Brevet FR2734914A1 — publié le 19961206

PROCÉDÉ DE FABRICATION D' UNE LENTILLE SOUPLE À L'EXTRÉMITÉ D'UNE FIBRE OPTIQUE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une lentille à l'extrémité d'une fibre optique. Elle trouve des applications notamment dans les domaines suivants - télécommunications optiques - lecture optique - capteurs - médecine (endoscopie). ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE On connaît déjà un procédé de fabrication d'une lentille à l'extrémité d'une fibre optique par le document (1) qui, comme les autres documents cités par la suite, est mentionné à la fin de la présente description. Selon ce procédé connu, une couche de résine photosensible ( photoresist ) est déposée à l'extrémité de la fibre optique. Cette résine photosensible est ensuite polymérisée grâce à un rayonnement ultraviolet qui est injecté dans la fibre, par l'autre extrémité de celleci. Ce procédé connu présente un grand nombre inconvénients - La fibre est monomode dans le proche infrarouge (longueurs d'onde allant de 1 um à 1,5 um) et multimode dans l'ultraviolet. Dans ces conditions, la forme de la lentille, qui reflète la distribution de l'intensité de la lumière guidée par la fibre, n'est pas simple. - Ce procédé connu nécessite la maîtrise de l'enduction plane ou non plane en vue de déposer une couche d'une épaisseur de l'ordre de quelques micromètres à l'extrémité d'une fibre optique. - Ce procédé nécessite également l'utilisation d'une source lumineuse très puissante pour l'insolation de la résine photosensible car une fibre optique destinée à la transmission d'un rayonnement du proche infrarouge est très absorbante dans le domaine ultraviolet. - L'interface entre la résine photosensible insolée et la résine photosensible non insolée n'est pas abrupte. - I1 en résulte une surface de lentille rugueuse et donc des pertes par diffraction à l'interface lentille-air. - La résine photosensible est susceptible d'être absorbante à la longueur d'onde employée pour les transmissions par fibres optiques. Un autre procédé connu est décrit dans le document (2). I1 s'agit d'un procédé complexe dans lequel la lentille est formée par usinage de l'extrémité de la fibre optique au moyen d'un laser à C02 pulsé. Cet usinage est piloté par ordinateur pour donner à la lentille la forme voulue. Cet autre procédé connu nécessite donc un appareillage complexe et coûteux qui ne peut être utilisé que par des personnes très qualifiées. De plus, dans cet autre procédé, les fibres ne peuvent être usinées que l'une après l'autre. On connaît également, par le document (3), un autre procédé selon lequel une lentille est rapportée, par soudure, à l'extrémité d'une fibre optique. Selon un autre procédé connu par le document (4), une micro-lentille préalablement fabriquée est rapportée par soudure à l'extrémité d'une fibre optique. I1 s'agit d'une opération très délicate. Avec cet autre procédé connu par le document (4), les lentilles sont également fabriquées une par une. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une lentille à l'extrémité d'une fibre optique, ce procédé - autorisant un travail en série, - conduisant à des coûts de production faibles, - étant simple à mettre en oeuvre, - ne nécessitant pas de gros investissements, - ne nécessitant pas des personnes hautement qualifiées pour sa mise en oeuvre, - permettant d'obtenir, entre la fibre et la lentille, un couplage optique qui atteint au moins 70%. De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une lentille à l'extrémité d'une fibre optique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on réduit le diamètre de la fibre en ladite extrémité à une valeur déterminée, - on place en ladite extrémité une goutte d'une colle optique de viscosité déterminée, cette colle optique étant transparente à la longueur d'onde de la lumière que la fibre est destiné à transmettre, et - on solidifie cette goutte de colle optique. On notera que, avec le procédé objet de l'invention, on est capable de choisir le rayon de courbure de la lentille que l'on veut former. On notera également que la lentille obtenue est souple. Donc, lorsqu'on souhaite positionner cette lentille au voisinage d'un composant, cette lentille ne se brise pas si elle heurte le composant et, réciproquement, ce composant n'est pas détérioré par la lentille en cas d'erreur de manipulation. De plus, le fait de diminuer le diamètre (extérieur) de la fibre optique permet de réduire l'encombrement d'un composant comprenant plusieurs fibres optiques. Un autre avantage très important de la présente invention est le suivant : grâce à l'invention, la précision demandée pour la réalisation d'un V de positionnement de la fibre est moins grande. Au sujet d'un tel positionnement, on se reportera au document (5). En effet, un V qui est destiné à recevoir une fibre dont le diamètre vaut par exemple 30 um est techniquement plus facile à réaliser avec précision qu'un V destiné à recevoir une fibre dont la gaine optique a un diamètre extérieur de 125 um. Cela vient du fait que les dimensions considérées (notamment guide, diamètre de fibre, ouverture de V) sont du même ordre de grandeur (elles sont de l'ordre de 1 dizaine de micromètres à quelques dizaines de micromètres). Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait qu'elle permet la caractérisation de le lentille avant solidification de la colle optique. En conséquence, si la lentille ne correspond pas à ce que l'on souhaite, il suffit d'enlever la colle et de replacer une goutte de cette colle à l'extrémité de la fibre. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de l'invention, le diamètre de l'extrémité de la fibre optique est réduit par attaque chimique de cette extrémité. De préférence également, la goutte de colle est placée à l'extrémité de diamètre réduit en trempant cette extrémité dans la colle optique puis en l'en retirant. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut réduire le diamètre (extérieur) de l'extrémité de la fibre optique à une valeur de l'ordre de 10 pm à 30 um On peut utiliser une colle optique transparente à au moins une longueur d'onde appartenant au domaine allant de 1 um à 1,5 um. On peut en outre également choisir une colle optique dont la viscosité est comprise dans l'intervalle allant de 4000 mPa.s à 10000 mPa.s. La goutte de colle optique peut être solidifiée au moyen d'un rayonnement comme par exemple un rayonnement infrarouge ou un rayonnement ultraviolet ou tout autre moyen de solidification : polymérisation ou séchage par exemple. BRÈVE DESCRIPTION DU DESSIN La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence à la figure unique annexée qui illustre schématiquement des étapes d'un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER Le procédé schématiquement illustré par cette figure vise à la formation d'une lentille à l'extrémité d'une fibre optique 2 par exemple en silice. Cette fibre optique a par exemple un diamètre extérieur égal à 125 um. Le coeur (non représenté) de la fibre a par exemple un diamètre de 7 um. Selon le procédé illustré, on commence par cliver, perpendiculairement à l'axe X de la fibre 2, l'extrémité 4 de cette fibre, extrémité en laquelle on veut former la lentille. On réduit ensuite le diamètre de cette extrémité de la fibre optique à une valeur souhaitée D, qui vaut par exemple 15 w. On obtient cette réduction de diamètre par attaque chimique de l'extrémité 4 de la fibre optique. Pour ce faire, on procède de la façon suivante On trempe l'extrémité de la fibre dans une solution tampon acide fluorhydrique-fluorure d'ammonium. Après réduction du diamètre à la valeur D, l'extrémité 4 de la fibre optique 2 est trempée dans un récipient contenant une colle optique qui est transparente à 1,5 w et dont la viscosité est comprise entre 4000 mPa.s et 10000 mPa.s. A titre purement indicatif et nullement limitatif, on utilise la colle commercialisée par la société Elco Produits sous la référence VITRALIT 4280. On retire ensuite l'extrémité 4 de la fibre du récipient et l'on obtient alors une goutte de colle optique 6 de forme sensiblement sphérique à l'extrémité 4 de la fibre. Il est à noter qu'en première approximation, la distance focale de la lentille que l'on veut former est proportionnelle au diamètre de la goutte de colle optique, ce diamètre étant lui-même sensiblement égal au diamètre D de l'extrémité 4 de la fibre optique 2. On notera également que la forme de la goutte et sa tenue à l'extrémité de la fibre sont liées à la tension superficielle et la viscosité de la colle optique utilisée. On solidifie ensuite la goutte de colle optique 6 en irradiant celle-ci au moyen d'un rayonnement ultraviolet 8. Dans des conditions identiques de fabrication (même diamètre de fibre optique, même colle optique, mêmes conditions de trempage de la fibre dans la colle), on obtient des lentilles identiques. Les documents cités dans la présente description sont les suivants (1) Microlenses for coupling junction lasers to optical fibers, G. Cohen et al., Applied Optics, vol.13, n01, Janvier 1974, p.89 à 94 (2) Near 100% efficient fibre microlenses, H.M. Presby et al., Electronics letters, vol.28, n06, 12 mars 1992, p.582 à 584 (3) Matching of single-mode fibre to laser diode by microlenses at 1.5 um wavelength, J. John et al., IEE Proc.-Optoelectron., vol.141, n"3, Juin 1994, p.178 à 184 (4) FR-A-2681437 (Invention de Jack Semo) (5) FR-A-2707401 (Invention de Louis Menigaux et Bruno Adrien) - voir aussi EP-A-0637764. REVEND I CAT IONS 1. Procédé de fabrication d'une lentille à l'extrémité (4) d'une fibre optique (2), ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on réduit le diamètre de la fibre en ladite extrémité à une valeur déterminée (D), - on place en ladite extrémité une goutte (6) d'une colle optique de viscosité déterminée, cette colle optique étant transparente à la longueur d'onde de la lumière que la fibre est destiné à transmettre, et - on solidifie cette goutte de colle optique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de l'extrémité (4) de la fibre optique (2) est réduit par attaque chimique de cette extrémité. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la goutte de colle (6) est placée à l'extrémité de diamètre réduit en trempant cette extrémité dans la colle optique puis en l'en retirant. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre de l'extrémité de la fibre est réduit à une valeur (D) de l'ordre de 10 w à 30 w. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la colle optique est transparente à au moins une longueur d'onde appartenant au domaine allant de 1 w à 1,5 w. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la viscosité de la colle optique est comprise dans l'intervalle allant de 4000 mPa.s à 10000 mPa.s. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la goutte (6) de colle optique est solidifiée au moyen d'un rayonnement (8). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rayonnement (8) est un rayonnement infrarouge ou ultraviolet.