Brevet FR2638855A1 — publié le 19900511

Procédé et appareil de raccordement de fibres de verre La présente invention concerne un appareil de raccordement de fibres optiques en verre, comportant un outil d'entaillage, un dispositif de soudage, une source de lumière, un détecteur de lumière et deux plaques de maintien de fibres comportant chacune deux guides parallèles pour recevoir deux parties terminales de fibres en chevauchement mutuel, ainsi qu'au moins un dispositif de serrage pour fixer les fibres optiques en position, au moins une des plaques de maintien de fibres étant déplaçable dans la direction longitudinale des fibres, et au moins une des plaques de maintien de fibres étant mobile de telle sorte que les fibres optiques séparées de leurs parties terminales en chevauchement mutuel puissent être amenées en alignement axial et soient réglables de façon précise au moyen de dispositifs de réglage commandés opto-électriquement. L'invention concerne également un procédé pour la réalisation de raccords de fibres optiques, qui sont nécessaires notamment dans des systèmes de transmission optique d'informations. Un appareil de raccordement de fibres de verre tel que défini ci-dessus est connu par exemple d'après la demande de brevet allemand DE-OS 35 38 563. Dans cet appareil, de la lumière est appliquée d'un côté longitudinal aux fibres optiques et les ames des fibres sont rendues visibles, ou détectées d'une autre manière appropriée, sur un autre côté longitudinal au moyen de dispositifs optiques.Les deux parties terminales de fibres à raccorder sont ensuite réglées soit manuelle- ment au moyen d'un microscope dans une opération de contrôle visuel-2D, soit automatiquement au moyen de dispositifs de réglage commandés opto-électriquement. La visibilité des &mes de fibres, qui est possible avec cet appareil de raccordement, n'est cependant pas applicable de la même manière pour tous les types de fibres. Notamment, elle ne fournit aucune indication auantitative concernant la lumière transmise effectivement par l'intermédiaire des parties terminales de fibres réglées. En outre. il est connu d'effectuer avant le raccordement. un contrôle de passage de lumière par une mesure de la lumière transmise par l'intermédiaire des parties terminales de fibres. Cela est réalisé en introduisant de la lumière dans une extrémité libre de fibre et en détectant à l'autre extrémité libre la lumière transmise par l'intermédiaire des extrémités des fibres. Des dispositifs de raccordement de ce genre sont utilisés en laboratoire ou bien lors de la fabrication de fibres de verre. Ils ne conviennent cependant pas pour être utilisés sur un lieu d'installation car les extrémités arrière des conducteurs en fibres de verre ne sont généralement pas accessibles. Tous les appareils disponibles dans le commerce sont d'une fabrication relativement coûteuse et sont réalisés généralement comme des appareils fixes, qui ont un format de petit coffret. L'invention a pour but, pour un appareil de raccordement conforme au premier paragraphe, d'élargir son domaine d'utilisation de telle sorte qu'il soit possible de régler en vue d'un passage optimal de lumière, et ensuite de raccorder tous les types classiques de fibres également sur le lieu d'utilisation, comme par exemple dans un conduit de câbles, l'invention concernant également un procédé pour la réalisation de tels raccords. Ce problème est résolu conformément à l'invention, en ce qui concerne l'appareil, en ce que: - la source de lumière est disposée à l'extré- mité du guide d'une des plaques de maintien de fibres qui reçoit la partie terminale de fibre, tandis que le détecteur de lumière est placé à l'extrémité du guide correspondant de l'autre plaque de maintien de fibre, en ce qu'au moins une des deux plaques de maintien de fibres peut tourner autour d'un axe longitudinal d'une manière telle que les fibres optiques à raccorder et leurs parties terminales qui ont été séparées soient respectivement alignées mutuellement, et en ce que les parties terminales de fibres, et les parties terminales des fibres de verre placées dans une corrélation fixe par rapport auxdites parties, peuvent être réglées avec précision en vue d'une transmission maximale de lumière au moyen des dispositifs de réglage. Selon d'autres particularités de l'appareil conforme à l'invention: - Une des plaques de maintien de fibres peut être tournée de 180 autour de l'axe longitudinal. - Les deux plaques de maintien de fibres peuvent être tournées dans des directions opposées, respectivement de 90 autour de l'axe longitudinal. - Les plaques de maintien de fibres se composent d'un substrat en silicium et les guides sont des rainures en V formées par gravure. Chaque guide des plaques de maintien de fibres qui reçoit une partie terminale de fibre est obturé à une extrémité par un détecteur de lumière et chaque plaque de maintien de fibre comporte le long de la fibre de verre à raccorder et à l'opposé du guide terminé par le détecteur de lumière, un autre guide, qui contient un tronçon de fibre optique se terminant par une source de lumière et qui est espacé du guide central de la même distance que le guide se terminant par le détecteur de lumière. Le problème précité est résolu en ce qui concerne le procédé en ce que: l'alignement des fibres optiques et l'alignement des parties terminales de fibres séparées sont effectués en faisant tourner au moins une des plaques de maintien de fibres autour d'un axe ongitudinal, les parties terminales de fibres formant un canal de contrôle optique à une extrémité duquel est introduite de la lumière qui est détectée à l'autre extrémité dans un récepteur de lumière de façon à être utilisée pour une commande des dispositifs de réglage précis en vue d'une transmission maximale de la lumière, les fibres de verre qui sont placées dans une corrélation fixe par rapport au canal étant réglées simultanément. Selon une autre particularité de ce procédé conforme à l'invention: après séparation des fibres optiques, au moins une des plaques de maintien de fibres est déplacée latéralement de l'espacement des guides, de telle sorte que les parties terminales de fibres et les tronçons de fibres forment deux canaux de contrôle optique auxquels de la lumière est appliquée à une extrémité de telle sorte que la lumière transmise soit détectée à l'autre extrémité dans un détecteur de lumière et soit utilisée pour la commande des dispositifs de réglage précis en vue d'une transmission maximale de lumière, les fibres de verre situées dans une corrélation fixe par rapport aux canaux de contrôle étant réglées simultanément. Les solutions indiquées présentent l'avantage que les parties terminales de fibres, qui constituent des chutes lors de la réalisation des surfaces frontales lisses pour les fibres, sont maintenant utilisées comme référence de position des âmes de fibres à régler et que cette position peut être déterminée numériquement de façon exacte, et notamment indépendamment de la largeur de variation géométrique de section droite des fibres de verre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: les Figures la à ld représentent en vue en plan deux plaques de maintien de fibres d'un appareil de raccordement o des fibres de verre sont insérées dans des guides et o un canal de contrôle optique est, formé pendant la préparation d'un raccord de fibres; les Figures 2a à 2d représentent en vue en plan un exemple de réalisation de deux plaques de maintien de fibres analogues à celles des Figures la à ld et dans lesquelles, pendant la préparation d'un raccord de fibres, deux canaux de contrôle optique sont formés. Sur les Figures la à ld sont représentées deux plaques de maintien de fibres 1, 2 d'un appareil de raccordement de fibres de verre 3, 4, qui est pourvu entre autres d'un outil d'entaillage 5, de plusieurs dispositifs de réglage des parties terminales de fibres dans les trois directions de coordonnées (non représentées), et d'un dispositif de soudage (6) pour le raccordement des parties terminales de fibres. Les fibres optiques, appelées généralement des fibres de verre, peuvent être aussi bien des fibres monomode que des fibres multimode. Chaque plaque de maintien de fibre 1, 2 comporte un guide 7, 8, dans le prolongement duquel la plaque de maintien de fibre respectivement opposée comporte un guide 7', 8' en alignement. De cette manière sont créés deux guides parallèles de fibres, dans lesquels peuvent être disposées l'une à c6té de l'autre deux fibres de verre 3, 4 se chevauchant par leurs parties terminales. Les plaques de maintien de fibres 1, 2 seront constituées avantageusement d'un substrat en silicium et sont respectivement fixées sur une plaque mécaniquement stable et formée d'un autre matériau. Un substrat en silicium offre l'avantage que les guides peuvent être réalisés par gravure de rainures en forme de V, ayant des dimensions très précises et. également des espacements très précis. Une des deux plaques de maintien de fibres peut tourner, au;our d'un axe longitudinal central 9, situé au milieu entre les guides 7, 7', 8, 8', exactement de 180', ou bien les deux plaques de maintien de fibres 1, 2 peuvent tourner chacune de 90" dans des directions opposées, et notamment d'une manière telle que les fibres de verre 3, 4 à raccorder et les parties dépassan- tes de fibres séparables 3', 4' soient respectivement amenées mutuellement en coincidence. Un des deux guides 7', 8' recevant les parties extrêmes de fibres en chevauchement mutuel se termine devant une source de lumière 10, comme par exemple un laser ou une diode émettrice de lumière, tandis que l'autre guide se termine devant un détecteur de lumière 11 de grande surface. La Figure la représente la position initiale des plaques de maintien de fibres 1, 2 de l'appareil de raccordement. Dans cette position, des fibres de verre 3, 4 dénudées sont engagées dans les guides 7, 7', 8, 8', disposées parallèlement l'un à côté de l'autre et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal 9, de telle sorte qu'une fibre se termine directement devant la source de lumière 10 et que l'autre se termine directement devant le détecteur de lumière 11. Ensuite, les fibres de verre 3, 4 sont fixées, autant que possible sans torsion, dans tous les guides de chaque plaque de maintien de fibre 1, 2, elles sont entaillées au moyen de l'outil d'entail- lage 5 puis elles sont séparées par traction exercée sur une plaque de maintien de fibre (Figure lb). Ensuite, les parties terminales des fibres de verre 3, 4 et les parties terminales de fibres 3', 4', ainsi séparées, sont amenées mutuellement en coincidence par rotation d'au moins une plaque de maintien de fibre autour de l'axe longitudinal 9, de telle sorte que les parties terminales 3', 4' forment, apres l'enclenchement de la source de lumière 10 et du détecteur de lumière 11, un canal de contrôle optique conduisant et recevant la lumière. La lumière introduite dans une extrémité du canal de contrôle est détectée à l'autre extrémité et est utilisée pour la commande du dispositif de réglage précis en vue d'obtenir un passage maximal de lumière. Du fait que le canal de contrôle (parties terminales de fibres 3', 4') est en corrélation fixe avec le canal constitué par les fibres de verre 3, 4, il se produit silmultanément également un réglage précis des âmes des fibres de verre 3, 4, avec prise en considération intégrale des déformations elliptiques des âmes. L'algorithme de translation, nécessaire pour le réglage, est dans ce cas très simple car il ne nécessite aucune opération de mémorisation. Après terminaison du réglage, les parties terminales des fibres de verre 3, 4 sont raccordées à l'aide du disposi- tif de soudage à l'arc électrique et le raccord, après desserrage des fixations de fibres, est sorti des plaques de maintien de fibres 1, 2. Des parties terminales de fibres 3', 4' sont également enlevées des guides 7', 8' du fait que, lors de la préparation d'un autre raccordement, des parties terminales de fibres intervien- nent à nouveau. Sur les Figures 2a à 2d sont représentées deux plaques de maintien de fibres 12 de structure identique, qui sont tournées de 180" et sont disposées asymétriquement l'une en regard de l'autre. Chacune comporte un guide 13 continu dans une direction longitudi- nale, pour recevoir les fibres de verre 14, 15 à raccorder. Ce guide 13 est disposé exactement au milieu entre deux autres guides 16, 17, dont l'un se termine devant une source de lumière 18 et l'autre devant un détecteur de lumière 19 de grande surface. Avantageusement, les plaques de maintien de fibres 12 se composent à nouveau d'un substrat en silicium comportant des guides en forme de rainures et les mêmes composants opto-électriques que les plaques de maintien de fibres que la réalisation d'appareil de raccordement qui a été décrite précédemment. Une différence consiste cependant par exemple dans le fait que dans le guide 16, se terminant à la source de lumière 18, est fixé de façon permanente un tronçon de fibre de verre 20, se composant d'une fibre monomode et dont la longueur correspond à celle du guide. Pour la préparation d'un raccordement, les fibres de verre 14, 15 sont initialement dénudées d'une manière connue et elles sont insérées dans les guides 13, 16, 17 de telle sorte que les parties terminales de fibres se chevauchant mutuellement soient terminées chacune par un détecteur de lumière 19. Dans cette position initiale, les plaques de maintien de fibres 12 sont déplacée, en restant mutuellement parallèles, d'une distance d'espacement entre guides (Figures 2a). Dans cette condition, les fibres de verre 14, 15 sont fixées dans les guides 13, 16, 17, ensuite elles sont entaillées à l'aide de l'outil d'entaillage 5 et elles sont sectionnées au moyen d'une traction exercée sur au moins une plaque de maintien de fibre 12 (Figure 2b). Ensuite, les plaques de maintien de fibres 12 sont déplacées, en restant mutuellement parallèles, d'une distance d'espacement entre guides, de telle sorte que les parties terminales des fibres 14, 15 soient en coincidence avec simultanément les parties terminales 14', 15' qui ont été séparées des deux fibres soient alignées respectivement avec le tronçon de fibre 20 se terminant à la source de lumière 18. De cette manière sont créés deux canaux de con- trôle optique dans lesquels est maintenant introduite de la lumière (Figure 2c). A l'aide d'un microprocesseur commandant successivement des dispositifs de réglage existants, la capacité de transmission de lumière dans les deux canaux de contrôle est augmentée au maximum, et on obtient ainsi la position réelle des ames des fibres par rapport aux guides correspondants. Du fait que des tronçons terminaux (parties terminales de fibres 14', 15') , séparés des fibres de verre 14, 15 et se trouvant dans les deux canaux de contrôle, ont une orientation azimutale et des déformations ellip- tiques d'âmes identiques à celles des parties terminales de fibres à raccorder, on détermine simultanément, par des mesures effectuées sur les canaux de contrôle, les positions des âmes des deux parties terminales de fibres (fibres de verre 14, 15). Les signaux de commande, qui sont calculés par le microprocesseur conformément à un algorithme de translation approprié, transmettent ainsi aux dispositifs de réglage de l'appareil de raccordement les écarts de positions des âmes des fibres par rapport à une position de consigne prédéterminée par les guides de fibres et permettent ainsi, dans une dernière étape de réglage, d'aligner exactement en coincidence les ames des fibres de verre 14, 15 et de positionner les parties terminales de fibres d'une façon optimale pour le raccordement (figure 2d). Les procédés décrits peuvent être mis en oeuvre à l'aide d'appareils de raccordement pouvant être réalisés d'une façon compacte et peu coûteuse. Les plaques de maintien de fibres 1, 2, 12 nécessitent seulement de petites dimensions et les sources de lumière 18, nécessaires pour l'alignement et le réglage des fibres, comme par exemple des diodes émettrices de lumière, des diodes-laser et les détecteurs de lumière 19, comme par exemple des diodes-PIN, peuvent être intégrées, avec leur alimentatino en courant électrique, dans les plaques de maintien de fibres. Pour le réglage de précision des fibres de verre 3, 4, 14, 15 qui est effectué avant le raccordement, il est possible d'utiliser des procédés classiques, et par conséquent peu coûteux, de suivi selon les axes x-y-z ou bien d'employer par exemple des dispositifs de captage à laser-CD, dont la commande à microprocesseur peut être intégrée de façon compacte dans le support des plaques de maintien de fibres 12. En fonction de l'agencement de l'appareil de raccordement, il est possible d'utiliser, pour produire les mouvements des plaques de maintien de fibres servant au réglage des fibres de verre 3, 4, 14, 15, également d'autres dispositifs de réglage connus, comme par exemple des piézo-éléments, des systèmes d'avancement progressif à vis sans fin ou des entraînements à moteurs pas- à-pas. L'appareil de raccordement ne dépend pas de la forme de réalisation des plaques de maintien de fibres 1, 2, 12 gui est utilisée et il peut être agencé sélectivement comme un appareil fixe ou bien, du fait de sa structure compacte, comme un appareil portatif avec alimentation externe en courant. L'appareil portatif de raccordement peut être installé dans des conduits de câbles et également en d'autres endroits o sont disposés des câbles en fibres de verre, placés dans des positions inaccessibles et il peut être amené sans difficulté jusqu'aux parties terminales des fibres à raccorder. Cela est particulièrement rentable lorsque les extrémités de câbles en fibres de verre à nombreux brins doivent être reliées ensemble. Au moyen d'un couvercle hermétiquement étanche, l'opération de raccorde- ment peut également être effectuée avec isolation par rapport à l'atmosphère, ce qui permet d'effectuer un raccordement dans un environnement poussiéreux ou avec risque d'explosion. REVENDICATIONS 1. Appareil de raccordement de fibres optiques en verre, comportant un outil d'entaillage, un dispositif de soudage, une source de lumière, un détecteur de lumière et deux plaques de maintien de fibres comportant chacune deux guides parallèles pour recevoir deux parties terminales de fibres- enchevauchement mutuel, ainsi qu'au moins un dispositif de serrage pour fixer les fibres optiques en position, au moins une des plaques de maintien de fibres étant déplaçable dans la direction longitudinale des fibres, et au moins une des plaques de maintien de fibres étant mobile de telle sorte que les fibres optiques séparées de leurs parties terminales en chevauchement mutuel puissent être amenées en alignement axial et soient réglables de façon précise au moyen de dispositifs de réglage commandés opto-électriquement, caractérise en ce que la source de lumière (10) est disposée à l'extrémité du guide (7') d'une des plaques de maintien de fibres (2) qui reçoit la partie terminale de fibre (3'), tandis que le détecteur de lumière (11) est placé à l'extrémité du guide correspondant (8') de l'autre plaque de maintien de fibre (1), en ce qu'au moins une des deux plaques de maintien de fibres (1, 2) peut tourner autour d'un axe longitudinal (9) d'une manière telle que les fibres optiques (3, 4) à raccorder et leurs parties terminales (3', 4') qui ont été séparées soient respectivement alignées mutuellement, et en ce que les parties terminales de fibres (3', 4'), et les parties terminales des fibres de verre (3, 4) placées dans une corrélation fixe par rapport auxdites parties, peuvent être réglées avec précision en vue d'une transmission maximale de lumière au moyen des dispositifs de réglage. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une des plaques de maintien de fibres (1, 2) peut être tournée de 1800 autour de l'axe longitudinal (9). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux plaques de maintien de fibres (1, 2) peuvent être tournées dans des directions opposées, respectivement de 90 autour de l'axe longitudi- nal (9). 4. Appareil selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques de maintien de fibres (1, 2) se composent d'un substrat en silicium et les guides (7, 7', 8, 8') sont des rainures en V formées par gravure. 5. Procédé de raccordement de fibres optiques en verre, selon lequel les parties terminales en chevauchement mutuel des fibres optiques sont introduites dans et fixées dans des guides parallèles de deux plaques de maintien de fibres, les fibres optiques sont entaillées dans la zone de leurs parties terminales et sont séparées des parties terminales dans les entailles par traction d'au moins une des plaques de maintien de fibres dans la direction axiale, les plaques de maintien de fibres sont rapprochées manuelle- ment et automatiquement l'une de l'autre jusqu'à ce que les fibres optiques soient alignées, puis un réglage précis des parties terminales de fibres est effectué par une mesure de lumière et une commande des dispositifs de réglage, puis le raccordement est effectué et, après le desserrage des fixations de fibres, le raccord est sorti des plaques de maintien de fibres, caractérisé en ce que l'alignement des fibres optiques (3, 4) et l'alignement des parties terminales de fibres séparées (3',. 4') sont effectués en faisant tourner au moins une des plaquesde maintien de fibres (2) autour d'un axe longitudinal (9), les parties terminales de fibres (3', 4') formant un canal de contrôle optique à une extrémité duquel est introduite de la lumière qui est détectée à l'autre extrémité dans un récepteur de lumière (11) de façon à être utilisée pour une commande des dispositifs de réglage précis en vue d'une transmission maximale de la lumière, les fibres de verre (3, 4) qui sont placées dans une corrélation fixe par rapport au canal de canal étant réglées simultanément. 6. Appareil de raccordement de fibres optiques en verre, comportant un outil d'entaillage, un dispositif de soudage, une source de lumière, un détecteur de lumière et deux plaques de maintien de fibres comportant chacune deux guides parallèles pour recevoir deux extrémités terminales de fibres en chevauchement mutuel, ainsi qu'au moins un dispositif de serrage pour fixer les fibres optiques en position, au moins une des plaques de maintien de fibres étant déplaçable dans la direction longitudinale des fibres, et au moins une des plaques de maintien de fibres étant mobile de telle sorte que les fibres optiques séparées de leurs parties terminales en chevauchement mutuel puissent être amenées en alignement axial et soient réglables de façon précise au moyen de dispositifs de réglage commandés opto-électriquement, caractérisé en ce que chaque guide (17) des plaques de maintien de fibres (12) qui reçoit une partie terminale de fibre (14', 15') est obturé à une extrémité par un détecteur de lumière (19) et en ce que chaque plaque de maintien de fibre (12) comporte le long de la fibre de verre à raccorder (14, 15) et à l'opposé du guide (17) terminé par le détecteur de lumière (19), un autre guide (16), qui contient un tronçon de fibre optique (20) se terminant par une source de lumière (18) et qui est espacé du guide central (13) de la même distance que le guide (17) se terminant par le détecteur de lumière (19). 7. Procédé de raccordement de fibres optiques en verre, selon lequel les parties terminales en chevauchement mutuel des fibres optiques sont introduites dans et fixées dans des guides parallèles de deux plaques de maintien de fibres, les fibres optiques sont entaillées dans la zone de leurs parties terminales et sont séparées des parties terminales dans les entailles par traction d'au moins une des plaques de maintien de fibres dans la direction axiale, les plaques de maintien de fibres sont rapprochées manuellement et automatiquement l'une de l'autre jusqu'à ce que les fibres optiques soient alignées, puis un réglage précis des parties terminales de fibres est effectué par une mesure de lumière et une commande des dispositifs de réglage, puis le raccordement est effectué et, après le desserrage des fixations de fibres, le raccord est sorti des plaques de maintien de fibres, caractérisé en ce que, après séparation des fibres optiques (14, 15), au moins une des plaques de maintien de fibres (12) est déplacée latéralement de l'espacement des guides, de telle sorte que les parties terminales de fibres (14', 15') et les tronçons de fibres (20) forment deux canaux de contrôle optique auxquels de la lumière est appliquée à une extrémité de telle sorte que la lumière transmise soit détectée à l'autre extrémité dans un détecteur de lumière (19) et soit utilisée pour la commande des dispositifs de réglage précis en vue d'une transmission maximale de lumière, les fibres de verre (14, 15) situées dans une corrélation fixe par rapport aux canaux de contrôle étant réglées simultanément.