CA1038150A - Connexion de fibres optiques - Google Patents
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/36—Mechanical coupling means
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- G02B6/3801—Permanent connections, i.e. wherein fibres are kept aligned by mechanical means
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Abstract
Connexion de fibres optiques réalisée au moyen d'un tube capillaire dont le canal interne est de diamètre très faiblement supérieur au diamètre des fibres à connecter et obtenue en appliquant des vibrations transversales de faible amplitude à chacune des fibres au cours de leur guidage dans le tube jusqu'à ce que leurs faces frontales soient en contact dans la partie centrale du tube.
Description
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.
..-` ' ' ' .7 ' ' ' . ,. . , : . ~ . ~ . ,_:._ _ __, , __. _ . _ _ _. _.,_, . .. ~, ;''' '' `' ' '.. , ,' ', , , ' ,' ' ' . ", ,, ',. ' ,' ~' ' . '' ' ,' ',:' ' ,, . ' ~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 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 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 _ 4 _ 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.
~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 --.- . , . , , . . .~. ... .
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 - 7 _ lQ3~50 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 ~. ... . . .
,,: ':,; .' ' ' . :, . ' '.~ ' . . ' ' ,, , ' ' ! . ', , ' ' , , , ' , ' .. . .
103~50 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.
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.
..-` ' ' ' .7 ' ' ' . ,. . , : . ~ . ~ . ,_:._ _ __, , __. _ . _ _ _. _.,_, . .. ~, ;''' '' `' ' '.. , ,' ', , , ' ,' ' ' . ", ,, ',. ' ,' ~' ' . '' ' ,' ',:' ' ,, . ' ~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 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 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 _ 4 _ 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.
~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 --.- . , . , , . . .~. ... .
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 - 7 _ lQ3~50 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 ~. ... . . .
,,: ':,; .' ' ' . :, . ' '.~ ' . . ' ' ,, , ' ' ! . ', , ' ' , , , ' , ' .. . .
103~50 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.
Claims (6)
1. Procédé de connexion de fibres optiques réalisée au moyen d'un tube capillaire dont le canal interne est au moins dans sa partie centrale de diamètre intérieur très faiblement supérieur au diamètre des fibres à connecter qu'il doit recevoir, caractérisé
en ce qu'il consiste à appliquer des vibrations transversales de faible amplitude à chacune des fibres au cours de leur guidage dans le tube jusqu'à ce que leurs faces frontales soient en contact l'une avec l'autre dans la partie centrale du tube.
en ce qu'il consiste à appliquer des vibrations transversales de faible amplitude à chacune des fibres au cours de leur guidage dans le tube jusqu'à ce que leurs faces frontales soient en contact l'une avec l'autre dans la partie centrale du tube.
2. Procédé de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après insertion des fibres dans le tube capillaire choisi en verre, ledit tube capillaire est chauffé et porté à son point de ramollissement pour obtenir, au refroidisse-ment, le rétreint du tube sur les fibres.
3. Procédé de connexion selon la revendication 1, carac-térisé par le fait que le tube est choisi de longueur telle que la longueur de chaque fibre engagée dans le tube soit au moins égale à dix fois le diamètre des fibres.
4. Banc de connexion de fibres optiques appartenant respectivement à deux faisceaux de fibres, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 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 pièce porte-fibres en laissant leurs extrémités dénudées déborder sur une longueur définie, une pièce porte-tubes capillaires présentant une pluralité de passages cylindriques disposés identiquement aux passages de chaque pièce porte-fibres, dans lesquels sont logés des tubes capillaires de longueur définie pour recevoir chacun les extrémités dénudées venant en contact l'une avec l'autre de deux fibres appartenant à l'un et l'autre des faisceaux, une poutre reposant sur un socle et sur laquelle lesdites pièces porte-fibres sont montées mobiles en translation de part et d'autre de la pièce porte-tubes montée fixe sur la poutre, une source de vibrations en contact avec la poutre, pour lui appliquer des vibrations trans-versales au cours de la translation de chaque pièce porte-fibres vers la pièce porte-tubes.
de passages cylindriques destinés à recevoir les fibres de l'un des faisceaux de fibres, les fibres traversant la pièce porte-fibres en laissant leurs extrémités dénudées déborder sur une longueur définie, une pièce porte-tubes capillaires présentant une pluralité de passages cylindriques disposés identiquement aux passages de chaque pièce porte-fibres, dans lesquels sont logés des tubes capillaires de longueur définie pour recevoir chacun les extrémités dénudées venant en contact l'une avec l'autre de deux fibres appartenant à l'un et l'autre des faisceaux, une poutre reposant sur un socle et sur laquelle lesdites pièces porte-fibres sont montées mobiles en translation de part et d'autre de la pièce porte-tubes montée fixe sur la poutre, une source de vibrations en contact avec la poutre, pour lui appliquer des vibrations trans-versales au cours de la translation de chaque pièce porte-fibres vers la pièce porte-tubes.
5. Banc de connexion selon la revendication 4, caracté-risé par le fait que la pièce porte-tubes est constitués par un support central de section circulaire, deux pièces semi-cylindriques assemblables sur le support central en l'enserrant et en délimitant entre elles et le support lesdits passages recevant lesdits tubes, et un conducteur électrique extérieur monté sur lesdites deux pièces semi-cylindriques et dont les extrémités sont connectables à une source d'alimentation du conducteur pour provoquer l'échauffe-ment desdits tubes jusqu'a leur point de ramollissement.
6. Banc de connexion selon la revendication 5, caracté-risé par le fait que chacune des pièces porte-fibres est constituée par un support central, de section circulaire, et par deux pièces semi-cylindriques assemblées sur le support central en l'enserrant et en délimitant elles et le support central les passages pour lesdites fibres.
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