Brevet FR2662508A1 — publié le 19911129

-1- La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un cône d'entrée à une des extrémités d'un embout de raccordement pour fibres optiques, le- dit embout ayant la forme d'une baguette cylindrique de diamètre extérieur D, et comportant un capillaire intérieur de diamètre di Elle concerne également un dispositif de mise en oeuvre d'un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention. L'invention trouve une application particuliè- rement avantageuse dans le domaine des techniques de raccordement pour fibres optiques multimodes et mono- modes. L'utilisation d'embouts de raccordement se gé- néralise de plus en plus dans les connecteurs pour fibres optiques Ce type de dispositif simplifie en effet considérablement les problèmes de montage et de positionnement de la fibre dans l'organe de connexion. Aussi, ce produit, même s'il reste d'un coût relative- ment élevé, donne aujourd'hui toute satisfaction à l'u- tilisateur et il est à prévoir que son développement dans l'avenir ne cesse d'augmenter. Actuellement, la quasi-totalité des embouts de raccordement pour fibres optiques est fabriquée avec -2- de la céramique, letzircone en particulier Cependant, la demande de brevet français non publiée no 9 001 300 enseigne un procédé de réalisation par fibrage d'embouts de raccordement en silice, qui permet d'aboutir directe- ment à une très haute précision géométrique (diamètre intérieur, diamètre extérieur, concentricité), à faible coût, avec une excellente tenue mécanique et des états de surface nettement supérieurs à ceux obtenue par ex- trusion et usinage des embouts céramiques. Toutefois, la réalisation du cène d'entrée de l'embout, destiné à faciliter l'insertion de la fibre optique dans le capillaire, exige un usinage lent, très délicat et onéreux qui impose des contrôles sévères et coûteux. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un procédé de réalisation d'un cône d'entrée à une des extrémités d'un embout de raccordement pour fibres op- tiques, ledit embout ayant la forme d'une baguette cy- lindrique de diamètre extérieur D, et comportant un ca- pillaire intérieur de diamètre di, procédé qui permet- trait de réaliser ledit cône d'entrée avec un faible coût, tout en répondant aux exigences de précision im- posées par la technologie de connexion "fibres optiques". Une solution au problème technique posé est, selon la présente invention, remarquable en ce que le- dit procédé consiste à disposer sur ladite extrémité de 1 'embout de raccordement une pièce de guidage constituée par un corps cylindrique à l'intérieur duquel sont aménagés, d'une part, un alésage cylindrique de diamètre sensible- ment égal au diamètre D de l'embout, limité, à l'inté- rieur dudit corps cylindrique, par une paroi formant butée vis-à-vis de l'extrémité dudit embout lorsque celle-ci est introduite par emmanchement à l'intérieur dudit alésage, et, d'autre part, un trou de guidage -5présentant au moins une partie tronconique s'ouvrant vers l'extérieur du corps cylindrique avec un diamètre supérieur au diamètre di, et débouchant dans l'alésage cylindrique, au niveau dudit capillaire, avec un dia- mètre sensiblement égal au diamètre di du capillaire. Ce procédé convient à tout type d'embout de raccordement quel que soit le matériau dont il est cons- titué: silice, céramique, Dans un mode de mise en oeuvre avantageux du procédé selon l'invention, ladite pièce de guidage est réalisée par moulage autour d'un noyau muni d'un trou représentant ladite extrémité de l'embout de raccorde- ment muni de son capillaire, une aiguille calibrée pré- sentant au moins une forme tronconique étant introduite dans le trou représentant le capillaire et maintenue en butée contre le noyau au débouché dudit trou. Une autre solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que la- dite extrémité est soumise à un rayonnement laser de façon à ramollir le matériau constituant ledit embout, et en ce qu'une aiguille présentant au moins une forme tronconique est introduite, sous pression contrôlée, dans ledit capillaire sur une distance déterminée. Ce mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention convient plus spécialement au cas o le matériau constituant l'embout est de la silice, il est alors prévu que le rayonnement laser est fourni par un laser à C 02. Enfin, un dispositif de mise en oeuvre de cette dernière variante de réalisation est caractérisé en ce qu'il comprend, le long d'un premier axe optique L, une source de rayonnement laser, un expanseur de faisceau, un expanseur annulaire de faisceau fournissant un fais- ceau annulaire, et un miroir plan, disposé à 450 du premier axe optique a, recevant ledit faisceau annu- -4- laire autour d'un trou central dont le centre est situé sur le premier axe optique A, le faisceau annulaire étant renvoyé, dans la direction d'un deuxième axe op- tique L' perpendiculaire à A et passant par le centre dudit trou central, vers une optique conique qui dévie le faisceau annulaire sortant du miroir plan sur la- dite extrémité de l'embout, lequel est placé au centre de ladite optique conique le long du deuxième axe AL', et en ce qu'une aiguille, disposée également le long de l'axe L', traverse le miroir plan par le trou central et est appliquée avec une pression contrôlée dans le capillaire de l'embout. La figure 1 montre en coupe un embout de rac- cordement dépourvu de cône d'entrée, la figure 2 est une vue en coupe de l'embout de raccordement de la figure 1 muni d'une pièce de gui- dage présentant un cône d'entrée, la figure 3 est une coupe d'une vue partielle d'un moule pour réaliser la pièce de guidage de la fi- gure 2, la figure 4 montre en coupe une extrémité d'un embout de raccordement et une aiguille tronconique présentée à l'entrée du capillaire de l'embout, la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 dans laquelle l'aiguille est enfoncée à l'in- térieur du capillaire, la figure 6 est un schéma d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé illustré aux figures 4 et 5. La figure 1 montre en coupe un embout 10 de raccordement pour fibres optiques réalisé, par exemple, par la technique de fibrage d'un tube de silice décrit dans la demande de brevet français n'90 001 300 Le- diamètre extérieur D de l'embout 10, de l'ordre de 2 mm, et le diamètre intérieur di du capillaire 12, environ 126 m, sont parfaitement définis et tolérancés à 0,51 m. -5- Leur concentricité est maintenue dans un intervalle de 0 à 0,51 m. Le capillaire 12 est destiné à recevoir une fibre optique (non représentée) dont le diamètre est légèrement inférieur à d Quand la fibre est collée, un autocentrage est obtenu entre le coeur de la fibre et le capillaire et, par conséquent, entre le coeur et le diamètre extérieur D de l'embout 10 de raccordement. L'intérêt de l'embout de raccordement est de réaliser aussi simplement que possible ce centrage de la fibre dans le capillaire, d'o le développement actuel de ce genre de dispositifs. L'opération de mise en place de la fibre dans le capillaire est facilitée lorsque l'on munit une des extrémités 11 de l'embout 10 d'un cône 22 d'entrée destiné à recevoir la fibre et la guider vers le ca- pillaire 12 Dans ce but, comme le montre la figure 2, l'extrémité 11 de l'embout 10 est munie d'une pièce 20 de guidage constituée par un corps cylindrique à l'in- térieur duquel est aménagé un alésage cylindrique 21 de diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur D de l'embout 10 de raccordement L'alésage cylindrique 21 est limité, à l'intérieur dudit corps cylindrique , par une paroi 23 formant butée vis-à-vis de l'ex- trémité 11 de l'embout 10 lorsque celle-ci est intro- duite par emmanchement à l'intérieur dudit alésage 21. D'autre part, le corps cylindrique 20 comporte égale- ment un trou 24 de guidage présentant au moins une partie tronconique 23 s'ouvrant vers l'extérieur de la pièce 20 de guidage avec un diamètre supérieur au dia- mètre di, et débouchant dans l'alésage cylindrique 21, au niveau du capillaire 12, avec un diamètre sensible- ment égal au diamètre du capillaire. La figure 3 montre, partiellement, un moule permettant de réaliser la pièce 20 de guidage de la -6- figure 2 par moulage d'un matériau plastique tel qu'une polyamide ou du polyphénylènesulfure Ce moule comprend essentiellement un noyau Il' muni d'un trou 12 ' repré- sentant l'extrémité Il de l'embout muni de son capil- laire 12, ainsi qu'une aiguille 52 taillée en pointe présentant au moins une forme tronconique 22 ' Sur la figure 3, l'aiguille 32 est dans sa position de travail, c'est-à-dire maintenue en butée contre le noyau Il' au débouché du trou 12 ', par un mécanisme approprié exerçant un effort calibré, la pointe de l'aiguille 32 étant introduite dans ledit trou 12 '. L'angle î 4 au sommet de l'aiguille est de 12 degrés par exemple Ceci permet une pénétration Z de la pointe de l'aiguille de l'ordre de 0,6 mm dans le trou 12 '. Le noyau Il' utilisé dans le moule a les mêmes caractéristiques dimensionnelles que l'embout 10 de raccordement, mais ses cotes pourraient être modifiées si cela s'avérait nécessaire Ces modifications concer- neraient éventuellement les différents retraits de la pièce moulée. La pièce 20 de guidage est montée serrée par emmanchement sur l'embout 10 Le serrage de l'emmanche- ment est en général suffisant, mais, en cas de besoin, un collage pourrait être ajouté. La forme extérieure n'est pas davantage définie. Il appartient à l'utilisateur de réaliser les formes re- cherchées en fonction de l'environnement de l'embout. Les figures 4 et 5 illustrent un procédé de réalisation du cône 22 d'entrée de l'embout 10, plus spécialement destiné aux embouts de raccordement en silice, qui repose sur l'idée de base qu'il serait pos- sible de modifier directement l'extrémité 11 de l'em- bout de manière à obtenir une forme conique par élar- gissement du capillaire 12 D'une façon générale, ce procédé utilise un rayonnement laser 40 pour ramollir -7- le matériau constituant l'embout 10, une aiguille 32 présentant une forme tronconique 22 ' étant introduite, sous pression P contrôlée, dans le capillaire 12 ' sur une distance déterminée l'. Dans le cas d'embouts de silice, on utilise plus particulièrement un laser à C 2 dont le rayonne- ment à l O,61 uni est bien absorbée par ce matériau A titre d'exemple, l'extrémité Il de l'embout 10 de rac- cordement est chauffé au voisinage de 1600 C sur une distance L d'environ 2,5 mm Comme dans le procédé dé- crit plus haut, une aiguille 32 d'angle au sommet îL de 12 est introduite dans le capillaire 12 sur une dis- tance j de 0,6 mm Puis, lorsque la silice est ramol- lie, l'aiguille est enfoncée sur une distance 2 ' de l'ordre de 2 mm. La figure 6 donne le schéma d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé décrit en regard des figures 4 et 5 Ce dispositif comporte une source laser 50, par exemple un laser à C 02 de 20 à 25 W, qui fournit un faisceau 51 de rayonnement infrarouge à la longueur d'onde de l O,6 pum Ce faisceau 51 est élargi 5 fois environ par un expanseur 52 Le faisceau 53 issu de l'expanseur 52 est à nouveau soumis à un expanseur 54 de faisceau qui a la particularité de donner en sortie un faisceau annulaire 55 Un miroir plan 56 disposé à 450 de l'axe optique a est muni d'un trou central 57 dont la section droite vue de l'axe A a sensiblement la même dimension que la partie aveugle 59 intérieure du faisceau annulaire 55 Le miroir 56 reçoit ledit faisceau annulaire autour du trou central 57 dont le centre est situé sur ledit premier axe optique A, et le renvoie, dans la direction d'un deuxième axe optique A' perpendiculaire à a et passant par le centre du trou central 57, vers un optique conique 58 qui dévie le faisceau annulaire sortant du miroir 56 sur l'extrémi- -8- té 11 de l'embout 10, lequel est placé au centre de ladite optique conique 58 le long du deuxième axe az'. Une aiguille 52, de tungstène par exemple, disposée le long du deuxième axe optique L', traverse le miroir plan 56 par le trou central 57, et est ap- pliquée avec une pression P contrôlée dans le capil- laire 12 de l'embout 10. L'optique conique 58 joue le rôle de four pro- prement dit Toutefois, l'aiguille 32 ne se trouvé jamais sur la trajectoire du faisceau et n'est donc jamais chauffée directement par le rayonnement laser. Par contre, elle absorbe de l'énergie par conduction au contact de l'embout 10, mais ce contact a lieu pendant moins de 3 secondes, ce qui rend la quantité d'énergie absorbée tout à fait négligeable. Dans l'exemple montré à la figure 6, l'aiguille a uniquement un mouvement de translation Elle pour- rait, bien entendu, avoir un mouvement composé de translation-rotation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. -9- REVENDICATIONS - I Procédé de réalisation d'un cône ( 22) d'entrée à une ( 11) des extramités d'un embout ( 10) de raccordement pour fibres optiques, ledit embout ( 10) ayant la forme d'une baguette cylindrique de dia- mètre extérieur D, et comportant un capillaire inté- rieur ( 12) de diamètre di, caractérisé en ce qu'il consiste à munir ladite ( 11) extrémité de l'embout ( 10) de raccordement d'une pièce ( 20) de guidage constituée par un corps cylindrique à l'intérieur duquel sont amé nagés, d'une part, un alésage cylindrique ( 21) de dia- mètre sensiblement égal au diamètre D de l'embout ( 10), limité, à l'intérieur dudit corps cylindrique ( 20), par une paroi ( 23) formant butée vis-à-vis de l'extrémité ( 11) dudit embout ( 10) lorsque celle-ci est introduite par emmanchement à l'intérieur dudit alésage ( 21), et, d'autre part, un trou ( 24) de guidage présentant au moins une partie tronconique ( 22) s'ouvrant vers l'ex- térieur du corps cylindrique ( 20) avec un diamètre su- périeur au diamètre di, et débouchant dans l'alésage cylindrique ( 21), au niveau dudit capillaire ( 12), avec un diamètre sensiblement égal au diamètre di du capil- laire. 2 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite pièce ( 20) de guidage est réali- sée par moulage autour d'un noyau ( 11 ') muni d'un trou ( 12 '), représentant ladite extrémité ( 11) de l'embout ( 10) de raccordement muni de son capillaire ( 12), une aiguille ( 32) calibrée présentant au moins une forme tronconique ( 22 ') étant introduite dans le trou ( 12 ') représentant le capillaire ( 12) et maintenue en butée contre le noyau ( 11 ") au débouché dudit trou ( 12 '). 3 Procédé de réalisation d'un cône d'entrée à une ( 11) des extrémités d'un embout ( 10) de raccorde- -10- ment pour fibres optiques, ledit embout ( 10) ayant la forme d'une baguette cylindrique de diamètre extérieur D, et comportant un capillaire intérieur ( 12) de dia- mètre di, caractérisé en ce que ladite extrémité ( 11) est soumise à un rayonnement laser ( 40) de façon à ramollir le matériau constituant ledit embout ( 10), et en ce qu'une aiguille ( 32) présentant au moins une forme tronconique ( 22 ') est introduite, sous pression (P) contrôlée, dans ledit capillaire ( 12) sur une dis- tance déterminée ( 2 '). 4 Procédé selon la revendication 5, caracté- risé en ce que, le matériau constituant l'embout ( 10) étant de la silice, ledit rayonnement laser ( 40) est fourni par un laser à C 02. 5 Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend, le long d'un premier axe optique A, une source ( 50) de rayonnement laser, un expanseur ( 52) de faisceau, un expanseur annulaire ( 54) de faisceau fournissant un faisceau annulaire ( 55), et un miroir plan ( 56), disposé à 45 du premier axe optique û,rece- vant ledit faisceau annulaire ( 55) autour d'un trou central ( 57) dont le centre est situé sur le premier axe optique A, le faisceau annulaire ( 55) étant renvoyé, dans la direction d'un deuxième axe optique A' perpen- diculaire à A et passant par le centre dudit trou cen- tral ( 57), vers une optique conique ( 58) qui dévie le faisceau annulaire sortant du miroir plan ( 56) sur la- dite extrémité ( 11) de l'embout ( 10), lequel est placé au centre de ladite optique conique ( 58) le long du deuxième axe A', et en ce qu'une aiguille ( 32), dispo- sée également le long de l'axe L', traverse le miroir plan ( 56) par le trou central ( 57) et est appliquée avec une pression contrôlée (P) dans le capillaire ( 12) de l'embout ( 10).