Brevet FR2833360A1 — publié le 20030613

Module d'interconnexion optique Domaine technique de l'invention L'invention concerne un module d'interconnexion optique entre une fibre optique et au moins un composant électro-optique, module comportant un corps en matière plastique transparent dans lequel est maintenue une extrémité de la fibre, des moyens de fixation du composant dans une cavité du module et des moyens de positionnement de l'extrémité de la fibre par rapport au composant. État de la technique Le coût d'un réseau de transmission par fibres optiques dépend, dans une large mesure, du coût des raccordements entre les fibres optiques et des composants électro-optiques, émetteurs ou récepteurs de lumière. Dans l'art antérieur, une fibre optique est fixée sur un connecteur et le composant électro-optique à raccorder, par exemple une diode laser, est déplacé latéralement et, éventuellement, longitudinalement par rapport au connecteur, de manière à être aligné avec l'extrémité de la fibre, avant d'être collé sur le connecteur. Un tel processus d'alignement est long et, en conséquence, coûteux. Objet de l'invention L'invention a pour but de réduire le coût de l'interconnexion entre une fibre optique et au moins un composant électro-optique. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les moyens de positionnement comportent des moyens de déformation plastique du corps du module. On obtient ainsi un module d'interconnexion permettant de réaliser facilement un positionnement, et plus particulièrement un alignement, très précis de l'extrémité d'une fibre optique et d'un composant électro-optique. Selon un développement de l'invention, les moyens de déformation comportent un insert en matériau ferromagnétique, de préférence en forme d'anneau, disposé dans une zone intermédiaire du corps du module, entre l'extrémité de la fibre et le composant électro-optique. Le chauffage de l'insert, par induction, permet de déformer le corps du module et autorise les mouvements relatifs destinés à aligner très précisément la fibre optique et le composant optique. Selon un mode de réalisation particulier, le corps du module comporte, dans la zone intermédiaire, une partie formant charnière constituée par une seconde matière plastique ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion de la matière plastique constituant le reste du corps. Selon un autre développement de l'invention, le corps en matière plastique comporte, à son extrémité par laquelle la fibre est introduite dans le module, une surface optique, qui peut être plane, convexe, concave ou prismatique. Un duplexeur peut être constitué à partir d'un module comportant trois branches disposées sensiblement en forme de Y, une première branche comportant un premier corps en matière plastique dans lequel est maintenue l'extrémité de la fibre, une seconde branche comportant un second corps en matière plastique avec une face d'entrée inclinée par rapport à l'axe de l'extrémité de la fibre et un composant électro-optique, récepteur de lumière, disposé à l'extrémité libre de la seconde branche, et une troisième branche comportant un troisième corps en matière plastique avec une face de sortie inclinée par rapport à la face d'entrée du second corps en matière plastique et à l'axe de l'extrémité de la fibre, un composant électro-optique, émetteur de lumière, étant disposé à l'extrémité libre de la troisième branche, de manière à constituer un duplexeur, chaque corps en matière plastique comportant des moyens indépendants de déformation plastique. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : Les figures 1 à 5 et 8 représentent, en coupe, différents modes de réalisation d'un module d'interconnexion selon l'invention. La figure 6 illustre l'alignement de l'extrémité d'une fibre et d'un composant avec un module selon la figure 2. La figure 7 représente un mode particulier de réalisation d'un duplexeur. Description de modes particuliers de réalisation. Un module 1 d'interconnexion optique est destiné à raccorder une fibre optique 2 et un composant électro-optique 3, émetteur (diode laser, par exemple) ou récepteur (détecteur, par exemple). Le composant 3 peut, par exemple, être constitué par un composant encapsulé du commerce, muni d'un câble électrique 4, par exemple de type coaxial. Le module 1 d'interconnexion optique constitue un microsystème optique, d'environ 1 cm de diamètre pour une longueur de l'ordre de 15mm. Il comporte un corps 5 en matière plastique, transparent aux longueurs d'ondes à transmettre, par exemple dans l'infrarouge et le visible. Une extrémité de la fibre optique 2 est maintenue dans le corps 5, dont l'indice de réfraction est, de préférence du même ordre de grandeur que celui de la fibre, typiquement compris entre 1,45 et 1,47. Dans un mode de réalisation préférentiel, l'extrémité de la fibre optique 2 est surmoulée dans le corps 5 en matière plastique, ce qui permet de supprimer un connecteur entre la fibre et le module 1 et de réduire nettement le coût de l'interconnexion. Le surmoulage de l'extrémité de la fibre optique dans le corps 5 permet d'assurer une bonne continuité optique et d'éliminer les réflexions parasites à la sortie de la fibre. Le composant électrooptique 3 est fixé, par tout moyen approprié, par exemple par collage ou sertissage, dans une cavité 6 du module. Pour optimiser le couplage entre la fibre optique 2 et le composant 3, il est nécessaire de les positionner avec précision l'un par rapport à l'autre. Selon l'invention, un positionnement précis, plus particulièrement un alignement, est rendu possible par déformation plastique du corps 5. Un insert 7, en matériau ferromagnétique, est disposé dans une zone intermédiaire du corps 5, qui est située entre l'extrémité de la fibre 2 et le composant 3. L'insert 7 est, de préférence, constitué par une bague en forme d'anneau en fer, en nickel ou en un alliage de fer et de nickel. La plasticité du corps 5 est telle que le chauffage de l'insert 7, par exemple par induction, donc sans contact, permet de déformer le corps 5, par fluage de la matière plastique, de manière à aligner très exactement l'extrémité de la fibre 2 et le composant 3, le corps conservant par la suite, après refroidissement la position choisie. Ainsi, les mouvements relatifs entre la fibre otique 2 et le composant 3 sont rendus possibles par un changement de phase (fusion locale) du corps en matière plastique, provoqué par l'échauffement local de l'insert 7. Le figeage de la position relative entre la fibre 2 et le composant 3 est assuré par la resolidification du corps en matière plastique. Pour faciliter la manipulation, de façon indépendante, des parties du corps 5 situées de part et d'autre de l'insert 7, le module 1 comporte, de préférence, des éléments de support 8, en matériau amagnétique, disposés à la périphérie du corps du module, de part et d'autre de l'insert 7. Les éléments de support 8 sont, de préférence, en acier inoxydable, en aluminium ou en céramique, matériaux amagnétiques qui ne sont donc pas chauffés par induction. Les éléments de support peuvent, de plus, servir d'éléments de refroidissement. Dans un mode de réalisation particulier, représenté à la figure 2, le corps 5 est constitué de deux matières plastiques ayant des températures de fusion différentes. Il comporte ainsi, dans la zone intermédiaire dans laquelle est disposé l'insert 7, une partie 9, formant charnière, constituée par une seconde matière plastique ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion de la matière plastique constituant le reste du corps. Les matières plastiques constituant le corps 5 sont choisies de manière à ce que leurs températures de fusion soient telles que le chauffage par induction de l'insert 7, pendant une durée prédéterminée, permette d'obtenir une plasticité suffisante de la zone intermédiaire du corps 5. Le corps 5 peut, par exemple, être formé par injection. Le corps 5 (figure 1) ou la partie 9 seulement (figure 2) peut, par exemple, être constitué par du polycarbonate ou du polysulfon. Sur les figures 1 et 2, les éléments de support 8 sont cylindriques. La forme de leur paroi intérieure, en contact avec le corps 5, peut être modifiée, par exemple de la manière représentée à la figure 3, pour prendre en compte la diffusion de la chaleur à partir de l'insert 7. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 3, les éléments de support 8 comportent ainsi une partie faisant saillie vers l'intérieur à leur extrémité située à proximité de l'insert 7. La forme particulière retenue peut être déterminée à partir d'une modélisation thermique du module. Le module de la figure 3 se distingue également du module de la figure 2 par la forme de la partie 9, formant charnière, du corps 5. En effet, sur la figure 2, la partie 9 englobe la totalité de l'insert 7, tandis que l'insert 7 fait légèrement saillie de la partie 9 du module de la figure 3. Une lentille 10 est, de préférence, disposée entre l'extrémité de la fibre optique 2 et le composant 3. Elle est destinée à concentrer sur l'extrémité de la fibre 2 un faisceau lumineux émis par un composant 3 de type émetteur ou, réciproquement, à concentrer sur un composant 3 de type récepteur un faisceau lumineux transmis par la fibre 2 (voir figure 1). La lentille est, de préférence (figures 1 à 4) constituée par une saillie convexe du corps 5, formant une zone sphérique ou asphérique face à l'extrémité surmoulée de la fibre 2. Une lentille torique présente l'avantage de permettre la correction de l'astigmatisme éventuel du composant 3. La lentille 10 peut également être constituée par un dioptre surmoulé dans le corps 5 ou, comme représenté à la figure 5, par une bille de verre clipsée dans une cavité appropriée formée dans le corps 5. Dans ce dernier cas, l'extrémité de la fibre 2 peut être plus proche de la lentille 10. Dans certains cas, le composant 3 peut déjà comporter une lentille, par exemple sur le hublot 11 d'une diode laser, et la lentille 10 n'est alors pas indispensable. La lentille 10 peut néanmoins, le cas échéant, être constituée par un assemblage de plusieurs lentilles. La lentille 10 peut également être constituée par une lentille holographique moulée ou répliquée dans le corps 5. Le corps 5 comporte, à son extrémité qui est située à l'opposé du composant 3 et par laquelle la fibre 2 est introduite dans le module, une surface optique permettant de visualiser le composant pendant son positionnement par rapport à l'extrémité de la fibre optique 2. Sur les figures 1 à 3 et 6, cette surface est une surface optique convexe 12, tandis que sur les figures 4 et 5, il s'agit d'une surface optique plane 13. Elle pourrait également être concave ou prismatique. La fonction de la surface optique 12 pendant l'alignement est illustrée plus en détail à la figure 6, dans laquelle le module est du type représenté à la figure 2. Pendant l'opération d'alignement, un faisceau lumineux (représenté par une flèche sur la figure 6) est envoyé dans la fibre 2, par son extrémité libre. Le faisceau lumineux transmis par la fibre 2 est concentré sur le composant 3 par la lentille 10 du corps 5 en matière plastique transparente. Une caméra 14 est disposée de manière à visualiser simultanément, par l'intermédiaire d'un objectif 15, l'image du composant 3 et le faisceau lumineux en provenance de la fibre, qui forme une tache ou un point lumineux au niveau du composant 3. L'insert 7 est alors chauffé par induction et le corps 5 déformé de manière à aligner le spot lumineux sur l'image du composant 3. On obtient ainsi un alignement très précis de l'extrémité de la fibre 2 et du composant 3. Il est également possible de réaliser un alignement automatique, notamment dans le cas où le composant 3 est un émetteur, par exemple une diode laser. Les éléments de support 8 situés du même côté que la fibre par rapport à l'insert 7 (dans la partie inférieure sur les figures 1 à 6) peuvent être maintenus dans une position fixe, tandis que les éléments de support 8 situés du même côté que le composant par rapport à l'insert (dans la partie supérieure sur les figures 1 à 6) peuvent être déplacés par des organes, non représentés, commandés par l'erreur détectée entre la position de l'extrémité de la fibre et la position d'un faisceau lumineux émis par la diode laser. Le module décrit ci-dessus peut être utilisé pour l'interconnexion d'une fibre optique 2 avec tout composant électro-optique 3, que celui-ci constitue un émetteur ou un récepteur. Il est possible de combiner plusieurs modules, éventuellement adaptés, pour former des interconnexions particulières entre plusieurs composants. Dans tous les cas, la connexion de la fibre et du composant électro-optique par l'intermédiaire d'un microsystème en matière plastique permet la fabrication, à bas coût, d'un fort volume d'interconnexions. L'invention peut également être utilisée dans un module à plusieurs branches destiné à former un duplexeur, un triplexeur, un quadriplexeur etc... Chaque branche comporte alors des moyens indépendants de déformation plastique. À titre d'exemple, la figure 7 illustre un duplexeur constitué par un module à trois branches, disposées sensiblement en forme de Y. Une première branche comporte un premier corps 5a en matière plastique dans lequel est maintenue l'extrémité de la fibre 2. Une seconde branche comporte un second corps 5b en matière plastique avec une face d'entrée 16 traitée dichroïque, plane et inclinée par rapport à l'axe de l'extrémité de la fibre 2. Un composant électro-optique 3b, récepteur de lumière, est disposé à l'extrémité libre de la seconde branche. Une troisième branche comporte un troisième corps 5c en matière plastique avec une face de sortie 17 inclinée par rapport à la face d'entrée 16 du second corps 5b en matière plastique et à l'axe de l'extrémité de la fibre 2. Un composant électro-optique 3c, émetteur de lumière, est disposé à l'extrémité libre de la troisième branche. Les corps de deux branches adjacentes sont reliés par des éléments de support communs, en matériau amagnétique. Ainsi un élément de support 18a est commun aux corps 5a et 5b, un élément de support 18b est commun aux corps 5b et 5c et un élément de support 18c est commun aux corps 5c et 5a. Chaque corps en matière plastique 5a, 5b et 5c, comporte des moyens indépendants de déformation plastique (inserts 7a, 7b et 7c et, de préférence, parties 9a, 9b et 9c formant charnières). Le composant récepteur 3b peut ainsi recevoir un faisceau lumineux en provenance de la fibre 2 aussi bien qu'un faisceau lumineux en provenance du composant émetteur 3c. Le positionnement précis de l'extrémité de la fibre et des composants récepteurs 3b et émetteur 3c est réalisé par une déformation plastique appropriée des corps 5a, 5b et 5c grâce aux inserts associés 7a, 7b et 7c. Sur la figure 8, un fourreau de protection 20 est solidarisé, par exemple au moyen d'une colle 19, avec un module, du même type que sur la figure 1. Le module est ainsi encapsulé dans le fourreau 20, qui peut être constitué par une coque rigide, par exemple métallique. Cette encapsulation est destinée à assurer, le cas échéant, le maintien dans le temps des éléments dans la position choisie et, par conséquent, les performances du couplage optique. Ceci peut notamment être intéressant dans des applications exigeant un alignement très précis ou dans des environnements impliquant des contraintes d'ordre mécanique, climatique, etc... Le fourreau 20 peut éventuellement être réalisé dans un matériau permettant de contrôler les dilatations, voire dans un matériau à mémoire de forme. Revendications 1. Module d'interconnexion optique entre une fibre optique (2) et au moins un composant électro-optique (3), module (1) comportant un corps (5) en matière plastique transparente dans lequel est maintenue une extrémité de la fibre (2), des moyens de fixation du composant (3) dans une cavité (6) du module et des moyens de positionnement de l'extrémité de la fibre par rapport au composant, module caractérisé en ce que les moyens de positionnement comportent des moyens de déformation plastique du corps (5) du module (1). 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déformation comportent un insert (7) en matériau ferromagnétique disposé dans une zone intermédiaire du corps (5) du module, entre l'extrémité de la fibre (2) et le composant électro-optique (3). 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'insert (7) est constitué par un anneau. 4. Module selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le corps (5) du module comporte, dans la zone intermédiaire, une partie (9) formant charnière constituée par une seconde matière plastique ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion de la matière plastique constituant le reste du corps. 5. Module selon l'une quelconque des revendication 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de support (8), en matériau amagnétique, disposés à la périphérie du corps (5) du module, de part et d'autre de l'insert (7). 6. Module selon l'une quelconque des revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une lentille (10) entre l'extrémité de la fibre optique (2) et le composant électro-optique (3). 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lentille (10) est constituée par une zone sphérique, asphérique ou holographique du corps (5) en matière plastique. 8. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lentille (10) est constituée par un dioptre surmoulé dans le corps (5) en matière plastique. 9. Module selon l'une quelconque des revendication 1 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité de la fibre optique (2) est surmoulée dans le corps (5) en matière plastique. 10. Module selon l'une quelconque des revendication 1 à 9, caractérisé en ce que le corps (5) en matière plastique comporte, à son extrémité par laquelle la fibre (2) est introduite dans le module (1), une surface optique (12,13). 11. Module selon l'une quelconque des revendication 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un fourreau (20) de protection. 12. Module selon l'une quelconque des revendication 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs branches comportant chacune des moyens indépendants de déformation plastique. 13. Module selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte trois branches disposées sensiblement en forme de Y, une première branche comportant un premier corps (5a) en matière plastique dans lequel est maintenue l'extrémité de la fibre (2), une seconde branche comportant un second corps (5b) en matière plastique avec une face d'entrée (17) inclinée par rapport à l'axe de l'extrémité de la fibre et un composant électro-optique (3b), récepteur de lumière, disposé à l'extrémité libre de la seconde branche, et une troisième branche comportant un troisième corps (5c) en matière plastique avec une face de sortie (17) inclinée par rapport à la face d'entrée (16) du second corps (5b) en matière plastique et à l'axe de l'extrémité de la fibre (2), un composant électro-optique (3c), émetteur de lumière, étant disposé à l'extrémité libre de la troisième branche, de manière à constituer un duplexeur, chaque corps (5a, 5b, 5c) en matière plastique comportant des moyens indépendants (7a, 7b, 7c ; 9a, 9b, 9c) de déformation plastique. 14. Module selon la revendication 13, caractérisé en ce que les corps de deux branches adjacentes sont reliés par des éléments de support communs (18a, 18b, 18c), en matériau amagnétique.