Brevet FR2652912A1 — publié le 19910412

La présente invention est relative à un procédé d'encapsulage d'un composant optique d'interconnexion de fibres optiques et à un composant encapsulé obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. Plus particulièrement, mais non exclusivement, l'invention concerne un tel procédé adapté à l'encapsulage d'un composant optique intégré. Les composants optiques d'interconnexion de fibres optiques, tels que coupleurs ou multiplexeurs, qu'ils soient monomodes ou multimodes, sont des pièces de petite taille réalisées en verre, donc fragiles. Cela est particulièrement vrai de composants optiques intégrés tels que celui décrit dans la demande de brevet français N 2.612.301 du 12 mars 1987 déposée au nom de la demanderesse, du fait que ces composants sont de taille extrêmement réduite. Pour protéger de tels composants, réalisés en optique intégrée ou non, on a donc déjà proposé divers agencements assurant une protection mécanique du composant et/ou une protection contre des agressions d'origine chimique, optique, thermique ou autres, présentes dans l'environnement de travail de ces composants. On connait par exemple du brevet européen No 106.116 un agencement pour la protection d'un coupleur de fibres optiques qui comprend un élément de support en forme d'auge à section en V sur lequel le coupleur est fixé par des points d'adhésif, un écran tubulaire entourant l'élément de support en forme d'auge et des joints fermant de manière étanche les parties d'extrémité de l'écran tubulaire. La protection de l'agencement peut encore être renforcée par l'installation de cet agencement dans un boîtier chargé ensuite d'un matériau de remplissage complémentaire. Le mode de réalisation décrit comprend en outre un élément de support additionnel interposé entre le coupleur proprement dit et l'élément de support en V. Il en résulte une structure assez complexe comptant un nombre important de pièces à assembler. L'encombrement de l'ensemble est très supérieur & celui du coupleur protégé. On décrit encore au brevet européen précité un procédé de fabrication de cet agencement qui consiste à placer le coupleur dans un canal ouvert de l'élément de support en forme d'auge, à fixer à l'aide d'un adhésif le coupleur à l'élément de support dans ledit canal ouvert, à entourer l'élément de support d'un écran tubulaire en matériau rétractable, à rétracter l'écran autour dudit élément de support afin de former un sous-ensemble, à insérer ledit sous- ensemble avec un espace vide dans un canal de réception d'une partie de boîtier, à sceller les extrémités ouvertes de l'écran tubulaire autour du coupleur à l'aide de joints dimensionnés de manière à délimiter simultanément un espace de réception entre l'écran et la partie de boîtier, à remplir l'espace de réception avec un matériau durcissable noyant le sous- ensemble et à faire durcir le matériau durcissable. Ce procédé de fabrication comporte ainsi un grand nombre d'étapes, cellesci rendant la mise en oeuvre de ce procédé assez coûteuse. En particulier une étape de ce procédé consiste à glisser l'écran tubulaire sur l'élément de support, opération qui exige un enfilage préalable de l'écran sur une des fibres interconnectées, puis un coulissement de l'écran sur l'élément de support, opérations qui sont malcomodes. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé d'encapsulage d'un composant optique et un composant optique obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé, qui ne présentent pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. En particulier, l'invention a pour but de fournir un procédé d'encapsulage de composants optiques d'interconnexion pour fibres optiques, qui soit simple, rapide et donc de mise en oeuvre peu coûteuse. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui autorise une mise en place d'une protection sur le composant alors même que celui-ci est déjà raccordé aux fibres qu'il interconnecte et sans que cette opération fasse appel à un enfilage préalable de la protection sur une ou plusieurs fibres. La présente invention a encore pour but de réaliser un composant optique d'interconnexion encapsulé d'encombrement très réduit, à peine supérieur à celui du composant nu. La présente invention a en outre pour but de réaliser un tel composant encapsulé qui puisse être manipulé tel quel, sans risque de détérioration, ce composant étant bien protégé de diverses agressions mécaniques, chimiques et autres et, en particulier, de l'humidité. La présente invention a également pour but de réaliser un tel composant encapsulé, fabriqué en technologie d'optique intégrée. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un procédé d'encapsulage d'un composant optique d'interconnexion de fibres optiques prenant la forme d'une barrette associée à ces fibres, caractérisé en ce qu'on insère la barrette, suivant une direction transversale à son axe longitudinal, dans une enveloppe allongée à section transversale en U sensiblement complémentaire de celle de la barrette et on dépose un produit de scellement dans la partie de l'enveloppe voisine du contour ouvert de celle-ci de manière à fixer la barrette dans l'enveloppe. Ce procédé, appliqué à l'encapsulage d'un composant optique intégré d'interconnexion prenant la forme d'une barrête monolithique en verre dans une partie de laquelle est formé au moins un chemin de circuit optique connecté à des fibres optiques placées en regard des extrémités du chemin, est caractérisé en outre en ce qu'on insère la barrette dans une enveloppe présentant des ailes conformées de manière à prévenir, par un effet de capillarité, l'écoulement du produit de scellement dans les régions des jonctions entre les fibres et la barrette. Suivant une première mise en oeuvre du procédé selon l' invention, on utilise une résine thermodurcissable comme produit de scellement. Suivant une autre mise en oeuvre de 1 'invention, on utilise un produit de soudure comme produit de scellement et on dépose ce produit par soudure à la vague. Une caractéristique avantageuse et importante du procédé d'encapsulage suivant l'invention tient à la mise en place de l'enveloppe sur la barrette par un mouvement d'insertion transversal à l'axe longitudinal de cette barrette, qui simplifie considérablement l'installation de l 'enveloppe du fait que celle-ci n'a pas besoin d' être glissée axialement sur une ou plusieurs fibres optiques avant d' être repoussée sur la barrette raccordée à ces fibres. Le composant optique encapsulé, obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant l 'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe allongée à section en U sensiblement complémentaire de celle de la barrette, cette enveloppe étant de longueur et de hauteur propres à assurer la protection de la barrette, et un produit de scellement répandu dans la partie de l'enveloppe voisine du contour ouvert de celle-ci pour assurer la fixation de la barrette dans l'enveloppe et la fermeture de celle-ci. Quand le composant encapsulé est un composant optique intégré d' interconnexion prenant la forme d ' une barrette monolithique en verre dans une partie de laquelle est formé au moins un chemin de circuit optique connecté à des fibres optiques dont les extrémités sont fixées en regard des extrémités du chemin optique, des moyens sont prévus pour empêcher l ' écoulement du produit de scellement dans les régions des jonctions des fibres et de la barrette. Suivant un mode de réalisation avantageux de la présente invention, ces moyens sont constitués par des dépressions oblongues formées dans les ailes de l'enveloppe, parallèlement à l'axe longitudinal et vers l'intérieur de celle-ci, ces dépressions protégeant les régions des jonctions des fibres à la barrette d'un écoulement capillaire du produit de scellement. Cette disposition est avantageuse en ce qu'elle protège efficacement ces Jonctions, qui sont fragiles, des effets mécaniques qui pourraient résulter de dilatations thermiques différentielles entre le verre des barrettes et le produit de scellement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale, avec arrachement partiel, d'un composant optique d'interconnexion encapsulé suivant la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe du composant encapsulé suivant l'invention, prise suivant le trait de coupe 2-2 de la figure 1, la figure 3 est une vue de dessous d'une enveloppe formant partie du composant représenté aux figures 1 et 2, et la figure 4 est une vue perspective du composant suivant 1 'invention, après exécution de toutes les opérations d'encapsulage. Au dessin annexé, la référence 1 désigne un composant d'interconnexion de fibres optiques. Ce composant peut-être un coupleur ou un multiplexeur, par exemple, monomode ou multimode, d'un type classique, ou bien être réalisé suivant la technologie de l'optique intégrée, comme c'est le cas des composants décrits dans les demandes de brevet français FR-A-2 574 950 ou FR-A-2 612.301 précitée. Aux figures 1 et 2 du dessin annexé on a représenté un composant de ce dernier type, qui prend la forme d'une barrette monolithique en verre, de section rectangulaire. A proximité de la surface supérieure de cette barrette (du point de vue des figures 1 et 2) sont formés, par exemple, deux chemins de circuit optique 2 et 3, par échange d'ions. Chaque chemin comprend les mêmes constituants que le verre de la barrette et, en outre, des ions qui portent son indice de réfraction à une valeur supérieure à celle du verre de la barrette. Chaque chemin court, près de la surface supérieure de la barrette entre des zones de jonction 4 et 5 o les extrémités du chemin sont raccordées à des fibres optiques 6 et 7, respectivement.Deux gouttes 8, 9 d'une résine polymérisable, par exemple, assurent la liaison mécanique des fibres 6 et 7 et de la barrette 1, aux deux extrémités de celle-ci. Au delà de la barrette 1, les fibres 6 et 7 sont recouvertes de gaines 10 et 11. Conformément à une disposition décrite dans la demande de brevet français No. 2.612.301 précitée, des rainures transversales de dégagement (12,13) sont creusées dans la barrette au voisinage des jonctions 4 et 5 des fibres 6 et 7 avec la barrette 1, de manière à permettre l'utilisation d'un micro-manipulateur pour la mise en place fine des fibres par rapport au chemin optique auxquels elles sont connectées. Un point d'un produit adhésif tel qu'une colle acrylique peut assurer la fixation de la mise en place précise des fibres en regard des extrémités du chemin optique, aux jonctions 4 et 5. Un tel composant assure ainsi une transmission d'informations optiques entre une ou plusieurs fibres d'entrée (par exemple la fibre 6) et une ou plusieurs fibres de sortie (par exemple la fibre 7) suivant diverses modalités assurant par exemple le couplage des informations transmises par deux fibres ou le multiplexage d'informations entre plusieurs fibres. Ces dispositions sont bien connues de l'homme de métier et ne seront pas décrites plus avant dans la suite. Le composant décrit jusqu'à présent est nu, c'est-à- dire fragile et impropre à toute manipulation. Typiquement, en effet, la barrette 1 présente une longueur de quelques dizaines de millimètres, une hauteur de quelques millimètres, et une épaisseur de l'ordre du millimètre. Pour protéger le composant optique d'interconnexion des détériorations qu'il pourrait subir lors des manipulations nécessaires à sa mise en place dans des réseaux de fibres optiques par exemple, on a conçu des boîtiers dont l'encombrement limite considérablement la densité des composants implantables sur une même surface de carte. A titre d'exemple, il est clair que 1'agencement de protection décrit dans le brevet européen précité accroit sensiblement l'encombrement du composant. La présente invention lève cette difficulté en fournissant un composant optique d'interconnexion protégé efficacement par des moyens qui n'affectent pas sensiblement son encombrement. A cet effet on protège la barrette 1 avec une enveloppe allongée 14 à section transversale en forme de U (voir figure 3), généralement conforme à la géométrie de la barrette de manière à délimiter un espace intérieur à l'enveloppe propre à recevoir la barrette, comme représenté aux figures 1 et 2. L'enveloppe 14 comporte deux ailes 15 et 16 (voir figure 3) réunies par une partie de liaison 17. Comme représenté sur la figure 2, les ailes et 16 s'ajustent étroitement sur les faces en regard de la barrette 1. La hauteur et la longueur de chaque aile sont légèrement supérieures aux dimensions correspondantes des faces de la barrette sur lesquelles elles s'appliquent. Suivant une caractéristique essentielle de la présente invention dont on expliquera l'intérêt dans la suite, deux dépressions oblongues 18 et 18' sont formées dans les ailes 15,16 respectivement, parallèlement a l'axe longitudinal de l'enveloppe. Ces dépressions s'enfoncent vers l'intérieur de l'enveloppe sur une distance telle que l'espace qui les sépare reste suffisant pour accueillir la barrette 1, comme représenté à la figure 2. Ainsi, suivant le procédé d'encapsulage selon l'invention, on insère la barrette 1 dans l'enveloppe 14 de manière que celle-ci occupe dans cette enveloppe la position illustrée à la figure 1. Dans cette position, les dépressions oblongues 18,18' formées dans les ailes ,16 respectivement s'appliquent légèrement sur les faces en regard de la barrette 1. On remarque à cet égard que les dépressions s'étendent alors axialement au delà des jonctions 4,5 des fibres et de la barrette. Cette disposition est importante pour la protection des jonctions 4,5 comme on l'expliquera dans la suite. Il faut remarquer aussi que l'insertion de la barrette dans l'enveloppe peut s'opérer par un mouvement relatif transversal à l'axe longitudinal de la barrette, grâce à la conformation en U de la section de l'enveloppe. Ainsi, grâce à l'invention, l'enveloppe est mise en place sur la barrette sans enfilage préalable sur une ou plusieurs fibres optiques, puis glissement sur la barrette, opérations longues et malcommodes que l'on rencontre dans la technique antérieure quand une gaine à section transversale fermée est utilisée pour protéger la barrette. Ayant ainsi placé la barrette dans l'enveloppe 14, l'étape suivante du procédé d'encapsulage suivant l'invention consiste à déposer sur le contour ouvert de l'enveloppe, entre les ailes 15 et 16, un produit de scellement qui va assurer l'herméticité du composant encapsulé. Cette herméticité est indispensable pour protéger la partie active du composant optique, c'est-à- dire celle o se trouvent les chemins optiques 2,3 et les jonctions 4 et 5 des fibres à ces chemins optiques, de toute agression extérieure par des fluides, gaz, ou liquides qui pourraient pénétrer dans l'enveloppe jusqu'à cette partie active. Le produit de scellement, déposé à l'état fluide, vient remplir l'espace libre dans la région 19 hachurée sur la figure 1. Il s'insère ainsi notamment dans l'espace libre présent entre chaque aile de 1 'enveloppe et la face adjacente de la barrette 1, au voisinage du bord de l'aile. Il pourra, de là, remonter par capillarité dans l'enveloppe entre cette face et la dépression adjacente. Cependant, suivant une caractéristique importante de la présente invention, il ne pourra alors remonter au delà du bord 20 de la dépression ( voir figure 1) car l'espace séparant à ce niveau là l'enveloppe de la face adjacente de la barrette s'élargissant brusquement, l'effet de capillarité se perd tout aussi brusquement. Ainsi, du fait que les dépressions 18, 18' établissent une garde autour des jonctions 4 et 5, celles-ci sont protégées de tout contact avec le produit de scellement. La fiabilité du composant encapsulé en est grandement accru car ces jonctions fragiles, comme on l'a vu plus haut, pourrait être perturbé par un contact avec le produit de scellement. Un tel produit de scellement peut être constitué, par exemple, par une résine thermo-durcissable telle que la résine époxyde référencée AV144-2 dans les catalogues de la Société CIBA-GEIGY. Le produit de scellement est déposé à l'état fluide par des moyens de dépôt bien connus, tels que rouleaux d'enduction ou seringues. Le produit est ensuite durci, éventuellement par passage au four. Suivant une variante du procédé d'encapsulage selon l'invention, on utilise comme produit de scellement de la soudure, déposée suivant la technique dite de "soudure à la vague", bien connue pour la fabrication de cartes de composants électroniques. Il est alors nécessaire que l'enveloppe 14 soit métallique. Celle-ci devant faire corps avec le produit encapsulé, sera alors avantageusement constituée en un métal présentant des caractéristiques de dilatation thermique égales à celles du verre de la barrette 1. A cet effet, on pourra utiliser une enveloppe en alliage de fer, cobalt et nickel vendu sous le nom de DILVER par la Société IMPHY S.A. Bien entendu, d'autres alliages métalliques présentant, comme le verre, un très faible coefficient de dilatation thermique pourront être utilisés, tel l'alliage connu sous le nom de INVAR. La paroi de l'enveloppe métallique 15 doit être très mince, typiquement de l'ordre de 1 à 2 dixièmes de millimètre. En effet, même si celle-ci est réalisée en un matériau présentant le même coefficient de dilatation thermique que le verre de la barrette, les cinétiques de dilatation peuvent être différentes. En cas de choc thermique, l'enveloppe doit pouvoir "suivre" la barrette et donc présenter une faible résistance à des efforts de traction ou de compression qui lui sont appliqués par cette barrette. Dans un environnement normal, l'enveloppe renforce mécaniquement la barrette par un classique effet de "peau" analogue que celui que l'on tire d'un traitement de surface d'une pièce métallique, de manière à accroître la résistance à la flexion de cette barrette. On a représenté à la figure 4 le composant optique encapsulé tel qu'il se présente dans son état final. On remarquera que les sorties 21 et 22 des fibres optiques sont enrobées. On utilise comme produit d'enrobage un produit élastique propre à limiter la courbure des fibres à ces sorties, en dessous d'une valeur prédéterminée pour empêcher des pertes optiques trop importantes dans la fibre ou pour éviter une détérioration mécanique de la fibre. On a également représenté à la figure 4, en trait interrompu, des pattes 23, 24 qui débordent transversalement du bord inférieur d'au moins une aile de l'enveloppe 14. Ces pattes sont prévues, de manière optionnelle, pour permettre la fixation du composant sur une carte, ces pattes passant alors dans des trous perçés dans la carte. Une soudure à la vague, pratiquée sur la il face de la carte qui est opposée à celle qui porte le composant, permet ensuite de fixer celui-ci sur la carte. On peut ainsi constituer des "cartes" de composants optiques analogues à des cartes de composants électroniques, de telles cartes tirant en outre partie de la remarquable compacité du composant encapsulé suivant l'invention. Le composant encapsulé représenté à la figure 4 peut encore être noyé dans un produit d'enrobage, surmoulé autour de l'enveloppe 14 pour accroître sa résistance aux agressions de l'environnement. Celle-ci pourrait encore être renforçée par une mise sous boîtier du composant, enrobé ou non, lorsque des conditions de travail particulièrement dures exigent une telle précaution. Il y a lieu de noter cependant que le composant encapsulé suivant l'invention est conçu pour être manipulé sans précautions particulières dans un environnement normal, alors même qu'il n'est ni enrobé ni protégé par un boîtier. Ainsi l'invention fournit-elle un procédé d'encapsulage sûr, rapide et peu coûteux d'un composant optique d'interconnexion de fibres optiques, le composant encapsulé conservant pratiquement la compacité du composant nu et se prêtant ainsi à une utilisation dans des montages à fortes densités de composants. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Ainsi, comme on l'a noté plus haut, l'invention s'étend à l'encapsulage de tout composant d'interconnexion de fibres optiques, que ce composant soit réalisé en optique intégrée ou non. REVENDICATIONS 1. Procédé d'encapsulage d'un composant optique d'interconnexion de fibres optiques prenant la forme d'une barrette (1) associée à ces fibres, caractérisé en ce qu'on insère la barrette, suivant une direction transversale à son axe longitudinal, dans une enveloppe (14), allongée à section transversale en U sensiblement complémentaire de celle de la barrette et on dépose un produit de scellement dans la partie de l'enveloppe voisine du contour ouvert de celle-ci de manière à fixer la barrette dans l'enveloppe. 2. Procédé conforme à la revendication 1, pour l'encapsulage d'un composant optique intégré d'interconnexion prenant la forme d'une barrette (1) monolithique en verre dans une partie de laquelle est formé au moins un chemin de circuit optique connecté à des fibres optiques placées en regard des extrémités du chemin, caractérisé en ce qu'on insère la barrette dans une enveloppe comprenant des ailes conformées de manière à prévenir par un effet de capillarité, l'écoulement du produit de scellement dans les régions des jonctions entre les fibres et la barrette. 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise une résine thermodurcissable comme produit de scellement. 4. Procédé conforme_à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme produit de scellement un produit de soudure et en ce qu'on dépose ce produit par soudure à la vague. 5. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'on enrobe les sorties des fibres avec un agent élastique pour limiter la courbure des fibres à ces sorties. 6. Composant encapsulé obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, comprenant une barrette (1) conformée pour être associée à des fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe (14) allongée à section en U sensiblement complémentaire de celle de la barrette, cette enveloppe étant de longueur et de hauteur propre à assurer la protection de la barrette, et un produit de scellement répandu dans la partie (19) de l'enveloppe voisine du contour ouvert de celle-ci pour assurer la fixation de la barrette dans l'enveloppe et la fermeture de celle-ci. 7. Composant encapsulé conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le composant est une composant optique intégré d'interconnexion prenant la forme d'une barrette (1) monolithique en verre dans une partie de laquelle est formé au moins un chemin de circuit optique (2,3) connecté à des fibres optiques dont les extrémités sont fixées en regard des extrémités du chemin optique. 8. Composant encapsulé conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (18,18') pour empêcher l'écoulement du produit de scellement dans les régions des jonctions des fibres et de la barrette. 9. Composant encapsulé conforme à la revendication 8 caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par des dépressions oblongues (18,18') formées dans les ailes (15,16) de l'enveloppe, parallèlement à l'axe longitudinal et vers l'intérieur de celle-ci, ces dépressions protégeant les régions (4,5) des jonctions des fibres à la barrette d'un écoulement capillaire du produit de scellement. 10. Composant encapsulé conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les dépressions (18, 18') sont dimensionnées pour coopérer avec les faces en regard de la barrette de manière à centrer celle-ci dans l'enveloppe. 11. Composant encapsulé conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le produit de scellement est constitué par une résine thermodurcisable. 12. Composant encapsulé conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) est métallique et en ce que le produit de scellement est constitué par un produit de soudure. 13. Composant encapsulé conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que l'enveloppe métallique (14) est constituée en un alliage fer/cobalt/nickel. 14. Composant encapsulé conforme à la revendication 13, caractérisé en ce que l'alliage est le DILVER. 15. Composant encapsulé conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce qu'un enrobage d'un produit élastique enveloppe les sorties (21, 22) des fibres pour limiter leur rayon de courbure à une valeur supérieure à une valeur prédeterminée. 16. Composant encapsulé conforme à une quelconque des revendications 6 à 15, caractérisé en ce que des pattes (23,24) débordent de l'enveloppe (14) pour fixer le composant sur un support en forme de carte. 17. Composant encapsulé conforme à une quelconque des revendications 6 à 16, caractérisé en ce qu'un produit d'enrobage enveloppe l'ensemble du composant. 18. Composant encapsulé conforme à une quelconque des revendications 6 à 17, caractérisé en ce qu'il est placé dans un boîtier assurant une protection supplémentaire du composant. 19. Enveloppe pour l'encapsulage du composant conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 18, caractérisée en ce qu'elle présente une forme allongée à section transversale en U, des dépressions (18,18') oblongues parallèles à l'axe longitudinal de l'enveloppe s'enfonçant dans les ailes (15, 16) de l'enveloppe vers l'intérieur de celle-ci. 20. Enveloppe conforme à la revendication 19, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une patte de fixation (23, 24), débordant transversalement d'une aile (15,16).