Brevet FR2672696A1 — publié le 19920814

RACCORD POUR L'INTERCONNEXION DE DEUX FIBRES OPTIQUES La présente invention concerne un raccord pour l'interconnexion d'une première et d'une seconde fibre optique, dont chacune est pourvue d'une terminaison élargie de forme sensiblement sphérique. Les fibres optiques sont de plus en plus utilisées pour transmettre des données Les performances des raccords utilisés dans un système à fibres optiques jouent un rôle critique dans les performances du système Il est important que la perte introduite par un raccord soit aussi faible que possible, sinon il en résultera une réduction du rap- port signal/bruit Toute perte créée par un raccord devrait de préfé- rence rester constante et ne pas varier avec les vibrations, les varia- tions de température ou des phénomènes analogues En outre, les pertes devraient être prévisibles et reproductibles entre différents raccords, de façon à réduire les besoins de recalibrage quand on change un raccord Si les raccords sont utilisés dans un environ- nement susceptible de températures élevées ou de vibrations, les rac- cords doivent être capables de supporter un tel environnement sans dommage Il est également important que les raccords soient faciles à fabriquer avec précision pour un prix modéré et qu'ils puissent être nettoyés facilement. La présente invention a pour objet un raccord de fibres optiques perfectionné en vue de remplir le mieux possible les conditions exposées ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne un raccord du genre indiqué en pré- ambule, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un second élément tubulaire de support ayant chacun un alésage à travers lequel s'étend respectivement l'une des fibres optiques, en ce que l'alésage de chaque élément de support aboutit à un élargissement respectif qui est évasé en direction de l'extrémité de l'élément de support et qui sert de siège pour la terminaison élargie de la fibre optique, une couche de matière élastique étant disposée entre ladite terminaison et la surface dudit élargissement, en ce que les éléments de support sont mutuellement alignés aux extrémités opposées d'une chambre cylin- drique à surface réfléchissante, et en ce que les deux terminaisons sont placées l'une en face de l'autre de façon qu'un rayonnement transmis par l'une des fibres optiques soit focalisé par la terminaison de celle-ci dans la terminaison de l'autre fibre optique. Lesdits élargissements peuvent être tronconiques et ladite matière élastique est de préférence un adhésif transparent ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la matière des terminaisons Les élé- ments de support peuvent être en matière céramique La chambre cylindrique peut être formée par un tube en matière céramique. Les terminaisons sphériques peuvent être séparées l'une de l'autre par une distance sensiblement égale au diamètre d'une terminaison Le diamètre de l'extrémité la plus large de chaque élargissement peut être sensiblement égal au diamètre de la chambre cylindrique De préfé- rence, le diamètre des terminaisons sphériques est sensiblement égal aux trois quarts du diamètre de l'extrémité la plus large de l'élargissement Chaque terminaison sphérique peut être proéminente par rapport à son élément de support, dans une mesure sensiblement égale à la moitié de son diamètre Dans une exécution préférée, l'alésage d'un élément de support a un plus grand diamètre que la fibre correspondante, la couche de matière élastique s' étendant alors entre la fibre et l'alésage. On décrira ci-dessous, à titre d'exemple, une forme de réalisation d'un raccord selon l'invention en référence au dessin annexé, dont la figure unique est une vue en coupe longitudinale du raccord. Le raccord représenté est d'un type hermaphrodite, comprenant un tube en matière céramique 1 dont les extrémités comportent des loge- ments axiaux respectifs 2 et 3 dans lesquels sont fixées des garni- tures de support 4 et 5 prévues aux extrémités de câbles optiques monofibres 14 et 15. Le tube 1 est en zircone, une céramique ayant un faible coefficient de dilatation qui correspond bien à celui du verre des fibres optiques. Les deux logements 2 et 3 ont la forme d'alésages à section circulaire, s' étendant chacun sur environ un tiers de la longueur du tube 1 à partir des extrémités opposées Entre les deux logements 2 et 3 se trouve une chambre centrale cylindrique 6 à section circulaire, ayant un diamètre légèrement inférieur à celui des logements 2 et 3, ce qui forme des épaulements internes annulaires 7 et 8 au fond des loge- ments La chambre centrale 6 est revêtue d'une couche 9 d'or ou d'une autre matière réfléchissante. Les garnitures mâles 4 et 5 sont identiques et on n' en décrira donc qu'une La garniture 4 est formée par une courte virole tubulaire 40 en zircone, fixée à l'extrémité du câble 14 par un moyen connu quel- conque La virole 40 a un alésage axial central 41 se terminant à droite par un élargissement tronconique 42 évasé du côté de l'extrémité interne de la virole, jusqu'à un diamètre approximativement égal au diamètre de la chambre centrale 6 du tube 1 Le câble 14 com- porte une seule fibre optique 43 qui s'étend à travers l'alésage 41 de la virole 40, le diamètre de la fibre 43 étant inférieur à celui de l'alésage 41, de sorte qu'il subsiste un intervalle entre la fibre et l'alésage A son extrémité, la fibre 43 est façonnée en une terminaison sphérique 44 dont le diamètre est de deux à trois fois le diamètre de la fibre Ce diamètre de la terminaison est supérieur au diamètre de l'alésage 41, mais représente environ les 3/4 du diamètre maximal de l'élargissement 42 La terminaison sphérique 44 est formée de préfé- rence par fusion de l'extrémité de la fibre de façon que la tension superficielle de la matière fondue lui donne une forme sphérique Des techniques pour former des terminaisons sphériques sur des fibres optiques ont été décrites par G Margheri et V Russo dans "Fiber to Fiber Connections for medium and high power Lasers", SPIE Vol 862 Optical Interconnections ( 1987) pages 124 à 130 et dans une fiche d'information "Fibre Optic Termination Process" publiée par ITT Cannon (UK) FOTP 4/87. La garniture mâle 4 est complétée par une couche d'adhésif élastique transparent 45, déposée sur la surface de l'élargissement tronconique 42 et dans l'alésage 41, au moins dans la partie terminale de droite de cet alésage La fibre 43 est tirée en direction de la gauche de façon que sa terminaison 44 écrase l'adhésif 45 avant la prise de celui-ci de façon à former une ligne annulaire de contact 46 entre la terminaison et l'élargissement 42 L'adhésif 45 remplit ainsi les intervalles entre la terminaison et l'élargissement 42 et forme un joint entre la fibre 43 et la garniture 40 Dans cette position, environ la moitié de la termi- naison sphérique 44 est proéminente par rapport à l'extrémité interne de la virole 40 L'indice de réfraction de l'adhésif 45 est inférieur à celui de la matière de la terminaison 44, de sorte que le rayonnement arrivant sur l'interface terminaison/adhésif est réfléchi à l'intérieur de la terminaison. La garniture mâle 4 est poussée dans le logement femelle 2 jusqu'à ce que l' extrémité avant de la virole 40 bute contre l'épaulement 7 Un joint torique 24 entourant la virole 40 assure une jonction étanche dans le logement 2 La garniture mâle peut être bloquée dans le tube 1 au moyen d'une agrafe métallique, d'un écrou, d'un adhésif ou de n'importe quel autre moyen connu (non représenté). L'autre garniture mâle 5 est ajustée de la même manière dans le loge- ment opposé 3, de sorte que les deux terminaisons 44 et 55 sont mutuellement alignées aux extrémités opposées de la chambre 6 La longueur de la chambre 6 est choisie de façon que les terminaisons 44 et 55 soient séparées l'une de l'autre par une distance approximati- vement égale au diamètre d'une terminaison. Un rayonnement arrivant par le câble optique 14 est focalisé par la terminaison 44 sur la terminaison 55 de l'autre câble 15 Le rayon- nement diffus est réfléchi sur la terminaison opposée 55 par la couche réfléchissante 9 de la chambre 6. L'engagement positif entre la surface tronconique des évidements 42 et la terminaison sphérique correspondante a pour effet de centrer les terminaisons et assure ainsi une bonne transmission du rayonnement entre les deux câbles L'adhésif élastique constitue, entre les fibres optiques et leurs viroles respectives, un coussin qui absorbe dans une certaine mesure les dilatations thermiques différentielles entre les fibres et le raccord Le raccord est relativement facile à fabriquer avec précision et peut être nettoyé facilement, puisque l'on peut reti- rer du tube les deux garnitures mâles et essuyer aisément les termi- naisons sphériques Le tube central est peu coûteux et peut être rem- placé facilement. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier Un tel raccord est aussi utilisable avec des fibres optiques ayant une gaine en matière plastique Dans ce cas, la gaine sera simplement enlevée sur la partie de la fibre insérée dans la virole. REVENDICATIONS 1 Raccord pour l'interconnexion d'une première et d'une seconde fibre optique, dont chacune est pourvue d'une terminaison élargie de forme sensiblement sphérique, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un second élément tubulaire de support ( 40) ayant chacun un alésage ( 41) à travers lequel s' étend respectivement l'une des fibres optiques ( 43), en ce que l'alésage ( 41) de chaque élément de support ( 40) aboutit à un élargissement respectif ( 42) qui est évasé en direction de l'extrémité de l'élément de support et qui sert de siège pour la terminaison élargie ( 44, 55) de la fibre optique, une couche de matière élastique ( 45) étant disposée entre ladite terminaison ( 44, ) et la surface dudit élargissement ( 42), en ce que les éléments de support ( 40) sont mutuellement alignés aux extrémités opposées d'une chambre cylindrique ( 6) à surface réfléchissante ( 9) et en ce que les deux terminaisons ( 44, 55) sont placées l'une en face de l'autre de façon qu'un rayonnement transmis par l'une des fibres optiques ( 43) soit focalisé par la terminaison ( 44) de celle-ci dans la terminaison ( 55) de l'autre fibre optique. 2 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits élargissements ( 42) sont tronconiques. 3 Raccord selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite matière élastique est un adhésif transparent ( 45) ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la matière des terminaisons ( 44, 55). 4 Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de support ( 40) sont en matière céramique. Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre cylindrique ( 6) est formée par un tube ( 1) en matière céramique. 6 Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les terminaisons sphériques ( 44, 55) sont séparées l'une de l'autre par une distance sensiblement égale au diamètre d'une termi- naison. 7 Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre de l'extrémité la plus large de chaque élargissement ( 42) est sensiblement égal au diamètre de la chambre cylindrique ( 6). 8 Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre des terminaisons sphériques ( 44, 55) est sensi- blement égal aux trois quarts du diamètre de l'extrémité la plus large de l'élargissement ( 42). 9 Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque terminaison sphérique ( 44, 55) est proéminente par rapport à son élément de support ( 40), dans une mesure sensiblement égale à la moitié de son diamètre. Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alésage ( 41) d'un élément de support ( 40) a un plus grand diamètre que la fibre correspondante ( 43) et en ce que la couche de matière élastique ( 45) s'étend entre la fibre ( 43) et l'alésage ( 41).