Brevet FR2678393A1 — publié le 19921231

- Dispositif à fibre optique transversalement anisotrope et son procédé de fabrication La présente invention concerne l'utilisation de fibres optiques présentant une anisotropie dans un plan transversal Cette anisotropie S a typiquement pour but qu'une lumière injectée dans ces fibres y soit plus ou moins guidée et/ou absorbée d'une manière dépendant de la polarisation de cette lumière. De telles fibres sont notamment des fibres-polariseurs et des fibres à maintien de polarisation Lorsque, au cours de la fabrication d'un tel dispositif, une telle fibre est mise en place, il convient notamment de réaliser un positionnement angulaire correct de cette fibre autour de son axe longitudinal Ce positionnement a typiquement pour but de faire coïncider un plan privilégié de la fibre, ce plan étant lié à la fibre et passant par cet axe, avec un plan de polarisation d'une lumière devant parcourir cette fibre, ce plan étant lié au dispositif à fabriquer. Par ailleurs lorsque ce positionnement correct a été obtenu, il convient qu'il se conserve inchangé pendant la durée de service du dispositif.20 Un dispositif connu prévu pour cela comporte les éléments suivants: une structure de support, des organes optiques fixés à cette structure pour interagir avec une lumière présentant un plan de polarisation, de sorte que ce plan de polarisation est lié à cette structure, une fibre optique transversalement anisotrope pour guider cette lumière, cette fibre présentant un axe longitudinal et définissant un plan privilégié qui passe par cet axe et qui doit être en coïncidence avec ce plan de polarisation,30 une ferrule entourant et portant de manière solidaire cette fibre, une surface latérale de cette ferrule étant parallèle audit axe longitudinal, une section transversale de cette surface latérale présentant une saillie de positionnement angulairement localisée de manière que le plan privilégié de cette fibre soit défini par la35 position angulaire de cette saillie, cette surface latérale présentant 2 des surfaces de portée pour permettre de porter cette ferrule et de définir sa position en translation transversale, et un récepteur de ferrule porté par ladite structure de support pour recevoir cette ferrule, ce récepteur présentant des surfaces de réception pour recevoir les surfaces de portée de cette ferrule et un creux de positionnement angulairement localisé pour recevoir ladite saillie de positionnement de manière qu'un appui mutuel de ces surfaces de portée et de réception et une introduction de cette saillie dans ce creux assurent ladite coincidence du plan de polarisation de lumière avec le plan privilégié de la fibre. Ce dispositif connu est décrit dans l'article "Enhanced rotary mechanical splice for rectangular polarisation maintaining fibers" de FREDERICK M SEARS, CALVIN M MILLER, W A VICORY, D N RIDGWAY présenté à la conférence OFC'89, "Conference on Optical Fiber Communication", qui s'est déroulée à Houston du 6 au 9 février 1989. La ferrule de ce dispositif connu présente une section transversale circulaire et porte une saillie de positionnement de section rectangulaire. L'obtention d'un positionnement angulaire précis de cette ferrule par rapport à son récepteur nécessite d'abord des usinages délicats, lors de la fabrication de la ferrule et de son récepteur, puis un grand soin lors de leur assemblage, de sorte que la précision finalement obtenue est parfois médiocre Enfin, il est difficile de réaliser une fixation définitive de la ferrule dans son récepteur de manière à éviter tout risque de déplacement mutuel ultérieur. La présente invention a notamment pour buts de réaliser facilement une ferrule destinée à recevoir une fibre telle que définie ci-avant, d'obtenir facilement et s rement un positionnement angulaire précis de cette ferrule dans son récepteur, et de réaliser facilement une fixation définitive mécaniquement résistante de cette ferrule dans ce récepteur Elle a plus particulièrement pour but de faciliter une soudure de cette ferrule à ce récepteur. Dans ces buts elle a notamment pour objet un dispositif à fibre optique transversalement anisotrope, caractérisé par le fait que la surface latérale d'une ferrule portant cette fibre présente sensiblement un dièdre saillant engagé dans sensiblement un dièdre rentrant complémentaire formé dans un récepteur de ferrule. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par un même signe de référence Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon cette invention. La figure 2 représente une vue en coupe transversale de la ferrule de ce dispositif et du récepteur portant cette ferrule. La figure 3 représente une vue en coupe transversale à échelle agrandie montrant cette ferrule en regard de son récepteur. Ce dispositif est une tête laser d'émission destinée par exemple à un réseau de télécommunications à fibres optiques Il comporte une structure de support constituée d'une semelle métallique 2, et des organes optiques fixés à cette semelle par l'intermédiaire d'éléments 3. Ces organes optiques sont une plaquette laser semi-conductrice 4, une lame cristalline 6 entourée d'un aimant permanent 7 pour constituer un rotateur de Faraday, et une lentille de focalisation 8. La plaquette laser émet une lumière polarisée dans un plan perpendiculaire à celui de la figure et le rotateur de Faraday fait tourner le plan de polarisation de 45 degrés. A la sortie de ces organes le plan de polarisation de la lumière est donc lié à la structure 2. Le dispositif comporte ensuite une fibre optique transver- salement anisotrope 10 recevant la lumière focalisée par la lentille 8 Cette fibre guide cette lumière Elle présente un axe longitudinal 12 et définit un plan privilégié 14 qui passe par cet axe et qui doit être en coïncidence avec ledit plan de polarisation. Cette fibre est plus particulièrement une fibre polariseur qui ne laisse passer que les vibrations lumineuses polarisées selon son -4- plan privilégié. On réalise ainsi un isolateur optique La fonction de ce dernier est d'empêcher qu'une lumière parasite renvoyée vers la tête laser d'émission par l'intermédiaire de la fibre 10 puisse atteindre la plaquette laser 4 avec un plan de polarisation parallèle à celui de la lumière émise par cette plaquette Cette fonction est utile parce qu'une telle lumière ayant ce plan de polarisation perturberait le fonctionnement de la plaquette laser. La fibre polariseur 10 se raccorde à une fibre optique normale, c'est-àdire transversalement isotrope, à distance de la tête laser d'émission. Pour fixer la fibre 10 le dispositif comporte une ferrule 16 entourant et portant cette fibre de manière solidaire Une surface latérale de cette ferrule est parallèle à l'axe longitudinal 12 et présente des surfaces de portée 17, 19 Une section transversale de cette surface latérale présente une saillie de positionnement 18. Un récepteur de ferrule 20 est porté par la structure de support 2 pour recevoir cette ferrule Il présente des surfaces de réception 22, 24 pour recevoir les surfaces de portée de cette ferrule et un creux de positionnement 26 pour recevoir la saillie de positionnement 18. Conformément à la présente invention les deux surfaces de portée 17, 19 sont planes et forment sensiblement un dièdre saillant, et le récepteur de ferrule 20 présente deux surfaces de réception planes 22, 24 formant sensiblement un dièdre rentrant complémentaire de ce dièdre saillant 18, 19 Cette disposition simple assure un appui simultané de ces deux surfaces de portée contre ces deux surfaces de réception, respectivement, et ces dièdres saillant et rentrant constituent aussi lesdites saillies de positionnement 18 et creux de positionnement 26, respectivement. On va maintenant indiquer des dispositions complémentaires préférées qui sont adoptées dans le dispositif donné en exemple. Chaque surface de portée telle que 17 reste en contact de la surface de réception complémentaire 22 jusqu'à une ligne longitudinale de rencontre 28 entre la ferrule 16 et son récepteur 20 Une face - latérale 30 de la ferrule s'écarte alors d'une face libre 32 du récepteur de ferrule en formant sensiblement un dièdre rentrant 30, 32 qui définit un angle dièdre supérieur à 90 degrés Cet angle dièdre peut être dit "d'accessibilité" en ce sens que plus il est grand, plus cela facilite l'accès d'un faisceau énergétique de soudure jusqu'à cette ligne de rencontre Pour permettre de réaliser une fixation de la ferrule à son récepteur à l'aide d'un tel faisceau, les matériaux de cette ferrule et de ce récepteur sont choisis soudables. Plus particulièrement le matériau choisi pour la ferrule et son récepteur est un métal dur à faible coefficient de dilatation thermique et l'angle dièdre d'accessibilité vaut environ 135 degrés. Les opérations de réalisation du dispositif sont alors les suivantes: fabrication de la structure de support 2 portant les organes optiques 4, 6, 8 et le récepteur de ferrule 20, fabrication de la ferrule 16, positionnement et fixation de la fibre transversalement anisotrope dans cette ferrule 16, mise en appui des surfaces de portée 17, 19 de cette ferrule contre les surfaces de réception 22, 24 de ce récepteur, et soudure de cette ferrule à ce récepteur le long de leurs lignes longitudinales de rencontre 28. Plus particulièrement la fixation de la ferrule 16 à son récepteur 20 est réalisée par des points de soudure successifs, par exemple deux points sur chacune des deux lignes de rencontre telles que 28 Ces points de soudure sont réalisés à l'aide d'un laser YAG dont le faisceau 40, illustré par une flèche à la figure 3, conserve une direction inchangée qui est commune aux deux angles dièdres d'accessibilité partant des deux lignes de rencontre telles que 28. De préférence la section transversale de la ferrule 16 est sensiblement un quadrilatère dont deux côtés adjacents définissent les deux surfaces de portée 17, 19, deux sommets opposés de ce quadrilatère 36, 38 définissant les deux lignes longitudinales de rencontre 28, les deux dites faces libres 32 du récepteur de ferrule s'étendant dans un même plan passant par ces deux lignes Plus -6- particulièrement, comme représenté, la forme carrée est choisie parce qu'elle est simple à réaliser et à manipuler. Avantageusement, en particulier dans le cas d'une ferrule à section transversale de forme carrée, un moyen de repérage des deux surfaces de portée est prévu; ce moyen peut être par exemple un trait ou un point tracé au niveau de l'arête du dièdre que forment sensiblement ces deux surfaces. On réalise de manière connue le positionnement et la fixation de la fibre 10 dans la ferrule 16, et le positionnement et la fixation sur le support 2 du récepteur de ferrule 20 auquel la ferrule équipée de la fibre a préalablement été fixée. -7- REVENDICATIONS 1/ Dispositif à fibre optique transversalement anisotrope, caractérisé par le fait que la surface latérale d'une ferrule ( 16) portant ladite fibre ( 10) présente sensiblement un dièdre saillant ( 17, 19) engagé dans sensiblement un dièdre rentrant complémentaire ( 22, 24) formé dans un récepteur de ferrule ( 20). 2/ Dispositif selon la revendication 1 comportant une structure de support ( 2), des organes optiques ( 4, 6, 8) fixés à cette structure pour interagir avec une lumière présentant un plan de polarisation, de sorte que ce plan de polarisation est lié à cette structure, une fibre optique transversalement anisotrope ( 10) pour guider cette lumière, cette fibre présentant un axe longitudinal ( 12) et définissant un plan privilégié ( 14) qui passe par cet axe et qui doit être en coïncidence avec ce plan de polarisation, une ferrule ( 16) entourant et portant de manière solidaire ladite fibre ( 10), une surface latérale de cette ferrule étant parallèle audit axe longitudinal ( 12), une section transversale de cette surface latérale présentant une saillie de positionnement ( 18) angulairement localisée de manière que le plan privilégié de cette fibre soit défini par la position angulaire de cette saillie, cette surface latérale présentant des surfaces de portée ( 17, 19) pour permettre de porter cette ferrule et de définir sa position en translation transversale, et un récepteur de ferrule ( 20) porté par ladite structure de support ( 2) pour recevoir cette ferrule, ce récepteur présentant des surfaces de réception ( 22, 24) pour recevoir les surfaces de portée de cette ferrule et un creux de positionnement ( 26) angulairement localisé pour recevoir ladite saillie de positionnement ( 18) de manière qu'un appui de ces surfaces de portée contre ces surfaces de réception et une introduction de cette saillie dans ce creux assurent ladite coïncidence du plan de polarisation de lumière avec le plan privilégié de la fibre, ce dispositif étant caractérisé par le fait que ladite surface latérale de la ferrule ( 16) présente deux surfaces de portée planes ( 17, 19) formant sensiblement un dièdre saillant, le récepteur de 8 - ferrule ( 20) présentant deux surfaces de réception planes ( 22, 24) formant sensiblement un dièdre rentrant complémentaire de ce dièdre saillant ( 18, 19) de manière à assurer un appui simultané de ces deux surfaces de portée contre ces deux surfaces de réception, respectivement, et à ce que ces dièdres saillant et rentrant constituent aussi lesdites saillies de positionnement ( 18) et creux de positionnement ( 26), respectivement. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque surface de portée ( 17) de la ferrule reste en contact d'une surface de réception complémentaire ( 22) jusqu'à une ligne longitudinale de rencontre ( 28) entre la ferrule ( 16) et son récepteur ( 20), une face latérale ( 30) de la ferrule s'écartant alors d'une face libre ( 32) du récepteur de ferrule en formant sensiblement un dièdre rentrant ( 30, 32) qui définit un angle dièdre d'accessibilité supérieur à 90 degrés, de manière à faciliter l'accès d'un faisceau énergétique de soudure jusqu'à cette ligne de rencontre, les matériaux de cette ferrule et de ce récepteur étant soudables. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la section transversale de la ferrule ( 16) est un quadrilatère dont deux cotés adjacents définissent les deux dites surface de portée ( 17, 19), deux sommets opposés de ce quadrilatère ( 36, 38) définissant sensiblement les deux dites lignes longitudinales de rencontre ( 28), les deux dites faces libres ( 32) du récepteur de ferrule s'étendant dans un même plan passant par ces deux lignes. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section transversale de la ferrule ( 16) est un carré. 6/ Procédé de réalisation d'un dispositif selon la revendication 3, ce procédé comportant les opérations suivantes: fabrication de la structure de support ( 2) portant lesdits organes optiques ( 4, 6, 8) et ledit récepteur de ferrule ( 20), fabrication de ladite ferrule ( 16), positionnement et fixation de ladite fibre transversalement anisotrope ( 10) dans cette ferrule ( 16), mise en appui desdites surfaces de portée ( 17, 19) de cette ferrule contre lesdites surfaces de réception ( 22, 24) de ce récepteur, -9 - et soudure de cette ferrule à ce récepteur le long de leurs dites lignes longitudinales de rencontre ( 28). 7/ Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite soudure est réalisée par points à l'aide d'un faisceau laser ( 40) dont la direction est la même pour les deux lignes longitudinales de rencontre ( 28).