Brevet FR2668268A1 — publié le 19920424

DISPOSITIF D'ALIGNEMENT D'UNE FIBRE OPTIQUE ET D'UN COMPOSANT OPTOELECTRONIQUE La présente invention concerne un dispositif d'alignement et de fixation d'une fibre optique et d'un composant optoélectronique actif Elle concerne également le procédé d'alignement de ce dispositif. Les composants optoélectroniques concernés par l'invention sont ceux de type semiconducteur, tels que laser, diode électroluminescente, photodiode, phototransistor, par exemple. On sait que pour associer ces composants à une fibre optique, il est nécessaire d'aligner l'axe optique de la fibre sur l'axe optique du composant, avec une extrême précision par exemple avec un laser, l'alignement doit être réalisé au micron près, ou à mieux qu'un micron. De façon générale, deux procédés permettent d'aligner une fibre optique sur un composant optoélectronique Le premier consiste à déplacer la fibre au sein d'une goutte d'un produit solidifiable placé en face du composant Ce produit est soit une goutte de soudure tendre fondue, soit une goutte de colle polymérisable par un éclair lumineux Au cours d'un réglage en dynamique, la goutte est solidifiée lorsque l'optimum de couplage est atteint L'inconvénient de ce procédé est qu'au cours de la solidification de la goutte, les forces de contraction déplacent la fibre et la cisaillenr parfois. Le second procédé consiste à fixer le composant sur un premier support et la fibre sur un second support, ces deux supports présentant deux surfaces planes communes qui sont orthogonales entre elles Par déplacement du premier support par rapport au second selon un premier plan, on peut régler selon deux directions de l'espace; appellons-les x et y Puis par déplacement de deux supports selon un second plan, on peut régler selon la troisième direction, qui est z L'inconvénient de ce procédé est qu'il nécessite deux systèmes de glissement, c'est à dire quatre surfaces planes usinées à mieux qu'un micron La géométrie du support, et leur usinage rendent le procédé coûteux, donc également coûteux le dispositif dans lequel une fibre optique est alignée sur un composant selon ce second procédé. Le dispositif et le procédé selon l'invention évitent les inconvénients des deux procédés de l'art antérieur Le produit 1 O ne met en oeuvre qu'une pièce simple, formée sans précision, pour tenir la fibre, et une fente dans le support du composant, cette fente coopérant avec la dite pièce Le procédé d'alignement consiste à introduire la pièce dans la fente, et à la déplacer ou à l'incliner jusqu'à obtenir l'alignement A l'optimum de positionnement réciproque, la position de la pièce est figée par soudure au laser de puissance. De façon plus précise, l'invention consiste en un dispositif d'alignement et de fixation d'une fibre optique et d'un composant optoélectronique fixé sur une embase, la fibre étant passée à travers un manchon métallique, ce dispositif étant caractérisé en ce que le manchon est serré dans une pince métallique, en forme d"'épingle à cheveux" ou de "trou de serrure", elle-même serrée dans une fente pratiquée dans l'embase, parallèlement à l'axe optique du composant et soudée sur la fente. L'invention sera mieux comprise, et ses avantages ressortiront mieux de la description suivante d'un exemple de réalisation, en liaison avec les trois figures jointes qui représentent le dispositif selon l'invention, selon deux coupes verticales et vu de trois-quart dans l'espace. La figure 1 montre une vue en coupe longitudinale qui permet d'exposer à la fois le problème et sa solution. L'invention sera exposée en s'appuyant sur l'exemple d'un laser, ce qui ne limite nullement la portée de l'invention sur d'autres types de couplages optiques. Un dispositif optoélectronique tel qu'une tête optique comprend essentiellement un laser 1 et une fibre optique 2 Le laser est fixé sur un piédestal 3 qui repose sur un isolant 4, en surface d'une embase métallique 5 La fibre optique 2 est avantageusement munie d'un manchon de manipulation, conforme à la demande de brevet français N O 89 14771 déposée le 10 novembre 1989 par la demanderesse Il s'agit d'un tube métallique capillaire 6, percé longitudinalement d'un trou 7 dont le diamètre est plus grand que le diamètre de la fibre 2, et dont une extrémité est biseautée en 8 La fibre 2 passe aisément dans le capillaire 7, -et elle est immobilisée par un bouchon de pâte de verre 9 L'intérêt de ce manchon est de ne pas nécessiter d'usinage rigoureux du capillaire, et de reporter les réglages sur le positionnement du manchon, puisqu'il est lié à la fibre Le problème de l'alignement de la fibre optique 2 sur l'axe optique du laser 1 est donc ramené à celui du positionnement du manchon 6 par rapport à l'axe optique du laser 1. Le dispositif selon l'invention ne comprend que deux moyens à mettre en oeuvre. Le premier moyen, solidaire de la fibre 2 est une pièce destinée à maintenir le manchon 6, et à le positionner le long de l'axe optique du laser 1 Ce moyen est très simple: c'est une bande métallique repliée pour donner une pince 10, en forme d"'épingle à cheveux" ou de "trou de serrure" La forme de cette pince 10 ressort mieux des figures 2 et 3 Le second moyen,_ solidaire du laser 1, est une fente 11 pratiquée dans l'embase métallique 5, parallèlement à l'axe optique du laser 1. Cette fente a une longueur "L" un peu plus grande que la largeur "l" de la pince 10, de sorte que celle-ci puisse être déplacée lorsqu'elle est introduite dans la fente 11. La pince 10 est formée autour du manchon 6 -voir figure 2- de façon à le serrer, mais sa forme est telle qu'elle présente une certaine élasticité: les pattes 12 sont pliées, à hauteur du manchon 6, de façon à s'appuyer avec effet de ressort contre les bords biseautés 13 de la fente 11, ce qui permet de maintenir en place la fibre 2 et son manchon 6, en attendant la fixation définitive par brasure. L'ensemble fibre-manchon-pince dispose de trois degrés de liberté: selon un axe "z" par glissement le long de la fente 11, selon l'axe "y" par enfoncement dans la fente, et selon l'axe "x" par rotation de la pince 10 en S 'appuyant sur les arêtes 13 de la fente 11. Le procédé d'alignement de la fibre sur le composant optoélectronique est dynamique, c'est à dire que les réglages sont guidés par les résultats du dispositif en fonctionnement. Le laser étant considéré comme un point fixe, de référence, la fibre est manipulée au moyen d'un micromanipulateur qui n'est pas représenté ici qui serre la pince 10 Par glissement de la pince 10 le long de la fente 11, puis par translation perpendiculairement à la même fente et simultanément par rotation autour des arêtes 13, le point de couplage optimum est rapidement déterminé La position de la fibre 2 par rapport à la pince 10 est fixée par un cordon de soudure 14, ou par quelques points de soudure, effectués à l'aide d'un laser de puissance, de type YAG par exemple. Après ce premier tir laser, il est préférable de contrôler que le réglage optique n'a pas été détérioré, par exemple par la dilatation des pièces Le réglage étant acquis, ou restauré, la pince 10 est fixée sur l'embase 5 au moyen d'un ou deux cordons de soudure 15, le long des arêtes 13. L'ordre des opérations peut bien évidemment être inversé. A titre d'exemple non limitatif, les pièces métalliques en présence sont en alliage se déformant peu en température: Fe Ni ou Fe Ni Co Le manchon 6 a un diamètre de 1,5 mm: il est serré dans la pince 10 qui a 5 mm de haut et 3 mm de large La fente 11 est de dimensions comparables: 8 mm de long pour 2 mm de large. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'alignement et de fixation d'une fibre optique et d'un composant optoélectronique ( 1) fixé sur une embase ( 5), la fibre ( 2) étant passée à travers un manchon métallique ( 6), ce dispositif étant caractérisé en ce que le manchon ( 6) est serré dans une pince métallique ( 10), en forme d"'épingle à cheveux" ou de "trou de serrure", elle même serrée dans une fente ( 11) pratiquée dans l'embase ( 5), parallèlement à l'axe optique du composant ( 1), et soudée ( 15) sur la fente ( 11). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pince ( 10) est formée pour que ses pattes ( 12) s'appuient avec effet de ressort sur les arêtes ( 13) de la fente ( 11). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente ( 11) a une longueur ( 1) supérieure à la largeur ( 2) de la pince ( 10), de façon à permettre le glissement de la pince ( 10) le long de la fente ( 11). 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes de la fente ( 11) en contact avec la pince ( 10) sont bisautés ( 13). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pince ( 10) est soudée sur le manchon ( 6), d'une part, et sur l'embase ( 5), d'autre part, au moyen de deux soudures ( 14,15) par laser de puissance.