Brevet FR2670909A1 — publié le 19920626

"Dispositif de connexion optique et appareil de traitement de données muni de moyens de transmission optique" L'invention se rapporte à un dispositif de connexion optique pour la transmission d'informations lumineuses; elle concerne également, à titre d'application, un appareil de traitement de données muni de moyens de transmission optique mettant en oeuvre un tel principe de connexion. Dans les installations de traitement de données o les informations sont traitées massivement en parallèle, il est de plus en plus nécessaire de disposer de lignes de transmission dites "bus", à haute performance, capables de transmettre plusieurs Gbits/s. Seule l'optique est aujourd'hui capable d'assurer simultanément sur un grand nombre de liaisons, des débits supérieurs au Gbits/s, avec des interfaces de petite dimension et une faible consommation. Le document de brevet européen O 196 933 décrit un système permettant d'établir des liaisons optiques entre circuits d'un même appareil Il nécessite une lame transparente formant panneau arrière du boîtier, des sources lumineuses et des récepteurs portés par les circuits imprimés et situés de préférence à proximité immédiate dudit panneau arrière Ce dernier porte des éléments optiques diffractants et des éléments réflecteurs judicieusement placés pour transmettre la lumière entre un ou plusieurs émetteurs et un ou plusieurs récepteurs, en créant des réflexions multiples dans la lame transparente. Ce principe implique un certain trajet optique "dans l'air" en dehors de tout guide de lumière du type fibre optique. Il est par ailleurs relativement contraignant pour ce qui concerne l'implantation des composants sur les circuits imprimés et le positionnement de ces derniers. L'invention vise un concept différent dans lequel tout trajet optique est entièrement matérialisé par des guides de lumière avec, entre eux, des connexions optiques à haute performance, occasionnant un minimum de perte. Un but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif de connexion optique, simple, à haute performance et économique, tant du point de vue du coût d'implantation que du point de vue du coût d'exploitation. Dans cet esprit, l'invention concerne un dispositif de connexion optique pour transmission d'informations lumineuses, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier élément rigide, au moins un second élément au moins en partie en matériau mou et des moyens pour appliquer à force et maintenir une extrémité dudit premier élément contre la partie en matériau mou dudit second élément. Tous ces éléments sont de préférence en verre ou en matière plastique transparente pour ce qui concerne les parties rigides; le matériau mou précité peut être un matériau transparent à base de silicone. Un autre but de l'invention est d'appliquer le principe de connexion défini ci-dessus dans des architectures d'appareils de traitement de données (signal, informations ou images) comportant des moyens de transmission optique à débits importants, par exemple de l'ordre de plusieurs Gbits/s. Plus précisément, l'invention concerne donc un appareil de traitement de données comportant des moyens de transmission optique pour la transmission d'informations lumineuses, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier guide de lumière dont une extrémité est en matériau rigide, au moins un second guide de lumière muni d'au moins un tronçon en matériau mou et des moyens pour appliquer à force et maintenir ladite extrémité contre ledit tronçon en matériau mou. L'extrémité précitée dudit premier guide lumineux aura de préférence une forme acérée, plus particulièrement une forme de cône si le guide a une section cylindrique ou une forme de dièdre si le guide a une section carrée ou rectangulaire Cette dernière particularité permettra un changement de direction du trajet lumineux en recouvrant une face de ce dièdre d'un revêtement réfléchissant ou semi-réfléchissant. Un autre but de l'invention est d'assurer des liaisons optiques performantes, éventuellement démontables, entre des composants d'un même circuit et/ou des composants de circuits voisins. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de connexion optique conforme à l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une partie d'un appareil de traitement de données équipé de moyens de transmission d'informations lumineuses munies de connexions conformes au principe de l'invention; la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une autre partie d'un tel appareil de traitement de données; la figure 4 illustre schématiquement en perspective un sous- ensemble d'un tel appareil; et la figure 5 illustre schématiquement en perspective un module de liaison destiné à être intercalé entre deux circuits d'un tel appareil. En se reportant plus particulièrement à la figure 1, on a représenté un simple dispositif de connexion optique il pour la transmission d'informations lumineuses, incorporable dans tout système de traitement ou de transmission de données comportant au moins une ligne de transmission optique à grand débit d'information Le dispositif de connexion permet donc de raccorder deux unités quelconques, non représentées, d'un tel système Il comporte ici un premier élément rigide 12, en matière plastique transparente ou en verre, de section transversale circulaire, carrée ou rectangulaire, dont l'extrémité libre 13 a ici une forme acérée, par exemple un cône ou un dièdre suivant la forme de la section transversale de l'élément rigide 12 La forme de celui-ci en section transversale peut être différente de l'une de celles qui sont indiquées ci-dessus. Le dispositif comporte en outre un second élément 15, au moins en partie mou Plus précisément, dans l'exemple représenté, le second élément 15 se compose d'un autre élément rigide 17 du même type que l'élément 12 et d'une pastille 16 en matériau mou, située à son extrémité de raccordement La pastille 16 est en contact avec l'élément rigide 17 Le premier élément rigide est contenu dans une gaine opaque 19 sauf l'extrémité acérée 13 qui fait saillie au- delà de l'extrémité de cette gaine La pastille 16 et l'élément 17 sont logés bout à bout dans une gaine opaque 20, la pastille affleurant au fond d'un évidement peu profond ménagé à l'extrémité de la gaine 20, conformé et dimensionné pour accueillir l'extrémité correspondante de la gaine 19 Cet agencement assure ainsi un positionnement correct des éléments de transmission optique Le dispositif décrit ci-dessus est complété par des moyens pour appliquer à force et maintenir l'extrémité 13 du premier élément 12 contre la pastille 16 en matériau mou Dans l'exemple, ces moyens sont matérialisés par des brides 19 a, 20 a, définies aux extrémités respectives des gaines 19, 20 et destinées à être assemblées l'une contre l'autre par tout moyen convenable non représenté Il ressort clairement du dessin que lorsque les brides sont ainsi assemblées, l'extrémité acérée 13 pénètre dans la pastille 16 Les indices de réfraction des différents matériaux sont choisis pour assurer la transmission lumineuse sans déviation supplémentaire La pastille 16 est en matériau à base de silicone ou tout autre matériau mou de propriétés optiques adéquates Tous ces éléments, une fois assemblés, reconstituent un guide de lumière capable de transmettre des informations à très grand débit, de l'ordre de plusieurs Gbits/s. Dans les exemples suivants, les dispositifs de connexion sont mis à profit pour opérer un changement d'orientation dans le trajet optique des informations lumineuses Pour ce faire, l'élément rigide a une section carrée ou rectangulaire et son extrémité libre a la forme d'un dièdre En outre, au moins l'une des faces de ce dièdre est couverte d'un revêtement réfléchissant ou semi- réfléchissant. Plus précisément, en référence à la figure 2, on a représenté une partie d'un appareil de traitement de données, quelconque et notamment un premier guide de lumière 30 raccordé à un circuit imprimé multicouches 32 lequel comporte, enfoui entre les couches, un second guide de lumière 34 Comme le guide de lumière 30 est agencé perpendiculairement au plan du circuit imprimé, les deux guides lumineux 30, 34 sont perpendiculaires entre eux Ils sont à section carrée ou rectangulaire A l'exception de sa portion d'extrémité 30 a, le guide 30 est monté à l'intérieur d'une gaine opaque 36, ce qui n'est pas nécessaire pour le guide 34 enfoui dans le circuit imprimé. Ce dernier comporte un tronçon en matériau mou 38 assemblé à au moins un tronçon rigide, le montage étant assuré avec une légère compression dudit tronçon en matériau mou Dans l'exemple représenté, le tronçon 38 est intercalé entre deux tronçons rigides 40, 41 Les faces de raccordement de ces tronçons sont de préférence inclinées par rapport à l'axe du guide, comme représenté. Conformément au principe de l'invention, ledit premier guide de lumière 30 a une extrémité en matériau rigide qui, pénétrant dans le circuit imprimé, est appliqué à force et maintenu contre ledit tronçon en matériau mou 38 par tout moyen approprié Ici, la portion d'extrémité 30 a du guide , en matériau rigide, est munie d'une facette de blocage 44, formant une sorte d'épaulement incliné, en contact avec une portée correspondante de l'extrémité de la gaine opaque 36 Ce montage permet l'application à force et le maintien de l'extrémité 44 du guide contre le tronçon 38, cette extrémité étant ici conformée en un dièdre 45 Au moins une face de ce dièdre est recouverte d'un revêtement réfléchissant ou semi-réfléchissant 46 Le dièdre pénètre dans le tronçon en matériau mou et le revêtement 46 assure le changement de direction de la propagation du faisceau lumineux. Si le revêtement 46 est totalement réfléchissant, la quasi-totalité du faisceau lumineux passe du guide 30 au guide 34 ou réciproquement Si le revêtement est semi- réfléchissant, le faisceau peut se "partager" entre plusieurs guides A titre d'exemple non limitatif, la figure 3 montre un agencement de liaison entre un guide "émetteur" 30 a relié à une source d'informations lumineuses et deux guides "récepteurs" 30 k, 30 c reliés à des récepteurs différents Ces trois guides, dont les extrémités sont en forme de dièdre rigide, sont connectés à un même guide 34 a (par exemple enfoui dans un circuit imprimé multicouches), le dièdre de chaque guide 30 étant engagé dans un tronçon de matériau mou 38 a, par exemple à base de silicone Le dièdre 45 a du guide émetteur 30 a comporte une face munie d'un revêtement 46 a, ici totalement réfléchissant, qui renvoie la lumière en direction des deux autres dièdres Le dièdre 45 b du guide récepteur 30 k, le plus proche, comporte une face munie d'un revêtement semi- réfléchissant 46 b de façon qu'une partie du faisceau lumineux parvienne jusqu'au dièdre 45 c du guide récepteur c Ce dièdre est muni, sur l'une de ses faces d'un revêtement 46 c, qui peut être totalement réfléchissant ou au contraire semi-réfléchissant si d'autres récepteurs sont couplés au guide 34 a. La figure 4 illustre un sous-ensemble hybride 50 pouvant constituer une partie d'un appareil de traitement de données conforme à l'invention Un tel sous-ensemble peut regrouper des circuits électroniques de traitement, des processeurs et des mémoires, etc, accessibles par des rangées de contacts électriques 51 Selon l'invention, il comporte aussi des premier et/ou second guides lumineux conformes à la description ci-dessus et qui sont ici avantageusement agencés de façon à former au moins une rangée de contacts optiques 52 pour liaison avec d'autres sous-ensembles Dans l'exemple représenté, le sous-ensemble 50 comporte deux rangées de contacts optiques, ceux-ci étant constitués par des extrémités en dièdre, du type décrit précédemment. La figure 5 représente un autre composant conforme au principe de l'invention Il s'agit d'un module de liaison 55 destiné à être monté entre des circuits ou sous- ensembles voisins Dans l'exemple, ce module comporte une pluralité de premier et/ou second guides lumineux agencés de préférence parallèlement entre eux Ces guides sont emprisonnés dans un bloc surmoulé à l'exception de leurs extrémités 56, ici en forme de dièdre. REVENDICATIONS 1 Dispositif de connexion optique pour transmission d'informations lumineuses, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier élément rigide ( 12), au moins un second élément ( 15), au moins en partie en matériau mou et des moyens ( 19 a, 20 a) pour appliquer à force et maintenir une extrémité ( 13) dudit premier élément contre la partie en matériau mou ( 16) dudit second élément. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie en matériau mou ( 16) dudit second élément est en matériau à base de silicone. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite extrémité ( 13) dudit premier élément présente une forme acérée. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément rigide ( 30) a une section carrée ou rectangulaire, en ce que ladite extrémité a la forme d'un dièdre ( 45) et en ce qu'au moins l'une des faces de ce dièdre est recouverte d'un revêtement réfléchissant ou semi-réfléchissant ( 46). Appareil de traitement de données comportant des moyens de transmission optique pour la transmission d'informations lumineuses, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier guide de lumière ( 30) dont une extrémité est en matériau rigide, au moins un second guide de lumière ( 34) muni d'au moins un tronçon en matériau mou ( 38) et des moyens pour appliquer à force et maintenir ladite extrémité contre ledit tronçon en matériau mou. 6 Appareil de traitement de données selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins l'un des guides de lumière précités est enfoui dans une structure de circuit imprimé multicouches ( 32). 7 Appareil de traitement de données selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un tel second guide de lumière comporte un tronçon en matériau mou ( 38) précité, assemblé à au moins un tronçon rigide ( 40), le montage étant assuré avec une légère compression dudit tronçon en matériau mou. 8 Appareil de traitement de données selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que de tels guides sont à section carrée ou rectangulaire, en ce que les extrémités en matériau rigide correspondantes sont en forme de dièdre ( 45) et en ce qu'au moins une face de chaque dièdre est recouverte d'un revêtement réfléchissant ou semi-réfléchissant ( 46). 9 Appareil de traitement de données selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'une portion d'extrémité d'un premier guide de lumière précité est muni d'une facette de blocage ( 44) coopérant avec une portée correspondante d'une gaine opaque ( 36) dudit guide, pour l'application à force et le maintien de l'extrémité voisine dudit premier guide lumineux contre un tronçon mou enfoui dans ladite structure de circuit imprimé multicouches. Appareil de traitement de données selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un sous-ensemble hybride ( 50) muni de premier et/ou second guides de lumière précités agencés en au moins une rangée d'éléments de contact optique ( 52), pour des liaisons avec d'autres sous-ensembles. 11 Appareil de traitement de données selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module de liaison ( 55) entre circuits ou sous- ensembles voisins, comportant une pluralité de premier et/ou second guides de lumière précités, agencés de préférence parallèlement entre eux.