Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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L'invention se réfère à la technique de transmission
d~informations à l'aide d'un faisceau lumineux qui traverse des
fibres optiques, de très faible diam~tre.
Un sy~tème de transmission par faisceaux lu~ineux comporte
normalement une source lumineuse d'émission d'un côté, par exemple
une diode électroluminescente ou une diode laser, un élément photo-
sensible de réception de l'autre côté, par exemple une photodiode,
et un guide d'onde~ par exemple à fibre optique, entre la source et
l'élément photosensible. Compte tenu des ~aibles dimensions
transversales de chacune des fibres (le coeur, par exemple en
silice dopée, a un diamètre de l'ordre de 75 um et moins et l'en-
robage, par exemple en silice pure, a un diamètre de l'ordre de 125
~m) on a besoin d'une technique de connexion des fibres très
particulière 9i l~on veut satisfaire aux exigences tr~s poussées
de préoision de l'alignement entre fibres. En effet, le ~tabilité
de mode de transmis~ion décroît et l'affaiblissement énergétique
cro~t rapidement avec les erreurs d'alignement.
Ces exigences ~nt conduit jusqu'ici à certains di~positifs,
on a décrit, par exemple, dans le demande de brevet françai~ publié
N2,178,963, au nom de Western Electric Company, ~ncorporated, un
di~positif de raccordement de fibres optiques qui comporte un tube
capillaire de~tiné à l'alignement des extrêmités adjacantes et un
di~po~itif de liaison de~ extrêmités adjacantes loxsqu'elles sont
dan~ le tube. ~e tube est de diamatre interne lég~rement supérieur
au diamètre extérieur de~ fibres, dans sa partie centrale, tandis
que ses extr8mités ~ont légèrement éYasée3 et facilitent l'introduc-
tion dec fibre~. I,e tube est muni d'une ouverture transver~ale,
dans la zone de connexion des fibres. Le dispositif de liaison
e~t con~titué par une perle en matière thermoplast~que transparente
d'indice de réfraction trè~ proche de celui des fibres et de
température de fusion nettement inférieure ~ celle des fibres.
Le perle est introduite dans l'ouverture transversale du tube.
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~e tube est electriquement conducteur ou présente un revêtement
extérieur électriquement conducteur. Le revêtement conducteur est
obtenu par dépôt sous vide d'une couche de chrome-or sur la surface
du tube, ou par pulvérisation d'une couche d'oxyde d'indium.
La passage a 'un courant électrique dans le tube, le
cha ~e par résistance; la chaleur créée dans le tube est transmise
par conduction aux fibre~ et ~ la perle. Cette dernière se ramollit,
fond et s'ecoule entre les extrémités des fibres alignées. Apr~s
refroidi~ement la matière thermoplastique durcit et ~orme une
liaison entre le~ deux fibres.
D'autre~ réalisations sont également connues; par exemple,
on a décrit, dan~ la demande de brevet allemand publiée sous le
no 2.363.987, au nom de Siemens AG. un dispositif de raccordement
de fibre3 comportant un tube capillaire dont le canal e~t de
diamètre intérieur nettement supérieur à celui de~ fibres, au
moin~ deux fois. Ce tube e~t chauffé pour la cr6ation d'empreintes,
dispo~ées ~ 120 les une~ de~ autres, sur le tube. Au droit des
empreinte~ ainai formées, le canal inférieur est rétréci, ces
empreintes permettent d'obtenir l'alignement des ~ibres dans le
tube.
En regard de ces deux types de ré~llisation donnés, il
appara~t que deux problèmes contradictoires, insertion des fibres
et alignement des fibres, ~ont liés à la constitution d'une
oonn~xion.
Dans le premier type de réali~ation, correspondant au cas
où le tube présente un canal de diamètre proche de celui de~ ~ibres,
on obtient l'alignement des fibres, par contre leur insertion et
leur positionnement relatif dans la partie centrale du canal sont
délicats. ~a perle thermoplastique vient assurer une liaison directe
~o entre les deux fibres.
Dans le deuxième type de réalisation, correspondant au
cas où le tybe présente un canal de diamètre important par rapport
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à celui des fibres, l'insertion des fibres est aisée par contreJ
leur alignement n'est pas obtenu. ~e jeu d'empreintes créé dan~
le tube retrécit localement le canal intérieur pour obtenir
l'alignement des fibres.
~ a présente invention a pour but de réaliser une connexion
de fibre~ optiques au moyen d'un t~be capillaire, de canal interne
de diamètre très proche de celui des fibres par mise en oeuvre
d'un procédé simple ne requiérant aucun personnel 3pécialisé.
~ 'invention a pour objet un procédé de connexion de
fibres optiques réalisé au moyen d'un tube capillaire dont le canal
interne est au moins dans se partie centrale de diamètre intérieur
très faiblement ~upérieur au dia~ètre des fibres à connecter qu'il
doit recevoir, caractérisé en ce qu'il consists a appliquer des
vibrations transversales de faible amplitude à ch3cune des fibres
au cours de leur guidage dans le tube ~usqu'à ce que leurs faces
frontales soient en oontact l'une avec l'autre dans la partie
centrale du tube.
~ 'invention a également pour ob~et un ban¢ de connexion
de fibree optiques appartenant à deux faisceaux de fibres, pour la
mise en oeuvre du procéd~ ci-desaus, ce banc est caractérisé par
le fait qu'il comporte deux pièces porte-fibres; chacune présentant
une pluralité de passages cylindriques destinés à recevoir les
fibres de l'un des faisceaux de fibres, les fibres traversant la
pieoe porte-~$bres en lais~ant leurs extrémité~ dénudées déborder
sur un~ longueur définie, une pièce porte-tubes capillaires
présentant une pluralité de passage~ cylindriques disposés identi-
quement aux passages de chaque pièce porte-fibres, dan~ lesquels
~ont logés des tubes capillaires de longueur définis pour recevoir
chacun les extrémités dénudée~ venant en contact l'une avec l'autre
de deux fibres appartenant à l'un et l'autre des fai~ceau~, une
poutre reposant sur un socle et sur laquelle lesdite~ pièces porte-
~ibre~ sont montées mobile~ en translation de part et d'autre de la
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pièce porte-tube~ montée fixe sur la poutre, une source de vibra-
tions en contact avec la poutre, pour lui appliquer des vibrations
transversales au cours de la translation de chaque pièce porte-
fibres vers la pièce porte-tubes.
D'autre~ caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront au cour~ de la description qui suit~donnée en regard
du dessin aDnexé, dans lequel :
- les figures 1 et 2 représentent, en coupe, à une échel-
le très agrandie, un tube capillaire destiné à assurer une connexion
entre deux fibres optiques et ce m8me tube capillaire une fois la
connexion réalisée.
- la figure 3 e~t un montage pour la mise en oeuvre du
procédé selon l~invention et les figùres 4 et 5 sont une vue de
cat~ et une vue en coupe selon les lignes AA et B~ de la figure 3.
Dans la figure 1, on a représenté un tube capillaire 1,
de~tiné à a~surer la connexion de deux fibre~ optique~. ~e tube
capillaire 1 est en verre, à point de fusion nettement inférieur
à oelui des fibres et à coefficiant de dilatation thermique
lég~rement supérieur à celui des fibres, il e~t p~A~r exemple en
borosilicate. ~e canal intérieur 2 du tube capillaire est évasé
~ se~ deux extrêmités 3 et 4 tandis qu'il est cylindrique sur au
moins la moitié de 8A longueur et est de diamètre très légèrement
supérieur au diamatre extérieur des fibres. ~a longueur du tube
capillaire est choisie de ~orte que chacune des deux fibres à
connecter y soit engagée ~ur une longueur au moins égale à dix foi~
le diam~tre extérieur des fibres.
A titre d'exemple, dans le cas de fibre~ optiques de
diamètre exterieur de 100 ~m, le tube capillaire est choisi de
longueur de l'ordre de 5 mm, le canal interne e~t cylindrique sur
4 mm envixon et sur cette partie cylindrique a un diamètre voisin
de 110 ~m; les deux extrémité~ du canal, chacune de
l'ordre de 500 um de longueur, sont coniques, le diamètre de leur
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ouverture est de l'ordre de 1 mm. Le tube capillaire a un diamètre
extérieur de l'ordre de 2 ~m.
Ainsi qu'il sera expliqué en regard des figures 3 à 5,
l'insertion des fibres optiques dan~ le tube capillaire 1 ~e fait
en venant guider les fibres dan3 le canal et en leur imprimant
des vibrations au cours de leur guidage, ceci jusqu'à ce que les
faces frontales des fibres viennent en contact l'une avec l'autre,
au niveau de la partie centrale du canal. Ainsi qu'il est connu,
préalablement à l'insertion des fibres dans le tube, leq fibres
gainées en vue de leur protection, sont dénudées au niveau de leurs
extrémités et le~ faces frontales préparées , par exe~ple par
cas~ure franche.
~ es fibres étant en place dans le tube, au moins les
extrémité8 du tube capillaire sont portées à leur point de
ramollissement. Ceci est réalisé par chau~fage de tout ou de~
extr~mltéa du tube capillaire, ~ une température r~gulée entre 400
et 700C selon le type de verre du tube capillaire. ~e~ extrémités
du tube ayant atteint le point de ramolliasement, la tenaion
oapillaire du ~erre produit un effet de res~errement des extrémités
~0 ~u tube sur les fibres. Ce resserrement peut bien entendu être
contrôlé, au refroidissement, par pin¢ement des extrémités du tube
capillaire. ,
~ a figure 2 illustre la connexion terminée. ~e tube ca-
pillaire 1 contient deu2 fibres optiques 5 et 6J les extrémités du
tube sont res~errées sur les fibres et assurent leur maintien dans
le tube.
De part et d~autre du tube capillaire 1, le~ fibres ~ont
toujours recouvertes par leur gaine de protection 7 ou 8, par exem-
pleen matière plastique. Ces gaines 7 et 8, s'étendant initialement
sur toute la longueur des fibres, ont été ~ectionnées de manière que
les faces frontales des extrémités des fibres étant en contact dans
la partie centrale du tube, les extrémités des gaines viennent
pratiquement en co~tact avec les e~trémités du tube capillaire.
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~03~
Pour améliorer les performances de la connexion réalisée,
on peut en outre préalablement à l'insertion des fibres~mouiller le~
face~ frontale~ de~ fibres à connecter avec un liquide, dont
l'indice de réfraction est proche de celui du coeur des fibres.
On réalise le tube capillaire selon la figure 1, de dimen-
sions définies en fonction du diamètre des fibres optiques à connec-
ter, par étirage d'un tube de verre long dont le diamètre extérieur
et le diamètre du canal sont élevés par rapport aux dimensions
correspondantes à obtenir. Le tube initial traverse un creuset et
pa~se entre des paires de galets d'entraînement, la vitesse d'éti-
rage et la température du creuset sont réglées de manière que le
tube étiré pré~ente un canal de diamètre prédéterminé qui est très
lég~rement supérieur à celui des fibres à connecter.
~ es tubes capillaires pour la connexion de fibre~ ~ont
ensuite obtenus par découpage du tube étiré en tronçons de 5 mm de
long environ. En variante, le tube etire est dccoupé en tronçons
de grande longueur, par exarnple de lm, ce~ tronçons ~ont alor~
assembles en ~ai~ceaux au moyen d~un liant tel que ceux utilises en
~err~rie, puis le~ faisceaux sont découpés, au moyen d'une ~cie à
diarnant, pour obt~nir des ensembles de tubes capiLlaires a la
longueur désires de l'ordre de 5 mm. Les c~nes aux extrémités des
tubes capillaires de connexion (figure 1) sont obtenus par usinage
à l'abrasif.
~ es tubes capillaires individuels, obtenus directement à
partir du tube étiré ou à partir des ensembles de tubes séparés les
uns des autre~ au moyen d'un solvant convenable, sont alors confor-
Me~ ~ ceux de la figure 1. Bien entendu, un examen au rnicros(ope,
ou autre tr~yen d~aErandi~se~ent, est pratiqué après étirage du tube
initial afin de ne retenir que les tubes capillaires aux dimensions
souhaitées.
~ opér~tion d'insertion des fibres dans les tubes
capillaires, tel que celui de la figure 1 est décrite en regard
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--.- . , . , , . . .~. ... .
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des figures 3 et 5.
~ 'ensemble mécanique, ou banc de connexion des fibres,
comporte un socle horizontal 10 portant deux ~ras verticaux 11 et
12. Ce~ bras verticaux 11 et 12 portant une poutre 13 de section
rextangulaire qui, par exemple, repose au fond de deux U d'extrèmité
des b~as respectifs.
~ a poutre 13 porte une pr,emière pièce porte-fibres 14,
une piece porte-tubes 15 et une deuxième pièce porte-fibres 16, la
pièce porte-tube8étant di~posée entre les deux autres. Ces troi~
10 pièces 11-16 sont destinées à a~surer simultanément une connexion
multifibres, c'est-à-dire entre paire~ de fibres appartenant à
deux fai8ceaux tels 17 et 18. ~es pièces 14 et 16 portant les
fibres sont mobiles en translation sur la poutre. ~a pièce porte-
tube~ est fixe sur la poutre.
La pi~ce porte-fibre~ 14 comporte une pièce centrale
cylindrique 19, st deux pièces périphériques ~emi-cylindrique~ 20
et 21 aa~emblée3 l~une à l'autre et enaerrtant la pièce entrale.
Ces pièce~ sont par exemple en acier. ~a périphérie de la piace
centrale 19 et le bord intérieur des pièces 20 et 21 présentant
20 de~ alvéoles délimitant des passages cylindriques tels que 22 pour
le~ fibres 5, chacune recouverte de sa gaine 7, du faisceau de
fibres.
~ es fibre~ gainée~ traversent la pièce porte-fibres 14;
les extrémité~ de~ fibres ~ont dénudées et débordent légèrement
au-delà de la pièce 14, chacune sur une longueur sensiblement
égale à la moitié de la longueur du tube capillaire (figure 1), sur
la piece 14 est monté un pied 23, équipé d'une fenêtre 24 de ~ection
rectangulaire, traversée par la poutre 13 qui assure le maintien
de la pièce 14 tout en permettant une translation de la pièce le
30 long de la poutre.
~ a pièce porte-fibres 16 est identique t~ la pièce 14,
elle reçoit le~ fibres du faisceau 18, dont les extrémités dénudées
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6 débordent également au-dela de sa face de manière analogue aux
extrémités de fibre~ 5, de sorte que les extrémités dénudée~ de
chaque paire de fibres à connecter correspondent à la longueur du
tube calibré.
La pièce porte-tubes 15 comporte une pièce centrale de
section circulaire, 25, par exemple en quartz, deux pièces 26 et
27 de section semi-circulaire, par exemple en acier, assemblées
l'une ~ur l'autre pour en~errer la pièce centrale, et un conducteur
électrique extérieur 28 formant un res~ort annulaire monté sur les
deux pièce~ 26 et 21. ~a pièce centrale et le~ pièces 26 et 27
aprèa assemblage, 30nt percées de canaux cylindriques tels que
29 destinés à recevoir les tubes capillaires l tselon la figure l).
Ces canaux définissent des alvéoles semi-cylindriques sur la
périphérie de la pièce centrale et sur le bord intérieur de
chacune des pièce~ 26 et 27,
Le~ extrémités du conducteur extérieur 28 peuvent atre
reliées à une ~ource d'alimentation, pour obtenir à partir de la
di~ipation thermique dans le conducteur l~apport de chaleur
néces~alre pour porter les tube3 à leur point de :~emollissement,
cette chaleur étant transmise à travers les pièces 26 et 27 en acier.
Le banc d'insertion comporte en outre une source de
vibrations 30, telle qu'un électroaimant, imprimant des vibrations
transversale~ de faible amplitude, de l'ordre de lO ~m, à la poutre
et donc aux pièces portées par la poutre.
~ es tubes capillaires étant loeés dans les canaux de la
pièce porte-tubes 15 et les fibres des faisceaux 17 et 18 insérée~
dans les passages 22 des pièces porte-fibres et préparées pour les
connexions à réaliser (extrémités dénudées et mises à la longueur
voulue) les deux pièces porte-fibres 14 et 16 sont actionnées en
translation selon les flèches Fl et F~, par exempl.e à la main,
jusqu'~ butée des pièces porte-fibres contre la pièce porte-tubes. ~-.
Les passages cylindrique~ 22 et 29 des pièces 14, 15 et 16 recevant
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~. ... . . .
,,: ':,; .' ' ' . :, . ' '.~ ' . . '
' ,, , ' ' ! . ', , ' ' , , , ' , ' .. . .
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les extrémités des paires de fibres à connecter et les tubes
respectifs se correspondent initialement en position avec
précisiDn. Au cours de la translation des pièces porte-fibres,
le~ vibrations sont appliquées à la poutre et transmises aux fibres
et aux tubes. Ce3 vibrations facilitant le glissement de chacune
des fibres a l'intérieur du canal du tube devant la recevoir, jus-
qu~à se partie centrale, ceci malgré le diamètre du canal choisi
très proche de celui de la fibre. ~a connexion étant réalisée, les
diverses pièce6 c~nstituant les pièces porte-fibres et la pièce
porte-tubes sont désassemblées pour libérer les fibres connectées
deux à deux au moyen des tubes respectifs dans le~quels elles sont
maintenues.
~ es connexions, obtenues ainsi, sont rapides à réaliser
et ne néCessitent aucune intervention particulière ou délicate.
