Brevet FR2772147A1 — publié le 19990611

La présente invention concerne un dispositif de couplage de fibres optiques multicoeurs, en particulier à quatre coeurs. Les fibres optiques monocoeurs se composent d'un guide optique, comprenant un coeur entouré d'une gaine optique, et d'un revêtement de protection sans fonction optique, le plus souvent composé d'un revêtement primaire en contact avec la gaine optique et éventuellement d'un revêtement secondaire en contact avec le milieu extérieur à la fibre. Les fibres optiques multicoeurs, telles que décrites dans la demande de brevet européen EP-A-0.611.573 et qui sont intéressantes pour la transmission de signaux en nombre plus important, notamment d'images, sont en fait des fibres à plusieurs guides optiques dits élémentaires. Ainsi, une fibre optique multicoeur par exemple à quatre coeurs est formée d'un guide optique dit multicoeur revêtu par au moins un revêtement de protection sans fonction optique. Le guide optique multicoeur comprend à son tour quatre guides optiques élémentaires dont les axes forment, en coupe transversale, les sommets d'un carré, ces guides optiques élémentaires étant distants les uns des autres et noyés dans une matrice optique formant gaine optique commune à tous les guides optiques élémentaires de façon à réaliser ledit guide optique multicoeur. Les contours de la matrice comprennent quatre portions identiques de cylindres de révolution dont les axes coïncident respectivement avec les axes des guides optiques élémentaires. En pratique, la fibre optique multicoeur dispose généralement d'un repère tel qu'un coeur singulier différent des autres ou une marque réalisée en périphérie, qui définit l'orientation du motif du guide optique multicoeur. Ainsi, le repérage sur le guide optique multicoeur singularise une des portions cylindriques dudit guide. Le revêtement de protection comporte généralement un revêtement primaire en contact avec la matrice optique et éventuellement un revêtement secondaire en contact avec le milieu extérieur à la fibre. Les fibres optiques multicoeurs décrites dans le document ci-dessus sont indiquées comme ayant été fabriquées avec une excellente précision, de l'ordre du micromètre (ou micron). De telles fibres optiques multicoeurs doivent transmettre l'information d'un point éloigné à un autre, et la maintenance d'un réseau de fibres optiques multicoeurs impose d'effectuer des raccordements en longueur ou même tout simplement des réparations par exemple dans le cas de la coupure ou du déchirement accidentels de telles fibres. Ainsi le couplage de fibres optiques multicoeurs s'avère nécessaire. Dans le cas de fibres optiques monocoeurs classiques, comprenant un guide optique cylindrique, il est bien connu, comme il est décrit par exemple dans le brevet US-A-3.989.567, de réaliser le couplage de deux fibres optiques monocoeurs par I'intermédiaire d'un dispositif de couplage comportant trois piges cylindriques, qui permettent le maintien des deux fibres optiques dégainées, c'est-à-dire dont le (ou les) revêtement(s) de protection a (ont) été retiré(s), en prolongement axial en vue de leur raccordement avec une faible perte en transmission de signal. La précision de tels systèmes est bonne pour des fibres optiques dont le guide optique est de forme cylindrique. Un tel dispositif de couplage n'est pas satisfaisant pour le couplage de fibres optiques multicoeurs à quatre coeurs, telles que décrites ci-dessus, et dont la section de la partie optique n'est pas cylindrique. En effet le dispositif à trois piges cylindriques est de symétrie d'ordre 3, tandis que la fibre optique à quatre coeurs est de symétrie d'ordre 2. C'est pourquoi la précision, en particulier angulaire, du positionnement des deux fibres optiques multicoeurs, n'est pas suffisante pour permettre un bon positionnement des coeurs à raccorder l'un face à l'autre. Ainsi un tel dispositif, dans le cas de fibres optiques multicoeurs, conduit à une dégradation des propriétés optiques des signaux transmis incompatible avec les exigences de transmission sur les réseaux optiques. On connaît par ailleurs la demande de brevet européen EP-A-0.611.573 citée ci-dessus qui décrit un dispositif de couplage comprenant un système en vé sur lequel reposent les fibres multicoeurs à coupler. Un tel dispositif n'est pas entièrement satisfaisant car le coeur le plus éloigné du vé, en l'occurrence le coeur C2, subit un désalignement trop important par rapport aux autres coeurs. En effet, compte tenu des tolérances de fabrication du vé, il peut arriver que la fibre optique multicoeur dégainée ne soit pas bien calée dans le vé et dans ce cas elle effectue des mouvement de rotation qui modifient son positionnement et conduisent à un désalignement des coeurs à raccorder par rapport aux coeurs de la fibre optique multicoeur avec laquelle elle doit être couplée. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif de couplage pour fibres optiques multicoeurs permettant de maintenir ces dernières de manière ferme, afin qu'elles ne subissent pas de modification de positionnement trop importantes, mais aussi souple, afin d'éviter les problèmes de désalignement d'une fibre optique multicoeurs à une autre. La présente invention propose à cet effet un dispositif de couplage de deux fibres optiques multicoeurs chacune du type comprenant un guide optique multicoeur à quatre guides optiques élémentaires à axes parallèles pour transmettre les signaux optiques, revêtu d'au moins un revêtement de protection, la surface extérieure dudit guide optique multicoeurs comprenant quatre portions de cylindres de révolution identiques dont les axes coïncident respectivement avec les axes des guides optiques élémentaires, lesdits axes se trouvant en coupe transversale aux sommets d'un polygone à quatre côtés, ledit dispositif comprenant un vé de positionnement destiné à recevoir une desdites portions de cylindres de révolution, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre trois autres vés, I'ensemble des quatre vés définissant un canal central de logement du guide optique multicoeur de sorte que chaque vé est destiné à recevoir une portion de cylindre distincte, de manière à empêcher toute rotation des guides optiques multicoeurs à coupler autour de leurs axes longitudinaux. Ainsi le dispositif de couplage selon l'invention permet de réaliser de façon souple un couplage de deux fibres optiques multicoeurs qui minimise voire supprime tout risque de désalignement des coeurs à raccorder dans le cas du couplage de deux fibres optiques multicoeurs différentes. De plus le dispositif selon l'invention permet un maintien ferme des deux guides optiques multicoeurs des fibres optiques multicoeurs à coupler. Par la réalisation d'un canal fermé qui enserre fermement et souplement les guides optiques multicoeurs de deux fibres optiques multicoeurs à coupler, la précision du positionnement et surtout la reproductibilité du positionnement pour chacune des fibres optiques multicoeurs à coupler, même différentes, est très bonne, ce qui se traduit par une atténuation du couplage très faible. Enfin, I'indexation angulaire éventuelle de la fibre optique multicoeur et donc du guide optique multicoeur, qui se fait généralement par un reprérage définissant l'orientation du motif multicoeur, impose que les coeurs singuliers des guides optiques multicoeur doivent se correspondre en regard dans le dispositif de couplage. Le dispositif de couplage selon I'invention permet donc avantageusement de positionner et de maintenir ces coins, et donc l'orientation des fibres optiques multicoeurs. Le dispositif de couplage selon l'invention peut comprendre en outre un moyen de serrage de façon à ce que le guide optique multicoeur soit immobilisé dans ledit canal central. Dans un mode de réalisation du dispoistif selon l'invention, ledit moyen de serrage peut être une bague de serrage. Dans un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, ledit moyen de serrage comprend au moins un élément thermorétractable, ayant par exemple la forme d'une gaine en matériau thermorétractable. Selon un des modes de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, les vés sont définis par quatre piges sensiblement cylindriques, chacune desdites piges étant en contact tangentiel avec deux des autres piges voisines. Un tel mode de réalisation du dispositif de coupalge selon l'invention, qui nécessite l'usinage de piges cylindriques, est relativement facile à réaliser industriellement et il est d'un coût modique. De plus l'utilisation de telles piges permet un maintien ferme des guides optiques multicoeurs des deux fibres optiques multicoeurs à coupler, tout en réalisant un alignement précis, et donc une atténuation des signaux transmis faible, desdites fibres. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, chacune desdites piges comprend un barreau généralement en verre de silice, éventuellement revêtu d'une gaine extérieure généralement en matériau élastomère. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, par référence aux figures 1 à 7. La figure 1 représente schématiquement une fibre optique multicoeur à quatre coeurs en coupe transversale, avant dégainage en vue d'un couplage. La figure 2 montre une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation du dispositif de couplage selon l'invention avant le couplage de deux fibres optiques multicoeurs telles que celle représentée sur la figure 1. Les figures 3 et 4 représentent respectivement des vues schématiques en perspective et en coupe transversale du premier mode de réalisation du dispositif de couplage selon l'invention, après le couplage des deux fibres optiques multicoeurs. Les figures 5 et 6 représentent schématiquement des vues en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de couplage selon l'invention, respectivement avant le couplage et après le couplage, de fibres optiques multicoeurs telles que celle représentée sur la figure 1. La figure 7 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de couplage selon l'invention, après le couplage de fibres optiques multicoeurs telles que celle représentée sur la figure 1. La figure 1 montre une fibre multicoeurs 1 en coupe transversale. comprenant un guide optique multicoeur G entouré de deux revêtements de protection sans fonction optique, le revêtement primaire Ri et le revêtement secondaire R2. Le guide optique multicoeur G comprend quatre guides optiques élémentaires G1, G2, G3 et G4, comprenant chacun un coeur optique, respectivement les coeurs C1, C2, C3 et C4, dont les axes XI, X2, X3 et X4 forment les sommets d'un carré. Les guides optiques élémentaires G1, G2, G3 et G4 sont noyés dans une matrice optique M qui forme gaine optique commune à tous les guides optiques élémentaires de façon à réaliser ledit guide optique multicoeur G. Les contours de la matrice forment quatre portions identiques de cylindres de révolution dont les axes coïncident respectivement avec les axes X1, X2, X3 et X4 des guides optiques élémentaires G1 à G4. Dans un exemple de réalisation, le côté du carré formé par les centres des guides optiques élémentaires G1 à G4 est de dimension sensiblement égale à 52 pm, et le guide optique multicoeur est tel que les dimensions x et y, représentant respectivement la diagonale et le petit côté du carré CA1 respectivement CA2 cirsconcrit au guide optique multicoeur G, sont respectivement sensiblement égales respectivement à 152 um et 131 pm. La précision sur les dimensions est de e 2 um, correspondant à trois écarttypes, la précision sur la position des coeurs Cl à C4 dans le guide optique multicoeur G étant de + 1 um, correspondant à trois écart-types. La surface extérieure du revêtement primaire R1 est un cylindre de diamètre sensiblement égal à 195 pu (+ 2 pm). La surface extérieure du revêtement secondaire R2 est un cylindre de diamètre sensiblement égal à 245 pm (+ 2 pm). Une fois cette fibre optique multicoeurs dégainée, c'est-à-dire après qu'on lui a retiré ses revêtements de protection R1 et R2, il ne reste, en vue d'un couplage ultérieur, que le guide optique multicoeur G. La figure 2 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation du dispositif de couplage 2 selon l'invention, avant le couplage des guides optiques multicoeurs G et G' de deux fibres multicoeurs telles que celle représentée sur la figure 1. Ledit dispositif de couplage comporte quatre piges 5 sensiblement cylindriques qui sont des barreaux généralement en verre de silice car ce matériau permet avantageusement d'obtenir un coefficient de dilatation sensiblement identique pour les fibres et pour lesdits barreaux. Les quatre piges 5 accolées les unes aux autres par contact tangentiel de chacune des piges avec deux des autres piges voisines définissent un canal central C qui forme quatre vés V1, V2, V3 et V4. La figure 2 montre aussi le positionnement d'une fibre-outil 4 sensiblement cylindrique dans un des vés V4 (non représenté sur la figure 2) du canal central C. Une gaine 20 maintient l'ensemble des quatre piges 5 accolées. Ladite gaine de maintien 20 est en matériau thermorétractable, par exemple en polyoléfine modifiée réticulée par irradiation. Pour obtenir le couplage, on a commencé à réaliser un rétreint partiel de la gaine 20. Ce rétreint est effectué aux extrémités, donnant naissance à deux zones rétreintes 21 et 23, la zone 22 représentant la partie de la gaine centrale sur laquelle aucun moyen de chauffage extérieur n'a été appliqué. La gaine 20 est donc constituée des zones 21, 22 et 23. Ce rétreint permet d'effectuer un pré-assemblage des piges 5 pour obtenir un canal central C précalibré sur la fibre-outil 4. Selon l'exemple de réalisation précédent du guide optique multicoeurs G, les piges sont par exemple des cylindres de diamètre sensiblement égal à 300 pm (+2 pm) et de longueur égale à 1,5 cm (+ 2 mm). Selon cet exemple de réalisation, la fibre-outil 4 a une surface extérieure de diamètre sensiblement égal à 129 pu (+ 2 pm). Les figures 3 et 4 représentent respectivement des vues schématiques en perspective et en coupe transversale du premier mode de réalisation du dispositif de couplage selon l'invention, après le couplage des deux guides optiques multicoeurs G et G'. Pour obtenir le couplage, on a retiré la fibre outil 4, et réalisé aux deux extrémités des piges l'introduction respective de deux guides optiques mutticoeur G et G', généralement accompagnée de l'introduction d'un gel d'indice destiné à assurer le contact optique entre les deux guides. Les deux guides G et G' sont alors approchés l'un de l'autre le plus près possible au centre du canal central C, voire en contact partiel l'un avec l'autre. Dans le cas de l'exemple numérique précité, la longueur de chaque guide dans le canal est de l'ordre de 7,5 mm (+ 2 mm). La poursuite et la fin du rétreint de la gaine par les moyens de chauffage non représentés conduit au couplage des guides G et G', avec une excellente précision. En effet lesdits guides sont bloqués en rotation angulaire avec l'immobilisation de chacun des cylindres de révolution formant la surface extérieure du guide optique multicoeur G ou G', et le rétreint sur les piges permet une contraction souple autour des deux guides G et G' en une enveloppe de maintien semblable autour de G et de G'. Ainsi le dispositif de couplage selon le premier mode de réalisation n'ajoute pas aux imprécisions éventuelles de positionnement des coeurs CI à C4 une imprécision de positionnement d'un guide G par rapport à un autre guide G'. Par suite la gaine est totalement rétreinte en une gaine 24 maintenant solidement les piges 5 enserrées autour des guides optiques multicoeurs G et G'. La figure 3 montre, en perspective, le positionnement des guides G et G' dans le dispositif 2, après ledit couplage. La figure 4 montre, en coupe transversale, un tel positionnement en liaison avec la figure 3. On y voit le canal central C formant les quatre vés V1 à V4, et le guide G enserré entre les quatre piges 5 maintenues dans la gaine 24. Une autre coupe transversale montrerait de façon similaire le positionnement du guide G'. De manière avantageuse, les extrémités de chacune des quatre piges 5 sont effilées de façon à former un cône d'entrée des guides optiques multicoeurs G et G', facilitant leur introduction dans le dispositif de couplage 2 (non représenté). Dans le cadre de ce premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le moyen de serrage comprend au moins un élément thermorétractable sous la forme d'une gaine 20 en matériau thermorétractable enveloppant l'ensemble des quatre piges 5. Avec le dispositif selon l'invention dont un premier mode de réalisation a été présenté aux figures 2 à 4, on voit que tout guide optique multicoeur G ou G' maintenu par l'ensemble des quatre piges 5 après le rétreint total de la gaine 20 en une gaine 24 est maintenu solidement et est fixé angulairement de façon à se trouver en face (coeur à coeur) d'un autre guide semblable G' ou G et à réaliser un dispositif de couplage 2 dans lequel les risques de désalignement entre fibres optiques multicoeurs différentes sont minimisés voire annnulés. Avec l'utilisation du deuxième mode de réalisation du dispositif de couplage selon l'invention tel que représenté dans les figures 5 et 6, I'atténuation moyenne après couplage des signaux transmis a été trouvée égale à 0,17 dB avec un écart type estimé à 0,1 dB dans le cadre d'une expérimentation mettant en oeuvre le raccordement de deux fibres issues d'une même fabrication. Dans une autre variante de ce premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, on effectue plus de deux, par exemple trois, zones de rétreint pour former le canal central de logement précalibré autour de la fibre-outil. La figure 5 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un deuxième mode de réalisation du dispositif de couplage selon l'invention, avant le couplage des guides optiques multicoeurs G et G' (seul le guide optique multicoeurs G est visible sur les figures5 et 6). Le dispositif de couplage 2' comporte quatre piges 6 qui comportent chacune un barreau central 51 en matériau dur tel que du verre de silice revêtu d'un matériau 60 plus mou tel qu'un élastomère. Une gaine 70 maintient l'ensemble des quatre piges 6 accolées. Ladite gaine de maintien 70 est en matériau thermorétractable, par exemple en polyoléfine modifiée réticulée par irradiation. Le canal central C formé est similaire à celui des figures 2 à 4. Le guide optique multicoeurs G est introduit dans le canal central C, en appui contre le vé V4. A l'autre extrémité des piges 6 est introduit l'autre guide optique multicoeurs G' de façon similaire. La mise en contact des deux guides G et G' puis le couplage sont similaires à ceux expliqués précédemment dans le cadre du premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. La présence du matériau souple 60 à l'extérieur des piges 6 autorise l'assemblage compact des piges 6 en contact les unes avec les autres tout en ménageant un canal C de section plus large que le guide G ou G', et permet ensuite une réduction de la section par déformation du matériau élastomère, par exemple élastomère silicone susceptible d'une déformation maximale de 150 %. Dans le cadre de ce deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le moyen de serrage comprend au moins un élément thermorétractable sous la forme d'une gaine en matériau thermorétractable 70 enveloppant l'ensemble des quatre piges 5. La figure 6 représente schématiquement une vue en coupe transversale du deuxième mode de réalisation du dispositif de couplage 2' selon l'invention, après le couplage des guides optiques multicoeurs G et G'. La gaine de maintien 70 s'est rétreinte en une gaine 71. La figure 7 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de couplage 2" selon l'invention, après le couplage des guides optiques multicoeurs G et G' de deux fibres optiques multicoeurs telles que celle représentée sur la figure 1. Dans ce mode de réalisation les guides G et G' sont introduits dans un canal central C calibré en dimension et prédéfini en usine par le retreint d'une gaine thermorétractable enserrant les quatre piges 5, semblables à celles représentées aux figures 2 à 4, en une gaine 80. Par rapport au premier mode de réalisation selon l'invention, ce troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention est tel qu'un jeu de 2 pm au maximum, nécessaire à l'introduction des guides optiques multicoeurs G et G', est établi par construction entre lesdits guides G et G' et la surface des piges 5. Dans ce troisième mode de réalisation du dispositif, il n'est pas effectué de pré-calibrage du canal central C avant la mise en place des guides G et G' (seulement le guide G est visible sur la figure 7), c'est-à-dire que le rétreint de l'enveloppe en une enveloppe 80 est directement réalisé en une seule étape autour des guides G et G'. Ainsi ce troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention permet une mise en place avec jeu des guides G et G'. Pour réduire le défaut d'alignement lié au jeu des guides G et G', un procédé connu et généralement utilisé dans le cadre dudit troisième mode de réalisation consiste à imprimer une courbure au dispositif de couplage à piges cylindriques, déformable de par sa faible section vis-å-vis de sa longueur. Cette courbure est généralement réalisée en introduisant ledit dispositif de couplage dans un élément mécanique de renfort présentant une forme longitudinale appropriée permettant la flexion du dispositif ce qui force les guides optiques multicoeurs G et G' à épouser un même vé, réduisant ainsi notablement le défaut d'alignement. REVENDICATIONS 1.1 Dispositif de couplage de deux fibres optiques multicoeurs chacune du type comprenant un guide optique multicoeur (G ; G') à quatre guides optiques élémentaires (G1, G2, G3, G4) à axes (X1, X2, X3, X4), parallèles pour transmettre les signaux optiques, revêtu d'au moins un revêtement de protection (Rl ; R2), la surface extérieure dudit guide optique multicoeur formant quatre portions de cylindres de révolution identiques dont les axes coïncident respectivement avec les axes des guides optiques élémentaires, lesdits axes se trouvant en coupe transversale aux sommets d'un polygone à quatre côtés, ledit dispositif comprenant un vé (V4) de positionnement destiné à recevoir une desdites portions de cylindres de révolution, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre trois autres vés (V1, V2, V3), I'ensemble des quatre vés définissant un canal central (C) de logement du guide optique multicoeur de sorte que chaque vé est destiné à recevoir une portion de cylindre distincte, de manière à empêcher toute rotation des guides optiques multicoeurs à coupler autour de leurs axes longitudinaux. 2.1 Dispositif selon la revendication 1 tel que les vés sont définis par quatre piges (5 ; 6) sensiblement cylindriques, chacune desdites piges étant en contact tangentiel avec deux des autres piges. 3.1 Dispositif de couplage selon la revendication 2 tel que chacune desdites piges comprend un barreau en verre de silice (5 ; 51). 4./ Dispositif de couplage selon la revendication 3 tel que chacune desdits barreaux est revêtu d'une gaine extérieure (60) en un matériau élastomère. 5.1 Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4 tel que les extrémités de chacune desdites piges sont effilées de façon à réaliser un cône d'entrée du guide optique multicoeurs. 6./ Dispositif de couplage selon l'une des revendications 1 à 5 tel qu'il comprend en outre un moyen de serrage de façon à ce que les guides optiques multicoeurs soient immobilisés dans ledit canal central. 7./ Dispositif selon la revendication 6 tel que ledit moyen de serrage comprend au moins un élément thennorétractable. 8.1 Dispositif de couplage selon la revendication 7 tel que ledit élément thermorétractable a la forme d'une gaine en matériau thermorétractable (20 ; 70). 9.1 Dispositif selon la revendication 6 tel que ledit moyen de serrage est une bague de serrage.