Brevet FR2669119A1 — publié le 19920515

Procédé de fabrication de multiferrules comportant une série de canaux cylindriques à axes parallèles et multiferrule issue de ce procédé La présente invention concerne un procédé de fabrication de multiferrules : ces multiferrules sont destinées au raccordement d'un assemblage de fibres optiques à un autre ou à un module de guides d'ondes optiques. Le raccordement de fibres optiques, pour télécommunications par exemple, nécessite un guidage des extrémités permettant d'atteindre une grande précision d'alignement. Les nouvelles générations de câbles comportent des assemblages de fibres optiques disposées, par exemple, en rubans de 5 à 10 fibres (appelés rubans multifibres). Pour connecter entre eux deux de ces assemblages sans les souder l'un à l'autre, on peut utiliser une pièce de guidage comportant une série de canaux cylindriques calibrés à axes parallèles, appelée multiferrule, dans laquelle sont engagés les deux assemblages à relier. Dans l'art antérieur, ces multiferrules sont habituellement réalisées de manière individuelle en céramique usinée. Elles se présentent sous forme de plaquettes de céramique dans lesquelles ont été usinés, pour chaque fibre à connecter, des canaux cylindriques à axes parallèles de diamètre sensiblement égal à celui des fibres. La vérification de la valeur de ces diamètres est effectuée en passant dans chaque canal un fil du diamètre exigé. Compte tenu de la précision exigée (typiquement, le diamètre d'une fibre optique est de 125 microns et celui des canaux de 127 microns) et du nombre de canaux à usiner pour obtenir une multiferrule, l'usinage des céramiques est un procédé complexe donc très onéreux. Un des buts de cette invention est de réaliser des multiferrules telles que le diamètre intérieur des canaux cylindriques, leur concentricité et les dimensions extérieures de la multiferrule soient définis avec une grande précision, tout en gardant un prix de revient bas. Elle permet donc une grande facilité de fabrication, à peu de frais, de multiferrules ayant toute la précision requise dans les applications de la connectique. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de multiferrules en un matériau vitreux comportant une pluralité de canaux cylindriques à axes parallèles, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes - on réalise dans un matériau vitreux une ébauche de section bien définie dans laquelle ont été usinés des alésages cylindriques et d'axes parallèles ayant un diamètre intérieur Di, les dimensions de la section extérieure de ladite ébauche et le diamètre Di étant définis avec des précisions relatives au moins égales aux précisions relatives demandées respectivement pour les dimensions de la section extérieure de la multiferrule à réaliser et le diamètre intérieur di desdits canaux de ladite multiferrule, - on dispose cette ébauche verticalement dans une installation du même type qu'une installation de fibrage pour fibres optiques, - on exerce une traction sur la pièce en formation à la partie inférieure de ladite ébauche, de manière à l'étirer jusqu'à obtention des dimensions extérieures requises, - on contrôle les dimensions de la section extérieure de ladite pièce en formation, - on réalise une multiferrule de longueur choisie en sectionnant une longueur donnée de la pièce obtenue comme indiqué ci-dessus. Selon d'autres caractéristiques de ce procédé, l'ébauche installée verticalement dans une installation du même type qu'une installation de fibrage peut être chauffée à sa partie inférieure à une température inférieure à la température de fibrage du matérieu utilisé, de manière à éviter une déformation lors de l'étirage ; en outre, le matériau vitreux utilisé peut être choisi parmi le verre de silice pure, ou tout autre verre multicomposant à base de silice comme les verres crown, flint, borosilicate ou sodosilicate. Lorsque le matériau vitreux choisi est la silice pure, la température de chauffage est de 2000 OC plus ou moins 50 OC. Selon une autre caractéristique, on peut régler la vitesse d'étirage entre 1 et 20m/minute. Avantageusement, on peut introduire, à l'intérieur des alésages de l'ébauche, un gaz de manière à réaliser à l'intérieur des canaux de ladite pièce en formation une surpression entre 270 et 2700 Pa par rapport à la pression ambiante. Le gaz introduit peut être de l'air ou de l'azote. Dans une autre variante du procédé, le contrôle des dimensions extérieures de ladite pièce en formation peut être effectué par mesure d'une des dimensions de la section extérieure de ladite pièce. Selon une autre caractéristique, la section de l'ébauche utilisée est de préférence choisie rectangulaire, circulaire ou polygonale. En outre, il est possible que l'ébauche utilisée comporte sur toute sa longueur, des gorges de guidage parallèles aux alésages. On peut réaliser selon le procédé objet de l'invention ou l'une ou plusieurs de ses variantes, des multiferrules comportant des gorges de guidage correspondant à celles de l'ébauche et parallèles aux canaux. Avantageusement, au moins sur l'une des faces extrêmes desdites multiferrules, les canaux cylindriques peuvent avoir une forme tronconique. Les multiferrules ainsi obtenues peuvent être utilisées par exemple pour la connexion d'un assemblage de fibres optiques à un autre ou pour la connexion d'un assemblage de fibres optiques à un module de guides d'ondes optiques, cette connexion pouvant être fixe ou démontable. Selon une application possible d'une multiferrule obtenue comme précédemment, les fibres optiques de deux assemblages peuvent être introduites et fixées dans les canaux de ladite multiferrule par collage pour assurer une connexion fixe. Ce collage peut être un collage par une colle liquide polymérisable par exemple par un chauffage aux rayonnements ultraviolets. Ce collage sera appelé par la suite "collage W " Selon une autre application préférentielle, on peut introduire les fibres optiques d'un assemblage dans les canaux de ladite multiferrule, de manière à ce que lesdites fibres optiques affleurent sur la face opposée à l'extrémité d'entrée, ladite face pouvant être polie, pour assurer une connexion fixe ou démontable. La connexion fixe peut être réalisée grâce à un collage W. La connexion d'un ruban de fibres optiques à un module de guides d'ondes est facilitée grâce à l'utilisation d'une multiferrule selon l'invention, qui permet un collage W et facilite le positionnement des fibres par rapport aux guides d'ondes, ce positionnement étant effectué fibre par fibre dans l'art antérieur. Des caractéristiques et avantages de la présente invention ainsi que des applications de multiferrules obtenues selon l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un procédé de fabrication et des applications des multiferrules qui en résultent, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif. La figure 1 illustre le schéma de fonctionnement d'un procédé de fabrication possible selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent des coupes respectivement selon les lignes II-II et III-III de la figure 1. Les figures 4 à 8 illustrent des utilisations possibles des multiferrules obtenues par le procédé selon l'invention. Dans la figure 1, une ébauche en verre 1 sous forme d'une plaque à section rectangulaire (longueur L1, largeur L2) dans laquelle a été usinée une série d'alésages cylindriques 2 (de diamètre Di) à axes parallèles (voir figure 2) est disposée verticalement et maintenue par un organe de maintien 3 associé à un mécanisme 4 permettant de faire descendre l'ébauche 1 au fur et à mesure de la fabrication. L'ébauche 1 est introduite dans un four 5 où la température est réglée pour rester inférieure à la température de fibrage du matériau. Pour un verre de silice pure, la température utilisée dans le procédé selon l'invention sera de l'ordre de 20000C plus ou moins 500C. La pièce 6 qui se forme par diminution des dimensions extérieures de l'ébauche est tirée par un dispositif mécanique 7, opérant en ligne droite, du type à rouleaux. La force de traction est asservie à une des dimensions (longueur li ou largeur 12) de la section extérieure actuelle de la pièce en formation 6 (voir figure 3), qui est mesurée périodiquement ou en permanence par un organe de mesure 8.Il suffit en effet de mesurer une des dimensions caractéristiques de la section extérieure actuelle de la pièce en formation 6 (longueur 11 ou largeur 12), car le rapport d'homothétie (L2/12 ou L1/11 ici) est le même pour toutes les dimensions caractéristiques (intérieures ou extérieures) de la pièce en formation ainsi que pour les tolérances associées à ces dimensions ; il faut toutefois que le guidage de cette dernière n'entraîne pas de mouvements de vrille, ce qui est le cas lorsque l'on utilise des rouleaux 7 avec une vitesse de tirage adéquate, pouvant aller jusqu'à 20m/minute. Il est possible d'introduire, à l'intérieur des canaux 9 de la pièce 6 en formation, une faible suppression au moyen d'un gaz injecté dans un collecteur 10 surmontant l'ébauche. La surpression sera typiquement comprise entre 270 et 2700 Pa, et facilement régulée selon le taux de fuite apporté par les orifices des canaux 9. Le choix du gaz n'est pas critique ; il suffit de choisir un gaz neutre vis-à-vis du verre, et ce peut être par exemple de l'air ou de l'azote. On peut toutefois s'affranchir de cette surpression en étirant à des températures suffisamment basses, pour lesquelles le rétreint et la déformation après refroidissement sont moins importants et n'affectent pas, notamment, le diamètre intérieur di et le parallélisme des canaux 9. En partant d'une ébauche 1 ayant les dimensions suivantes - diamètre intérieur Di des alésages cylindriques 2 : 3,175mm avec une tolérance nulle en moins et une tolérance de O,lmm en plus, - longueur L1 de la section extérieure : 62,5mm plus ou moins 0,5mm, - largeur L2 de la section extérieure : l9mm plus ou moins 0,5mm, - écartement entre les alésages 2 : 6,25mm, - hauteur : 250mm, on obtient une pièce 6 ayant les dimensions suivantes - diamètre intérieur Di des canaux 9 : 0,127mm avec une tolérance nulle en moins et une tolérance de 0,004mm en plus, - longueur 11 de la section extérieure : 2,5mm plus ou moins 0,002mm, - largeur 12 de la section extérieure : 0,76mm plus ou moins 0,002mm, - écartement entre les canaux 9 : 0,25mm, - hauteur : 150m. Avec une plus grande précision dans l'usinage de l'ébauche 1, en partant d'une ébauche 1 ayant les dimensions suivantes - diamètre intérieur Di des alésages cylindriques 2 : 3,175mm avec une tolérance nulle en moins et une tolérance de 0,025mm en plus, - longueur L1 de la section extérieure : 62,5mm plus ou moins 0,012mm, - largeur L2 de la section extérieure : l9mm plus ou moins 0,012mm, - écartement entre les alésages 2 : 6,25mm, - hauteur : 250mm, on obtient une pièce 6 ayant les dimensions suivantes - diamètre intérieur Di des canaux 9 : 0,127mm avec une tolérance nulle en moins et une tolérance de 0,001mm en plus, - longueur l1 de la section extérieure : 2,5mm plus ou moins 0,0005mu, - largeur 12 de la section extérieure : 0,76mm plus ou moins 0,0005mm, - ecartement entre les canaux 9 : 0,25mm, - hauteur : 150m. Lorsque le rapport de réduction, L2/12 par exemple, est de 25, comme dans les deux exemples cités ci-dessus, on peut obtenir, à partir d'une ébauche 1 de hauteur 250mm, une pièce 6 de hauteur 250x25x25 = 156250mm, soit environ 150m. Ceci permet de confectionner 15000 multiferrules 11 de lOmm de hauteur ou 7500 multiferrules 11 de 20mm de hauteur, par exemple. Ainsi, le procédé de l'invention associe à la précision requise pour les applications de la connectique optique, une économie importante du coût de fabrication des multiferrules. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation et aux exemples qui viennent d'être décrits. En particulier, les sections des multiferrules à réaliser peuvent être quelconques (circulaires, polygonales,...), mais de dimensions extérieures bien définies. Cependant, les structures parallélépipèdiques sont plus pratiques à utiliser pour les empilages de multiferrules. Par ailleurs, on indique comme matériau vitreux préférentiel à utiliser dans le procédé de l'invention la silice pure, mais tout autre verre multicomposant à base de silice, comme par exemple les verres crown, flint, borosilicate ou sodosilicate, peut être employé. Enfin, un perfectionnement important prévoit un usinage tronconique des canaux cylindriques 9 des multiferrules 11 au moins à l'une des extrémités de la multiferrule, cet usinage permettant d'introduire plus facilement les fibres optiques dans la multiferrule. On va à présent s'attacher à décrire quelques exemples d'application des multiferrules précédentes. Dans la figure 4, une multiferrule 20 sert de pièce de connexion entre les rubans multifibres 21 et 21'. La liaison est effectuée au moyen d'une épissure : les fibres optiques 22 et 22' des rubans 21 et 21' sont engagées dans les canaux 23 de la multiferrule 20 et la connexion est assurée grèse à une colle liquide préalablement introduite dans les canaux 23 et que l'on polymérise par chauffage (pistolet à W ou autre) une fois les fibres optiques placées correctement. Toutefois, le chauffage classique présente l'inconvénient de modifier les réglages préalables d'alignement des fibres optiques.Il est donc préférable d'utiliser un collage UV. Or les multiferrules en céramique de l'art antérieur sont imperméables aux rayons UV. Un avantage supplémentaire des multiferrules selon l'invention en un matériau vitreux perméable aux W, est de permettre un collage UV, plus précis et plus facile à réaliser qu'un collage par chauffage classique. La connexion obtenue est alors fixe. Dans la figure 5, les rubans multifibres 21 et 21' sont respectivement engagés dans les canaux 24 et 24' des multiferrules 25 et 25', de manière à ce que les fibres optiques 22 et 22' qui les composent affleurent aux faces extrêmes 26 et 26' des multiferrules 25 et 25'. Les fibres optiques 22 et 22' sont immobilisées par exemple par collage comme précédemment. Après polissage des faces extrêmes 26 et 26', ces dernières sont collées l'une à l'autre de telle sorte que les fibres 22 et 22' soient les unes en face des autres respectivement. Cette connexion est fixe. Dans les figures 6 et 7 on retrouve les mêmes éléments que dans la figure 5, référencés avec les mêmes numéros. Ici, la connexion est assurée par l'emploi d'un élément de fixation démontable 30. Pour faciliter la mise en place de cet élément sur les deux multiferrules 25 et 25', il est possible de fabriquer des multiferrules à gorges longitudinales 27 et 27' (parallèles aux canaux) en U ou en V, ces gorges servant de guidage pour la mise en place de l'élément de fixation 30. Ces gorges peuvent correspondre à des gorges usinées au préalable sur l'ébauche correspondante servant à la fabrication des multiferrules. La connexion ainsi obtenue est démontable. Dans la figure 8, il s'agit d'assurer la connexion entre un ruban multifibres 21 et un module 28 de guides d'ondes optiques 29 grâce à une multiferrule 25. Pour ce faire, on procède selon le procédé décrit pour l'application de la figure 5 jusqu'à la phase de polissage de la face 26. Pour connecter le module 28 à la multiferrule 25, on peut effectuer soit un collage direct soit une fixation démontable par l'intermédiaire d'un élément de fixation 30 analogue à celui des figures 6 et 7. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, et l'on pourra en particulier remplacer tout moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication de multiferrules en un matériau vitreux comportant une pluralité de canaux cylindriques à axes parallèles, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes - on réalise dans un matériau vitreux une ébauche de section bien définie dans laquelle ont été usinés des alésages cylindriques et d'axes parallèles ayant un diamètre intérieur Di, les dimensions de la section extérieure de ladite ébauche et le diamètre Di étant définis avec des précisions relatives au moins égales aux précisions relatives demandées respectivement pour les dimensions de la section extérieure de la multiferrule à réaliser et le diamètre intérieur di desdits canaux de ladite multiferrule, - on dispose cette ébauche verticalement dans une installation du même type qu'une installation de fibrage pour fibres optiques, - on exerce une traction sur la pièce en formation à la partie inférieure de ladite ébauche, de manière à l'étirer jusqu'à obtention des dimensions extérieures requises, - on contrôle les dimensions de la section extérieure de ladite pièce en formation, - on réalise une multiferrule de longueur choisie en sectionnant une longueur donnée de la pièce obtenue comme indiqué ci-dessus. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche installée verticalement dans l'installation de fibrage est chauffée à sa partie inférieure à une température inférieure à la température de fibrage du matériau vitreux utilisé. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau vitreux utilisé est choisi parmi le verre de silice pure, ou tout autre verre multicomposant à base de silice comme les verres crown, flint, borosilicate ou sodosilicate. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau vitreux choisi est la silice pure et que pour ce matériau, la température de chauffage est de 20000C plus ou moins 500C. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on règle la vitesse d'étirage entre 1 et 20 m/min. 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on introduit, à l'intérieur des alésages de l'ébauche, un gaz de manière à réaliser à l'intérieur des canaux de ladite pièce en formation une surpression entre 270 et 2700 Pa par rapport à la pression ambiante. 7/ Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le gaz introduit est de l'air ou de l'azote. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on contrôle les dimensions extérieures de ladite pièce en formation en mesurant une des dimensions de la section extérieure de ladite pièce. 9/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la section de l'ébauche utilisée est choisie rectangulaire, circulaire ou polygonale. 10/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite ébauche comporte sur toute sa longueur des gorges de guidage parallèles aux alésages. 11/ Multiferrule caractérisée en ce qu'elle est réalisée selon l'une des revendications 1 à 10. 12/ Multiferrule caractérisé en ce qu'elle est réalisée selon la revendication 10 et en ce qu'elle comporte des gorges de guidage correspondant à celles de l'ébauche et parallèles aux canaux. 13/ Multiferrule selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisée en ce qu'au moins sur l'une des faces extrêmes de ladite multiferrule, les canaux cylindriques ont une forme tronconique. 14/ Application de la multiferrule selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que les fibres optiques de deux assemblages sont introduites et fixées dans les canaux de ladite multiferrule par collage pour assurer une connexion fixe. 15/ Application selon la revendication 14, caractérisée en ce que ledit collage est un collage W. 16/ Application de la multiferrule selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que les fibres optiques d'un assemblage sont introduites dans les canaux de ladite multiferrule, de manière à ce que lesdites fibres optiques affleurent sur la face opposée à l'extrémité d'entrée et que ladite face soit polie, pour assurer une connexion fixe ou démontable. 17/ Application selon la revendication 16, caractérisée en ce que ladite connexion fixe est assurée grâce à un collage par UV. 18/ Application selon l'une des revendications 16 et 17, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour la connexion entre un assemblage de fibres optiques et un module de guides d'ondes.