**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Dispositif pour connecter une diode à effet laser (D) à une fibre optique (F), ledit dispositif comportant un corps de révolution de forme générale tubulaire (1), à sa partie avant des premiers moyens d'assemblage (10) avec la diode et son circuit d'alimentation (C) ainsi qu'avec une lentille de focalisation (L) qui permettent un ajustement longitudinal (z'z) de la distance axiale entre la diode (D) et la lentille (L) afin d'ajuster le point de focalisation (A) de la lentille (L) dans un plan perpendiculaire (P ou x'x-y'y) à l'axe longitudinal du dispositif et passant par l'extrémité de la fibre (F), et à sa partie arrière des seconds moyens d'assemblage (30) avec la fibre optique (F) qui permettent des ajustements transversaux (x'x, y'y) perpendiculaires audit axe longitudinal de la position de l'extrémité de la fibre dans ledit plan défini précédemment,
afin de centrer l'extrémité de la fibre (F) sur ledit point de focalisation (A), caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'assemblage (10) comprennent:
- une première douille (21) porteuse de la diode (D) et emmanchée à frottement dans une seconde douille (22) insérable en position déterminée dans le corps (1) et dans laquelle peut coulisser à frottement doux une troisième douille (23) porteuse de la lentille (L), et
des doigts radiaux (232) pour positionner longitudinalement (z'z) la lentille (L) par rapport à la diode (D), lesdits doigts étant vissés dans la troisième douille (23),
librement guidés suivant la direction axiale longitudinale (z'z) du corps (1) dans les fentes (103) et déplaçables et immobilisables longitudinalement (z'z) au moyen d'écrous (24) encadrant lesdits doigts et vissés sur le pourtour extérieur du corps (1).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens d'assemblage (30) comprennent:
une quatrième douille (31) qui assure la fixation de la fibre optique (F) passant dans un canal (36) coaxial à la quatrième douille,
-- un ensemble comportant un tampon élastomère (34), un piston métallique (35) et un écrou (37) afin que l'extrémité intérieure de la fibre affleure rigoureusement un orifice calibré (361) de la face frontale de la quatrième douille (31),
- un fourreau de révolution (38) qui est pourvu à son arrière d'un bourrelet torique (382) emmanché à frottement dur dans le corps (1) mais donnant au fourreau (38) une certaine liberté d'orientation transversale (x'x, y'y) et dans lequel la quatrième douille (31) est insérée à frottement doux en une position déterminée suivant la direction axiale longitudinale (z'z),
et
quatre vis radiales (383) qui sont deux à deux opposées suivant les deux directions transversales (x'x, y'y) et agissent sur l'extrémité avant libre du fourreau (38) afin de permettre d'orienter transversalement (x'x, y'y) le fourreau (38) solidaire de la quatrième douille et de la fibre à l'encontre de l'action d'un joint torique (39) de rappel qui sollicite le fourreau (38) à revenir à une position de repos coaxiale au corps (1).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour rendre faciles et rapides les démontages, il comporte des premier et second accouplements à prise rapide constitués chacun par un écrou raccord-union (12-32) coulissant librement sur le pourtour extérieur d'un élément mâle et coopérant par deux fentes hélicoïdales avec deux ergots radiaux (113-105) faisant saillie sur un élément femelle, cependant qu'au moins un joint torique (13-33) est incorporé entre le fond de l'écrou et une collerette (102-312) solidaire de l'élément mâle soit:
:
-- à l'avant, ledit premier accouplement où l'élément mâle est le corps (I) et l'élément femelle est une embase (11) rigidement fixée sur le circuit d'alimentation (C) de la diode (D), et
- à l'arrière, ledit second accouplement où l'élément mâle est la quatrième douille (31) et l'élément femelle est le corps (1).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, pour qu'en cas de changement de fibre (F), lesdits ajustements ne soient pas perdus, la quatrième douille (31) a son pourtour extérieur pourvu d'une rainure de direction axiale longitudinale (z'z) qui coopère avec une clavette (107) emmanchée dans le corps (1).
La présente invention concerne un dispositif pour connecter une diode à effet laser à une fibre optique d'un système de transmission par fibres optiques.
On ne connaît de tels dispositifs de connexion qu'au stade du laboratoire ou les divers éléments à connecter ont leurs positionnements les uns par rapport aux autres ajustés au moyen de micromanipulateurs donnant des déplacements suivant trois directions perpendiculaires. Il est évident que de tels montages ne peuvent être satisfaisants dans le cadre réel d'un système de transmission par fibres optiques
La présente invention a pour but de concevoir un dispositif de connexion d'une diode à effet laser et une fibre optique qui permet des déconnexions et connexions successives de la fibre, aisées, fiables, assure une bonne protection de la diode et de la fibre, des pertes par couplage minimales, et une bonne stabilité contre les chocs et vibrations, les écarts de température, l'humidité, etc., et enfin permet un remplacement aisé et rapide de la diode ainsi que de la fibre.
A cette fin, un dispositif pour connecter une diode à effet laser à une fibre optique conforme à l'invention comporte un corps de révolution de forme générale tubulaire, à sa partie avant des premiers moyens d'assemblage avec la diode et son circuit d'alimentation ainsi qu'avec une lentille de focalisation qui permettent un ajustement longitudinal en z de la distance axiale entre la diode et la lentille afin d'ajuster le point de focalisation de la lentille dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif et passant par l'extrémité de la fibre et, à sa partie arrière, des seconds moyens d'assemblage avec la fibre optique qui permettent des ajustements transversaux en x et y perpendiculaires audit axe longitudinal de la position de l'extrémité de la fibre dans ledit plan défini précédemment afin de centrer l'extrémité de la fibre sur le point de focalisation,
et est caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'assemblage comprennent:
une première douille porteuse de la diode et emmanchée à frottement dans une seconde douille insérable en position déterminée dans le corps et dans laquelle peut coulisser à frottement doux une troisième douille porteuse de la lentille, et
- des doigts radiaux pour positionner longitudinalement en z la lentille par rapport à la diode, lesdits doigts étant vissés dans la troisième douille, librement guidée suivant la direction axiale longitudinale du corps dans des fentes et déplaçables et immobilisables en z au moyen d'écrous encadrant lesdits doigts et vissés sur le pourtour extérieur du corps.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention, les seconds moyens d'assemblage du dispositif de connexion comprennent:
- une quatrième douille qui assure la fixation de la fibre optique passant dans un canal coaxial à la quatrième douille,
- un ensemble comportant un tampon élastomère, un piston métallique et un écrou afin que l'extrémité intérieure de la fibre affleure rigoureusement un orifice calibré de la face frontale de la quatrième douille,
- un fourreau de révolution qui est pourvu à son arrière d'un bourrelet torique emmanché à frottement dur dans le corps mais donnant au fourreau une certaine liberté d'orientation transversale en x et y, et dans lequel la quatrième douille est insérée à frottement doux en une position déterminée suivant la direction axiale en z,
et
quatre vis radiales qui sont deux à deux opposées suivant les deux directions transversales en x et y et agissent sur l'extré
mité avant libre du fourreau afin de permettre d'orienter en x et y
le fourreau solidaire de la quatrième douille et de la fibre à
l'encontre de l'action d'un joint torique de rappel qui sollicite le
fourreau à revenir à une position de repos coaxiale au corps.
D'autres aspects du dispositif de connexion conforme à
l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit d'un
exemple préféré de réalisation et de l'examen des dessins annexés
correspondants dans lesquels: la la fig. 1 est un schéma montrant les ajustements à réaliser
longitudinalement en z de la lentille par rapport à la diode et
transversalement en x et y de l'extrémité intérieure de la fibre
optique, et
la fig. 2 est une vue en coupe du dispositif de connexion
conforme à l'invention.
Quand on veut coupler entre elles une diode laser D et une
fibre optique F, notamment une fibre multimode à faible atténua
tion, comme montré schématiquement à la fig. 1, on cherche à
injecter dans la fibre F le maximum de la puissance lumineuse
fournie par la diode D. Or, la diode a un diagramme d'émission
qui convient peu à la fibre, en raison de l'étroitesse de la surface
réceptrice de celle-ci, typiquement représentée par un cercle de
20 um de diamètre, et de la faiblesse de sa capacité d'acceptance
ou ouverture numérique, typiquement définie par un angle d'inci
dence au plus égal à 89. Dans le cas d'une juxtaposition directe de
la diode et de la fibre, on ne peut guère espérer qu'un rendement
de l'ordre de 10%.
Il est donc indiqué, pour réaliser un tel cou
plage, d'interposer, entre la diode et la fibre, une optique qui,
dans une forme simple de réalisation, est constituée par une
lentille L, notamment une lentille à gradient d'indice particulière
ment bien adaptée par ses caractéristiques géométriques et
optiques au problème à résoudre.
Il est cependant impossible de dire à priori qu'une diode laser
particulière aura une émission bien déterminée par rapport à la
face dite de référence de son boîtier. Il est dès lors nécessaire,
comme l'indique la fig. 1, de prévoir:
- d'une part, un réglage de la lentille L en position le long
d'un axe z'z, entre deux points a, b à faible distance l'un de
l'autre, pour assurer avec la diode D donnée une focalisation en
un point A d'un plan P perpendiculaire à z'z en un point B de cet
axe et passant par la face terminale en regard de la fibre F, et
- d'autre part, un réglage de cette face terminale de la fibre F
en position dans le plan P, pour qu'elle soit centrée sur le point A,
ce qui peut se faire en la déplaçant par rapport à l'un et/ou à l'autre de deux axes orthogonaux x'x,
y'y de ce plan P se coupant
au point B.
A titre d'exemple, dans le cas d'une fibre multimode d'un
diamètre de coeur de 85 llm, il est apparu souhaitable de prévoir
une distance ab d'environ 2 mm et des demi-amplitudes de
déplacement le long des axes x'x, y'y d'environ 0,5 mm.
Tel qu'il est représenté à la fig. 2, un dispositif de connexion
conforme à l'invention comprend essentiellement un corps 1 de
forme tubulaire. La partie avant du dispositif présente un premier
sous-ensemble 10 permettant d'assembler une diode laser D et un
circuit imprimé C d'alimentation de cette diode ainsi qu'une
lentille L, de préférence à gradient d'indice, dont la position est
ajustable le long de l'axe longitudinal du corps 1 et par rapport à
la diode D. La partie arrière du dispositif présente un second
sous-ensemble 30 permettant d'assembler une fibre optique F
dont l'orientation est réglable par rapport à l'axe géométrique
longitudinal du corps 1.
Dans le sous-ensemble avant 10, le corps tubulaire I est
assemblé à une embase 11 de forme générale cylindrique creuse à
fond 111 et bride sortante 112. L'embase 11 et le corps 1 consti
tuent les parties femelle et mâle d'un premier accouplement à
prise rapide comprenant un écrou raccord-union 12 coiffant
l'embase 11. Pour être amené en une position telle que montrée à
la fig. 1, l'écrou 12 est vissé et passe sur un filetage 104 du pour
tour extérieur du corps 1, puis coulisse librement sur le pourtour du corps 1. Au moyen de deux fentes hélicoïdales, avec deux ergots 113 faisant saillie sur l'embase 11, l'écrou 12 assemble élastiquement le corps 1 et l'embase 11 grâce à deux joints toriques 13 qui sont coincés entre le fond de l'écrou et une collerette 102 du corps 1.
L'embase 1 1 est directement fixée, par exemple au moyen de quatre vis 114, contre la face arrière du circuit imprimé d'alimentation C de la diode D. La queue Do de la diode D traverse successivement le fond 111 de l'embase 1 1 et le circuit imprimé C et est soudée au circuit imprimé C.
La diode D a son boîtier vissé dans une première douille 21, elle-même emmanchée à frottement dur dans une seconde douille 22, autour de laquelle peut coulisser le corps I suivant son axe longitudinal et dans laquelle peut également coulisser suivant l'axe longitudinal du corps 1 une troisième douille 23 qui porte la lentille L.
La douille 23 reçoit, avec un léger jeu dans son alésage central, la lentille L qui est immobilisée en position déterminée par exemple au moyen d'une vis de pression transversale 231, par exemple en matière plastique. La douille 23 est, d'autre part, munie de deux doigts 232 cylindriques colinéaires et diamétralement opposés. Les doigts 232 coulissent librement dans deux fentes rectilignes 103 diamétralement opposées du corps 1. La douille 23 ainsi guidée peut être déplacée au moyen de deux écrous moletés 24 qui coopèrent avec le filetage précité 104 du pourtour extérieur du corps I en vue de modifier la position suivant l'axe longitudinal du corps 1 de la lentille L par rapport à la diode D. En manoeuvrant convenablement les écrous 24, on peut non seulement opérer ce déplacement mais bloquer ensuite la lentille L en position ajustée.
Dans le sous-ensemble arrière 30, le corps tubulaire I est assemblé à la partie avant d'une quatrième douille 31 porteuse de la fibre F. Le corps 1 et la douille 31 constituent les parties femelle et mâle d'un second accouplement à prise rapide analogue au premier accouplement précédent, comprenant un écrou raccordun ion 32 coiffant le corps 1. Au moyen de deux fentes hélicoldales, avec deux ergots 105 faisant saillie sur le corps 1, l'écrou 32 assemble élastiquement le corps I et la douille 31 grâce à deux joints toriques 33 qui sont coincés entre le fond de l'écrou 32 et une collerette 312 de la douille 31.
La partie arrière de la douille 31 est percée d'un alésage coaxial quasi borgne 313 dans lequel viennent se loger étroitement à coulissement un tampon 34 en matériau élastomère, tel que caoutchouc de silicone, ainsi qu'un piston métallique 35 en arrière du tampon 34 et en ligne avec celui-ci.
Un canal central 36 traverse successivement de la droite vers la gauche de la fig. 2:
- le piston 35, le canal 36 étant d'abord d'un diamètre correspondant à celui de la gaine de protection G de la fibre F, puis de forme conique pour devenir de diamètre plus étroit,
le tampon 34, et enfin
- la douille 31, le canal 36 étant d'abord d'un diamètre beaucoup plus grand que celui de la fibre, puis de forme conique pour se terminer par un orifice calibré 361, ne laissant à l'extrémité de la fibre F s'y trouvant qu'un très faible jeu, par exemple de 10 pm, compatible avec une bonne fiabilité de la connexion.
Un écrou 37 coiffe l'extrémité arrière de la douille 31. Cet écrou 37 coopère avec un filetage 314 du pourtour extérieur de la douille 31 et également, par son fond, avec un épaulement annulaire 351 du piston 35 pour écraser le tampon 34. Il en résulte que le diamètre du canal central de ce tampon se réduit jusqu'à ce que la fibre F le traversant soit saisie par pincement. On observera qu'ainsi la fibre F n'est pas saisie par encastrement au sens propre du terme, mais de façon souple et élastique, ce qui réduit considérablement les risques de cassure de la fibre dans le cas de chocs ou vibrations. D'un autre côté, la gaine, comme on le verra plus loin, se trouve fixée dans la partie arrière du canal du piston 35 par emmanchement et collage, l'introduction de la colle se faisant par un trou latéral 362 percé dans le piston 35.
La partie avant de la douille 31 est insérée à coulissement étroit dans un fourreau de révolution 38. L'extrémité avant du fourreau 38 présente une bride rentrante 381 qui bute contre la douille 31 et qui coopère également en butée avec une bride rentrante 106 du corps 1. L'extrémité arrière du fourreau 38 comporte un bourrelet torique 382. Le bourrelet 382 est emmanché à frottement dur dans le corps 1, mais permet des déplacements transversaux en x et y du fourreau 38 et de l'extrémité de la fibre F grâce à quatre vis 383 de pression-blocage qui sont vissées dans le corps I et agissent sur l'extrémité avant libre du fourreau 38. Ces quatre vis 383 sont deux à deux colinéaires et orientées au total suivant deux directions transversales et orthogonales x et y d'une section droite du corps 1.
Entre le corps 1 et le fourreau 38 est inséré un joint torique 39 qui a pour rôle, une fois les vis 383 desserrées, de ramener le fourreau 38 à une position de repos, coaxiale au corps 1, permettant ainsi de recueillir, avant tout réglage, une fraction suffisante de la puissance lumineuse venant de la lentille L pour permettre ce réglage.
Pour que, lors du remplacement d'une fibre F par une autre, le réglage de position de l'orifice 361 du canal 36 ne risque pas d'être perdu, il est nécessaire de repérer très exactement la position angulaire de la quatrième douille 31, de façon à pouvoir la reproduire de façon précise. A cette fin, le pourtour extérieur de la douille 31 est pourvu d'une rainure de direction axiale qui coopère avec une clavette 107 emmanchée dans le corps 1.
Le mode d'utilisation du dispositif de connexion ainsi décrit est de préférence le suivant:
Lors d'une première mise en service, on commence par prendre un bout de fibre témoin dont la face d'extrémité a été préparée par une technique de cassure, en elle-même connue. On introduit cette fibre dans la douille 31 jusqu'à butée de son extrémité contre une plaque appliquée sur la face avant frontale plane de la douille 31 et on immobilise la fibre témoin dans la douille 31 par un serrage de l'écrou 37 qui comprime le tampon 34 par l'intermédiaire du piston 35. On glisse ensuite jusqu'à la butée la douille 31 dans le fourreau de centrage 38 et encliquetage de la clavette 107 dans la rainure correspondante de la douille 31. On immobilise la douille 31 dans le corps I au moyen de l'écrou 32.
On peut maintenant effectuer les réglages voulus en utilisant un appareil de mesure indiquant la valeur de la puissance lumineuse sortant de la fibre témoin.
Dans un premier temps, on agit sur les écrous 24 pour déplacer la lentille L en translation z et finalement la bloquer en bonne position. Dans un deuxième temps, on agit sur les vis 383 pour déplacer l'ensemble douille 31, fourreau 38 et face terminale de la fibre témoin en orientation en x et y et pour finalement bloquer cet ensemble en bonne position. On peut améliorer encore ce premier ajustement par un second, reprenant successivement les réglages en z puis en x et y.
Il suffit maintenant de remplacer la fibre témoin par la fibre définitive F d'extrémité traitée et positionnée longitudinalement comme la précédente pour que, sans changer aucun réglage, la puissance transmise reste maximale. La gaine G est alors en outre immobilisée dans le piston 35 au moyen d'une introduction de colle par le trou 362. On opère de même dans le cas d'un changement de fibre F à la suite d'une rupture de celle-ci ou pour quelque autre raison que ce soit.
S'il est nécessaire par contre de remplacer la diode D devenue défaillante, il faut séparer le corps I de l'embase 11 à laquelle restent fixées avec le circuit imprimé C la douille 21 renfermant la diode, ainsi que la douille 22, pour retirer la diode défaillante, la remplacer par une neuve, réassembler le corps I à l'embase 1 1 et reprendre tous les réglages en z et en x et y définis ci-dessus.
Pour déconnecter la fibre F, il suffit de desserrer l'écrou 32 et de retirer la douille 31 du fourreau 38.
On voit ainsi que les réglages de position de la lentille et de position de l'axe de la fibre par rapport à l'axe longitudinal géométrique du dispositif de connexion se font à chaque mise en place d'une diode laser, permettant ensuite sans aucune reprise de réglage des déconnexions et connexions successives et même un remplacement de la fibre optique.
Le rendement de couplage obtenu est équivalent à celui donné par des micromanipulateurs de laboratoire.
** ATTENTION ** start of DESC field can contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Device for connecting a laser effect diode (D) to an optical fiber (F), said device comprising a body of revolution of generally tubular shape (1), at its front part of the first assembly means (10) with the diode and its power supply circuit (C) as well as with a focusing lens (L) which allow a longitudinal adjustment (z'z) of the axial distance between the diode (D) and the lens (L) in order to '' adjust the focal point (A) of the lens (L) in a plane perpendicular (P or x'x-y'y) to the longitudinal axis of the device and passing through the end of the fiber (F), and at its rear part second assembly means (30) with the optical fiber (F) which allow transverse adjustments (x'x, y'y) perpendicular to said longitudinal axis of the position of the end of the fiber in said plane defined above,
in order to center the end of the fiber (F) on said focusing point (A), characterized in that said first assembly means (10) comprise:
- a first socket (21) carrying the diode (D) and frictionally fitted into a second socket (22) which can be inserted in a determined position in the body (1) and in which can slide with gentle friction a third carrying socket (23) of the lens (L), and
radial fingers (232) for longitudinally positioning (z'z) the lens (L) with respect to the diode (D), said fingers being screwed into the third socket (23),
freely guided in the longitudinal axial direction (z'z) of the body (1) in the slots (103) and movable and immobilizable longitudinally (z'z) by means of nuts (24) surrounding said fingers and screwed on the outer periphery of the body (1).
2. Device according to claim 1, characterized in that said second assembly means (30) comprise:
a fourth sleeve (31) which secures the optical fiber (F) passing through a channel (36) coaxial with the fourth sleeve,
- an assembly comprising an elastomeric pad (34), a metal piston (35) and a nut (37) so that the inner end of the fiber is strictly flush with a calibrated orifice (361) of the front face of the fourth bush ( 31),
- a sleeve of revolution (38) which is provided at its rear with an toric bead (382) fitted with hard friction in the body (1) but giving the sleeve (38) a certain freedom of transverse orientation (x'x , y'y) and in which the fourth sleeve (31) is inserted with gentle friction in a determined position in the longitudinal axial direction (z'z),
and
four radial screws (383) which are two by two opposite in the two transverse directions (x'x, y'y) and act on the free front end of the sleeve (38) in order to make it possible to orient transversely (x'x , y'y) the sleeve (38) integral with the fourth sleeve and the fiber against the action of a return O-ring (39) which urges the sleeve (38) to return to a position of rest coaxial to the body (1).
3. Device according to claim 2, characterized in that, to make disassembly easy and quick, it comprises first and second quick-setting couplings each constituted by a union nut (12-32) sliding freely on the outer periphery. of a male element and cooperating by two helical slots with two radial lugs (113-105) projecting on a female element, while at least one O-ring (13-33) is incorporated between the bottom of the nut and a collar (102-312) integral with the male element, either:
:
- at the front, said first coupling where the male element is the body (I) and the female element is a base (11) rigidly fixed to the supply circuit (C) of the diode (D), and
- at the rear, said second coupling where the male element is the fourth bush (31) and the female element is the body (1).
4. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that, so that in the event of a change of fiber (F), said adjustments are not lost, the fourth sleeve (31) has its outer periphery provided with 'a longitudinal axial direction groove (z'z) which cooperates with a key (107) fitted into the body (1).
The present invention relates to a device for connecting a laser effect diode to an optical fiber of an optical fiber transmission system.
Such connection devices are only known at the laboratory stage where the various elements to be connected have their positionings with respect to each other adjusted by means of micromanipulators giving movements in three perpendicular directions. It is obvious that such arrangements cannot be satisfactory in the real context of an optical fiber transmission system.
The object of the present invention is to design a device for connecting a laser-effect diode and an optical fiber which allows successive disconnections and connections of the fiber, easy, reliable, ensures good protection of the diode and of the fiber, minimal coupling losses, and good stability against shocks and vibrations, temperature variations, humidity, etc., and finally allows easy and rapid replacement of the diode as well as of the fiber.
To this end, a device for connecting a laser effect diode to an optical fiber according to the invention comprises a body of revolution of generally tubular shape, at its front part of the first means of assembly with the diode and its circuit. power supply as well as with a focusing lens which allow a longitudinal adjustment in z of the axial distance between the diode and the lens in order to adjust the focal point of the lens in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the device and passing by the end of the fiber and, at its rear part, second means of assembly with the optical fiber which allow transverse adjustments in x and y perpendicular to said longitudinal axis of the position of the end of the fiber in said plane defined previously in order to center the end of the fiber on the focusing point,
and is characterized in that said first assembly means comprise:
a first socket carrying the diode and frictionally fitted into a second socket which can be inserted in a determined position in the body and in which a third socket carrying the lens can slide with gentle friction, and
- Radial fingers to position the lens longitudinally in z with respect to the diode, said fingers being screwed into the third socket, freely guided in the longitudinal axial direction of the body in slots and movable and immobilizable in z by means of framing nuts said fingers and screwed onto the outer periphery of the body.
According to another embodiment of the invention, the second assembly means of the connection device comprise:
- a fourth socket which secures the fixing of the optical fiber passing through a channel coaxial with the fourth socket,
- an assembly comprising an elastomeric pad, a metal piston and a nut so that the inner end of the fiber is strictly flush with a calibrated orifice in the front face of the fourth sleeve,
- a sleeve of revolution which is provided at its rear with a toric bead fitted with hard friction in the body but giving the sleeve a certain freedom of transverse orientation in x and y, and in which the fourth sleeve is inserted with gentle friction in a position determined in the axial direction in z,
and
four radial screws which are two by two opposite in the two transverse directions in x and y and act on the extremity
front moth free of the sheath to allow orientation in x and y
the sleeve integral with the fourth sleeve and the fiber to
against the action of a return O-ring which solicits the
sleeve to return to a rest position coaxial with the body.
Other aspects of the connection device according to
the invention will emerge from the following detailed description of a
preferred exemplary embodiment and examination of the accompanying drawings
correspondents in which: FIG. 1 is a diagram showing the adjustments to be made
longitudinally in z of the lens with respect to the diode and
transversely in x and y of the inner end of the fiber
optical, and
fig. 2 is a sectional view of the connection device
according to the invention.
When we want to couple a laser diode D and a
optical fiber F, in particular a low attenuation multimode fiber
tion, as shown schematically in fig. 1, we are looking to
inject the maximum light power into the fiber F
supplied by diode D. However, the diode has an emission pattern
poorly suited to the fiber, due to the narrowness of the surface
receiver, typically represented by a circle of
20 μm in diameter, and its weak acceptability
or numerical aperture, typically defined by an angle of inci
dence at most equal to 89. In the case of a direct juxtaposition of
the diode and the fiber, one can hardly hope that a return
of the order of 10%.
It is therefore indicated, to achieve such a neck
range, to interpose, between the diode and the fiber, an optic which,
in a simple embodiment, is constituted by a
L lens, in particular a particular gradient index lens
well suited by its geometric characteristics and
optics to the problem to be solved.
However, it is impossible to say a priori that a laser diode
particular will have a well-defined emission in relation to the
the so-called reference face of its housing. It is therefore necessary,
as shown in fig. 1, to provide:
- on the one hand, an adjustment of the lens L in position along
of an axis z'z, between two points a, b at a short distance one of
the other, to ensure with the given diode D a focusing in
a point A of a plane P perpendicular to z'z at a point B of this
axis and passing through the end face facing the fiber F, and
- on the other hand, an adjustment of this end face of the fiber F
in position in plane P, so that it is centered on point A,
which can be done by moving it relative to one and / or the other of two orthogonal axes x'x,
there is this plane P intersecting
at point B.
For example, in the case of a multimode fiber of a
core diameter of 85 μm, it appeared desirable to provide
a distance ab of about 2 mm and half-amplitudes of
displacement along the x'x, y'y axes of approximately 0.5 mm.
As shown in fig. 2, a connection device
according to the invention essentially comprises a body 1 of
tubular shape. The front part of the device has a first
sub-assembly 10 making it possible to assemble a laser diode D and a
printed circuit C supplying this diode as well as a
lens L, preferably with gradient index, the position of which is
adjustable along the longitudinal axis of the body 1 and with respect to
diode D. The rear part of the device has a second
sub-assembly 30 making it possible to assemble an optical fiber F
whose orientation is adjustable with respect to the geometric axis
longitudinal body 1.
In the front sub-assembly 10, the tubular body I is
assembled to a base 11 of generally hollow cylindrical shape with
base 111 and outgoing flange 112. Base 11 and body 1 constitute
kill the female and male parts of a first mating to
quick coupling including a 12 capping union nut
base 11. To be brought into a position as shown in
fig. 1, the nut 12 is screwed on and passes over a thread 104 of the for
outer turn of the body 1, then slides freely around the periphery of the body 1. By means of two helical slots, with two lugs 113 projecting on the base 11, the nut 12 resiliently assembles the body 1 and the base 11 thanks to with two O-rings 13 which are wedged between the bottom of the nut and a flange 102 of the body 1.
The base 1 1 is directly fixed, for example by means of four screws 114, against the rear face of the supply printed circuit C of the diode D. The tail Do of the diode D successively passes through the bottom 111 of the base 1 1 and the printed circuit C and is soldered to the printed circuit C.
The diode D has its housing screwed into a first socket 21, itself fitted with hard friction in a second socket 22, around which the body I can slide along its longitudinal axis and in which can also slide along the longitudinal axis of the body 1 a third socket 23 which carries the lens L.
The sleeve 23 receives, with a slight play in its central bore, the lens L which is immobilized in a determined position, for example by means of a transverse pressure screw 231, for example made of plastic. The bush 23 is, on the other hand, provided with two cylindrical fingers 232 collinear and diametrically opposed. The fingers 232 slide freely in two rectilinear slots 103 diametrically opposed in the body 1. The sleeve 23 thus guided can be moved by means of two knurled nuts 24 which cooperate with the aforementioned thread 104 of the outer periphery of the body I in order to modify the position along the longitudinal axis of the body 1 of the lens L with respect to the diode D. By properly operating the nuts 24, it is not only possible to effect this movement but then to block the lens L in the adjusted position.
In the rear sub-assembly 30, the tubular body I is assembled to the front part of a fourth bush 31 carrying the fiber F. The body 1 and the bush 31 constitute the female and male parts of a second coupling coupling. quick analogous to the first previous coupling, comprising a union nut 32 covering the body 1. By means of two helical slots, with two lugs 105 projecting from the body 1, the nut 32 elastically assembles the body I and the sleeve 31 thanks to with two O-rings 33 which are wedged between the bottom of the nut 32 and a flange 312 of the sleeve 31.
The rear part of the sleeve 31 is pierced with an almost blind coaxial bore 313 in which a buffer 34 of elastomeric material, such as silicone rubber, and a metal piston 35 behind the buffer 34 are slidably housed. and in line with this one.
A central channel 36 passes successively from right to left in FIG. 2:
- the piston 35, the channel 36 being first of a diameter corresponding to that of the protective sheath G of the fiber F, then of conical shape to become of narrower diameter,
the buffer 34, and finally
- the sleeve 31, the channel 36 being first of a much larger diameter than that of the fiber, then of conical shape to end with a calibrated orifice 361, leaving at the end of the fiber F s' finding therein that a very small clearance, for example of 10 μm, compatible with good reliability of the connection.
A nut 37 covers the rear end of the sleeve 31. This nut 37 cooperates with a thread 314 of the outer periphery of the sleeve 31 and also, through its bottom, with an annular shoulder 351 of the piston 35 to crush the buffer 34. It As a result, the diameter of the central channel of this buffer is reduced until the fiber F passing through it is gripped by pinching. It will be observed that thus the fiber F is not grasped by embedding in the proper sense of the term, but in a flexible and elastic manner, which considerably reduces the risks of breaking the fiber in the event of shocks or vibrations. On the other hand, the sheath, as will be seen later, is fixed in the rear part of the channel of the piston 35 by fitting and gluing, the introduction of the glue being done through a lateral hole 362 drilled in the piston. 35.
The front part of the sleeve 31 is inserted narrowly into a sleeve of revolution 38. The front end of the sleeve 38 has a re-entrant flange 381 which abuts against the sleeve 31 and which also cooperates in abutment with a re-entrant flange 106 of the body. 1. The rear end of the sheath 38 comprises a toric bead 382. The bead 382 is fitted with hard friction in the body 1, but allows transverse movements in x and y of the sheath 38 and of the end of the fiber F thanks to with four pressure-locking screws 383 which are screwed into the body I and act on the free front end of the sheath 38. These four screws 383 are two by two collinear and oriented in total in two transverse and orthogonal directions x and y d 'a straight section of the body 1.
Between the body 1 and the sleeve 38 is inserted an O-ring 39 which has the role, once the screws 383 are loosened, to bring the sleeve 38 to a rest position, coaxial with the body 1, thus making it possible to collect, before any adjustment , a sufficient fraction of the light power coming from the lens L to allow this adjustment.
So that, during the replacement of one fiber F by another, the position adjustment of the orifice 361 of the channel 36 does not risk being lost, it is necessary to mark very exactly the angular position of the fourth socket 31 , so as to be able to reproduce it accurately. To this end, the outer periphery of the sleeve 31 is provided with an axial direction groove which cooperates with a key 107 fitted into the body 1.
The mode of use of the connection device thus described is preferably as follows:
When commissioning for the first time, we start by taking a piece of control fiber, the end face of which has been prepared by a breaking technique, in itself known. This fiber is introduced into the sleeve 31 until its end stops against a plate applied to the flat front face of the sleeve 31 and the control fiber is immobilized in the sleeve 31 by tightening the nut 37 which compresses the buffer 34 by means of piston 35. The sleeve 31 is then slipped up to the stop in the centering sleeve 38 and the key 107 is snapped into the corresponding groove of the sleeve 31. The sleeve 31 is immobilized in the body I by means of the nut 32.
The desired settings can now be made using a measuring device indicating the value of the light power exiting the control fiber.
Initially, we act on the nuts 24 to move the lens L in translation z and finally lock it in the correct position. Secondly, the screws 383 are acted on to move the bush 31, sheath 38 and end face of the control fiber assembly in x and y orientation and to finally lock this assembly in the correct position. This first adjustment can be further improved by a second, successively resuming the adjustments in z then in x and y.
It is now sufficient to replace the control fiber with the final fiber F at the end treated and positioned longitudinally like the previous one so that, without changing any setting, the transmitted power remains maximum. The sheath G is then also immobilized in the piston 35 by means of an introduction of glue through the hole 362. The same procedure is carried out in the case of a change of fiber F following a rupture of the latter. or for any other reason.
If, on the other hand, it is necessary to replace the diode D which has become faulty, it is necessary to separate the body I from the base 11 to which the socket 21 containing the diode, as well as the socket 22, remain fixed with the printed circuit C, in order to remove the faulty diode, replace it with a new one, reassemble the body I to the base 1 1 and resume all the settings in z and in x and y defined above.
To disconnect the fiber F, it suffices to loosen the nut 32 and remove the sleeve 31 from the sheath 38.
It can thus be seen that the adjustments of position of the lens and of position of the axis of the fiber with respect to the geometric longitudinal axis of the connection device are made each time a laser diode is put in place, then allowing without any resumption of adjustment of successive disconnections and connections and even replacement of the optical fiber.
The coupling efficiency obtained is equivalent to that given by laboratory micromanipulators.