PROCEDE FABRICATION DUN RESEAU MI L I L AUX
,XTR M T D'UN FAISCEAU DE FIBRES OPTIQUES, FIBRES OPTIQUES UTILISATION: C EE MAI TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte au domaine de l'optique et pus particulièrement de l'optique appliquée des fibres optiques pour la transmission d'informations. L'invention concerne ainsi des développements niais la micro-optique, Il s agit plus particulièrement e f i,::es optiques dont une extramitè est lisaitée et modifiée 1~i les fibres concernées sont notamment des fibres dites multicoeurs c'est-à-dire constituées d'un ensemble ou faisceau fibres optiques unitaires dont chacune des extrémités est finalement pourvue d'une micro lentille distincte des micro ,ent'iies formées sur 'es extrémités des fibres voisines. Cet a :? I` m nt permet de créer à une extrém{té d'une fibre muittt soeurs ou d'un f tsce,au de fibres i;i optiques ~.~ ~ r.tù~{r4.`•es; un rC"s ia~,{ ~~ r objectifs destinés dedestinés ês ..~ ~.e, des s a r e {dit{rrx..+ • '~ .r exemple ,.a capp ications en imagerie sW uitt: née ext' ou mr.{ittpi x et en tonogrebie, ou en `ipectt{Z#mèfit"{C •{:mul a Ênè` (00 2 iii S'agit. de pouvoir foc 'i ria lumière aux extrèmitès d'un faisceau comprenant On très grand nombre (des {iiie s) de fibres optiques, a i{'{ ri ;i {{ i{ e 20 per autant de micro points une surface don née: EEM%THM LA i E T E { OMen ~, co na o-t. .des rra . ~,. ii2r optiques t i `~~ r ! a'~~~;'iL`.?C~e et iGa~{rs ~,rS.~fo...i~aL.. de fa icte on Par exemple document FA t { déposé eu nom d' demanderesse .concerne des f res optiques don rt odes ou ftti .e~me, t. 25 muer e. présentant rude {:.i m i{gis. de ;;'crias extréniit s uhe Ouverture n£.{mér que La ou les ex r£ mtt s ?drx~%e L: yy yyfbres Sont pourvues {à raine d 'leurs exirè itè d dn e 4c poi arm e transparent obtenu par photop tym Sisafion. Cependant le procédé 3 : dt danS ce documsnf concerne uniquement mo oib es et ne ,'apptique: pas aux fii, res m {'ticoeur :. La tr ttl'las iti r , qui a été ?0 à e e fb. e s teticoee une pe yrr .' ceon entre te{s c ws (extrémités, des fibres unrtatres , ce q. constitue un vaériti te rr t rne. { s udry 2958414 Si Pan souhaite skirienier . vefs des pliotons telles que Ië itriulticiexage en lmaggi:e [000410n. con naît tausSi le docuriient: FR 2 827 968- qui concerne tes ,r i fibres optiques menomodes. ou aSsoeiées iresd>eqdré eir 5 polymère transparent Cette. technologie 'applque texeMple à -qua. oics :tie Seul triode pour des ffindeS éleYée danS une fibremultirnodes. ies pK:S recouvrent, elideument ne C'ertcorn e pas les fibres mUlticoeurs :seten pinventio et 4 probleinaitique. aSsoc:Éteit. Pasr ailleurs on dheKhe dans ce dortaitient adapagi? a oerip.imtton ohin'tiqOe des pics notarnert la viSicosifé de 10' ftirmulation [0005IPat ailleurs, la Microoptique commit plusieurs axes de dévebppement permettant de traiter et/ou de modifier les extrémités de fibres optiques en dobtenir un réseau de mlcrolentllles. Comme on lé sait, la lumière diverge extrémit d'une fibre optique opposèe à celle par laquelle un faisceau lumineux 15 est injecté. Ainsi il est apparu nécessaire de focaliser la lumière en sortie de iibte notamment en prévoyant des lentilles à ces extrémités. Un problème apparaît lorsque la taille eYou la densité des fibres coït. [000fqS elon un premier d0trepgpenent:. pouf 4bi Je. Un r"èseroWt:t de mieteledtli let tà I»rteiMé den ta seau de fibres, on retteeixisi attiqut. cf iii, ue 20 permettant de fabriquer Ose 1:lot es, de Velte :n extrémités de. chacu{t des cc Un raffinement c;mta réalise' ensuite un dépôt.. Contrôlé-de métal autour externe des fibres unitakë.s. à taiter; suivi d'un dépôt aetine puis. t une aftaluec ttinliquo de dégager espacéess fib .[OW] Un :autre: .axe' de epose sur l'attaque chimique des 25. extrémtés 'un ensemble (entre .50 000 et ~fL 000) de fibres Optiques aeran ées selon un réseau 0:n obtient d'abord n réSeeg de trous sensibteireqt cylindriques dent te fond qerrespend aux. extrémités des fibres unitaires pus on remplit ces trous. avec des micro:billes. q eleetridnes qui servent de'i{{icro le`. tilles [00081 Ces techniquets ùmrtués sont de Mise en oeuvre complexe, elles requ-eut. 30: de nombreuses étapes de procédé et se révèlent parfois arrois d{ffic;?e-ien't. contrôlables, d'où des problèmes de coût, de fiabilité. Les pointes de verre présentent en outre des qualités optiques médocres: [00091EXPOSE. DE L'iNVEIeION M10IL.'nventiOn vse à remédier aux incenvrIMierrte dè- de te technique rtotaMment àpi-O00àe' uh mimbenfillesdeeéirnités de. fibres o.Oques unitaret4leerit 3 5e elàn.. fiees: ou d'one fibre. mietrxe.,in:t, comprenant notitemmeM. le dWet goutte (ou rmWsque e d.e sur une pre.Miere extréMte::du 10 faisceau ou de adte fibre i=lticoeurs, [0011]Selon un pi-emiar aspect de l'invention le procédé consiste en outre à - adapter la dimension de iadite goutte injecter une lumière centrée sur une ongueur d'onde donnée è une deuxième extrémité de ladite fibre multicoeurs du faisceau de fibres: afin de polymériser siebtivernent ladite goutte,- rincer 15 premiêre extrémité à raide d'une solution d'un solvant tel que du méthanol Qu de éthanol afin d'obtenir un réseau de fibres optiques unitaires chacune pourvue dune microlentille au niveau de la première extrémité de la fibre muiticoeurs ou du faisceau de fibres, lesdites mierolentilles étant physiquement séparées les unes des autres. 20 (tMIt2lDe ifaçon ispéer4e, le, procédé 'Meier la hauteur de la :ggit.ee en forieicrrde ,Sà composition :ter de leilesorte que.Wite. hauteur e it le te rie à distance mesurée eUAsMenlEeltselérHI'axe tohgitudimAe fibre ebtte à dite pmmiére e-e*nitè et une surface p.bjxinitMe conteewit.. dés ftterse.ctib des faisceaux kereieu: idechaque fibre optique unitarE. tÔ0131Selon u{ mode de réià1ilfion de Ilnve'em ta nlucttett: d e l a dimnafibn dé Iefe. 9obttë cdheiete. en une dfiltinution de: $0n iitt,4t.à environ quelquesmicrométres, [0014IConfamlément à un autre mode de réalisation de l'invention. la réduction de 1 a dimension de 14 z~,t goutte consiste en une di ufiori de Fane A entre le plan d'extrémité de la libre mufti-coeurs et le plan de a tangente de la goutte en périphérie, usqu'à une valeur inférieure à 10'. [001 5jPar 'pian de !a tangente de la goutte en périphérie ' on entend le plan de la surface extérieure de la goutte au niveau de son conta., dque avec le plan dextrémité de la fibre ou du faisceau de fibres, une de PrlveOtl.,e, ladite SOlutibn toMptend un ore phepolymetitee du PUI:A dans:: ietwej est ajouté un Mélange comprenant environ 4* en masse <un: ageM du tygL.:. iassat'ana e'ilidu tWKieé0à1ë, .10 [90.17AvantagenSemeint, oei Utilise une solution sensible à un inhibiteur telode l'orgéne et/ou 1.e 4-Methoxyphéno . présentant un .seuil phetopolymérisation donné et. induit par lecil tel quee l'oxygène t/oule -Methpxypitérie [DOISIEn Outre, on utilitte une source ayant une longueur d'oude de Fordrede 15 .0:532 ...micromètres peur illuMtrier la deuxième extrémité de la fibre rnulticOeUrs ou faisceau de fibres,. [001.9jPréférEintiellernent on illumine ladite extrémité pendantune durée de-l'ordre de la sel onde. [00201A titre Illustratif, l'adaptations de la dniension de la goutte consiste à mettre $0 en contact extrémité plane 'un élément extérieur de type fibre ayant sensiblement le même diamètre extérieur que la goutte, avec sixtrérnité discal et bombée de la goutte adhérant à là première extrémité de la fibre. multicoeurs, à éloi h er lesdites extrémités une fois l'extrémité plane chargée. d'une quantité de solution prtdto-polyiTiérisable, à mesurer l'épaisseur &ou l'angle A de [a goutte 25 sur la première extrémité de la fibre muiticoeurs, puis en fonction du résultat de ie mesure. à rapprocher e dei:veau les deux extrénaprès que l'extrémité plane de l'élément extérieur a été débarrassée de toute Lraoe de solution. On rèttéie cette opération de rapprochement usqu'à l'obtention 'une valeur d'épaisseur cu d'angle A prédéterminée. [0021)L'invention porte en outre sur un faisceau de fibres optiques unitaires se n ,equel tout ou partie desdites fibres est poure l'une de ses extrémités d'une rnicrolentille obtenue par le procédé décrit ci-desus. [0022]Uutilisan(,it d'un faisceau de fibres optiques obtenues selon le procédé 5 décrit <>dessus en imagerie médicale ou multiplexée, en couplage de fibres optiques. fait partie de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES MURES 001D>aUtres caraptéristigées, détailS et aVantages de ressortiront à la lecture de ia r:lescription qui en référence aux figures 10 annexées, eaal. jltUstrenf la plusieurs si;,'hèa ;liustrant les paies étapes du prOCeUé ;avenln, la figure 1,'\. est une coupe simplifiée de ic première extrémité du faisceau de fibres, pourvue d'une goutte de volume important 15 la figure 1B est une coupe simplifiée de la première extrémité du faisceau de fibres, pourvue d'une goutte de voliime réduit la figure 2 est un schéma de principe d'une installation permettant de réduire la dimension d'une goutte de photopolymérisable. et la figure 3 est un schéma montrant le seuil de poly m érisalion radicula, 20 0024IPour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAJLLEE D'UN MODE DE REALISATION [0025] La figure 1 montre les différentes et pi incipales étapes du procédé de 25 réalisation selon .'invention, Dans un premier teinps, on dépose par exemple à raide dune pipette ou <tune fibre extérieure 3, une qouh.e 2 d'une solution photo-polymérisable sur une première extrémilei 10 d'un faisceau de fibres ou d'une fibre dite multicoeies Une fibre rnûtticoeurs 1 consiste eit un faisceau de fiba. optiques "100 gainées extérieurement Comme il sera explicité ciaprès, la solution 30 déposée est préférentiellement une solution à base d'un monomère tel que PET k ans tique e onIncorpore a au moi` un p in te rtel que de[éos . ans le du e!hl& ldall e (UÙE : Pour unem p ( {Ç& préférée .de l'invention:ä on choisit un mélange de 4% e. a e de- DE \ de Û % n masse dè os ne. [0026]Sans sortir du came de ftwe lm} es ph t yq eure pe et modifiés. OK ê rt .adàptés à une longueur d'onde pa cuh r . ia longueur d'onde est de Fo re de 0 2 ic mère. [0027]Une foie la goutte (ou ménisque capiliaritè) mJ $déposée sur s p mil e extrémité 10d lai ou du faisceau de fibres 1, on procède à une a J{de 10 de m dimension de cette goutte 2. Cette adaptation consiste gèn ? m! e \e l une réduction et us particulièrement en une réduction d'épaisseur ±t !u en une diminution de l'angle A entre le an d'extrémité du faisceau fibres et le pian de tangente de : Ü goutte en périphérie -002811 es figu! s- \ et )B sentcomment es â détermine n A b finure 15 1\ correspond à une goutte t selon première aëe du procédé, avec un angle A par exemple de [ordre de 23©t figure }E correspond sensiblement \ une goutte selon la figure lv)dm#jataule e été diminuèe, comme ii sera explicité après. Ainsi l'angle A finêtre dÆl'ordre de 8». g //f S >n 8 mo de i a sa on de / enion déjà tes on df h . d ,Inuer A au cors du océd& 030 âeue ue nec diminution d'épaisseur M'ou d'angle est réalisée mettant en contact t un cément e cur 3 de type fibre ayant sensiblement le méme diamextérieur que ta G9992,avec eeem ÿy{ke bombée ! celle-ci, rapprochement des e\ Çm s e schématisé sur la // figure ) ,ï le contact sur figure l(ii{ Ense on éloigne axialement s extrémités §sorte que l'extrémité de l'élément extérieur initialement re de toute solution, secharge en solution comme visible su figure (iii ;levolume de la goutte 2 est ainsi diminué d'autant, [0031] , :w £ na re montre un ?{ , `{{~#ple. de ma't£r?E ei utilisé pour rè 'E{ser une Ç{f,~ t: iU}c:: \tii Éä`b. Ide Pte tib:e ni ibr 2 22 y de ta tr e d,. 2 f-~ !!-e.#{~c: ~ oury~ e 2. i.3r iiYC`. { ;h 5 e? vis-à-vis Li Cf~\ moi... .: \.~\ e$t3.~~t>~.~.0 .~ .~2 s\3L.i3cZ.,- r a r C: . < : i, #k ? L.. 3rn d ' `?t par tif et ne.e {e.. de S: :Sat..?.. t .. \ t.i e g u ..tk'.: 2, Da.. axe 2(.i25& de ta fibre { à te . i ## yt. És libre eÀtên ure t supportée ett t.. plaça ble 5x{etement qr ce Y uM :Y` sile ntee â` par ex4mlie coM t{t{.{é djune` ; t.{{fie et dtunev s rr romét{{ qu n.. Cet agent eme> t. permet de rapprocher u d''`£s ol ner a :i@ emxe{{t 0 es ff es 1 et 3' Ou pus v { £?{ . feu{ 7 ,per ives. La flèche Fd ps t '.. ` >t a taill 'de la ( ..'te. de Solution p'Eoik p)lyr #£ ri s blE , t. de contrô ae, cette n£d ` le t.iicei [0032]Tout autre moyen connu en soi permettant une telte adaptation s e ORR0~,3~.•`~. ~~5 2 F~e. ~Z,~.Y.~1~~Y.~i un i contrôle rtey peut bien entendu > ){4 û2r E \ sans sortie 4} cadre ~.2 C"h~ f.~{~ être i~•S tv~u%.iv±~ r du `v.2 de 15 {fis@teint on. [0033111 s'agît di-atteindre une certaine valeur z ép ts eur t/ou d'angle A de a extra i seu{i d arien aôic façon:. {èv`w. lus prédise `essft e. En effet t 'aire de soIrttion toingent la #`vii,.ipe• de l'invention est fondé ut itt,. .< t étant induit par un ,bite ur de polymérisation tei que tel que .Ky finie ou coi 20 e 4-'né hcxyphéno°, ou tout autre inhibiteur équivalent L'inhibiteur tue les radicaux libres la so.ut{.:ont vecteurs de la potar#sabâo{, lier pécchantt donc de se produire. Afin de passer outre ce seuil { est nécessaire d'augmenter fénergie photonique (puissance ou temps d'exposition), ce qui permet de consommer les molécules d'inhibiteur afin de permettre l polar{satan,. En adaptant et notamment en 25 rêdu{sant l'épaisseur de la couche de solution, ou plus particulièrement de la goutte 3 l'oxygène présent de goutte diffuse glus rapidement jusqu'à la zone d'irradiation et ainsi on limite la polymérisation. Ainsi, les zones d'intensité moins importantes, savoir es zones entre les coeurs (ou extrémités de fibres unitaires) `' vont induire de polymérisation, et ,es zones situées au niveau .,.r ..0 des - des fibres _ des extrémités unitaires vont pouvoir z-trC_, polymérisées tout en étant physiquement séparées les unes des autres. 2958414 [.003$1 Lia figure 3 !lustre le principe énoncé ci -avant d'où il ressort que Èa si l>on a une goutte •e taille et .•.'ç donc 'r d'épaisseur importante, avec • un seuil et s.. .~.c _ de Es :~,tLi{~i{-{~:. et une faib .'. quantité d'oxygène, toute Vee mité 10 du faisceau de fibres va être poymér{sêe, sur une certaine épaisseur De façon différente (b) si l'épaisseur de la goutte est plus faible (ici de Tordre quelques micromètres), et que l'on augmente le situai d\. " poly •- \. } 4 ri$atio{ Es. alois une certaine quantité d'inhibiteur " \gme \ ~ l.~ va permettre de <\ sélectivement les extrémités des fibres et non pas les zones £ 6. ontiZ_. les fibres (encore appelées zones inter-coeurs): ZCä [0O 5 Comm ? déjà dit, {= w agis duno de contrôler précisément ré a{ss ur la goutte 2 qui est liée au seuil de polymérisation radicalaire de la solution déposée. et n ~:i,~+.(=i{2~{•E iw {i t T y : e { Ira ; ae > i i en y mesurée xe 0~~~ [,;x~ dimension. ~~ iw2 ~.AT~4:\\: ~.[\~{.r ~ tC:~E :ti~~=+..~{i ~,\:2:[ lo{ v {t{.{d{n{ de a de' ; go tte 2 d{ t .rester d stanc mesurée 4i . cc te . a> eeKii.n 3 > ente? prem 10 a f{ m mL{r { ae#t`f" •.f~:tat. . des aS: .; ~ Ec:_?~:{:{i'\`"\.~~f une :~~..~z',t:#'. ~ ,:~?3~s in ai-~..~.t..i~. {=Cr ei`:: faisceaux 1.5 {m neux. {s: us ec c halu£ :fibre unitaire 1 >. Le .s x k.um Mineux présentent Chacun forme s e \ r L t o pi s p \~ e constituée pel'eetrénn it { 5{~> de chaque fibre u.: unitaires 100 étant disposées. sensiblement parallèlement les unes ,aux z i.{ re les faisceaux. EC f2 iS{ r t au-delà e ,.Z r• ï ::E~~i:.°~ présentent des zones de, r~?Z:i~z^I~:~~?, ii?a~. c'.e x:~..{.3i{i~ä distance 20 r F t . m{tè d s fibres 10 . On Cherchera adapter la ..h ut ur _ épaisseur) de la a~ < <.t{or\ `\~a\.. r :ia zone e r{{~.ti,c.., a, r t£. ~, r i{,`~.âZ., e d f:ç; {- vaEtgoutte ~ ~ 20 ; ~{i '> f~E'i~ de r c:iat`v 0O7] PaF ailleurs { hauteur de la : gôutt dépendra de là cerripcYsit on de 1a. sentin photo-polymérisable et notamment de sa concentration en.,nh.:.`t.., .s tels. que l'oxygène ou 4-Me .hoxyphènoL. 25 f 8 Des { . omparatif ont mis en évidence que la hauteur des. microl nt{lle 101 .st directement corrélée à l'épaisseur d lei solution déposée { e.xtr mit 10 du faisceau . ou del fibre [ Une fois a taille de là goutte 2 obtenue, le procé se au{su{t. en llum mt nl sourc> ,a, deuxième e rémit 20 e la fibre b. { lti :cr {.{{$ cf 'figure (bi). Ceci Va induire ta polymérisation sélective recherche .à tar4~#2 E' extjé 3 tà 10 dé l fibre ` . [ 4t Enfin salant-étape y) de la figure 1. il s'agît de rincer a première extrémité 1{. de ta fibre 1 afin d >rmrner toute trace de poymédsa {on en dehors de celles fm\ .~ wx ~.•>~r~. L, ,.: tiJt {~u{ rt~rrä Z~;'eE. .a{.Y.r~~\~w^ '101, ~~{-:j.L?z~t \,.\,tw (fis Ia@ .~:C?w ~` \~4~r{,t r~\~ . L,Y,{ir`{.~,~.
100411A. titre f r.ts t, atrL une fibre o tr pt { t :.. kj tlr..e de 4rr ' : m tre, pourvue à sa p{em{ {e extrémité 10 dune goutte 2 a ant une ém sse{.{r de - jf '4n..t t ew a êta, irri:{yèe depuis sa ~\ eux{è{`;e _-`.Z,~Etrémriè. yy0 par une.. source )de iortffij u -<'OMO é a'e à 532 nanoC}'F.c,,.t{er' avec une pi an ce de L r` lerrawatt pendent une :` u{`éé de 2 se o{ d ;?;s, s micro {. .0r , :toutes séparées physige ... t e: u{ e d s autres ont a ns pu étr gierM es aux extra :i'i .. de fibre optique m{.{ tico u£ O$2] r i . le procédé décrit ravant, qui s .. mise n oeuvre 4 r 4 permet met de réafiser des { se ux de r"` if. o.~er~. t , kz f<~rtrµ ,r ~< {f~~as t,. .~1 a {_{r"r~. eÀj.v IO d'un >erar.a{.{ de 15 ..~. s ou { 'une fibre mr co 1. Ces structures y, {ales et invenss font partie du oadre d< présente fnveni:`?? .. [.0 $ [ rne façon ..{{.{s g:.n. r ale. : présente r e ."ion permet d bt r dr un t\A.sce: u. de mfc ofr ires dent au { `d s .'une e extrémités I O et pourvue : de . a r~ j~..e : a a i,~{c>r~z~ objectes. yt,v~o..à{ts ou ~{:.:r~~ter~t,~~es j~~) r~ ;t .~Lam• ~>~~.lis:.,:r~rt la ~~~r~~~.r~: issue de l'autre. .~.: extrè ?{té $0.0 z. 4 fibr . avec une __Int _ns té B.{:{m{neuse nue entre ..les rr>:cr obec;. , ( 4 D \ f~;~2.~~n très: intéressante, ce t;~is`: }: ~a~{ ~..rt r,:,r:{ic., peut avantageusement être%utilisé. r a comme {ése~~,..~~e micro-objectifs rr~r ~ at~z., se ~jr -~.t,{. ;m çç lt\mf..-~j ~ \~ \ ~ ~~ t~~~. ~` eue e? dos aip{\a. , O t3i:{ Cai it.~fJ.p~ !. ç enco ' en `,\1, ~ pec os.i co ,.. \`1 a2it j. } f . afin + k:r~~ }.?né 4. 2~ i. i12.\~ if par \a c~\n~~. ii~r ? ~jf...t ` Y tre$W 2.+SY ~~~y 1.•tl;;wt , js~,;,< b} Çk ~, j`~`~ a xti sl ~, \.\ ~~i~ré c V S3 : v né ..•~trf\,!-~l \.`Ty+~!'~ ~.Rrs 3\`:2Ç~t ~on dé la i . aie centaines. ve.r des r..:llie, sde points très {'ai.Jpa {xà...w {,,,w 'uns: des autre j