tour, celle-ci aligne parfaitement la bague 4, et par conséquent la fibre optique 1, sur l'axe du connecteur. En outre, s'il devait se produire un coincement de la lentille sphérique 14 sur l'évidement conique 6 lors du montage du connecteur, le jeu 21 présent entre la virole 11 et le manchon 16 permettrait à la bague 4 de se déplacer et permettrait ainsi d'obtenir un centra- ge parfait entre la bague 4 et la lentille sphérique 1. La présence du jeu 21 entre la virole 11 et le manchon 16 permet également d'usiner les surfaces de la virole 11, celles du corps creux 3 et la surface inté- rieure du manchon 16 avec une précision réduite et, de ce fait, avec de notables économies de temps et de coût d'usinage. La précision réduite avec laquelle les surfaces de contact entre l'évidement annulaire 10 et l'anneau de retenue 13 sont usinées, ainsi que l'élasticité de la ba- gue 4, qui est due aux entailles 12, peuvent permettre des déplacements de la partie arrière 20 de la bague 4 dans une direction perpendiculaire à l'axe de la bague 4 et, par conséquent, de la fibre optique 1. Etant donné que la partie avant 29 de la bague 4, et par conséquent l'extrémité libre de la fibre opti- que 1, sont parfaitement centrées par l'anneau de rete- nue 15 et par la lentille sphérique 14, lesdits déplace- ments peuvent entraîner des inclinaisons de la fibre op- tique 1 et, de ce fait, des atténuations dans le signal optique transmis. Toutefois, l'amplitude des déplacements de la partie arrière 20 de la bague 4 ne peut en aucun cas ex- céder la largeur a X du jeu 21 existant entre la virole 11 et le manchon 16. Etant donné que l'inclinaison de la fibre opti- que 1 est fixée par le rapport existant entre la largeur, A X du jeu 21 et la longueur L de la virole 11, on a constaté que, pour avoir des atténuations acceptables, ce rapport doit être inférieur à 10-2. D'un autre côté, pour ne pas perdre les avanta- ges consistant à permettre d'usiner les surfaces de la virole et du manchon avec une précision réduite, il est 7 2622704 utile que ce rapport soit supérieur à 10-3. La figure 2 diffère de la figure 1 par la diffé- rence de son mode d'assemblage entre la bague 4 et le corps creux et on décrira uniquement les éléments de cet- te figure qui sont différents de ceux de la figure 1. Dans cette solution, le corps creux 3 présente dans sa partie avant 7 un renflement annulaire 22 sur le- quel vient buter une rondelle 23 de diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du manchon 16, et un res- sort 24 de diamètre inférieur au diamètre intérieur du manchon 16 est intercalé entre la rondelle 23 et l'extré- mité arrière de la bague 4. En outre, la bague 4 possède un diamètre légère- ment inférieur au diamètre intérieur du manchon 16, de manière qu'il subsiste un jeu 26 entre cette bague et le manchon 16. Dans le montage, avant que la partie dénudée de la fibre optique ne soit insérée dans la lumière centra- le de la bague 4, on monte la rondelle 23 et le ressort 24 sur la partie avant 7 du corps creux 3. Ensuite, après l'insertion et le positionnement de la fibre optique 1, qui s'effectuent d'une façon con- nue, on insère la lentille sphérique 4 dans l'évidement conique extérieur 6 de la bague 4, puis on monte le man- chon 16 sur tout l'ensemble et on le déplace vers la par- tie arrière 8 du corps creux 3 jusqu'à ce que le ressort 24 soit comprimé. Le positionnement de la fibre optique au foyer de la lentille s'effectue par des procédés optiques con- nus. Lorsque ce positionnement a été exécuté, on fixe le manchon 16 et le corps creux 3 l'un à l'autre dans la zone indiquée par la flèche B, par une pression exercée à l'aide d'une pince de sertissage. Dans ce cas également, la pression avec laquel- le la surface intérieure du tube d'accouplement 18 et la surface extérieure du manchon 16 sont usinées assure le 8 2622704 parfait alignement du manchon 16 à l'intérieur du tube d'accouplement 18. En outre, la précision avec laquelle les surfaces coniques de l'anneau de retenue 15 et de l'évidement conique extérieur 6 sont usinées assure un centrage parfait de la lentille sphérique 14 et, à son tour, cette lentille assure le parfait centrage de la ba- gue 4 sur l'axe du connecteur. En admettant des mouvements de la bague 4, le jeu 26 évite tout coincement et toute hyperstaticité en- tre la lentille sphérique 14 et la bague 4 tandis que le ressort 24, en maintenant la bague 4 constamment pressée sur la lentille sphérique 14 et en maintenant cette len- tille constamment pressée contre l'anneau de retenue 15, garantit que la bague 4 elle-même et, par conséquent, la fibre optique 1, ne présentent pas d'inclinaison. L'invention atteint les buts qu'elle visait; en effet, la présence du jeu entre la surface extérieure de la virole (ou de la bague) et la surface intérieure du manchon permet d'usiner ces surfaces avec une préci- sion réduite, et par conséquent de réaliser de notables économies de coût et de temps d'usinage. En outre, la précision avec laquelle sont usinées la surface intérieu- re du tube d'accouplement, la surface extérieure du man- chon et les surfaces de l'anneau de retenue conique du manchon et de l'évidement conique extérieur de la bague permettent, contrairement à ce qui se produisait jusqu'à présent, au tube d'accouplement de centrer le manchon, à l'anneau de retenue conique du manchon de centrer la len- tille sphérique et à cette dernière de centrer la bague et par conséquent la fibre optique, sur l'axe du connec- teur. La longueur de la virole ou la présence du ressort assurent en outre qu'il ne se produit pas d'inclinaison de la fibre optique d'une valeur propre à compromettre le bon couplage optique du connecteur. Il va de soi que diverses modifications pour- ront être apportées par l'homme de l'art au connecteur qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non 9 2622704 limitatif, notamment par substitution des moyens techni- ques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'in- vention. R E V E N D I C A T IONS 1 - Connecteur pour fibres optiques à faisceau dilaté, comprenant un corps cylindrique creux (3) adapté pour recevoir une fibre optique (1), un élément de sup- port cylindrique (4; 11, 4) présentant une lumière cen- traie adaptée pour recevoir la partie terminale de la fi- bre optique dénudée de tous ses revêtements, et présen- tant un évidement conique extérieur (6), une lentille sphérique (14) logée dans l'évidement conique extérieur de l'élément de support cylindrique, un manchon cylindri- que (16) qui présente un anneau de retenue conique (15) dans sa partie avant, et qui renferme la lentille, l'élé- ment de support cylindrique (4; 11, 4) et le corps creux (3), et un tube d'accouplement (18) dans lequel le manchon est inséré, caractérisé en ce que ledit élément de support cylindrique (4; 11, 4) présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur dudit manchon (16) de manière qu'il se forme entre ledit élément de support cylindrique (4; 11, 4) et ledit manchon (7), un jeu (X) qui permet à l'élément de support cylindrique de décrire des déplacements par rapport au manchon. 2 - Connecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit élément de support cylindrique (4; 11, 4) est formé d'une bague cylindrique (4) de dia- mètre extérieur inférieur au diamètre intérieur dudit manchon (16), de manière qu'il se forme entre cette ba- gue et ce manchon un jeu (26) qui permette à la bague de se déplacer par rapport au manchon. 3 - Connecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit élément de support cylindrique (4; 11, 4) est formé par une bague (4) insérée dans une virole cylindrique (11), ladite virole cylindrique pré- sentant un diamètre extérieur inférieur au diamètre inté- rieur dudit manchon (16) de manière qu'il se forme entre cette virole et ce manchon un jeu (26) qui permet à la virole de se déplacer par rapport au manchon. 4 - Connecteur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite bague (4) et ledit corps creux (3) sont alignés sur le même axe et en ce que des moyens élastiques (24) sont montés entre la partie arrière de ladite bague (4) et la partie avant dudit corps creux (3). - Connecteur selon la revendication 4, carac- térisé en ce que, dans sa partie avant (7), ledit corps cylindrique creux (3) présente un plus petit diamètre que dans la partie arrière (8), en ce que ladite partie avant présente un renflement annulaire (22) sur lequel est positionnée une rondelle (23) et en ce qu'un ressort (24) est intercalé entre cette rondelle (23) et ladite partie arrière (25) de la bague (4), ledit ressort (24) et ladite rondelle (23) présentant un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur dudit manchon (16). 6 - Connecteur selon la revendication 5, carac- térisé en ce que ladite partie arrière dudit manchon est fixée sur la partie arrière (8) dudit corps creux (3) dans des positions mutuelles telles que ledit ressort (24) soit dans un état de compression, de façon que ladi- te rondelle (23) soit en butée contre ledit renflement annulaire (22) dudit corps creux (3) tandis que ledit an- neau de retenue (15) dudit manichon (16), ladite lentille sphérique (14) et ladite bague (4) sont parfaitement ali- gnés entre eux. 7 - Connecteur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le rapport entre la largeur (4X) du jeu (21) formé entre ladite virole (11) et ledit manchon (16),et la longueur de ladite virole (11) est inférieur à 10-2. 8 - Connecteur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le rapport entre la largeur (A X) du jeu (21) formé entre ladite virole (11) et ledit manchon (16), et a longueur de ladite vire (11) est suprieur 10-3. et la longueur de ladite virole (11) est supérieur à 10_ 9 - Connecteur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ladite virole (11) et ledit corps creux (3) sont alignés sur le même axe et en ce que la partie arrière (20) de ladite virole (11) est reliée à la par- tie avant (7) dudit corps creux (3). - Connecteur selon la revendication 9, carac- térisé en ce que ledit corps cylindrique creux (3) pré- sente dans sa partie avant (7) un plus petit diamètre que dans sa partie arrière (8), en ce que ladite partie avant (7) présente un évidement annulaire (10) et en ce que ladite virole (11) présente des entailles longitudi- nales (12) et un anneau de retenue (13), ledit anneau de retenue (13) étant inséré dans ledit évidement annulaire (10). 11 - Connecteur selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que la partie arrière dudit manchon (16) est fixée sur la partie arrière (8) dudit corps creux (3) dans des positions mutuelles telles que la paroi la plus extérieure dudit anneau de retenue (13) de ladite virole (11) soit en butée contre la paroi la plus exté- rieure dudit évidement annulaire (6) dudit corps creux (3) et que ledit anneau de retenue (15) dudit manchon (16), ladite lentille sphérique (14) et ladite bague (4) soient parfaitement alignés l'un sur l'autre.