Brevet FR2747800A1 — publié le 19971024

ECLATEUR POUR FIBRE MULTICOEUR La présente invention concerne de manière générale une unité de jonction de chaque coeur d'une fibre optique multicoeur avec un coeur respectif d'une fibre optique monocoeur, ainsi qu'un procédé associé. Une telle unité, communément dénommée "éclateur de fibre multicoeur", garantit la distribution de chaque signal optique reçu en provenance de l'un des coeurs dans une fibre optique multicoeur vers un coeur respectif d'une fibre optique monocoeur et/ou la distribution de chaque signal optique reçu en provenance d'un coeur d'une fibre optique monocoeur vers l'un respectif des coeurs d'une fibre optique multicoeur. Selon une réalisation, la fibre optique multicoeur constitue l'artère de transport des signaux optiques, tandis que les fibres optiques monocoeurs desservent des terminaisons optiques. La technique antérieure, telle que décrite dans le journal OPTO, n081, mars-avril 1995, pages 73-77, propose un procédé de jonction de chaque coeur d'une fibre optique multicoeur avec un coeur respectif d'une fibre optique monocoeur. Selon ce procédé, il est prévu qu'une portion d'extrémité de chaque fibre monocoeur soit tout d'abord attaquée chimiquement graduellement à son extrémité de sorte que cette portion d'extrémité soit amincie coniquement. Ces portions d'extrémité présentent donc chacune un diamètre qui varie, typiquement linéairement, en fonction de la position longitudinale considérée sur cette portion d'extrémité. Puis toutes les fibres monocoeurs ainsi amincies sont introduites dans un anneau calibré jusqu'au coincement de ces portions amincies dans l'anneau, lorsque la somme des diamètres des portions amincies coïncide avec le diamètre de l'anneau calibré. Le diamètre de l'anneau calibré correspond au diamètre de la fibre multicoeur. Après découpage, et éventuellement polissage, des parties des portions d'extrémités saillant de l'anneau, les coeurs de la fibre multicoeur sont mises en regard des coeurs des fibres monocoeurs qui apparaissent dans le plan de découpage. Cette solution peut être critiquée en raison de la nécessaire régularité des espacements entre coeurs dans la fibre multicoeur, qui résulte de l'attaque chimique homogène de chaque portion d'extrémité de fibre optique monocoeur. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en fournissant des unité et procédé de jonction de fibre multicoeur et fibres monocoeurs propres à être utilisés pour des motifs quelconques de coeurs dans la fibre multicoeur. A cette fin, une unité de jonction de chaque coeur d'une fibre optique multicoeur avec un coeur respectif de fibre optique monocoeur est caractérisée selon l'invention en ce qu'elle comprend - un élément de positionnement muni d'une pluralité de micro-canaux qui sont disposés selon un motif identique au motif des coeurs dans la fibre optique multicoeur, chaque micro-canal reliant entr'elles des première et seconde faces de l'élément de positionnement, et recevant, côté première face, une portion d'extrémité amincie d'une fibre optique monocoeur qui se prolonge sensiblement sur toute la longueur du micro-canal; et - des moyens de maintien de la seconde face dudit élément de positionnement en regard en contact intime avec une face d'extrémité de la fibre optique multicoeur. Selon une première réalisation, les moyens de maintien sont sous la forme d'un élément dans lequel est formé un canal débouchant, une première portion de ce canal débouchant recevant ledit élément de positionnement et une seconde portion dudit canal débouchant recevant la fibre optique multicoeur, de sorte que la seconde face de l'élément de positionnement soit en regard en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur. Selon une seconde réalisation, les moyens de maintien sont sous la forme, d'une part, - de premier et second éléments de fixation dans chacun desquels est formé un canal débouchant, l'élément de positionnement étant disposé dans le canal débouchant du premier élément de fixation de telle sorte que sa seconde face affleure une face dudit premier élément de fixation qui est opposée à une face d'introduction dudit élément de positionnement dans ledit canal débouchant, et la fibre optique multicoeur étant disposé dans le canal débouchant du second élément de fixation de telle sorte que sa face d'extrémité affleure une face de ce second élément de fixation qui est opposée à une face d'introduction de ladite fibre multicoeur dans ledit canal débouchant, et, d'autre part,: - un élément de centrage dans lequel est formé un canal débouchant, une première portion du canal débouchant de cet élément de centrage recevant ledit premier élément de fixation et une seconde portion du canal débouchant de ce second élément recevant ledit second élément de fixation, de sorte que ladite seconde face de l'élément de positionnement soit en regard en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur. Un procédé est également fourni par l'invention. Ce procédé prévoit les étapes de - amincissement d'une portion d'extrémité de chaque fibre optique monocoeur, - introduction de chaque portion d'extrémité amincie de fibre optique monocoeur dans un micro-canal respectif d'un élément de positionnement muni d'une pluralité de micro-canaux, lesdits micro-canaux étant disposés selon un motif identique au motif des coeurs dans la fibre optique multicoeur, ladite portion d'extrémité amincie de fibre optique monocoeur étant introduite sensiblement sur toute la longueur du micro-canal; - alignement des coeurs de la fibre optique multicoeur avec les coeurs respectifs des fibres optiques monocoeurs par une rotation relative de l'élément de positionnement par rapport à la fibre optique multicoeur et mesure d'intensité transmise entre au moins un coeur de la fibre multicoeur et un coeur de fibre monocoeur; et - maintien de la seconde face dudit élément de positionnement en regard en contact intime avec une face d'extrémité de la fibre optique multicoeur, alors que les coeurs de la fibre optique multicoeur et les coeurs respectifs des fibres optiques monocoeurs sont alignés. Selon ce procédé, il peut être prévu que l'étape d'alignement est précédée par une étape de polissage des seconde face de l'élément de positionnement et face d'extrémité de la fibre optique multicoeur. Avantageusement, l'étape d'amincissement de la portion d'extrémité de chaque fibre optique monocoeur consiste en un usinage chimique. En outre, peut être prévue une étape de collage de chaque portion d'extrémité amincie de fibre optique monocoeur dans le micro-canal dans lequel elle est introduite. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés correspondants, dans lesquels - la figure 1 montre une vue d'extrémité d'une portion d'une fibre optique multicoeur; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une unité de jonction selon une première variante de l'invention; - la figure 3 est une vue d'extrémité d'un élément de positionnement de fibres monocoeurs inclus dans l'unité de la figure 2; - la figure 4 montre, selon une seconde variante d'unité de jonction de l'invention, une vue en coupe longitudinale d'un élément de positionnement de fibres monocoeurs en cours d'introduction dans un élément de réception; et - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de l'unité de jonction selon cette seconde variante. En référence à la figure 1, une fibre optique multicoeur 1 comprend conventionnellement N coeurs qui sont enrobés dans un matériau de gaine 4. Dans la réalisation illustrée, le nombre N de coeurs est égal à 7 et les N=7 coeurs incluent un coeur central 2 et (N-1)=6 coeurs périphériques 3 disposés circulairement autour du coeur central 2. A titre indicatif, le diamètre de la fibre multicoeur 1 est de l'ordre de 125 Hm, le diamètre d'un coeur étant voisin de 10ym. Une fibre optique monocoeur possède des dimensions de diamètre de fibre et diamètre de coeur identiques à celles précitées. En référence aux figures 2 et 3, selon une première réalisation, une unité de jonction selon l'invention comprend un élément de positionnement 5 et un élément de maintien 40'. L'élément de positionnement, ou microferrule, 5 est muni de N=7 micro-canaux 50a, 51a qui sont disposés selon un motif identique au motif des coeurs 2, 3 dans la fibre optique multicoeur 1. Chaque micro-canal relie entr'elles des première et seconde faces de l'élément de positionnement 5, et reçoit, côté première face, dite face d'introduction, une portion d'extrémité amincie 10a, lla d'une fibre optique monocoeur 10, 11. Cette portion d'extrémité amincie est introduite sensiblement sur toute la longueur du micro-canal de sorte que la face de terminaison de la portion amincie 10a, lla affleure la seconde face de l'élément de positionnement 5. Par exemple, l'élément de positionnement est obtenu par étirage d'une ébauche en verre de courte longueur, de 100 mm à 200 mm, comportant des canaux réalisés par perçage. L'étirement longitudinal de cette ébauche introduit une homothétie dans les dimensions transversales d'un facteur 300 environ, duquel étirement il résulte l'élément de positionnement 5. Chaque micro-canal peut posséder une section transversale circulaire, triangulaire ou, plus généralement, polygonale. L'amincissement de chaque portion d'extrémité 10a, Ila de fibre optique monocoeur 10, 11 est par exemple obtenue par usinage chimique en immergeant une portion d'extrémité initiale non amincie dans une solution d'acide fluorhydrique pendant un temps donné. La portion d'extrémité amincie résultante 10a, lla inclut le coeur de la fibre monocoeur 101a, lîla et une mince enveloppe de gaine 100a, 110a. Dans cette réalisation, l'élément de maintien 40 se présente sous la forme d'un unique élément 40', par exemple réalisé en matériau céramique, comprenant un canal débouchant. Une première portion de ce canal débouchant reçoit l'élément de positionnement 5 et une seconde portion dudit canal reçoit la fibre optique multicoeur 1, de sorte que la seconde face de l'élément de positionnement 5 soit en regard et en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur 1, pour établir une liaison optique entre chaque coeur de la fibre optique multicoeur et un coeur respectif d'une fibre optique monocoeur. il est à noter que les extrémités amincies 10a, lla des fibres optiques monocoeurs 10, 11 sont avantageusement figées par collage dans les micro-canaux respectifs 50a, 51a après leur introduction dans ces micro-canaux. De même, l'élément de positionnement 5 et la fibre optique multicoeur 1 sont de préférence maintenues par collage dans le canal de l'élément de maintien 40' après introduction dans ce canal et alignement des coeurs de la fibre optique multicoeur avec des coeurs respectifs des fibres optiques monocoeurs. Cet alignement est obtenu par une rotation relative de l'élément de positionnement 5 par rapport à la fibre optique multicoeur 1 à l'intérieur de l'élément de maintien 40', et une mesure de l'intensité lumineuse transmise entre au moins un coeur de fibre monocoeur et un coeur de la fibre multicoeur 1. La position angulaire définitive retenue de l'élément de positionnement 5 par rapport à la fibre optique multicoeur 1 est celle pour laquelle l'intensité lumineuse transmise est maximale. L'homme du métier conviendra que toutes ces opérations d'introduction, centrage et alignement peuvent être réalisées à l'aide d'un micromanipulateur et d'un dispositif de mesure d'intensité lumineuse. Dans la seconde variante illustrée dans les figures 4 et 5, l'élément de maintien est sous la forme, d'une part, de deux éléments de fixation 20 et 30, et d'autre part, d'un élément de centrage 41 dans chacun desquels éléments de fixation 20, 30 et élément de centrage 40 est formé un canal débouchant. Ces éléments de fixation 20, 30 et de centrage 40 sont typiquement réalisés en céramique. Dans le canal débouchant de l'élément de fixation 20, est introduit l'élément de positionnement 5, la seconde face de cet élément de positionnement 5 affleurant la face de l'élément de fixation 20 qui est opposée à la face par laquelle est introduit l'élément de positionnement 5. Dans le canal débouchant de l'élément de fixation 30, est introduite la fibre optique multicoeur 1 dont la face d'extrémité affleure la face de l'élément de fixation 20 opposée à la face d'introduction. Dans une première portion du canal débouchant de l'élément de centrage 40, est logé le premier élément de fixation 20, et dans une seconde portion du canal débouchant de ce second élément de centrage 40, est logé le second élément de fixation 30. Ces éléments 20 et 30 sont disposés de telle sorte que la seconde face de l'élément de positionnement 5 est en regard et en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur 1, pour établir une liaison optique entre chaque coeur de la fibre optique multicoeur et un coeur respectif d'une fibre optique monocoeur. D'une manière similaire à la variante précédente, il est prévu un alignement des coeurs de la fibre optique multicoeur 1 avec des coeurs respectifs des fibres optiques monocoeurs 10, 11. Cet alignement est obtenu par une rotation relative de l'élément de fixation 20 par rapport à l'élément de fixation 30 à l'intérieur de l'élément de centrage 40, et une mesure de l'intensité lumineuse transmise entre coeurs de fibre monocoeur et coeurs de fibre multicoeur 1. La position angulaire définitive retenue de l'élément de fixation 20 par rapport à l'élément de fixation 30 est celle pour laquelle l'intensité lumineuse transmise est maximale. Afin de faciliter l'introduction des élément de positionnement 5 et fibre multicoeur 1 respectivement dans les éléments de fixation 20 et 30, la section du canal dans chacun de ces éléments 20 ou 30 varie à partir d'un diamètre relativement élevé pour une première partie de canal 21 au voisinage de la face d'introduction à un diamètre réduit coïncidant avec le diamètre de l'élément de positionnement 5 (ou de la fibre multicoeur 1) pour une seconde partie du canal 23 au voisinage de la face d'affleurement. En outre, il peut être prévu de polir la seconde face de l'élément de positionnement et la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur 1 pour obtenir une surface de contact maximale entre ces deux faces. Selon une variante non illustrée, il pourrait être envisagé de maintenir la seconde face de l'élément de positionnement 5 en regard en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur par une colle d'indice. REVEND I CA TI ONS 1 - Unité de jonction de chaque coeur d'une fibre optique multicoeur (1) avec un coeur respectif de fibre optique monocoeur (10, 11), caractérisée en ce qu'elle comprend - un élément de positionnement (5) muni d'une pluralité de micro-canaux (50a, 51a) qui sont disposés selon un motif identique au motif des coeurs (2, 3) dans la fibre optique multicoeur (1), chaque micro-canal reliant entr'elles des première et seconde faces de l'élément de positionnement, et recevant, côté première face, une portion d'extrémité amincie (10a, îîa) d'une fibre optique monocoeur qui se prolonge sensiblement sur toute la longueur du microcanal; et - des moyens de maintien ((40'; 20, 30, 40) de la seconde face dudit élément de positionnement (5) en regard en contact intime avec une face d'extrémité de la fibre optique multicoeur (1). 2 - Unité de jonction conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de maintien (40') sont sous la forme d'un élément dans lequel est formé un canal débouchant, une première portion dudit canal débouchant recevant ledit élément de positionnement (5) et une seconde portion dudit canal débouchant recevant ladite fibre optique multicoeur (1), de sorte que ladite seconde face de l'élément de positionnement soit en regard en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur (1). 3 - Unité de jonction conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de maintien sont sous la forme, d'une part, - de premier et second éléments de fixation (20, 30) dans chacun desquels est formé un canal débouchant, l'élément de positionnement (5) étant disposé dans le canal débouchant du premier élément de fixation de telle sorte que sa seconde face affleure une face dudit premier élément de fixation qui est opposée à une face d'introduction dudit élément de positionnement dans ledit canal débouchant, et la fibre optique multicoeur (1) étant disposé dans le canal débouchant du second élément de fixation de telle sorte que sa face d'extrémité affleure une face de ce second élément de fixation qui est opposée à une face d'introduction de ladite fibre multicoeur dans ledit canal débouchant, et, d'autre part,: - un élément de centrage dans lequel est formé un canal débouchant, une première portion du canal débouchant de cet élément de centrage (40) recevant ledit premier élément de fixation (20) et une seconde portion du canal débouchant de ce second élément recevant ledit second élément de fixation (30), de sorte que ladite seconde face de l'élément de positionnement soit en regard en contact intime avec la face d'extrémité de la fibre optique multicoeur. 4 - Procédé de jonction de chaque coeur d'une fibre optique multicoeur avec un coeur respectif de fibre optique monocoeur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de - amincissement d'une portion d'extrémité de chaque fibre optique monocoeur, - introduction de chaque portion d'extrémité amincie de fibre optique monocoeur dans un micro-canal respectif d'un élément de positionnement muni d'une pluralité de micro-canaux, lesdits micro-canaux étant disposés selon un motif identique au motif des coeurs dans la fibre optique multicoeur, ladite portion d'extrémité amincie de fibre optique monocoeur étant introduite sensiblement sur toute la longueur du micro-canal; - alignement des coeurs de la fibre optique multicoeur avec les coeurs respectifs des fibres optiques monocoeurs par une rotation relative de l'élément de positionnement par rapport à la fibre optique multicoeur et mesure d'intensité transmise entre au moins un coeur de la fibre multicoeur et un coeur de fibre monocoeur; et - maintien de la seconde face dudit élément de positionnement en regard en contact intime avec une face d'extrémité de la fibre optique multicoeur, alors que les coeurs de la fibre optique multicoeur et les coeurs respectifs des fibres optiques monocoeurs sont alignés. 5 - Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que ladite étape d'alignement est précédée par une étape de polissage des dites seconde face de l'élément de positionnement et face d'extrémité de la fibre optique multicoeur. 6 - Procédé conforme à la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite étape d'amincissement de la portion d'extrémité de chaque fibre optique monocoeur consiste en un usinage chimique. 7 - Procédé conforme à l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par une étape de collage de chaque portion d'extrémité amincie de fibre optique monocoeur dans le micro-canal dans lequel elle est introduite.