FR2606166A1

FR2606166A1 - Support de fibres optiques et dispositif le comportant

Info

Publication number: FR2606166A1
Application number: FR8715158A
Authority: FR
Inventors: Tushar Shashikant Chande; Gregory Georgalas; Angel Luis Ortiz; Marshall Gordon Jones; John Leo August
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1986-11-03
Filing date: 1987-11-02
Publication date: 1988-05-06
Anticipated expiration: 2007-11-02
Also published as: GB8725603D0; SE8704294D0; IT8722495A0; GB2230350A; IT1223045B; FR2606166B1; US4744627A; JPS63123005A; GB2230350B; AU591344B2; GB9000403D0; DE3736962A1; GB2197089A; AU7924887A; SE8704294L; GB2197089B

Abstract

UN SUPPORT 20 DE FIBRES OPTIQUES 35 COMPREND UNE PAIRE DE SURFACES PLATES, CONTIGUES 28, 38. CHACUNE DES SURFACES COMPORTE UNE RAINURE RECTILIGNE, LES RAINURES 36, 40 ETANT EN OPPOSITION POUR FORMER UN PASSAGE FACONNE DE MANIERE A RECEVOIR UNE FIBRE OPTIQUE DANS UN AJUSTEMENT A FROTTEMENT DOUX. DES MOYENS 27, 29 SONT PREVUS POUR ASSUJETTIR ENSEMBLE LES DEUX SURFACES. LE SUPPORT DE FIBRES OPTIQUES EST DE PREFERENCE CONSTITUE D'UN MATERIAU TRANSPARENT VIS-A-VIS D'UN FAISCEAU LASER AYANT UNE LONGUEUR D'ONDE PREDETERMINEE, D'OU IL RESULTE QU'IL EST PARTICULIEREMENT ADAPTE A UNE UTILISATION DANS UN DISPOSITIF LASER GENERANT UN TEL FAISCEAU LASER. APPLICATION AUX SYSTEMES INDUSTRIELS A LASER DE HAUTE PUISSANCE.

Description

La présente invention concerne les systèmes opti-

ques en général et plus particulièrement des supports de

fibres optiques.

Avec l'utilisation croissante des systèmes laser de haute puissance dans les applications industrielles,- il

vient de plus en plus souhaitable d'employer un seul dispo-

sitif laser de haute puissance pour exécuter des tâches multiples. Par exemple, on peut utiliser un laser au néodyme de haute puissance produisant un faisceau de 400 watts (puissance moyenne pour constituer une partie d'un poste industriel de travail afin de percer de multiples trous dans une pièce. De façon à ne pas avoir à déplacer le dispositif laser sur une distance importante, on emploie des fibres

optiques pour transmettre le faisceau laser de façon sèquerin-

tielle ou multiplexée jusqu'aux multiples emplacements de la pièce. Par conséquent, on emploie un support de fibres optiques pour placer les fibres par rapport au dispositif laser de manière à les coupler au faisceau. On a admis dans la technique qu'un positionnement précis des fibres optiques est nécessaire pour coupler efficacement le faisceau laser a la fibre optique: c'est-à-dire pour diriger avec précision le faisceau laser dans l'ouverture diamétrale de l'extrémité

de la fibre optique.

Dans la construction des supports typiques de -2- fibres optiques, on fait appel à une technologie dérivée des connecteurs de communication par fibres optiques, de faible puissance. Ces supports de fibres optiques emploient une ou plusieurs fibres mises en place de manière étanche, ou "enrobées", dans un support métallique au moyen d'une résine disposée entre la fibre et le support. Comme on a conçu a l'origine les supports de fibres optiques dans le but de satisfaire les conditions rencontrées dans les systèmes de communication, ceux-ci souffrent d'inconvénients importants lorsqu'on les emploie dans des postes de travail à laser du type exposé ci-dessus. Un inconvénient important est que, dès que la fibre optique est mise en place par enrobage, il est extrêmement difficile de l'ajuster, de la remplacer ou de la réparer dans le support. Cela est particulièrement gênant lorsque le support maintient un ensemble de fibres optiques, et que l'une des fibres est endommagée. En outre, il est difficile d'aligner avec précision une multitude de fibres optiques dans un ensemble avant de les enrober pour

les mettre en place, et il est également difficile de réali-

gner une fibre si on doit tout bousculer.

Les inconvénients dont souffrent les supports de

fibres optiques de l'art antérieur apparaissent particuliè-

rement dans les applications nécessitant l'utilisation de dispositifs laser de haute puissance. Il en est ainsi car tout manque d'alignement des fibres optiques se traduit par des faisceaux parasites qui sont absorbés par le matériau d'enrobage et peuvent provoquer l'endommagement du matériau d'enrobage. Une exposition continue du support de fibres optiques à ces faisceaux parasites provoque leur brûlure et la déformation du matériau d'enrobage, et finit par rendre

les fibres optiques inutilisables par suite du manque d'ali-

gnement. En outre, la chaleur dégagée dans le support des fibres optiques endommage les fibres, altérant leur capacité

de transmission.

Par conséquent, il serait souhaitable de disposer - 3 - d'un support de fibres optiques particulièrement adapté aux systèmes laser de haute puissance. Un support de fibres optiques de ce type doit permettre de positionner avec

précision une ou plusieurs fibres optiques. Il doit per-

mettre également de remplacer facilement les fibres endom- magées sans altérer notablement les positions des fibres restantes de bonne qualité. Il doit être insensible aux endommagements provoqués par les faisceaux laser parasites qui ont pour origine un manque d'alignement entre les fibres optiques et le dispositif laser. En outre, il doit maintenir la précision du positionnement des fibres optiques pendant

les périodes d'utilisation normale.

La présente invention a pour objet un support perfectionné de fibres optiques permettant de mettre en

place avec précision une ou plusieurs fibres optiques.

La présente invention a pour autre objet un sup-

port de fibres optiques qui maintient solidement une ou plusieurs fibres optiques de sorte que la flexion de parties

éloignées des fibres ne modifie pas la position des extré-

mités des fibres.

La présente invention a encore pour objet un

support de fibres optiques qui permet de remplacer facile-

ment une fibre dans une multitude de fibres endommagées sans

perturber notablement la position des autres fibres.

La présente invention a encore pour objet un

support de fibres optiques constitué d'un matériau essen-

tiellement transparent pour un faisceau laser ayant une

longueur d'onde prédéterminée, ce qui rend le support parti-

culièrement adapté à son emploi avec un des dispositifs

laser de haute puissance.

Un support perfectionné de fibres optiques selon la présente invention comporte une base, une coiffe et un moyen pour fixer ensemble la base et la coiffe, la base et la coiffe étant de préférence constituées d'un matériau sensiblement transparent à un faisceau laser ayant une -4 -

longueur d'onde présélectionnée. La base comporte une sur-

face généralement plate qui est traversée par une rainure sensiblement rectiligne. La coiffe comporte une surface pratiquement plate, contiguë à la surface de la base, et présentant également au moins une rainure sensiblement

rectiligne. La rainure de la surface de la coiffe est oppo-

sée à celle de la surface de la base de sorte que, lorsqu'on utilise le moyen pour fixer ensemble la coiffe et la base, les rainures forment un passage façonné pour recevoir une

fibre optique dans un ajustement à frottement doux.

Dans les modes de réalisation préférés de l'inven-

tion, la section en coupe de chacune des rainures a la forme soit d'un demi-cercle, soit d'un V. On usine chaque rainure dans sa surface respective sur une distance choisie de façon que, avec une fibre optique dans le passage, un espace est maintenu entre les surfaces de la base et de la coiffe. En outre, un corps en matériau sensiblement transparent pour le faisceau laser est de préférence placé à un endroit contigu

a la coiffe et a la base en étant fixe par rapport à cel-

les-ci. Ce corps comporte un trou séparé qui s'étend de manière a avoir le même axe que chacun des passages, ces

trous étant façonnés de manière a recevoir les fibres opti-

ques dans un ajustement coulissant.

La description qui va suivre se réfère aux figures

annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue avant d'un support de fibres optiques construit selon un premier mode de réalisation de l'invention et disposé dans une position permettant de recevoir ou d'enlever une fibre optique à frottement doux; figure 2, une vue de côté du support de fibres optiques de la figure 1 lorsqu'il est placé de manière supporter des fibres optiques dans un ajustement; figure 3, une vue avant d'un passage 34 illustré en figures 1 et 2, à grande échelle de manière à faire ressortir ses détails:

figure 3A, une vue semblable à la figure 3, illus-

trant une variante de réalisation du passage: figure 4, une vue en perspective d'un support de fibres optiques construit selon une variante de réalisation de l'invention; figure 5, une vue en coupe prise le long de la ligne 5-5 de la figure 6; figure 6, une vue en coupe prise le long de la ligne 6-6 de la figure 4; figure 7, une vue avant d'un support de fibres optiques construit selon encore un autre mode de réalisation de la présente invention: figure 8, une vue en coupe prise le long de la ligne 8-8 de la figure 7; et

figure 9, un schéma d'un support de fibres opti-

ques, construit selon la présente invention, mis en oeuvre

dans un système laser.

Dans les figures 1 et 2, on a représenté un sup-

port de fibres optiques 20 qui comprend un corps 22 incor-

porant une base 24, et une coiffe amovible 26. La figure 1 représente le support 20 avec la coiffe 26 séparée de la base 24, alors que la figure 2 illustre la coiffe fixée à la

base au moyen d'une paire de vis 27 et de trous filetés 29.

Comme on le voit le mieux en figure 2, le corps 22 a la forme générale d'un L, la base 24 comprenant sur son dessus une lèvre généralement rectangulaire. La coiffe 26 étant fixée au corps 22 (figure 2), le support 20 est généralement rectangulaire, comportant des côtés, une largeur, et une hauteur, représentés en 30, 32 et 34, respectivement. Trois fibres optiques 35 sont maintenues par le support 20 de la

manière qu'on décrira en détail ci-dessous.

La base 24 du corps 22 présente une surface sensi-

blement plate 28 qui est disposée dans un plan perpendicu-

laire a la cote de hauteur 34, et comporte trois rainures parallèles 36 ayant une section en coupe semi-circulaire et - 6 - dirigées parallèlement à la cote de longueur 30. La coiffe 26 présente une surface sensiblement plate 38 qui, après fixation a la base 24, est contiguë à la surface 28. La surface 38 comporte trois rainures parallèles 40 de section semi-circulaire, chaque rainure 40 étant opposée à l'une des

rainures 36.

Dans les figures 2 et 3, la coiffe 26 étant fixée à la base 24, les rainures 36 et 40 sont en opposition pour former trois passages 39. Les passages 39 sont représentés dans une vue de côté en figure 2. La figure 3 représente une partie agrandie du support 20 de fibres optiques, illustrant les détails des surfaces 28, 38, des rainures 36, 40, et donnant une vue avant d'un passage 39. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque rainure 36, 40 a la forme d'un arc ayant un rayon R égal à celui d'une fibre 35. Les rainures 36, 40 s'étendent sur une distance L dans leurs surfaces respectives 28, 38, L étant inférieur au rayon R. La coiffe 26 étant fixée à la base 24, et une fibre optique 35 étant placée dans le passage 39, un interstice 50 se trouve formé entre les surfaces 28, 38. On forme les rainures 36, 40, par exemple en calant les surfaces 28, 38 de manière à les séparer de la distance 50, et en perçant le passage 39 avec un foret cylindrique de rayon R. Comme cela est le mieux illustré en figure 2, le corps 22 comporte en outre trois trous 52, chaque trou ayant le même axe qu'un passage 39. On choisit de préférence les

trous 52 de façon qu'ils aient un diamètre légèrement supé-

rieur a celui des fibres optiques 35 et que les fibres soient engagées dans un ajustement coulissant. On peut fraiser de tels trous de manière à faciliter l'insertion des

fibres dans le support.

Dans le mode de réalisation de la présente inven-

tion illustré en figures 1 à 3, la coiffe 26 et le corps 22

comportant la base 24 sont constitués d'un matériau sen-

siblement transparent à un faisceau laser ayant une longueur 7- d'onde prédéterminée. Par exemple, et sans que cela soit limitatif, si le support 20 de fibres optiques doit être

utilisé avec un système laser au néodyme qui émet un fais-

ceau laser de 1,06 micromètre de longueur d'onde, le support est de préférence en quartz, lequel est pratiquement trans-

parent à un tel faisceau laser.

En fonctionnement, lorsqu'on veut insérer une fibre optique 35 dans le support 20, on desserre la coiffe 26 par rapport a la base 24 en dévissant des vis 27 montées dans des trous 29. On fait alors coulisser une fibre optique

dans un trou 52 pour la faire reposer dans la rainure 36.

Pour empêcher le mouvement des trois fibres optiques 35, on serre alors les vis 27 dans les trous filetés 29. Les fibres

sont alors immobilisées a frottement doux dans les pas-

sages 39 formés par les rainures 36, 40 et ne peuvent se déplacer. Pour remplacer, par exemple une fibre endommagée parmi les fibres 35, on desserre légèrement les vis 27 de manière à ce que les fibres ne soient plus immobilisées dans les passages 39. Les vis 27 étant légèrement desserrées, on enlève la fibre endommagée en la faisant coulisser pour la sortir de son passage 39 et du trou correspondant 52. On fait coulisser alors une nouvelle fibre 35 pour la placer dans le trou 52 et le passage 39. On serre alors les vis 27 de manière à immobiliser toutes les fibres optiques. Un avantage important de la présente invention est que l'on peut enlever et/ou remplacer rapidement l'une quelconque des trois fibres optiques 35 sans provoquer une perturbation

importante dans la position des autres fibres optiques.

Un autre avantage important de la présente inven-

tion est que, par suite de la composition des matériaux sensiblement transparents au faisceau laser, tout faisceau

laser parasite tombant sur le support 20 passera sans dom-

mage. Ainsi, le support 20 convient particulièrement avec des systèmes laser de haute puissance, dans lesquels un faisceau laser parasite pourrait endommager un support de fibres optiques qui ne soit pas transparent à son égard. Une autre caractéristique avantageuse de la présente invention est qu'on peut fabriquer les vis 27 avec le même matériau

transparent au faisceau laser que le reste du support 20.

En figure 3A, on a représenté une variante de réalisation du support 20 de fibres optiques, dans laquelle des rainures 36', 40' en forme de V remplacent les rainures semi-circulaires 36, 40, respectivement, de manière à former un passage quadrangulaire 39'. Les autres caratéristiques du support 20 de fibres optiques sont les mêmes que celles décrites précédemment. Comme les rainures 36', 40' sont relativement plus faciles et moins coûteuses à fabriquer que les rainures semi-circulaires 36, 40, ce mode de réalisation du support 20 est d'une fabrication plus aisée et d'un coût moins élevé que celui décrit en figures 1-3, tout en offrant

les mêmes caractéristiques et avantages.

En liaison maintenant avec la figure 4, on a représenté un second mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un support 60 de fibres optiques ayant un corps 62 et cinq coiffes rectangulaires, amovibles, ayant chacune la référence 64. Comme on le décrit en détail ci- après, le support 60 maintient 25 fibres optiques 66 dans

un réseau 5 x 5. Le corps 62 est fixé à une plaque de mon-

tage 68, alors que deux plaques d'extrémité facultatives 70 et 72 sont fixées a la plaque de montage en étant contiguës aux extrémités longitudinales opposées du support 60. Comme on l'a décrit en liaison avec les figures 1 à 3, le corps 62, les coiffes 64 et les plaques d'extrémité 70, 72 sont de préference en matériau sensiblement transparent à un faiscau

laser de longueur d'onde prédéterminée.

En figures 5 et 6, on a illustré le support 60 de fibres optiques ayant une forme généralement rectangulaire et dont les longueur, largeur et hauteur sont représentées,

respectivement, par les références 74, 76 et 78. On remar-

quera que, comme cela est illustré et pour des raisons qu'on - 9 - décrira ci-après, les coiffes 64 débordent de -préférence

d'une courte distance du corps 62 sur la cote de largeur 76.

Comme on le voit le mieux en figure 5, le corps 62 comprend cinq surfaces généralement plates, contiguës, 80, chaque surface étant disposée dans un plan séparé, les plans étant parallèles les uns aux autres et perpendiculaires à la hauteur 78. Les surfaces 80 sont en outre disposées en étant décalées les unes par rapport aux autres suivant la hauteur 78, les surfaces progressant de la gauche vers la droite (figure 5) de la plus haute vers la plus basse par rapport

la plaque 68. Chaque coiffe 64 comporte une surface sensi-

blement plate 82 contiguë à une surface 80 correspondante.

Comme on le voit le mieux en figure 5, chaque fibre optique 66 est disposée dans un passage 83, dont on n'en a référencé

qu'un seul à des fins d'explication.

Chaque surface 80 comporte cinq rainures espacées, parallèles 36 la traversant dans une direction parallèle à la longueur 74, des rainures 36 ayant une construction identique à celle illustrée et décrite en figures 1-3. D'une façon similaire, chaque surface de coiffe comporte cinq

rainures 40 ayant une construction identique à celle illus-

trée et décrite en figures 1-5, chaque rainure 40 étant opposée a une rainure 36. Une paire de vis 85 s'étend à travers chaque coiffe 64, et une paire de trous filetés 84 est ménagée dans le corps 62 pour fixer séparément les coiffes au corps. Les plaques d'extrémité 70, 72 et le corps

62 sont assujettis à la plaque de montage 68 via des vis 86.

Comme on le voit le mieux en figure 5, chaque passage 83 comprend une combinaison de trous et de passages

à travers les diverses parties du support 60. Pour simpli-

fier, on ne procédera à la description que d'un seul passage

83. Comme cela apparaîtra en examinant les figures 4-6, chaque passage 83 comporte un, et seulement un, passage 39 identique aux passages des figures 1-3 (c'est-à-dire de même dimension et de même forme pour recevoir une fibre optique

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dans un ajustement à frottement doux). Chaque passage 83 comprend en outre un trou 88 s'étendant a travers le corps 62 suivant le même axe que le passage 39, et un trou 90 s'étendant a travers les coiffes 64 en ayant le même axe que le passage 39 et le trou 88. Lorsqu'on emploie les plaques facultatives d'extrémité 70, 72, des trous 92 sont pratiqués qui ont le même axe que les passages 39, et les trous 88, 90. Les trous 88, 90 et 92, comme dans le cas des trous 52 de la figure 2, ont une section circulaire et une dimension légèrement supérieure au diamètre des fibres 66 de manière à les recevoir dans un ajustement coulissant. Comme on l'a

décrit ci-dessus, les trous pour un tel ajustement coulis-

sant peuvent être fraisés de manière à faciliter l'insertion des fibres dans le support. Ayant décrit un passage 83 en

détail, les caractéristiques similaires des passages suppor-

tant les autres fibres optiques 66 apparaîtront facilement

au lecteur.

En fonctionnement, pour insérer une fibre 66 dans le support 60, on desserre la coiffe 64 qui comporte la rainure 40 définissant le passage 39 pour le maintien dans un ajustement à frottement doux de la fibre en desserrant sa paire respective de vis 85. Par exemple, s'agissant de la figure 5, pour insérer la troisième fibre 66 à partir du dessus, on desserre la troisième coiffe 64 a partir de la gauche. On fait ensuite glisser la fibre optique 66 dans les trous 88, 90, 92 et les rainures séparées 36, 40. On serre les vis 85 d'immobilisation de la coiffe sur le corps 62 de manière à maintenir dans un ajustement a frottement doux la fibre optique 66 nouvellement insérée à l'intérieur de son

canal 83.

Pour remplacer, par exemple, une seule fibre 66

endommagée dans l'ensemble 5 x 5 fibres optiques, on des-

serre la coiffe 64 fixant la fibre endommagée a l'intérieur du passage 39. On n'enlève pas la coiffe desserrée 64, et ne desserre aucune des coiffes restantes. On enlève alors la

- il -

fibre endommagée en la faisant coulisser dans les trous 88, , 92 du passage 83. Comme on n'a pas enlevé la coiffe desserrée, aucune des fibres 66 restantes de bonne qualité qui sont maintenues dans le support 60 n'est pratiquement perturbée. On fait coulisser une nouvelle fibre optique 66

dans la position précédemment occupée par la fibre endom-

magée. On serre ensuite les vis 85 de la coiffe 64 précédem-

ment desserrées de manière à assujettir la nouvelle fibre

optique dans sa position. Les plaques facultatives d'extré-

mité 70, 72 confèrent la stabilité aux fibres optiques 66 maintenues dans le support 60, mais elles ne constituent pas

une partie de la présente invention.

Le mode de réalisation de la présente invention

qui est illustré en figures 4, 5 et 6 fournit donc l'avan-

tage de positionner avec précision un ensemble de fibres optiques tout en permettant un remplacement facile des fibres endommagées sans perturber la position des fibres restantes, non-endommagées. Le support 60 de fibres optiques

présente en outre les avantages dus au fait qu'il est trans-

parent vis-à-vis d'un faisceau laser de longueur d'onde prédéterminée, et qu'on a énumérés ci-dessus. Comme on l'a également décrit ci-dessus, on peut construire la plaque de montage 68 avec des matériaux sensiblement transparents au

faisceau laser.

A titre d'autre caractéristique de ce mode de réalisation de la présente invention, chaque coiffe 64 s'étend de préférence, dans le coté de largeur 76, sur une distance plus grande que le corps 62. On peut par conséquent saisir plus facilement les coiffes 64 et les enlever. En outre, la saillie des coiffes 64 dans le sens de la largeur 76 permet de déterminer facilement leur hauteur 78. Comme l'arête inférieure d'une coiffe a la même étendue qu'une rangée horizontale de fibres optiques 66 pour laquelle cette coiffe définit les passages 39, il est facile de déterminer la coiffe 64 qui doit être desserrée pour enlever la rangée

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sélectionnée de fibres optiques. On comprendra que, bien qu'ayant illustré et décrit le support 60 de fibres optiques avec des rainures semi-circulaires 36, 40 du type représenté en figures 1-3, celles-ci peuvent avoir la forme en V de la figure 3A. En liaison maintenant avec les figures 7 et 8, on a illustré un troisième mode de réalisation de la présente invention, qui comprend un support 100 de fibres optiques comportant une base 102, une coiffe 104, et deux ensembles 106, 107 disposés entre la coiffe et la base. Une plaque facultative d'extrémité 105 est disposée en étant contiguë à une extrémité longitudinale du support 100. Le support 100 maintient neuf fibres optiques 109 dans un ensemble 3 x 3, de la manière décrite ci-dessous. Le support 100 présente des longueur, largeur et hauteur ayant pour référence 108,

et 112, respectivement.

La base 102, les ensembles 106, 107 et la coiffe 104 ont une forme généralement rectangulaire, et comprennent un côté longitudinal commun 113 butant contre une surface

plate de la plaque d'extrémité 105. La base 102, les ensem-

bles 106, 107 et la coiffe 104 ont des longueurs progressi-

vement plus courtes, respectivement, lorsqu'on les mesure suivant la cote de longueur 108 du support 100, de manière être décalés suivant la cote de longueur du support. La base 102 comprend une première surface principale, sensiblement plate 114 et fixée à une plaque de montage 115 par des attaches appropriées telles que des vis 116. La base 102

comprend en outre une seconde surface principale sensible-

ment plate 118, dans laquelle sont ménagées trois rainures parallèles 36, sensiblement rectilignes. Les rainures 36 ont une construction identique à celle des rainures ayant la

même référence dans les figures 1-3.

L'ensemble 106 comporte une surface principale inférieure, sensiblement plate 120 qui est contiguë à la surface de base 118, comprenant trois rainures 40 qui sont - 13 en relation opposée avec les rainures 36 respectives. Chaque rainure 40 a la même construction que les rainures de même référence des figures 1 à 3, et chaque paire de rainures 36, forme un passage 39 également identique aux passages de même référence qu'on a représentés dans les figures précé-

dentes. L'ensemble 106 comporte en outre une surface princi-

pale supérieure 122 sensiblement plate, opposée à une surface principale inférieure 124, sensiblement plate de l'ensemble 107. L'ensemble 107 comprend à son tour une surface principale supérieure 126, sensiblement plate,

opposée a une surface principale inférieure 128, sensible-

ment plate de la coiffe 104. Trois paires de rainures 36, 40 sont disposées dans chaque paire respective de surfaces 122-124 et 126-128, respectivement. On définit ainsi neuf passages 39, trois entre la base 102 et l'ensemble 106, trois entre l'ensemble 106 et l'ensemble 107, et trois entre

l'ensemble 107 et la coiffe 104.

Par suite de la formation en gradin de la base 102, des ensembles 106, 107 et de la coiffe 104, chaque

surface principale 118, 122, 126 comporte une partie expo-

sée, la partie exposée 126a de la surface 126 étant illus-

trée à des fins d'explication. Chaque partie exposée des surfaces 118, 122 et 126 comprend trois rainures 130, une rainure 130 ayant le même axe que chaque passage 39. Chaque rainure 130 s'étend sur une profondeur 131 dans sa surface respective qui est suffisante pour ne pas toucher la fibre

optique 109 la traversant.

Une paire de vis 132 s'étend dans la coiffe 104, et une paire de trous filetés opposés 134 est ménagée dans

l'ensemble 107 pour la fixation de la coiffe à cet ensemble.

Des paires séparées identiques de vis 132 s'étendent dans les ensembles 106, 107 et des paires séparées identiques de trous opposés 134 sont ménagées dans l'ensemble 106 et la

base 102, respectivement, pour fixer l'ensemble 107 a l'en-

semble 106, et l'ensemble 106 a la base 102. La plaque

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facultative d'extrémité 105 comporte neuf trous 136, chaque trou ayant le même axe qu'un passage respectif 39. Les trous 136 ont une section circulaire, et des dimensions leur

permettant de recevoir une fibre optique 109 dans un ajuste-

ment coulissant. Les trous 136 peuvent être fraisés pour faciliter l'insertion des fibres dans le support. La plaque d'extrémité 105 est fixée à la plaque de montage 115 par des

attaches appropriées telles que des vis 116.

Le fonctionnement du support 100 de fibres opti-

ques est semblable a celui décrit en liaison avec les sup-

ports 20 (figures 1-3) et 60 (figures 4-6). Pour insérer, enlever, ou remplacer une fibre optique 109 dans le support

, il faut seulement desserrer une seule paire de vis 132.

Ensuite, on desserre la coiffe ou l'ensemble retenu par deux vis 132 (mais ne l'enlève pas); on sort en la faisant glisser une fibre optique du support 100 et insère de la même manière une nouvelle fibre. De plus, dans le cas o les fibres optiques 109 se terminent par des extrémités à gauche du support 100, vu en figure 8, de façon qu'un faisceau laser puisse être dirigé sur chaque extrémité, il y a un faible risque d'endommagement par le rayonnement d'un laser parasite car les extrémités des fibres 109 sont espacées du support 100 suivant une distance relativement grande. Il en est ainsi car la densité de puissance du faisceau chute rapidement avec la distance et la configuration en gradins du support permet d'augmenter la distance entre le support et la source du faisceau. Alors qu'on a illustré et décrit

le support de fibres optiques avec les rainures semi-circu-

laires 36, 40, on comprendra que les rainures pourraient

avoir également la forme d'un V comme on l'a illustre précé-

demment. Le support 100 de fibres optiques présente aussi

les avantages associés au fait qu'il est transparent vis-à-

vis d'un faisceau laser ayant une longueur d'onde prédéter-

minée. On peut construire la plaque de montage 115 en maté-

riau pratiquement transparent vis-à-vis des faisceaux laser.

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En liaison maintenant avec la figure 9, on a représenté un schéma d'unsystème laser de haute puissance qui incorpore un support 152 de fibres optiques selon la

présente invention pour le maintien de fibres optiques 153.

Le système 150 comprend en outre un dispositif laser 154 pour générer un faisceau laser 156 de haute puissance, et des lentilles 157 pour focaliser le faisceau laser dans les extrémités 155 des fibres optiques 153. Le support 152 de fibres optiques comprend, par exemple, l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, et

est construit en matériaux sensiblement transparents vis-à-

vis du faisceau laser 156. Le dispositif à laser 154 est mobile entre une première position représentée en traits pleins, et une seconde position illustrée en tirets et

indiquée en 154a. Un faisceau 156a est généré dans la se-

conde position. L'extrémité 155 de chaque fibre optique 153 est disposée a proximité du support 152 et entre ce support

et les lentilles 157.

En fonctionnement, le faisceau laser 156 est dirigé sélectivement vers une extrémité 155 d'une fibre 153 via la lentille 157 appropriée. Comme cela est bien connu dans la technique, le faisceau laser est ensuite acheminé par la fibre 153 vers un emplacement situé à distance, par exemple vers une pièce dans un poste de travai éloigné. Le

système 150, employant un support de fibres optiques cons-

truit selon la présente invention, offre tous les avantages qu'on vient de décrire, un avantage important étant que les parties parasites du faisceau laser 156 non recueillies par

une fibre 153 traversent le support 152 sans être néfastes.

Par exemple, et sans que cela soit limitatif, on a utilisé un support de fibres optiques selon la présente invention dans un système laser utilisant un dispositif au néodyme qui produisait un faisceau ayant une longueur d'onde de 1,06 micromètre et qui fonctionnait jusqu'à une puissance

moyenne de 400 watts, une énergie de pointe de 50 joules/im-

- 16 -

pulsion, et une puissance de pointe de 10 kilowatts. Le

support de fibres optiques était en quartz, matériau sensi-

blement transparent vis-à-vis du faisceau généré par le dispositif. On a choisi les dimensions des divers passages et trous, selon les enseignements de la présente invention, pour recevoir des fibres optiques en verre ayant un diamètre du noyau de 400 à 1000 micromètres. Le fonctionnement de ce système laser a montré que le support de fibres optiques de la présente invention positionne les fibres avec précision,

et maintient ce positionnement précis même lors du change-

ment de l'une des fibres ou d'un ensemble de fibres. En outre, la configuration des passages pour le maintien des fibres optiques dans un ajustement à frottement doux, selon

la présente invention, confère une force de maintien suffi-

sante sans endommager les fibres. Les faisceaux laser para-

sites tombant sur le support de fibres optiques n'ont pas d'effet sur la précision de la position des fibres, ou

n'endommagent ni les fibres ni le support.

On vient de décrire plusieurs modes de réalisation de supports de fibres optiques, chacun étant de préférence entièrement constitué de matériau sensiblement transparent vis-à-vis d'un faisceau laser ayant une longueur d'onde prédéterminée. Chaque support de fibres optiques peut être ainsi plus particulièrement adapté à des systèmes laser de

haute puissance, tout faisceau parasite traversant le sup-

port sans l'endommager. Chaque support de fibres optiques peut positionner avec précision une multitude de fibres

pendant les périodes de fonctionnement normal. Chaque sup-

port permet en outre de remplacer facilement une fibre endommagée d'un ensemble sans perturber la position des

autres fibres.

Un système laser de haute puissance tel qu'il vient d'être décrit et illustré comprend un dispositif laser

mobile dans le but de focaliser le faisceau sur les extré-

mités de multiples fibres optiques. On peut construire un

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tel système avec le dispositif laser maintenu à l'état fixe et le support des fibres optiques mobile parmi une multitude de positions, permettant chacune de focaliser le faisceau

sur l'extrémité d'une fibre différente.

Les divers modes de réalisation de supports de fibres optiques qu'on vient de décrire sont destinés à maintenir une multitude de fibres optiques, c'est-à-dire de fibres ayant le même diamètre. La présente invention n'est pas ainsi limitée. On peut construire un support de fibres optiques selon la présente invention pour qu'il maintienne

une multitude de fibres optiques ayant des diamètres diffé-

rents. Il faut seulement que chaque rainure, passage et trou ménagé dans un tel support ait les dimensions permettant la

réception d'une fibre optique ayant un diamètre prédéterminé.

Bien qu'il soit préférable que les vis utilisées pour la fixation des divers éléments des supports de fibres

optiques qu'on vient d'illustrer soient fabriquées en maté-

riau transparent vis-à-vis du faisceau laser, la présente invention n'est pas ainsi limitée. Comme les vis ne sont généralement pas situées au voisinage immédiat d'une fibre optique, il est extrêmement peu probable. que la pleine puissance du faisceau laser tombe sur elles. Par conséquent,

on peut fabriquer les vis en n'importe quel matériau appro-

prié, par exemple en métal.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Support de fibres optiques pour le maintien

d'au moins une fibre optique, caractérisé en ce qu'il com-

prend: une base (24) comportant une surface généralement

plate (28) et définissant au moins une rainure (36) sensi-

blement rectiligne traversant cette dernière;_

une coiffe (26) comportant une surface générale-

ment plate (38) contiguë à la surface de base; la coiffe définissant au moins une rainure (40) sensiblement rectiligne qui traverse sa surface en étant opposée à la rainure ménagée dans la surface de la base de manière à former un passage (39) façonné de façon à recevoir la fibre optique (35) dans un ajustement à frottement doux; et des moyens (27) pour fixer la coiffe à la base de manière à empêcher que la fibre optique se déplace dans le passage.

2. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que la base et la coiffe sont chacune constituées d'un matériau qui est sensiblement transparent vis-à-vis d'un faisceau laser à une longueur

d'onde prédéterminée.

3. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce qu'il est destiné à maintenir une

fibre optique ayant une section en coupe généralement circu-

laire; et chacune des rainures (36, 40) est généralement semi-circulaire quant à sa section en coupe et s'étend dans sa surface respective sur une distance inférieure au rayon de la fibre optique de sorte qu'un interstice (50) est maintenu entre les surfaces de la coiffe et de la base

lorsque la fibre optique est disposée dans le support.

4. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce qu'il est destiné à maintenir une

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fibre optique ayant une section en coupe généralement circu-

laire; et Chaque rainure (36', 40') a la forme générale d'un V et est dimensionnée de façon qu'un interstice (50) soit maintenu entre les surfaces de la coiffe et de la base

lorsque la fibre optique est disposée dans le support.

5. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que la coiffe et la base compren-

nent chacune une multitude de rainures (36; 40) disposées de manière a former une multitude identique de passages (39) pour recevoir une multitude identique de fibres optiques (35).

6. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 5, caractérisé en ce que les passages de la multitude ont des dimensions identiques de manière à recevoir des

fibres optiques identiques.

7. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un corps (22) constitué d'un matériau transparent vis-à-vis du faisceau laser, le corps étant fixe par rapport à la base, le corps d'finissant un trou (52) s'étendant à travers lui et ayant le même axe que le passage (39) et le trou étant façonné de façon à recevoir la fibre

optique dans un ajustement coulissant.

8. Support de fibres optiques pour le maintien d'une multitude de fibres optiques, caractérise en ce qu'il comprend: une base (102) comportant une surface généralement plate et définissant au moins une rainure sensiblement rectiligne traversant cette dernière;

une coiffe (104) comportant une surface générale-

ment plate qui définit au moins une rainure sensiblement rectiligne traversant cette dernière; au moins un ensemble (106; 107) disposé entre la

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coiffe et la base, cet ensemble comportant une surface inférieure généralement plate contiguë à la surface de la base et une surface supérieure généralement plate contiguë à la surface de la coiffe; l'ensemble définissant au moins-une rainure sensi- blement rectiligne (36) qui traverse sa surface inférieure en relation opposée avec la rainure ménagée dans la surface de la base de manière à former un passage façonné pour recueillir une fibre optique dans un ajustement à frottement doux; et l'ensemble définissant en outre au moins une rainure sensiblement rectiligne (36) traversant sa surface supérieure en relation d'opposition avec la rainure de la surface de la coiffe de manière à former un autre passage (39) façonné de façon à recevoir une autre fibre optique dans un ajustement à frottement doux; et des moyens (132) pour fixer l'ensemble à la base et la coiffe à l'ensemble pour empêcher le mouvement des

fibres optiques dans leurs passages respectifs.

9. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 8, caractérisé en ce que la coiffe, la base et l'ensem-

ble sont chacun constitués d'un matériau sensiblement trans-

parent vis-à-vis d'un faisceau laser à une longueur d'onde prédéterminée.

10. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 8, caractérisé en ce qu'il est destiné à maintenir des

fibres optiques, chacune ayant une forme en coupe générale-

ment circulaire; et

chacune des rainures est généralement semi-circu-

laire dans sa forme en coupe et s'étend dans sa surface respective sur une distance inférieure au rayon de sa fibre optique correspondante de sorte que des interstices sont respectivement maintenus entre la surface de la coiffe et la surface supérieure de l'ensemble et entre la surface de la base et la surface inférieure de l'ensemble lorsque les

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fibres optiques sont disposées dans le support.

11. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 8, caractérisé en ce qu'il est destiné à maintenir des fibres optiques, chacune étant généralement circulaire dans une section en coupe; et chacune des rainures a la forme générale d'un V et

des dimensions telles que des interstices sont respective-

ment maintenus entre la surface de la coiffe et la surface supérieure de l'ensemble et entre la surface de la base et la surface inférieure de l'ensemble lorsque des fibres

optiques sont disposées dans le support.

12. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une multitude d'ensembles empilés entre la coiffe et la base, la surface supérieure de chaque ensemble empilé jouxtant la surface inférieure de son ensemble contigu; et

les rainures de chaque paire de surfaces supé-

rieure et inférieure d'ensembles se jouxtant étant disposées

en relation d'opposition pour former un autre passage.

13. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 9, caractérisé en ce qu'il comprend une largeur, une longueu et une hauteur perpendiculaires les unes aux autres; les rainures ménagées dans chaque base, ensemble et coiffe étant généralement parallèles a la longueur du support; la base, l'ensemble et la coiffe étant empilés suivant la hauteur du support; la longueur de l'ensemble étant plus petite que celle de la base lorsqu'on la mesure suivant la longueur du support, la longueur de la coiffe étant plus petite que celle de l'ensemble lorsqu'on la mesure suivant la longueur du support, la base, l'ensemble et la coiffe étant placés en gradin les uns par rapport aux autres de manière à exposer les parties décalées de la surface de la base et de la

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surface supérieure de l'ensemble et, les parties en gradin de la surface de la base et

de la surface supérieure de l'ensemble comprenant des pas-

sages en alignement axial avec les passages pour recevoir des fibres optiques.

14. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 13, caractérisé en ce que les moyens de fixation com-

prennent: des premiers moyens pour fixer l'ensemble à la base, et

des seconds moyens pour fixer la coiffe a l'ensem-

ble.

15. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 13, caractérisé en ce que les passages ont une section

en coupe généralement semi-circulaire et un diamètre sensi-

blement plus grand que celui des fibres optiques.

16. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 15, caractérisé en ce que la base, l'ensemble et la coiffe ont chacun une forme rectangulaire et comprennent une

surface d'extrémité alignée de manière a former une extré-

mité commune du support à laquelle se terminent les passages; le support comprenant en outre: une plaque d'extrémité (105) jouxtant la surface d'extrémité du support en matériau transparent vis-a-vis du faisceau laser; la plaque d'extrémité étant fixe par rapport au support;

la plaque d'extrémité définissant un trou respec-

tif s'étendant à travers elle en étant disposé co-axialement avec chacun des passages; et

chacun des trous étant façonné de manière a rece-

voir une fibre optique dans un ajustement coulissant.

17. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 16, caractérisé en ce que la surface de la base, la

surface de la coiffe et les surfaces supérieure et infé-

- 23 -

rieure de l'ensemble comprennent chacune une multitude de rainures disposées de façon à former une multitude identique de passages pour recevoir une multitude identique de fibres

optiques dans un ajustement a frottement doux.

18. Support de fibres optiques selon la revendi- cation 17, caractérisé en ce que la multitude de passages a chacun les mêmes dimensions de manière a recevoir des fibres

optiques identiques.

19. Support de fibres optiques définissant au moins deux passages pour fibres afin de maintenir au moins deux fibres optiques, caractérisé en ce qu'il comprend:

un corps ayant une longueur et une hauteur perpen-

diculaires l'une à l'autre et comprenant au moins deux

surfaces sensiblement plates disposées dans des plans sensi-

blement parallèles de manière à être en gradin suivant la hauteur du corps;

le corps définissant au moins une rainure sensi-

blement rectiligne qui traverse chacune de ses surfaces en étant généralement parallèle a sa longueur, une coiffe séparée réunissant chacune des surfaces du corps, chaque coiffe comportant une surface sensiblement plate contiguë à sa surface correspondante du corps, chacune

des surfaces de la coiffe comprenant une rainure sensible-

ment rectiligne qui est disposée en relation d'opposition avec la rainure dans sa surface correspondante du corps de façon à former une partie à passage du canal pour fibres, façonnée pour recevoir l'une des fibres optiques dans un ajustement à frottement doux; chacun des passages pour fibres étant en outre défini par des parties a trou dans des zones du corps et des coiffes alignées axialement avec chacune des parties a

passage, chacune des parties à trou étant façonnée de ma-

nière a recevoir l'une des fibres optiques dans un ajuste-

ment coulissant; et des moyens pour fixer chacune des coiffes au corps

- 24 -

pour assujettir suivant un ajustement a frottement doux des

fibres optiques dans les passages.

20. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 19, caractérisé en ce que le corps et les coiffes sont chacun en matériau sensiblement transparent vis-à-vis

d'un faisceau laser ayant une longueur d'onde prédéterminée.

21. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 20, caractérisé en ce qu'il est destiné à maintenir

des fibres optiques ayant chacune une forme en coupe généra-

lement circulaire; chacune des rainures généralement semi-circulaires dans sa section en coupe s'étend dans sa surface respective sur une distance inférieure au rayon de la fibre optique qui y est reçue de sorte qu'un interstice est maintenu entre la surface de la coiffe et la surface de la base lorsque la fibre optique est disposée dans le support; et chacune des parties a trou a une section en coupe généralement circulaire et un diamètre légèrement supérieur

a celui de la fibre optique qui y est reçue.

22. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 20, caractérisé en ce qu'il est destiné à maintenir des

fibres optiques ayant chacune une section en coupe générale-

ment circulaire; chacune des rainures a la forme générale d'un V et est dimensionnée de façon qu'un interstice soit maintenu entre la surface de la coiffe et la surface de la base lorsque la fibre optique est disposée dans le support; et chacune des parties à trou a une forme en coupe généralement circulaire et un diamètre légèrement supérieur

à celui de la fibre optique qui est y reçue.

23. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 20, caractérisé en ce que le corps comprend cinq surfaces décalées suivant sa hauteur; et

chacune des surfaces du corps et sa surface cor-

respondante de la coiffe comprend cinq des rainures pour

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former cinq des passages; d'o il résulte que le support de fibres optiques

reçoit vint-cinq fibres optiques dans un ensemble 5 x 5.

24. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 23, caractérisé en ce que les passages sont alignés suivant la hauteur et la largeur du corps pour former un

ensemble généralement rectangulaire.

25. Support de fibres optiques selon la revendi-

cation 23, caractérisé en ce que les passages ont des dimen-

sions identiques de manière à recevoir vingt-cinq fibres

optiques identiques.

26. Dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend: un appareil laser (154) capable d'émettre un faisceau laser ayant une longueur d'onde prédéterminée; un support (152) de fibres optiques, une fibre optique (153) ayant une extrémité pour recevoir le faisceau laser, la fibre optique étant disposée dans le support avec son extrémité (155) proche du support, des moyens (157) pour diriger le faisceau laser sur l'extrémité de la fibre optique, et le support de fibres optiques étant constitué d'un matériau sensiblement transparent vis-a-vis du faisceau laser de sorte que toute partie de ce faisceau dirigée

contre le support le traverse sans l'endommager.

27. Dispositif selon la revendication 26, caracté-

risé en ce que le support de fibres optiques comprend: une base comportant une surface généralement plate et définissant au moins une rainure sensiblement rectiligne traversant cette dernière; une coiffe comprenant une surface généralement plate contiguë à la surface de la base;

la coiffe définissant au moins une rainure sensi-

blement rectiligne traversant sa surface en relation d'oppo-

sition avec la rainure ménagée dans la surface de la base de manière a former un passage façonné pour recevoir la fibre optique dans un ajustement à frottement doux, et

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un moyen pour fixer la coiffe à la base et empê-

cher tout mouvement de la fibre optique dans le passage.

28. Dispositif selon la revendication 27, carac-

térisé en ce que la fibre optique a une forme en coupe généralement circulaire; et

chacune des rainures est généralement semi-circu-

laire dans une section en coupe et s'étend dans sa surface respective sur une distance inférieure au rayon de la fibre optique de sorte qu'un interstice est maintenu entre la surface de la coiffe et la surface de la base lorsque la

fibre optique est disposée dans le support.

29. Dispositif selon la revendication 27, carac-

térisé en ce que la fibre optique a une section en coupe de forme généralement circulaire et, chacune des rainures a la forme générale d'un V et est dimensionnée de façon qu'un interstice soit maintenu entre la surface de la coiffe et la surface de la base

lorsque la fibre optique est disposée dans le support.

30. Dispositif selon la revendication 27, carac-

térisé en ce que la coiffe et la base comprennent chacune une multitude de rainures disposées de façon à former une multitude identique de passages pour recevoir une multitude

identique de fibres optiques.

31. Support de fibres optiques selon la revendica-

tion 30, caract6risé en ce que la multitude de passages ont des dimensions identiques de façon à recevoir des fibres

optiques identiques.

32. Dispositif selon la revendication 27, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre: un corps constitue d'un matériau transparent vis-a-vis du faisceau laser, le corps étant fixe par rapport à la base, le corps définissant un trou qui s'étend a travers lui et qui est disposé suivant le même axe que le passage, et le trou étant façonné de manière a recevoir la

fibre optique dans un ajustement coulissant.