FR2538916A1 - Dispositif et procede de preparation collective de fibres optiques par un traitement thermique - Google Patents
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Abstract
SELON L'INVENTION, LE FAISCEAU D'UN LASER 1 A DIOXYDE DE CARBONE EST TRANSFORME EN UN FAISCEAU ANNULAIRE. SELON UNE PREMIERE VARIANTE, LE FAISCEAU ANNULAIRE EST CREE A L'AIDE D'UN AXICON 2 ET FOCALISE A L'AIDE D'UN MIROIR SPHERIQUE MOBILE 3. LE FOYER DE FOCALISATION 31 EST DEPLACE DE FACON A BALAYER SEQUENTIELLEMENT LES FIBRES OPTIQUES F A F. SELON UNE SECONDE VARIANTE LE FAISCEAU ANNULAIRE, CREE PAR UN REFLEXICON, EST UN FAISCEAU CONVERGENT EN UNE REGION ENGLOBANT TOUTES LES FIBRES OPTIQUES A TRAITER. APPLICATIONS DU DENUDAGE, A LA CASSURE, A L'EPISSURAGE COLLECTIFS DE NAPPES DE FIBRES OPTIQUES OU A LA CREATION COLLECTIVE DE LENTILLES HEMISPHERIQUES AUX EXTREMITES DE FIBRES OPTIQUES.
Description
DISPOSITIF ET PROCEDE DE PREPARATION COLLECTIVE
DE FIBRES OPTIQUES PAR UN TRAITEMENT THERMIQUE.
DE FIBRES OPTIQUES PAR UN TRAITEMENT THERMIQUE.
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de préparation de fibres optiques par un traitement thermique et plus particulièrement le traitement collectif de fibres optiques disposées en nappes. Ce traitement thermique permet des opérations de dénudage, de cassure des extrémités de fibres optiques ou de création d'éléments optiques telles que lentilles sur la face terminale de ces extrémités en vue d'améliorer les couplages optiques de ces fibres optiques avec d'autres fibres optiques ou encore avec des éléments opto-électroniques d'émission ou de réception d'énergie lumineuse.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour l'épissurage de deux nappes de fibres optiques entre elles.
De nombreux procédés de traitements thermiques, notamment appliqués à l'épissurage ont été proposés dans le passé.
En ce qui concerne cette dernière application, il a été notamment proposés des techniques:
- de soudure à l'arc
- de soudure à la flamme
- et de soudure à l'aide de source laser au dioxyde de carbone (CO2)
Il a été déterminé expérimentalement que la tenue mécanique de la soudure dépendait essentiellement de la technique mise en oeuvre lors de l'épissurage. Des données expérimentales ont été notamment publiées dans l'article de KRAUSE et al paru dans la revue "Electronics Letters", vol.17, n06, 19 mars 1981, pages 232-233.
- de soudure à l'arc
- de soudure à la flamme
- et de soudure à l'aide de source laser au dioxyde de carbone (CO2)
Il a été déterminé expérimentalement que la tenue mécanique de la soudure dépendait essentiellement de la technique mise en oeuvre lors de l'épissurage. Des données expérimentales ont été notamment publiées dans l'article de KRAUSE et al paru dans la revue "Electronics Letters", vol.17, n06, 19 mars 1981, pages 232-233.
I1 ressort des différentes études effectuées dans ce domaine que les épissures mettant en oeuvre la technique de soudure à l'aide de sources laser au dioxyde de carbone sont parmi les plus performantes vis à vis des tests de tenue mécanique à la traction.
Cependant, les dispositifs qui ont été proposés dans l'ArA Connu sont relativement complexes. Ces dispositifs sont basés sur la focalisation d'un faisceau d'une source laser à dioxyde de carbone à l'aide d'une lentille sur l'extrémité des fibres à abouter. Or, si ce- type de source laser est intéressant, car il permet une grande puissance d'émission: jusqu'à 1000 W dans certaines condition, il doit être rappelé que la raie émise est centrée sur une longueur d'onde de 10,6 micromètres, c'est à dire dans I'infra-rouge lointain. I1 est alors nécessaire d'utiliser non pas des lentilles en verre classiques mais des lentilles en germanium par exemple. I1 est également nécessaire de prévoir des supports mobiles de ces lentilles complexes pour assurer la focalisation, par exemple des micromanipulateurs à trois degrés de liberté.
Enfin, l'échauffement de l'extrémité de la fibre est fortement dissymétrique, ce qui n'est pas sans inconvénients.
Un dispositif de ce type est notamment décrit dans l'article de
EGASHIRA et KOBAYASHI paru dans la revue "Applied Optics", vol.lG, n"6, juin 1977, pages 1636-1638.
EGASHIRA et KOBAYASHI paru dans la revue "Applied Optics", vol.lG, n"6, juin 1977, pages 1636-1638.
L'invention se fixe pour but de pallier les inconvénients de l'Art Connu qui viennent d'être rappelés.
Elle propose un dispositif et un procédé de préparation de fibres optiques par un traitement thermique utilisant la technique d'échauffement à l'aide d'une source laser au dioxyde de carbone mais ne mettant en oeuvre que des éléments optiques simples assemblés selon une structure également simple, autorisant un traitement thermique collectif, séquentiel ou simultané, d'extrémité de fibres optiques disposées en nappe de grandes dimensions et ce de façon symétrique.
L'invention a donc pour objet. un dispositif de préparation collective de fibres optiques par un traitement thermique comprenant une source laser à dioxyde de carbone générant un faisceau de rayons parallèles d'énergie radiante se propageant suivant un axe privilégié caractérisé en ce qu'il comprend un-élément optique du type axicon comprenant un cône à paroi externe réfléchissante et un organe support muni d'une enceinte troncconique à paroi interne réfléchissante dont les axes de révolution respectifs du cône et du cône tronque sont confondus avec ledit axe de prpopagation privilégié et dont les angles au sommet sont déterminés de manière à transformer le faisceau incident généré par la source laser en un faisceau à section annulaire se propageant parallèlement à cet axe; un ensemble platine comprenant au moins un plateau fixe disposé en dehors dudit faisceau à section annulaire et comportant des moyens de guidage destinés à recevoir lesdites fibres optiques et à les maintenir dans un plan comprenant ledit axe de propagation privilégié et suivant un alignement orthogonal à cet axe; un miroir sphérique à paroi interne réfléchissante d'axe de symétrie confondu avec ledit axe de propagation privilégié de manière à intercepter le faisceau annulaire et le focaliser en un foyer situé sur cet axe ; et un chariot mobile supportant le miroir sphérique se- déplaçant sur un plan de référence parallèle au plan d'alignement des fibres optiques suivant une direction parallèle audit axe de propagation privilégié de manière à ce q;e le foyer de focalisation balaye séquentiellement les fibres optiques pour réaliser ladite préparation collective des fibres optiques par traitement thermique.
L'invention a encore pour objet un dispositif mettant en oeuvre ce procédé et son application à l'épissurage d'ensembles de fibres optiques réparties en nappe.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées et parmi lesquelles:
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon une première approche de l'invention.
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif selon une première approche de l'invention.
- les figures 2 à 5 représentent des détails de ce dispositif.
- les figures 6 à 10 illustrent diverses opérations de traitements thermiques de fibres optiques rendues possibles par le dispositif de l'inven- tion.
- la figure 11 représente schématiquement un dispositif selon une seconde approche de l'invention.
Sur la figure 1 est représenté schématiquement, en coupe partielle, un dispositif selon une première approche pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Le dispositif utilise, comme ceux de l'art connu une source laser I au dioxyde de carbone émettant un faisceau F e suivant une - direction de propagation privilégiée A , prise par convention parallèle à un des axes: d'un triède de référence orthonormé XYZ.
Selon un aspect important du procédé de l'invention le faisceau émis F e de section circulaire est transformé par un élément optique 2 du type axicon en un faisceau anulaire F ayant pour direction moyenne de
ea propagation et axe de symétrie l'axe A précédemment défini.
ea propagation et axe de symétrie l'axe A précédemment défini.
L'axicon 2 comprend un cône 21 et un miroir 20 constitué d'un tronçon de cône à symétrie de révolution dont la paroi interne 200 est réfléchissante à la longueur d'onde du faisceau émis par la source laser 1, c'est à dire à une longueur-d'onde G = 10,6 micromètres.
Le cône 21 et le miroir 20 ont leurs axes de révolution confondus avec l'axe A . La pointe du cône 21 est orientée vers la source laser 1 et, au moins, la surface 210 du cône 21 en regard de la source laser est rendue réfléchissante;
A titre d'exemple, à la longueur d'onde rappelée, les surfaces réfléchissantes peuvent être réalisées en laiton poli.
A titre d'exemple, à la longueur d'onde rappelée, les surfaces réfléchissantes peuvent être réalisées en laiton poli.
Le tronçon de cône 20 doit présenter une ouverture 201, ou face d'entrée orientée face à la source laser 1 de section au moins égale à celle du faisceau émis Fe. Il en est de même de la section apparente du cône vue de la source laser 1. Naturellement le tronçon de cône 20 est oriente dans l'espace de manière à ce que sa base, c'est à dire l'ouverture 200, ou face de sortie soit située du côté opposé à la source laser 1.
Les inclinaisons des surfaces réfléchissantes, la surface interne 200 du miroir 20 et la surface 210 du cône 21, par rapport à l'axe A , doivent être choisie de manière à ce que après réflexion et division sur la surface 210 et nouvelle réflexion sur la surface 200, le faisceau émergeant de l'axicon 2 se propage suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe A
Par exemple, les deux angles d'inclinaison peuvent être choisis égaux à ar /4 radians.
Par exemple, les deux angles d'inclinaison peuvent être choisis égaux à ar /4 radians.
L'assemblage entre eux des éléments constituant l'axicon peut être réalisé de toute façon appropriée.
Un premier exemple de réalisation pratique est représenté sur la figure 2. Dans cet exemple de réalisation, le cône 21, dont la pointe O coïncide avec l'axe A orthogonal au plan de la figure, est fixé sur le tronçon de cône 2 par deux tiges de préférence disposée symétriquement par rapport à l'axe A. L'ensemble est rendu solidaire du chassis, non représenté dont est muni le dispositif illustré par la figure 1, et orienté dans l'espace de manière à ce que les deux tiges soient alignées sur un axe A z parallèle à
I'axe Z du triède de référence XYZ pour des raisons qui sueront explicitées ultérieurement.
I'axe Z du triède de référence XYZ pour des raisons qui sueront explicitées ultérieurement.
La figure 3 représente en coupe une deuxième variante possible d'assemblage des éléments de l'axicon 2. Le miroir tronc-conique 20 comporte, prolongeant sa face de sortie 202 une gorge annulaire 205 destinée à recevoir une lame 206 à faces principales parallèles. Cette lame doit être transparente à la longueur d'onde du faisceau Fe émis par la source laser 1, par exemple en germanium. Elle doit être également traitée antireflets sur ses deux faces principales.
Le cône 21 est alors fixé, par exemple par des moyens de vissage 207, au centre de la lame 206 de manière à ce que la pointe O soit alignée sur l'axe A Au prix d'une augmentation légère de la complexité, car il est nécessaire d'utiliser une lame de germanium, cet assemblage présente l'avantage d'autoriser une -fixation et un centrage plus précis du cône 21 qui repose sur une base plane et de n'intercepter aucune partie du faisceau, comme c'est le cas dans la réalisation décrite en relation avec la figure 2, une fraction du faisceau annulaire étant interceptée par les tiges 203 et 204.
Si on se reporte à nouveau à la figure 1, selon un autre aspect important du procédé de l'invention le faisceau annulaire Fea est ensuite focalisé à laide d'un miroir sphérique 3 à paroi interne 300 réfléchissante à base de laiton poli. Ce miroir est supporté rigidement par un chariot 30 reposant sur un plan de référence P0 parallèle au plan XZ du triède XYZ dans la convention retenue et mobile suivant un âxe A parallèle à l'axe X et par là même, à l'axe A.
L'axe optique du miroir sphérique est confondu avec l'axe a, de sorte que le faisceau annulaire Fea se focalisant au foyèr du miroir, le point de focalisation 31 est également situé sur l'axe A.
Le chariot 30 peut être constitué par une table de translation du type de celles utilisées en microlithographie. Cette table est associée à des moyens d'entrainement également bien connu.
A titre d'exemples non limitatifs, le faisceau F e généré par la source laser a un diamètre de 1 mm et le faisceau annulaire un diamètre de tordre de 10 mm.
Le dispositif comprend également un ensemble platine 4 destiné à recevoir une nappe de fibres optiques fl à fns n étant le nombre total des fibres optiques composant la nappe.
Comme représenté sur la figure 4, L'ensemble platine 4 comprend deux plateaux 40 et 41 comportant par exemple des rainures parallèles 400 et 410 en forme de Vé creusées sur l'une des faces principales 400 et 410 dans lesquelles sont disposées de façon classique les fibres optiques 1 à fn
L'ensemble est agencé dans l'espace de manière à ce que les fibres optiques, dont trois seulement fl à f3 ont été représentées, soient comprises dans- un plan parallèle au plan XZ du triède XYZ, cgest à dire également parallèles au plan de référence P0.En outre le plan comprend l'axe A, les plateaux 40 et 41 sont situés symétriquement de part et d'autre de cet axe et la direction de fibres optiques dans la région entre les plateaux 40 et 41 est orthogonale à l'axe A. Ces plateaux sont disposés à l'extérieur du faisceau annulaire
Fea, c'est à dire que la distance qui les sépare est plus grande que le diamètre extérieur de la section du faisceau.
L'ensemble est agencé dans l'espace de manière à ce que les fibres optiques, dont trois seulement fl à f3 ont été représentées, soient comprises dans- un plan parallèle au plan XZ du triède XYZ, cgest à dire également parallèles au plan de référence P0.En outre le plan comprend l'axe A, les plateaux 40 et 41 sont situés symétriquement de part et d'autre de cet axe et la direction de fibres optiques dans la région entre les plateaux 40 et 41 est orthogonale à l'axe A. Ces plateaux sont disposés à l'extérieur du faisceau annulaire
Fea, c'est à dire que la distance qui les sépare est plus grande que le diamètre extérieur de la section du faisceau.
Au moins l'un des plateaux, 40 par exemple, est fixe dans l'espace, l'autre 41, peut, selon certaines variantes de réalisation qui seront précisées ultérieurement, être mobile en translation parallèlement au plan Po (figure 1) ou en rotation autour de l'axe A
L'ensemble est complété par des brides ou tous- organes analogues, respectivement 402 et 412, destinées à maintenir les fibres optiques fl à f3 dans leurs rainures: 401 et 411.
L'ensemble est complété par des brides ou tous- organes analogues, respectivement 402 et 412, destinées à maintenir les fibres optiques fl à f3 dans leurs rainures: 401 et 411.
Si on se reporte à nouveau à la figure 1, pour effectuer ledit traitement thermique, par exemple pour souder deux nappes de fibres optiques bout à bout, il est nécessaire de déplacer la tache de focalisation 31 d'une fibre optique à la suivante. Ce déplacement est réalisé simplement par le déplacement suivant bX, parallèlement à l'axe A , du chariot mobile 30. C'est le seul mouvement exige par le dispositif selon l'invention. Il peut s'effectuer de façon précise à l'aide d'une table de translation conventionnelle.Sur la - figure 1 la focalisation est effectuée sur la fibre optique fi; l'une des fibres optiques du faisceau tel à fn De façon conventionnelle, la quantité d'énergie doit être réglée pour effectuer le traitement thermique désiré, par exemple une soudure entre fibres optiques. Ceci peut être réalisé également de façon classique, à l'aide, par exemple d'un obturateur 5 placé sur le chemin optique du faisceau émis Fe commandé par des moyens électroniques pour régler le temps d'exposition de la fibre au faisceau Fea, focalisé au point 31.
Pour contrôler le déroulement de l'opération qt le positionnement de la tache de focalisation sur la fibre optique à traiter, un viseur optique 32 par exemple un microscope est prévu. Ce viseur est muni de moyens de filtrage du rayonnement infra-rouge. Le viseur optique 32 est solidaire du chariot 30 et se déplace en même temps que le miroir 3.
On constate que la structure du dispositif selon l'invention est particulièrement simple. Les opérations délicates de positionnement des éléments optiques les uns par rapport aux autres et par rapport au plan de référence
Po et à l'axe A sont réalisés une fois pour toute lors de la fabrication du dispositif. En opération, seule une translation uniaxiale, parallèlement au plan de référence P0 est à réaliser.
Po et à l'axe A sont réalisés une fois pour toute lors de la fabrication du dispositif. En opération, seule une translation uniaxiale, parallèlement au plan de référence P0 est à réaliser.
En outre, I'attaque thermique des fibres optiques, comme l'illustre la figure 5 qui représente, dans l'espace, le trajet du faisceau annulaire Feas est symétrique. Il a été effectué une coupe partielle dans le faisceau Fea pour mieux illustrer la symétrie de révolution de ce faisceau après reflexion sur le miroir 3. Il doit être bien entendu que cette symétrie est de 3600.
Seule une infime portion du faisceau Fea, avant reflexion, est interceptée, soit par les fibres optiques, f1 à f3 sur la figure 5, soit par les tiges 203 et 204 dans la variante de réalisation de l'axicon 2 illustrée par la figure 2. De préférence, comme il a été rappelé, ces tiges sont comprises dans le même plan que les fibres optiques fl à f3, c'est à dire dans un plan parallèle au plan P0 (figure 1).
Le dispositif de l'invention qui vient d'être décrit permet d'effectuer des opérations de préparation des fibres optiques de différents types.
Un premier type d'opération consiste à dénuder les fibres optiques. On peut se reporter à nouveau à la figure 4 pour illustrer cette opération. Par un balayage séquentiel des fibres optiques f1 à f3, on peut faire fondre la gaine optique.
Un second type d'opération consiste à casser les fibres optiques. Pour ce faire, dans une première étape, on dispose les fibres optiques de la manière illustrée par la figure 6 et on effectue un premier passge par translation du chariot 30 suivant l'axe A X pour brûler le revêtement dont sont munies les fibres optiques.
La cassure proprement dite s'effectue lors d'une étape ultérieure qui peut être réalisée selon deux variantes principales.
Selon la première variante, illustrée par la figure 7, liun des plateaux de l'ensemble platine 4, 41 par exemple, autour de l'axe ss de manière à ce que le plan de sa surface supérieure 410 fasse un angle déterminé oC, typiquement 30 , avec le plan de la surface supérieure 400 du plateau 40 qui reste fixe. I1 s'ensuit que les fibres optiques, 51 à + sur la figure 7, se courbent. On occulte alors une demisouronne du faisceau issu de l'axicon.
Ceci peut être réalisé également à l'aide de l'obturateur 5 (figure 1) qui peut, dans ce cas, prendre trois positions distinctes: ouverte pour laisser passser tout le faisceau Fe, fermée pour bloquer tout le faisceau F e et demiouverte pour bloquer un demicylindre du faisceau Fe On peut encore utiliser un second obturateur 8, illustré sur la figure 5, constitué par un simple volet ayant un bord parallèle à l'axe Z et déplaçable entre deux positions: position I laissant passer tout le faisceau Fea et position H bloquant un demi-faisceau. Naturellement le masquage doit être réalisé de manière a ce que le faisceau focalisé soit dans la région opposée à la courbure imprimée aux fibres optiques.Avec les conventions adoptées sur les figures 5 et 7, il est nécessaire de masquer le demi-faisceau inférieur Feal.
On effectue un passage de la tache de focalisation 31 sur les fibres ainsi courbées. La fracture se produit alors par choc thermique.
Selon une seconde variante, illustrée par la figure 8, la courbure des fibres optiques peut être obtenue en rapprochant, par translation parallèle au plan PQ l'un des plateaux, 41 par exemple, de l'autre e 40.
La fracture est obtenue, comme précédemment en occultant un demi faisceau annulaire: Fea1, et en effectuant un second passage sur les fibres optiques.
Un troisième type d'opération est l'opération d'épissurage proprement dite. On dispose comme illustré par la figure Es une première nappe de fibres optique f1 à f3 sur l'un des plateaux t 40 et une seconde nappe de fibres optiques f'1 à f'3 sur l'autre plateau: 41. Les extrémités de ces fibres optiques ont été préparées par le procédé qui vient d'être décrit ou par toute méthode appropriée de l'Art Connu. Les extrémités des fibres sont rapprochées deux à deux. - Pour ce faire, le viseur optique 32 peut être utilisé pour opérer le positionnement des fibres optiques.
L'épissurage est ensuite réalisée en opérant une soudure en faisant effectuer, comme précédemment décrit un mouvement de translation à la tache de focalisation 31 pour balayer toutes les jonctions de fibres optiques.
Là encore la soudure est réalisée.dans des conditions optimales du fait de la bonne symétrie de l'échauffement.
Une autre opération de préparation permise par l'invention est la création, sur les faces terminales des fibres optiques, d'éléments optiques tels que des lentilles hémisphériques, comme illustré par la figure 10.
Dans ce cas, une seule nappe de fibres optiques est disposée sur l'un des plateaux, par exemple sur le plateau 40. Une seule fibre, fl, est représentée sur la figure 10.
En ajustant la puissance de la source laser 1 à une valeur déterminée, le matériau de l'extrémité des fibres optiques peut être rendu fusible. Il se forme alors, par tension superficielle, une lentille hémisphérique, L1, dont le rayon de courbure est imposé par celui de la fibre optique.
A titre d'exemple, parmi d'autres, pour un miroir de rayon 2 cm, une source laser de puissance optique 1W fournissant un faisceau dont la dimension de mode est 400 microinètre, on obtient une tache de focalisation de demi-largeur 170 micromètres et une température de 18000C. Pour obtenir le traitement désiré, il suffit de régler le temps d'exposition.
En une seule passe, il est possible de préparer un grand nombre d'extrémités de fibres optiques. On peut réaliser ainsi un cable plat de fibres optiques destiné à être couplé collectivement à une d'une barrette d'émetteurs ou de récepteurs opto-életroniques. A titre d'exemples d'applications particulièrement intéressantes, on peut citer le domaine des imprimantes.
Avec le dispositif selon une première approche de l'invention qui vient d'être décrit, il est donc possible d'opérer un traitement thermique collectif de fibres optiques disposées en nappe. Cependant, ce traitement ne peut s'effectuer que de façon séquentielle.
Selon une seconde approche de l'invention, il est possible de rendre ce traitement thermique simultané.
Un dispositif selon cette approche est représenté schématiquement sur la figure 11, en coupe partielle, variante que permet de simplifier plus encore le dispositif selon l'invention.
On utilise à la place de l'élément optique 2 (figure 1) un élément optique 9 du type reflexicon. Cet élément comprend un cône 91 à paroi 910 réfléchissante analogue au cône 21 de l'axicon 2, d'axe de symétrie confondu avec l'axe A. Il comprend aussi un élément 90 comportant une cavité interne tronc-conique dont la paroi 900 est réfléchissante.L'axe de symétrie de cet élément est confondu avec l'axe A
La différence réside dans le fait que le demi-angle au sommet 01 du cône 91 et l'angle h que fait la paroi interne 900 avec l'axe A soient tels que le faisceau Fes émergeant du reflexicon ne soit plus un faisceau annulaire d'axe A comme précédemment (faisceau Fea: fiv.1 et 5) mais un faisceau à symétrie de révolution d'axe A inscrit entre deux cônes de mêmes angles au sommet.
La différence réside dans le fait que le demi-angle au sommet 01 du cône 91 et l'angle h que fait la paroi interne 900 avec l'axe A soient tels que le faisceau Fes émergeant du reflexicon ne soit plus un faisceau annulaire d'axe A comme précédemment (faisceau Fea: fiv.1 et 5) mais un faisceau à symétrie de révolution d'axe A inscrit entre deux cônes de mêmes angles au sommet.
Le - faisceau converge vers une région-située. sur l'axe A de longueur
et de centre de symétrie d'abscisse X0 par rapport à un point d'origine sur l'axe A , quelconque mais qui peut être choisi, par exemple, comme étant l'abscisse de la pointe du cône 91. La longueur Q X dépend du couple d'angles 91 et 92 ainsi que de h section de rayon R1 du faisceau incident
F.
et de centre de symétrie d'abscisse X0 par rapport à un point d'origine sur l'axe A , quelconque mais qui peut être choisi, par exemple, comme étant l'abscisse de la pointe du cône 91. La longueur Q X dépend du couple d'angles 91 et 92 ainsi que de h section de rayon R1 du faisceau incident
F.
e
La région de convergence à pour enveloppe une figure géométrique constituée par deux cônes tête-bêche dont les sommets sont alignés sur l'axe A et forment les frontières d'abscisses X1 et X2 sur l'axe Q . A partir de l'abscisse X0 le faisceau Fes rediverge.
La région de convergence à pour enveloppe une figure géométrique constituée par deux cônes tête-bêche dont les sommets sont alignés sur l'axe A et forment les frontières d'abscisses X1 et X2 sur l'axe Q . A partir de l'abscisse X0 le faisceau Fes rediverge.
I1 suffit donc de disposer la nappe de fibres optiques fl à fn à traiter collectivement comme précedemment dans un plan parallèle aux axes XZ et comprenant l'axe d. Les fibres optiques dans la corivention adoptée sont parallèles à l'axe Z.
La nappe de fibres optiques est disposée comme précedemment sur un ou deux plateaux disposés en dehors du faisceau Fes
Naturellement, la largeur de la nappe de fibre optique est limitée par la valeur de Détendue çQ Xs ce qui n'était pas le cas dans le dispositif selon la première approche du dispositif selon l'invention. Par contre, il n'est plus nécessaire de mettre en oeuvre de pièce en mouvement comme c'était le cas du chariot 30. Le miroir 3 n'est plus utilisé, ce qui est une simplification supplémentaire,. bien que la bonne symétrie de l'échauffement soit conservée comme dans la première approche (figure 1). La mise en place des fibres optiques fl à f s'effectue de la manière précedemment décrite.
Naturellement, la largeur de la nappe de fibre optique est limitée par la valeur de Détendue çQ Xs ce qui n'était pas le cas dans le dispositif selon la première approche du dispositif selon l'invention. Par contre, il n'est plus nécessaire de mettre en oeuvre de pièce en mouvement comme c'était le cas du chariot 30. Le miroir 3 n'est plus utilisé, ce qui est une simplification supplémentaire,. bien que la bonne symétrie de l'échauffement soit conservée comme dans la première approche (figure 1). La mise en place des fibres optiques fl à f s'effectue de la manière précedemment décrite.
Le seul réglage subsistant selon cette approche est le temps d'exposition des fibres optiques au rayonnement concentré dans la région de convergence centrée sur le point Xg de l'axe A . Ceci peut se faire simplement à l'aide de l'obturateur 5 que l'on peut commander par des moyens électroniques prôgrammables 50 conventionnels.
A titre d'exemples parmi d'autres possibles, R2 étant le rayon du cercle de centre confondu avec la pointe de cône 9t et obtenu par l'intersection d'un plan orthogonal à l'axe avec la paroi 200, avec les valeurs numériques: g = 200, g 2 = 10 , Etl = 0,5 mu, R2 = 10 mm on obtient une longueur Q X de la région de convergence égale à 3 mm; et avec les mêmes valeurs de û 2s R1 et R2 mais un angle 8 1 = 300, une valeur de X egale à 1,55 mm.
Naturellement le dispositif qui vient d'être décrit autorise toutes les opérations et variantes de réalisations qui ont été décrites en relation avec les figures 2 à 10.
Claims (17)
1. Dispositif de préparation collective de fibres. optiques par un traitement thermique comprenant une source laser à dioxyde de carbone générant un faisceau de rayons parallèles d'énergie radiante (Fe) se propageant suivant un axe privilégié ( A ) caractérisé en ce qu'il comprend un élément optique (2) du type axicon comprenant un cône (21) à paroi externe (210) réfléchissante et un organe support (20) muni d'une enceinte tronconique à paroi interne (200) réfléchissante dont les axes de révolution respectifs du cône (21) et du cône tronqué (200) sont confondus avec ledit axe de propagation privilégié ( A ) et dont les angles au sommet sont déterminés de manière à trasnformer le faisceau incident généré par la source laser en un faisceau à section annulaire (Fea) se propageant parallèle lement à cet axe ( A ); un ensemble platine (4) comprenant au moins un plateau fixe (40) disposé en dehors dudit faisceau à section annulaire (Fea) et comportant des moyens de guidage (401) destinés à recevoir lesdites fibres optiques (f 1 à fn) et à les maintenir dans un plan comprenant ledit axe de propagation privilégié ( A ) et suivant un alignement orthogonal à cet axe; un miroir sphérique (3) à paroi interne réfléchissante (300) d'axe de symétrie confondu avec ledit axe de propagation privilégié de manière à intercepter le faisceau annulaire (Fea) et le focalise en un foyer (31) situé sur cet axe; et un chariot mobile (30) supportant le miroir sphérique (3) se déplaçant sur un plan de référence (P0) parallèle au plan d'alignement des fibres optiques (fol à fn) suivant une direction parallèle audit axe de propagation privilégié (A ) de manière à ce que le foyer de focalisation (31) balaye séquentiellement les fibres optiques tfi à f I pour réaliser ladite préparation collective des fibres optiques par traitement thermique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cone (21) est fixé à l'organe support (200) par deux entretoises (203,204) disposées dans le plan d'alignement des fibres optiques 469 ( à
3. Dispositif selon la reyendication 1 caractérisé en ce que l'élément optique de type axicon (2) comprend en outre un disque (200) en germanium fixé en périphérie (205) à l'organe support (20) et en ce que le cône (21) est fixé par sa base au centre du disque.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdits angles aux sommets sont égaux à n/2 radians.
5. Dispositif de préparation collective de fibres optiques par un traitement thermique comprenant une source laser à dioxyde de carbone générant un faisceau de rayons parallèles énergie radiante (Fe) se propageant suivant un axe privilégié { A ) et des moyens d'obturation (5) de ce faisceau; caractérisé en ce qu'il comprend un élément optique (9) du type reflexicon comprenant un cône (91) à paroi externe refléchissante et un organe support (90) muni d'une enceinte troncconique à paroi interne (900) refléchissante dont les axes de symétrie respectifs du cône (91) et du cône tronqué (900) sont confondus avec ledit axe de propagation privilégié ( A ) et dont les angles au sommet sont déterminés de manière à transformer le faisceau incident généré par la source laser en un faisceau de section annulaire (fers) convergeant vers une région de longueur déterminée ( Q centrée sur ledit axe de propagation privilégié ( A ) ; un ensemble platine (4) comprenant au moins un plateau fixe (40) disposé dans une région extérieure audit faisceau de section annulaire (fers) et comportant des moyens de guidage (401) destinés à recevoir lesdites fibres optiques (fl à n et à les maintenir disposées dans un plan comprenant cet axe le plateau étant disposé de manière à ce que les fibres optiques interceptant l'axe de propagation privilégié entre deux points (X1, X2) délimitant la région de convergence du faisceau de section annulaire (fez)
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les parois réfléchissantes (200,210,300,900,910) sont en laiton poli.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'ensemble platine comprend en outre un second plateau (41) destiné à recevoir des fibres optiques et comprenant des moyens de guidage (411) de ces fibres optiques alignés sur les moyens de guidage (401) de fibres optiques du premier plateau (40); les premier et second plateau étant disposés de part et d'autre dudit axe de propagation privilégié ( A ).
8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le second plateau (41) est mobile dans le plan d'alignement des fibres optiques suivant une direction (Z) orthogonale audit axe de propagation privilégié ( A ).
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second platea (41) est mobile par pivotement autour d'un axe confondu avec l'axe de propagation privilégié ( A ).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à S caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'obervations (32) munis d'élément de filtrage infra-rouge fixés au chariot mobile (30) destinés à observer une région entourant ledit foyer de focalisation (31).
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 àlO caractérisé en ce qu'il comprend en outre un obturateur (8) dans un plan orthogonal audit axe de propagation privilégié ( A ) mobile entre deux positions déterminées (I,II) destiné à occulter sélectivement une demi-section (Feal) du faisceau à section annulaire (Fea, Fes) et en ce que cette demi-section est délimitée sur un de ses cotés par une droite comprise - dans le plan d'alignement des fibres optiques (f 1 à
12. rocédé de préparation collective des fibres optiques par un traitement thermique mettant en oeuvre le dispositif selon la revendication 1 comprenant une étape de génération d'un faisceau (Fe) de rayons parallèles d'énergie radiante ayant un axe privilégié de propagåtion ( ss ) à l'aide d'une source laser (1) à dioxyde de carbone caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes:
- disposition desdites fibres optiques (fl à fn) en au moins une nappe plane de fibres optiques parallèles entre elles et interceptant à angle droit ledit axe privilégié de propagation ( A ).
- transformation dudit faisceau (Fe) en un faisceau (Fea) de section annulaire.
- focalisation de ce faisceau en un foyer (31) situé sur cet axe ( t ).
- et déplacement de ce foyer de focalisation (31) le long de cet axe ( A) de manière à échauffer des régions déterminées desdites fibres optiques, par balayage séquentiel.
13. Procédé de préparation collective des fibres optiques par un traitement thermique mettant en oeuvre le dispositif selon la revendication 5 comprenant une étape de génération d'un faisceau (Fe) de rayons parallèles d'énergie radiante ayant un axe privilégié de propagation ( A ) à l'aide d'une source laser (1) à dioxyde de carbone caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes
- disposition desdites fibres optiques (fl à n en au moins une nappe plane de fibres optiques parallèles entre elles et interceptant à angle droit ledit axe privilégié de propagation ( A ).
transformation de ce faisceau en un faisceau (Fes) dé section annulaire convergent vers une région centrée sur ledit axe de propagation privilégié ( A ) et délimitée par deux points (X1, X2) de cet axe situés de part et d'autre de la nappe de fibres optiques (fl à fn) de manière à les échauffer simultanément pour réaliser ledit traitement thermique.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce que les fibres optiques comprenant au moins une région de coeur entourée d'une gaine, ladite préparation collective par traitement thermique de ces fibres optiques (f à f3) comprend un dénudage de cette gaine par échauffement et fusion.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce que ladite préparation collective des fibres optiques (f à f3) par traitement thermique comprend une opération de cassure en deux segments et en ce que, pour réaliser cette opération, il comprend des étapes supplémentaires de courbures des fibres optiques (f 1 à 3), d'occultation d'une demi-section (Fea) dudit faisceau de section annulaire (lFea, Fes) de façon à échauffer celles-ci de manière assymétrique et créer un choc thermique.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13 carac térisé en ce que ladite préparation collective des fibres optiques (f 1 à par traitement thermique comprend une opération d'épissurage de deux nappes de fibres optiques par soudure et en ce que, pour réaliser cette opération, il comprend une étape supplémentaire de tréatìon d'une seconde nappe de fibres optiques (f'l à f'3) alignées sur les fibres optiques (f à f3) de la première nappe et dont les extrémités respectives sont rapprochées de manière à réaliser la soudure par échauffement et fusion.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce que ladite préparation collective des fibres optiques par traitement thermique comprend une opération de réalisation de lentilles hémisphériques (L1) aux extrémités desdites fibres optiques (fl) par échauffement jusqu'à fusion du matérIau constituant ces extrémités et réalisation desdites lentilles par tension superficielle.
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| FR8222066A FR2538916A1 (fr) | 1982-12-30 | 1982-12-30 | Dispositif et procede de preparation collective de fibres optiques par un traitement thermique |
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