B08-1763FR Société dite : Protokraft, LLC Connecteur de fibre optique,
inserts à contact actif pour connecteur de fibre optique et procédé de fabrication Invention de : SCHARF Robert Marc LORD Randal Bruce Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 16 mai 2007 sous le n 11/749.580 Connecteur de fibre optique, inserts à contact actif pour connecteur de fibre optique, et procédé de fabrication
Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des connecteurs, et, plus particulièrement, des connecteurs optiques et des procédés liés.
Contexte de l'invention Le câblage de fibres optiques est utilisé dans divers type de plates-formes aériennes, spatiales, terrestres et maritimes pour fournir des communications de données à très grande vitesse pour des systèmes électroniques embarqués, comme un radar et des systèmes informatiques de commande et de radar. Dans un connecteur de fibre optique typique, une partie du connecteur est couplée au logement du système électronique et s'étend vers l'arrière depuis celui-ci. Un insert d'accouplement passif, par exemple, une ferrule de fibre optique Série 801 (1,25 mm/2,5 mm de diamètre) de Aeronautical Radio, Incorporated à Annapolis, Maryland ou une ferrule de fibre optique de norme militaire 29504 (1,6 mm de diamètre) (insert d'accouplement passif), peut être positionnée de manière amovible dans chaque passage du corps du connecteur de fibre optique. Le corps de connecteur peut comprendre, par exemple, un connecteur standard série 600 de Aeronautical Radio, Incorporated à Annapolis, Maryland (ARINC Series 600 connecteur).
De tels connecteurs de fibres optiques sont des connecteurs passifs, et par conséquent, ces connecteurs laissent passer simplement des signaux optiques à travers le connecteur. Des connecteurs passifs ont habituellement un câblage de fibre optique s'étendant depuis celui-ci vers des convertisseurs optoélectroniques (O/E) dans le logement du système électronique. Les convertisseurs O/E convertissent des signaux électriques en signaux optiques, et/ou des signaux optiques en signaux électriques. Lors du routage de chaque fibre optique depuis le connecter vers un convertisseur O/E approprié dans le logement, plusieurs difficultés peuvent apparaître. D'abord, un rayon de courbure de câble minimum doit être observé dans le logement. Ensuite, chaque fois qu'un signal optique passe par une interface de connecteur, le niveau de puissance de l'énergie optique est réduit, ce qui est soustrait du bilan de liaison optique globale du système électronique. Dans un système électronique à fonctions étendues, la fibre optique venant du connecteur peut être routée à travers un fond de panier de fibres optiques dans le logement, qui route les fibres optiques vers des emplacements spécifiques sur une fond de panier électrique qui est aussi dans le logement. Des cartes de circuit sur lesquelles sont montés les convertisseurs O/E sont connectées par le fond de panier électrique au fond de panier de fibres optiques. L'utilisation d'un fond de panier de fibres optiques dans le logement peut ajouter au coût, au poids et à la complexité du système électronique, ainsi qu'au volume global du système. Ce poids ajouté peut être particulièrement problématique pour des connecteurs qui sont utilisés dans des applications aériennes. Une avance significative dans le domaine des connecteurs de fibre optique active est décrite dans le brevet U.S. N 7 093 985 de Lord et al., attribué au demandeur de cette demande. Le connecteur est un connecteur mural qui comprend une pluralité de convertisseurs O/E. Le brevet U.S. N 5 596 665 de Kurashima et al. décrit un connecteur de fibre optique ayant un logement rectangulaire et comprend des parties pour recevoir des parties de connecteur de prise d'accouplement, et un circuit dans le logement convertit les signaux optiques en des signaux électriques et vice-versa. Le connecteur de fibre optique inclut des surfaces de référence et des éléments de sollicitation pour permettre l'insertion de manchons de fibre optique. Un autre connecteur de fibre optique actif est décrit dans le brevet U.S.
Na 2003/0118293 de Canace et al. Le connecteur de fibre optique peut être monté sur un coffrage ou une paroi, et inclut des doigts pour fournir une élasticité pour avoir une marge de manoeuvre dans le positionnement du connecteur de fibre optique par rapport à la paroi dans la direction de l'axe optique des fibres optiques. Des cartes de circuit flexibles sont aussi utilisées pour monter les composants dans le logement. Ce connecteur de fibre optique a aussi un logement rectangulaire. Un autre connecteur de fibre optique est décrit dans le brevet U.S. N 5 930 428 de Irwin et al. Le connecteur de fibre optique est une unité remplaçable en ligne (LRU) qui est installée dans le châssis du système électronique. La LRU comprend un convertisseur O/E recevant et transmettant des signaux optiques.
Le brevet U.S. N 5 448 676 de White et al. décrit un insert de connecteur de fibre optique. L'insert de connecteur de fibre optique inclut un convertisseur O/E, reçoit une ferrule de fibre optique sur une extrémité, et a un contact électrique sur l'extrémité opposée. Pour fixer correctement la ferrule de fibre optique dans l'insert de connecteur de fibre optique, l'insert de connecteur de fibre optique comprend des clips de retenue pour venir en prise avec un épaulement de retenue sur le connecteur optique. Ces clip et épaulement de retenue gardent la ferrule de fibre optique du connecteur optique passif adjacent au convertisseur O/E.
Un autre insert de connecteur de fibre optique est décrit dans la demande de brevet U.S. N 2006/0199407 de Demaret et al. L'insert de connecteur de fibre optique inclut un convertisseur E/O et peut être positionné dans le passage d'un corps de connecteur. En dépit des inserts de connecteur de fibre optique et connecteurs actifs connus, un insert de connecteur de fibre optique actif qui peut être mécaniquement robuste tout en étant facilement fabriqué et assemblé peut être souhaité.
Résumé de l'invention Etant donné le contexte précédent, c'est donc un objet de la présente invention de proposer un insert de connecteur de fibre optique qui peut être mécaniquement robuste et donc fiable tout en étant facilement fabriqué et assemblé Cela et d'autres objets, caractéristiques, et avantages selon la présente invention sont fournis par un insert de connecteur de fibre optique pour un connecteur comprenant un corps de connecteur ayant une pluralité de passages à l'intérieur pour le montage d'inserts de connecteurs de fibres optiques actifs respectifs. De plus, l'insert de connecteur de fibre optique peut comprendre un logement destiné à être reçu dans un passage du corps de connecteur, une carte de circuit s'étendant longitudinalement dans le logement et ayant des première et seconde extrémités opposées, et une première base et au moins un premier axe électriquement conducteur supporté par celle-ci. Le premier axe électriquement conducteur peut être couplé à la carte de circuit au voisinage de sa première extrémité.
L'insert de connecteur de fibre optique peut en outre inclure un convertisseur optoélectronique (OIE) comprenant une seconde base et au moins un second axe électriquement conducteur s'étendant vers l'extérieur depuis celle-ci. Le second axe électriquement conducteur peut en outre être couplé à la carte de circuit au voisinage de sa seconde extrémité. En d'autres termes, la carte de circuit peut être montée à cheval sur les premier et second axes électriquement conducteurs supportés par les première et seconde bases, respectivement. Avantageusement l'insert de connecteur de fibre optique peut être facilement fabriqué et assemblé, et l'insert de connecteur de fibre optique peut être mécaniquement robuste, résistant ainsi à des environnements agressifs. L'insert de connecteur de fibre optique peut en outre comprendre un épaulement de retenue sur le logement pour monter l'insert de connecteur de fibre optique dans le passage du corps de connecteur, par exemple. De plus, le premier axe électriquement conducteur peut comprendre une pluralité de ceux-ci sur des côtés opposés de la carte de circuit. Le second axe électriquement conducteur peut similairement comprendre une pluralité de ceux-ci sur des côtés opposés de la carte de circuit. La carte de circuit peut comprendre un niveau de puissance, un niveau de signal, et une protection entre eux, par exemple. Avantageusement, le niveau de signal est protégé des interférences venant du niveau de puissance. Les premiers axes électriquement conducteurs peuvent s'étendre à travers la première base pour définir des axes de connexion extérieurs, par exemple. Le logement peut avoir une forme cylindrique définissant un axe longitudinal, et la carte de circuit peut être montée pour s'étendre le long de l'axe longitudinal. L'insert de connecteur de fibre optique peut en outre comprendre un ensemble de raccordement de fibre optique couplé au convertisseur O/E. L'ensemble de raccordement de fibre optique peut comprendre une embase de ferrule de fibre optique, et un manchon d'alignement sur lequel est montée l'embase de ferrule de fibre optique au voisinage du convertisseur O/E. Le manchon d'alignement peut comprendre un corps tubulaire ayant une partie de diamètre intérieure réduite définissant un arrêt pour positionner l'embase de ferrule de fibre optique, par exemple, par rapport au convertisseur O/E. Dans certains modes de réalisation, le convertisseur O/E peut en outre comprendre une source optique, et l'insert de connecteur de fibre optique peut en outre comprendre un circuit supporté par la carte de circuit et couplé à la source optique. Inversement, le convertisseur O/E peut en outre comprendre un détecteur optique, et l'insert de connecteur de fibre optique peut en outre comprendre un circuit supporté par la carte de circuit et couplé au détecteur optique. Le convertisseur O/E peut en outre comprendre un dispositif de conversion O/E, comme une source optique et/ou un détecteur optique, supporté par la seconde base.
Au moins le logement et la seconde base peuvent comprendre un matériau électriquement conducteur, par exemple. Avantageusement, le matériau électriquement conducteur peut fournir une protection électromagnétique. L'insert de connecteur de fibre optique peut en outre comprendre un matériau de remplissage diélectrique entourant la carte de circuit et remplissant le logement. Le matériau de remplissage diélectrique peut fournir à la fois une protection mécanique au circuit supporté par la carte de circuit. Un aspect du procédé vise à fabriquer l'insert de connecteur de fibre optique pour le connecteur comprenant le corps de connecteur ayant la pluralité de passage à l'intérieur pour le montage des inserts de connecteur de fibre optique respectifs. Le procédé peut comprendre de fournir le logement destiné à être reçu dans le passage du corps de connecteur, la première base et les premiers axes électriquement conducteurs supportés par celle-ci, et le convertisseur O/E comprenant la seconde base et les seconds axes électriquement conducteurs s'étendant vers l'extérieur depuis celle-ci. Le procédé peut en outre comprendre de monter la carte de circuit pour s'étendre longitudinalement dans le logement et avoir des première et seconde extrémités opposées, couplant les premiers axes électriquement conducteurs à la carte de circuit au voisinage de sa première extrémité, et couplant les seconds axes électriquement conducteurs à la carte de circuit au voisinage de sa seconde extrémité.
Brève description des dessins La figure 1 est une vue en coupe partielle d'un dispositif électronique 30 illustrant un connecteur de fibre optique et un insert selon la présente invention. La figure 2 est une vue en élévation de côté de l'insert de fibre optique sur la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective partielle de l'insert de fibre 35 optique sur la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale agrandie d'une partie de l'insert de connecteur de fibre optique sur la figure 1.
Description détaillée des modes de réalisation préférés La présente invention va maintenant être décrite plus en détails ci-dessous en référence aux dessins attenants, dans lesquels des modes de réalisation préférés de l'invention sont montrés. Cette invention peut, néanmoins, être mise en oeuvre sous de nombreuses formes différentes et ne doit pas être considérée comme étant limitée aux modes de réalisation présentés ici. Plutôt, ces modes de réalisation sont fournis de telle manière que cette description soit complète, et présente entièrement le domaine de l'invention à l'homme de l'art. Des numéros de référence identiques se réfèrent à des éléments identiques sur tous les dessins. En se référant initialement à la figure 1, un connecteur de fibre optique 41 installé dans un dispositif électronique 5 est maintenant décrit. Le connecteur 41 inclut un corps de connecteur 42 ayant une pluralité de passages 43 à l'intérieur pour monter des inserts de connecteur de fibre optique 10 respectifs, dont seulement un est montré pour la clarté de l'explication. Le connecteur 41 comprend à titre d'illustration un connecteur ARINC série 600, par exemple, mais l'homme de l'art appréciera que le connecteur peut comprendre d'autres connecteurs ayant des passages pour recevoir des inserts de connecteur de fibre optique 10. Un insert d'accouplement passif supportant un signal optique, non montré, peut être accouplé à l'insert de connecteur de fibre optique 10. L'insert d'accouplement passif peut comprendre, par exemple, un insert d'accouplement passif. Comme l'homme de l'art l'appréciera, l'insert d'accouplement passif peut comprendre tout insert d'accouplement passif optique. L'insert de connecteur de fibre optique 10 inclut à titre d'illustration un logement 12 qui est reçu par le passage 43, par exemple, un passage de connecteur ARINC série 600 taille 8 (Quadrax), du connecteur 41. Comme l'homme de l'art l'appréciera, le logement 12 peut avoir d'autres formes et tailles. Ainsi, l'insert de connecteur de fibre optique 10 peut être monté dans des passages de tailles et de formes variables et être compatible avec d'autres connecteurs.
En se référant maintenant en outre à la figure 2, l'insert de connecteur de fibre optique 10 inclut à titre d'illustration un épaulement de retenue 15 sur le logement pour monter l'insert de connecteur de fibre optique dans le passage 43 du corps de connecteur 42. Avantageusement, l'insert de connecteur de fibre optique 10 peut être positionné précisément dans le passage 43 et établir un couplage électrique fiable à un fond de panier 44 et un couplage optique fiable à l'insert d'accouplement passif. En outre, l'épaulement de retenue 15 peut permettre à l'insert d'accouplement passif d'être enlevé sans enlever par inadvertance l'insert de connecteur de fibre optique 10, et peut permettre à une pluralité d'inserts de connecteur de fibre optique 10 d'être reçus de manière fiable et solide par la pluralité de passages 43 du corps de connecteur 42.
L'épaulement de retenue 15 peut aussi permettre à l'insert d'accouplement passif d'être installé dans le passage 43 sans appliquer une force non souhaitée sur le fond de panier 44. En se référant maintenant en outre à la figure 3, l'insert de connecteur de fibre optique 10 inclut aussi à titre d'illustration une carte de circuit 31 s'étendant longitudinalement dans le logement 12 et a des première et seconde extrémités. L'insert de connecteur de fibre optique 10 inclut en outre une première base 32 et une première pluralité d'axes électriquement conducteurs 11 supportés par celle-ci. Bien que l'insert de connecteur de fibre optique 10 inclue à titre d'illustration six premiers axes électriquement conducteurs 11, trois axes sur le haut de la carte de circuit 31 et trois sur la base de la carte de circuit, l'insert de connecteur de fibre optique peut inclure aussi peu que un et plus que les six axes montrés. La première pluralité d'axes électriquement conducteurs 11 sont couplés intérieurement à la carte de circuit 31 au voisinage de la première extrémité de celle-ci. L'insert de connecteur de fibre optique 10 comprend en outre un convertisseur optoélectronique (OIE) 33 comprenant une seconde base 34 et une seconde pluralité d'axes électriquement conducteurs 35 s'étendant vers l'extérieur depuis celle-ci. La seconde pluralité d'axes électriquement conducteurs 35 étant en outre couplés à la carte de circuit 31 au voisinage de sa seconde extrémité.. Bien que l'insert de connecteur de fibre optique 10 inclue à titre d'illustration six seconds axes électriquement conducteurs 35, trois axes sur le haut de la carte de circuit 31 et trois sur le bas de la carte de circuit, l'insert de connecteur de fibre optique peut inclure aussi peu que un et plus que les six axes montrés.
La première pluralité d'axes électriquement conducteurs 11 s'étend à travers la première base 32 pour définir une pluralité d'axes de connexion extérieurs. Avantageusement, cela permet à l'insert de connecteur de fibre optique 10 d'être facilement connecté à un circuit électrique, comme d'autre IC, dans le connecteur 41, et au circuit via le fond de panier 44 (figure 1). A titre d'illustration, le logement 12 a une forme cylindrique définissant un axe longitudinal, et la carte de circuit 31 est montée à titre d'illustration pour s'étendre le long de l'axe longitudinal. De plus, la première pluralité d'axes électriquement conducteurs 11 sont divisés en deux groupes et positionnés sur des côtés opposés de la carte de circuit 31. La seconde pluralité d'axes électriquement conducteurs 35 sont aussi divisé en deux groupes et positionnés sur des côtés opposés de la carte de circuit 31. Ainsi, la carte de circuit 31 est montée à cheval entre la première base 32 et la seconde base 34 du convertisseur O/E 33. Comme l'homme de l'art l'appréciera, la première base 32 est à la fois mécaniquement et électriquement couplée à la carte de circuit 31 par la première pluralité d'axes électriquement conducteurs 11, et la carte de circuit 31 est à la fois mécaniquement et électriquement couplée au convertisseur O/E 33 par la second pluralité d'axes électriquement conducteurs 35. L'insert de connecteur de fibre optique 10 inclut un ensemble de raccordement de fibre optique 36 couplé au convertisseur O/E 33. L'ensemble de raccordement de fibre optique 36 comprend une fibre optique 14. Comme l'homme de l'art l'appréciera, la fibre optique peut comprendre une fibre optique, comme une fibre optique multimode 62, 5/ 125 m ou 50/ 125 m, mais des fibres à simple mode peuvent aussi être utilisées. L'ensemble de raccordement de fibre optique 36 comprend à titre d'illustration une embase de ferrule de fibre optique 37, et un manchon d'alignement 38 sur lequel est monté l'embase de ferrule de fibre optique au voisinage du convertisseur O/E 33. Comme l'homme de l'art l'appréciera, l'ensemble de raccordement de fibre optique 36 peut en variante comprendre un réceptacle, non montré, pour recevoir une fibre optique depuis l'insert d'accouplement passif. Le manchon d'alignement 38 inclut un corps tubulaire ayant une partie de diamètre intérieur réduit 60 définissant un arrêt pour positionner l'embase de ferrule de fibre optique 37. Avantageusement, l'embase de ferrule de fibre optique 37 peut être positionnée précisément, par exemple, au voisinage du convertisseur O/E 33 en relation proche à celui-ci.
Le convertisseur O/E 33 comprend en outre un dispositif de conversion O/E supporté par la seconde base 34. Le dispositif de conversion O/E comprend en outre une source optique et/ou un détecteur optique 62 et l'insert de connecteur de fibre optique 10 comprend en outre un circuit 39 supporté par la carte de circuit 31 et couplé à la source optique et/ou au détecteur optique. Comme l'appréciera l'homme de l'art, la source optique peut comprendre un laser, une diode photoémettrice, ou toute autre source optique convenable. Comme l'appréciera l'homme de l'art, le détecteur optique peut comprendre une photodiode, un dispositif à couplage de charges, par exemple, ou tout autre dispositif photosensible convenable. De plus, comme l'appréciera aussi l'homme de l'art, le convertisseur O/E 33 peut comprendre une forme compatible avec une ensemble de boîtier TP optique. Le convertisseur O/E 33 inclut à titre d'illustration une lentille 13 pour diriger précisément le signal optique entre la fibre optique 14 supportée par l'embase de ferrule de fibre optique 37 et le détecteur optique et/ou la source optique. Comme l'appréciera l'homme de l'art, la lentille 13 peut comprendre toute forme de lentille, par exemple une lentille à billes. De plus, Comme l'appréciera l'homme de l'art, tout dispositif pouvant diriger le signal optique depuis la fibre optique 14 supporté par l'embase de ferrule de fibre optique 37 peut être utilisé. En se référant maintenant en outre à la figure 4, la carte de circuit 31 inclut à titre d'illustration un niveau de puissance 51, un niveau de signal 53, et une protection 52 entre eux. Avantageusement, le niveau de signal 53 est protégé des interférences du niveau de puissance 51. Comme l'appréciera l'homme de l'art, le protection 52 peut comprendre un matériau électriquement conducteur fournissant une protection électromagnétique entre un fonctionnement à fréquence élevée du niveau de signal 53 et un fonctionnement à fréquence basse du niveau de puissance 51. De plus, bien que la protection 52 soit illustrée comme comprenant une seule couche, comme l'appréciera l'homme de l'art, le bouclier peut comprendre une pluralité de couches électriquement conductrices. Le niveau de signal 53 inclut à titre d'illustration des pistes conductrices 54 pour coupler électriquement la première pluralité d'axes 11 au circuit 39 supporté par la carte de circuit 31, et une pluralité de couches diélectriques d'intervention 55. Comme l'appréciera l'homme de l'art, au moins certaines des pistes conductrices 54 peuvent être agencées dans des paires différentielles, et fournir ainsi le chemin de signal le plus court possible et minimiser la distorsion dans des pistes conductrices. Le niveau de puissance 51 inclut à titre d'illustration des pistes conductrices 57 pour coupler électriquement la première pluralité d'axes électriquement conducteurs 11 au circuit 39 supporté par la carte de circuit 31, et une pluralité de couches diélectriques d'intervention 56. Bien que l'insert de connecteur de fibre optique 10 soit illustré avec trois couches diélectriques et trois pistes conductrices pour les niveaux de signal 53 et de puissance 51, respectivement, l'insert de connecteur de fibre optique peut inclure aussi peu que un et plus que trois pistes conductrices et couches diélectriques pour les niveaux de signal et de puissance. Le logement 12 et la seconde base 34 peuvent comprendre un matériau électriquement conducteur. Comme l'appréciera l'homme de l'art, le corps de connecteur 42 peut aussi comprendre un matériau électriquement conducteur.
Avantageusement, quand l'insert de connecteur de fibre optique 10 est reçu par le passage 43 du corps de connecteur 42, le logement 12 peut fournir une protection électromagnétique en couplant la protection 52 avec un corps de connecteur à la masse. L'insert de connecteur de fibre optique 10 inclut à titre d'illustration un matériau de remplissage diélectrique 52 entourant la carte de circuit 31 et remplissant le logement 12. Comme l'appréciera l'homme de l'art, le matériau de remplissage diélectrique peut comprendre de l'époxy ou tout autre matériau qui est un isolant électrique et est mécaniquement robuste. La première base 32 comprend aussi à titre d'illustration un matériau diélectrique. Le matériau de remplissage diélectrique 52 et la première base 32 peuvent fournir une protection mécanique et électrique au circuit 39 supporté par la carte de circuit 31. Un aspect du procédé est dirigé vers la fabrication de l'insert de connecteur de fibre optique 10 pour le connecteur 41 comprenant le corps de connecteur 42 ayant une pluralité de passages 43 à l'intérieur pour monter des inserts de connecteur de fibre optique respectifs. Le procédé peut comprendre de fournir le logement 12 destiné à être reçu dans le passage 43 du corps de connecteur 42, la première base 32 et les premiers axes électriquement conducteurs 11 supportés par celle-ci, et le convertisseur O/E 33 comprenant la seconde base 34 et les seconds axes électriquement conducteurs 35 s'étendant vers l'extérieur depuis celle-ci. Le procédé peut en outre comprendre de monter la carte de circuit 31 pour qu'elle s'étende longitudinalement dans le logement 12 et d'avoir des première et seconde extrémités opposées, couplant les premiers axes électriquement conducteurs 11 à la carte de circuit 31 au voisinage de sa première extrémité, et couplant les seconds axes électriquement conducteurs 35 à la carte de circuit 31 au voisinage de sa seconde extrémité.. De nombreuses modifications et d'autres modes de réalisation de l'invention viendront à l'esprit de l'homme de l'art ayant le bénéfice des enseignements présentés dans les descriptions précédentes et les dessins associés. Ainsi, on comprendra que l'invention n'est pas limitée par les modes de réalisation spécifiques décrits, et que des modifications et des modes de réalisation sont sensés être inclus dans le domaine des revendications attenantes.15