Brevet FR2845167A1 — publié le 20040402

CONNECTEUR POUR FIBRES OPTIQUES, A MEMOIRE DE FORME DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un connecteur pour fibres optiques, plus simplement appelé "connecteur optique" dans la suite. Elle s'applique notamment au domaine des télécommunications optiques. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE On connaît un connecteur optique comprenant une première fiche ("plug") optique dans laquelle est placée une extrémité une première fibre optique, une 15 deuxième fiche optique dans laquelle est placée une extrémité d'une deuxième fibre optique et un organe intermédiaire prévu pour assembler l'une à l'autre les première et deuxième fiches optiques de façon que des faces respectives des extrémités des fibres optiques 20 soient en regard l'une de l'autre et que ces extrémités soient rendues coaxiales avec une grande précision. Un tel connecteur nécessite un usinage de très haute précision des première et deuxième fiches et de l'organe d'assemblage de ces fiches. En effet, ce connecteur utilise trois liaisons mécaniques entre les deux fibres, à savoir une liaison entre la première fibre et la première fiche, une liaison entre les première et deuxième fiches et une liaison entre la deuxième fiche et la deuxième 30 fibre. Il va de soi que les erreurs de positionnement de ces trois liaisons s'additionnent algébriquement. B 14005.3 PV La précision requise est essentielle pour des fibres optiques monomodes dont les coeurs ("cores") ont des diamètres de l'ordre de 5gm à 10m. Ainsi, les connecteurs connus, du genre de 5 celui qui est décrit cidessus, sont coteux, surtout lorsqu'ils sont destinés à la connexion de fibres optiques monomodes. On se reportera en particulier au document suivant: [1] US 4 743 084 (R.M. Manning). Ce document décrit une fiche optique comprenant un manchon en matériau à mémoire de forme, apte à immobiliser l'extrémité de la fibre optique associée à cette fiche optique. 15 EXPOS DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un connecteur optique qui ne demande pas une aussi grande précision d'usinage que le connecteur connu, mentionné 20 plus haut, et qui est donc moins coteux que ce connecteur connu. Le connecteur objet de l'invention est susceptible d'avoir des performances comparables à celles de ce connecteur connu tout en étant moins coteux que ce dernier. Pour ce faire, l'invention utilise un moyen à mémoire de forme permettant à la fois l'immobilisation et l'alignement d'extrémités respectives de deux fibres optiques. De façon précise, la présente invention a pour objet un connecteur optique, ce connecteur comprenant au moins un moyen à mémoire de forme, ce moyen à mémoire de forme étant apte à B 14005.3 PV - se déformer en passant d'un premier état à un deuxième état par modification de la température de ce moyen à mémoire de forme, - recevoir, lorsqu'il se trouve dans le 5 premier état, des extrémités respectives de deux fibres optiques dans une position o les faces respectives de ces extrémités sont en regard l'une de l'autre, et - immobiliser ces extrémités respectives dans cette position tout en rendant ces extrémités 10 coaxiales, lorsqu'il se trouve dans le deuxième état, ce connecteur étant caractérisé en ce que le moyen à mémoire de forme comprend un premier manchon en matériau à mémoire de forme et un deuxième manchon en matériau élastique, le premier manchon étant ainsi 15 apte à se trouver, suivant la température de ce premier manchon, dans une phase martensitique ou dans une phase austénitique, le premier manchon et le deuxième manchon étant coaxiaux et aptes à exercer des actions radiales l'un sur l'autre pour immobiliser ou, au contraire, 20 libérer les extrémités des fibres optiques, la relation empirique exprimant la différence SmlxMml-Sm2xMm2, o Sml et Sm2 représentent les sections transversales respectives des premier et deuxième manchons et Mml et Mm2 représentent les modules d'élasticité respectifs de 25 ces premier et deuxième manchons, étant négative, lorsque le premier manchon se trouve dans sa phase martensitique, et positive lorsque ce premier manchon se trouve dans sa phase austénitique. Selon un mode de réalisation préféré du 30 connecteur objet de l'invention, celui des premier et deuxième manchons qui est le plus proche des extrémités respectives des fibres optiques comprend une face interne par l'intermédiaire de laquelle ces extrémités B 14005.3 PV respectives sont immobilisées, cette face interne comprenant des moyens de rapprochement qui sont aptes à rapprocher ces extrémités l'une de l'autre lors de l'immobilisation de ces extrémités. De préférence, les moyens de rapprochement se trouvent d'un seul côté de la face interne, correspondant à l'une des extrémités respectives des fibres optiques, et sont aptes à pousser longitudinalement cette extrémité vers l'autre 10 extrémité. Dans ce cas, les moyens de rapprochement comprennent de préférence des indentations en dents de scie. Selon un premier mode de réalisation 15 particulier du connecteur objet de l'invention, le deuxième manchon est placé à l'intérieur du premier manchon, ce premier manchon étant apte à exercer une pression sur le deuxième manchon pour immobiliser les extrémités des fibres optiques, lorsque ce premier 20 manchon est dans l'état austénitique, le deuxième manchon étant apte à exercer une pression sur le premier manchon et à libérer ces extrémités lorsque ce premier manchon est dans l'état martensitique. Selon un deuxième mode de réalisation 25 particulier, le premier manchon est placé à l'intérieur du deuxième manchon, ce deuxième manchon étant apte à exercer une pression sur le premier manchon pour immobiliser les extrémités des fibres optiques, lorsque ce premier manchon est dans l'état martensitique, le 30 premier manchon étant apte à exercer une pression sur le deuxième manchon et à libérer ces extrémités lorsque ce premier manchon est dans l'état austénitique. B 14005.3 PV Le matériau élastique du deuxième manchon peut être un polymère. Le premier manchon peut avoir la forme d'un tube qui est continu ou fendu longitudinalement ou 5 encore ajouré. Il peut aussi être fait à partir d'un fil en matériau à mémoire de forme, ce fil étant bobiné ou maillé ou grillagé. Le connecteur objet de l'invention peut comprendre une pluralité d'exemplaires du moyen à 10 mémoire de forme, qui sont rendus rigidement solidaires les uns des autres et prévus pour connecter une pluralité de fibres optiques respectivement à une pluralité d'autres fibres optiques. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 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 aux dessins 20 annexés sur lesquels: - les figures lA et 1B sont des vues en coupe longitudinale schématiques d'un premier mode de réalisation particulier du connecteur optique objet de l'invention respectivement avant (figure lA) et après 25 (figure 1B) l'immobilisation et l'alignement des fibres optiques, - les figures 2A et 2B sont des vues en coupe transversale schématiques du premier mode de réalisation particulier du connecteur optique objet de 30 l'invention respectivement dans un état o il permet l'immobilisation et l'alignement des fibres optiques (figure 2A) et dans un état o il permet l'introduction des fibres (figure 2B), B 14005.3 PV - les figures 3A à 3D sont des vues en perspective schématiques d'exemples du manchon en matériau à mémoire de forme, que l'on peut utiliser dans l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une variante de réalisation du connecteur optique des figures lA et 1B, - les figures 5A et 5B sont des vues en coupe transversale schématiques d'un deuxième mode de 10 réalisation particulier du connecteur optique objet de l'invention respectivement dans un état o il permet l'immobilisation et l'alignement des fibres optiques (figure 5A) et dans un état o il permet l'introduction des fibres (figure 5B), - la figure 6A est une vue en perspective schématique d'un connecteur conforme à l'invention, permettant de connecter une pluralité de fibres optiques respectivement à une autre pluralité de fibres optiques, et - la figure 6B est une vue en perspective schématique et partielle d'une variante de réalisation du connecteur de la figure 6A. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE R ALISATION PARTICULIERS Le connecteur optique conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur les figures lA, 1B, 2A et 2B, est destiné à connecter deux fibres optiques 2 et 4 de façon que les extrémités respectives 6 et 8 de ces fibres 2 et 4 soient 30 coaxiales, les axes respectifs X et Y de ces extrémités 6 et 8 étant alors confondus, et que les faces respectives 10 et 12 de ces deux extrémités 6 et 8 B 14005.3 PV soient en regard l'une de l'autre comme on le voit sur les figures lA et 1B. Ce connecteur comprend un premier manchon 14 en matériau à mémoire de forme. Ce matériau est par 5 exemple l'alliage TiNi. Cependant, dans la présente invention, tout autre matériau à mémoire de forme est utilisable. Le connecteur comprend aussi un deuxième manchon 16 fait d'un matériau élastique tel qu'un 10 polymère, par exemple un polyimide. Les manchons 14 et 16 sont coaxiaux. Celui des manchons qui est entouré par l'autre a un diamètre externe égal au diamètre interne de celui qui l'entoure et un diamètre interne égal ou légèrement supérieur au 15 diamètre des fibres optiques. Dans l'exemple des figures lA et 1B, le manchon en matériau à mémoire de forme 14 entoure le manchon en matériau élastique 16. On précise que, en vue du montage des 20 extrémités des fibres optiques dans le connecteur, on peut laisser, sur ces extrémités, la gaine protectrice dont sont pourvues les fibres ou, au contraire, ôter cette gaine protectrice de ces extémités. De plus sur toutes les figures lA, 1B, 4, 25 6A et 6B, les faces de ces extrémités sont représentées espacées l'une de l'autre pour une plus grande clarté de ces figures mais, en réalité, ces faces sont l'une contre l'autre. Elles peuvent être espacées l'une de 30 l'autre mais alors un liquide adaptateur d'indice est placé entre elles. On donne ci-après des précisions sur les manchons 14 et 16 en faisant référence aux figures 2A B 14005.3 PV et 2B qui correspondent à une coupe transversale au niveau de l'extrémité 6 de la fibre 2. On note Tr la température de transition de phase du matériau à mémoire de forme, c'est-à-dire la 5 température à laquelle ce matériau passe de la phase martensitique à la phase austénitique. A haute température (figure 2A), c'est-àdire à une température supérieure à Tr, ce qui correspond à l'état nominal du manchon 14 dans la 10 position o les fibres sont connectées, ce manchon 14 est dans l'état rétreint qui assure la mise en compression du manchon interne 16 en polymère. Sous l'effet de cette compression, le manchon 16 immobilise les extrémités 6 et 8 des fibres. 15 On précise que le manchon 14 est prévu pour exercer une pression suffisante sur le manchon interne 16 pour que ce dernier immobilise ces extrémités. Pour ce faire, on fait en sorte que, audessus de Tr, la relation empirique exprimant la 20 différence SmlxMml-Sm2xMm2 soit positive en notant Sml (respectivement Sm2) la section transversale du manchon 14 (respectivement du manchon 16) et Mml (respectivement Mm2) le module élastique du manchon 14 (respectivement du manchon 16). A basse température (figure 2B), c'est-àdire à une température inférieure à Tr, le matériau à mémoire de forme voit son module d'élasticité diminué. Le manchon 14 est dilaté par l'action élastique du manchon en polymère 16, que l'on peut éventuellement 30 associer à un gonflage hydraulique ou mécanique. Pour ce faire, on fait en sorte que, en deçà de Tr, la différence mentionnée plus haut soit négative. B 14005.3 PV A titre purement indicatif et nullement limitatif, - on choisit Tr=-300C pour un manchon 14 opérationnel entre -150C et +850C; - à titre d'exemple ce manchon dans sa variante "tube plein" 14 a, dans l'état martensitique (respectivement austénitique), un diamètre interne de 2mm (respectivement 1,94mm) et un diamètre externe de 2,05mm (respectivement 1,99mm); - le manchon 16 en polymère a un diamètre externe de 2mm (respectivement 1, 94mm) à l'état non comprimé (respectivement à l'état comprimé) et un diamètre interne de 0,128mm (respectivement 0,12mm) à l'état non comprimé (respectivement à l'état comprimé); 15 - le module élastique du manchon 14 à l'état martensitique (respectivement austénitique) vaut 25 à 45 GPa (respectivement 70 à 90GPa), le module élastique du manchon 16 vaut 3 GPa; - les fibres optiques ont un diamètre de 20 125gm. La basse température (inférieure à -300C dans l'exemple ci-dessus) peut être obtenue, sur le terrain, au moyen d'un vaporisateur commercialement disponible qui permet d'obtenir une température de 25 500C. Le manchon en polymère 14 peut être maintenu dilaté (à température ambiante, par exemple pour le stockage du connecteur) par un fil rigide de diamètre approprié (par exemple 150gm dans l'exemple 30 considéré plus haut). Ce fil deviendra libre et pourra être retiré lorsque la température descendra en dessous de Tr. On substituera alors à ce fil les fibres optiques à connecter. B 14005.3 PV Les figures 3A à 3D sont en vues en perspective schématiques de diverses formes possibles pour le manchon 14 en matériau à mémoire de forme. Ce manchon 14 peut avoir la forme d'un tube 5 18 (figure 3A), qui est fermé (sur son pourtour) ou la forme d'un tube fendu longitudinalement 20 (figure 3B) ou encore ajouré (figure 3D) Le pourcentage d'ajour rapporté à une section transversale réduira proportionnellement le 10 module d'élasticité du manchon en alliage à mémoire de forme, ce qui modifiera aussi les dimensions données à titre d'exemple avec un manchon en tube plein (Fig 3A). Le manchon 14 peut aussi être fait d'un fil bobiné (hélicodal) 22 en matériau à mémoire de forme 15 (figure 3C) ou d'un fil maillé ou grillagé 24 en matériau à mémoire de forme (figure 3D). Dans une variante de réalisation schématiquement illustrée par la figure 4, la paroi interne du manchon 16 est pourvue d'un filetage 20 constituant des indentations en dents de scie 26. De préférence, comme le montre la figure 4, ce filetage est asymétrique: il n'est formé que d'un côté de la face interne du manchon 16, correspondant à l'une des extrémités 6 et 8 des fibres, à savoir 25 l'extrémité 6 dans l'exemple. Par compression, lorsque la température est supérieure à Tr, le filetage assure une poussée longitudinale sur l'extrémité 6 de la fibre 2, pour la maintenir en butée contre l'autre extrémité 8 delà 30 fibre 4. On obtient ainsi un manchon 16 à action positive qui améliore le couplage optique entre ces extrémités. B 14005.3 PV il On obtient ainsi un manchon 16 à action positive, qui améliore le couplage optique entre ces extrémités. On donne ci-après un autre exemple du 5 connecteur objet de l'invention en faisant référence aux figures 5A et 5B qui correspondent à une coupe transversale au niveau de l'extrémité 6 de la fibre 2. Dans cet autre exemple, le manchon 14 constitue le manchon interne: il est entouré par le 10 manchon 16 qui constitue le manchon externe. On note encore Tr la température de transition de phase du matériau à mémoire de forme, c'est-à-dire la température à laquelle ce matériau passe de la phase martensitique à la phase 15 austénitique. A basse température (figure 5A), clest-àdire à une température inférieure à Tr, ce qui correspond ici à l'état nominal du manchon 14 dans la position o les fibres sont connectées, le manchon 16 20 assure la mise en compression du manchon interne 14 qui est ductile: il est dans la phase martensitique. Sous l'effet de cette compression, ce manchon 14 immobilise les extrémités 6 et 8 des fibres. On précise que le manchon 16 est prévu pour exercer une 25 pression suffisante sur le manchon interne 14 pour que ce dernier immobilise ces extrémités. Pour ce faire, on fait en sorte que, en deçà de Tr, la différence SmlxMmlSm2xMm2 soit négative, en notant encore Sml (respectivement Sm2) la 30 section transversale du manchon 14 (respectivement du manchon 16) et Mml (respectivement Mm2) le module élastique du manchon 14 (respectivement du manchon 16). B 14005.3 PV A haute température (figure 5B), c'est-àdire à une température supérieure à Tr, le manchon 14 dans sa phase austénitique exerce une force suffisante sur le manchon 16 pour dilater ce dernier et permettre 5 d'introduire librement les extrémités 6 et 8 des fibres optiques dans ce manchon 14. Pour ce faire, on fait en sorte que, audelà de Tr, la différence mentionnée plus haut soit positive. On peut prévoir un gainage interne 28 en polymère à l'intérieur du manchon 14, ce gainage étant ainsi interposé entre ce manchon 14 et les extrémités 6 et 8 des fibres. A titre purement indicatif et nullement 15 limitatif - on choisit Tr=125 C pour un manchon 14 opérationnel à moins de 85 C; - à titre d'exemple ce manchon 14 aura, dans l'état martensitique (respectivement austénitique), un diamètre interne de 0,15mm (respectivement 0,145mm) et un diamètre externe de 0,350mm (respectivement 0,337mm); - le manchon 16 en polymère a un diamètre externe de 2mm (respectivement 1,99mm) et un diamètre 25 interne de 0,350mm (respectivement 0,337mm) dans l'état o il comprime le manchon 14 (respectivement o il est comprimé par le manchon 14); - le module élastique du manchon 14 à l'état martensitique (respectivement austénitique) vaut 30 25 à 45GPa (respectivement 70 à 90 GPa); - le module élastique du manchon 16 vaut 3 GPa; B 14005.3 PV - à l'état non comprimé le gainage 28 en polymère a une épaisseur de 12gm; - les fibres optiques ont un diamètre de gm. Dans le cas des figures 5A et 5B, le manchon 14 peut encore avoir l'une des formes mentionnées dans la description des figures 3A à 3D. Bien sr, une combinaison de ces deux arrangements (Figures 1A-2A et 1B2B) décrits est aussi 10 possible pour adapter les dimensions aux valeurs des modules d'élasticité des matériaux en alliage à mémoire de forme et du ou des polymères choisis. De plus, la face interne de ce manchon 14 peut encore être pourvue, d'un côté, des indentations 15 du genre de celles que l'on a décrites en faisant référence à la figure 4. Sur la figure 6A, on voit un connecteur conforme à l'invention, comprenant plusieurs connecteurs 30 du genre de ceux qui ont été décrits 20 précédemment, par exemple en faisant référence aux figures lA et 1B. Ces connecteurs 30 sont rendus rigidement solidaires les uns des autres par l'intermédiaire d'éléments 32, par exemple en acier inoxydable, et de 25 façon que les axes des perçages longitudinaux respectifs des manchons des connecteurs soient parallèles les uns aux autres. Chacun de ces connecteurs 30 permet de connecter une fibre optique 2 à une fibre optique 4 de 30 sorte que le connecteur de la figure 6A permet de relier optiquement un premier ensemble de fibres optiques 2 à un deuxième ensemble de fibres optiques 4. B 14005.3 PV La figure 6B est une vue en perspective schématique et partielle d'une variante de réalisation de la figure 6A o les connecteurs 30 sont rendus rigidement solidaires les uns des autres par 5 l'intermédiaire de deux plaques identiques 34 et 36 par exemple en céramique ou en verre, pourvues de sillons parallèles en forme de V. Chaque sillon comprend une portion 38 apte à accueillir l'un des manchons 14 et, de part et 10 d'autre de cette portion 38, deux portions 40 et 42 aptes à accueillir respectivement des portions des fibres 2 et 4 qui se trouvent de part et d'autre du manchon considéré. B 14005.3 PV REVENDICATIONS 1. Connecteur optique, ce connecteur comprenant au moins un moyen à mémoire de forme (14, 18), ce moyen à mémoire de forme étant apte à: - se déformer en passant d'un premier état à un deuxième état par modification de la température de ce moyen à mémoire de forme, - recevoir, lorsqu'il se trouve dans le premier état, des extrémités respectives (6, 8) de deux 10 fibres optiques (2,4) dans une position o les faces respectives (10, 12) de ces extrémités sont en regard l'une de l'autre, et - immobiliser ces deux extrémités respectives dans cette position tout en rendant ces 15 extrémités coaxiales, lorsqu'il se trouve dans le deuxième état, ce connecteur optique étant caractérisé en ce que le moyen à mémoire de forme comprend un premier manchon (14) en matériau à mémoire de forme et un 20 deuxième manchon (18) en matériau élastique, le premier manchon étant ainsi apte à se trouver, suivant la température de ce premier manchon, dans une phase martensitique ou dans une phase austénitique, le premier manchon et le deuxième manchon étant coaxiaux 25 et aptes à exercer des actions radiales l'un sur l'autre pour immobiliser ou, au contraire, libérer les extrémités (6, 8) des fibres optiques, la relation empirique exprimant la différence SmlxMml-Sm2xMm2, o Sml et Sm2 représentent les sections transversales 30 respectives des premier et deuxième manchons (14, 16) et Mml et Mm2 représentent les modules d'élasticité respectifs de ces premier et deuxième manchons, étant négative, lorsque le premier manchon se trouve dans sa B 14005.3 PV phase martensitique, et positive lorsque ce premier manchon se trouve dans sa phase austénitique. 2. Connecteur selon la revendication 1, dans lequel celui des premier et deuxième manchons (14, 5 16) qui est le plus proche des extrémités respectives (6, 8) des fibres optiques comprend une face interne par l'intermédiaire de laquelle ces extrémités respectives sont immobilisées, cette face interne comprenant des moyens de rapprochement (26) qui sont 10 aptes à rapprocher ces extrémités l'une de l'autre lors de l'immobilisation de ces extrémités. 3. Connecteur selon la revendication 2, dans lequel les moyens de rapprochement (26) se trouvent d'un seul côté de la face interne, 15 correspondant à l'une des extrémités respectives (6, 8) des fibres optiques, et sont aptes à pousser longitudinalement cette extrémité vers l'autre extrémité. 4. Connecteur selon la revendication 3, 20 dans lequel les moyens de rapprochement comprennent des indentations (26) en dents de scie. 5. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième manchon (16) est placé à l'intérieur du premier manchon (14), 25 ce premier manchon étant apte à exercer une pression sur le deuxième manchon pour immobiliser les extrémités des fibres optiques, lorsque ce premier manchon est dans l'état austénitique, le deuxième manchon étant apte à exercer une pression sur le premier manchon et à 30 libérer ces extrémités lorsque ce premier manchon est dans l'état martensitique. 6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le premier manchon B 14005.3 PV (14) est placé à l'intérieur du deuxième manchon (16), ce deuxième manchon étant apte à exercer une pression sur le premier manchon pour immobiliser les extrémités des fibres optiques, lorsque ce premier manchon est 5 dans l'état martensitique, le premier manchon étant apte à exercer une pression sur le deuxième manchon et à libérer ces extrémités lorsque ce premier manchon est dans l'état austénitique. 7. Connecteur selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 6, dans lequel le matériau élastique du deuxième manchon (16) est un polymère. 8. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier manchon (14) a la forme d'un tube (18, 20) qui est continu ou 15 fendu longitudinalement ou ajouré. 9. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier manchon (14) est fait à partir d'un fil (22, 24) en matériau à mémoire de forme, ce fil étant bobiné ou maillé ou 20 grillagé. 10. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant une pluralité d'exemplaires (30) du moyen à mémoire de forme, qui sont rendus rigidement solidaires les uns des autres et 25 prévus pour connecter une pluralité de fibres optiques (2) respectivement à une pluralité d'autres fibres optiques (4). B 14005.3 PV