WO1998039265A1 - Procede et dispositif d'assemblage de composants optiques ou d'un composant optique et d'un substrat - Google Patents

Procede et dispositif d'assemblage de composants optiques ou d'un composant optique et d'un substrat Download PDF

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WO1998039265A1
WO1998039265A1 PCT/EP1998/001292 EP9801292W WO9839265A1 WO 1998039265 A1 WO1998039265 A1 WO 1998039265A1 EP 9801292 W EP9801292 W EP 9801292W WO 9839265 A1 WO9839265 A1 WO 9839265A1
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glass
optical
lens
optical component
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Ramiro Conde
Christian Depeursinge
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Andromis S.A.
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
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    • C03C27/044—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of glass, glass-ceramic or ceramic material only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres

Definitions

  • the invention relates to the field of assembly between two optical components, in particular an optical fiber and another optical component, the latter possibly being, for example, another optical fiber.
  • the optical fiber can be a multicore fiber.
  • Another example of an optical element that can be assembled using the invention is a lens-prism assembly.
  • the invention also relates to the assembly of an optical component with a substrate, for example a metallic or semiconductor substrate.
  • the component can be for example an optical fiber or a lens.
  • a known technique for assembling any two optical components for example a lens and a prism, consists in making a bonding. But bonding is chemically sensitive to certain solvents, and ensures poor mechanical strength for small areas. In addition, it requires the introduction of a material (glue) which reduces the optical quality of the path that a beam can follow. Bonding is used, in particular, for the production of multi-core lens-fiber assemblies for the preparation of microendoscopes. Endoscopy, and in particular microendoscopy, allows a medical practitioner to acquire information, or images, from parts inside the human body, such as the stomach, lungs, heart, blood vessels, or the eye. A device for implementing such a technique is shown diagrammatically in FIG.
  • the reference 2 designates a light source which is focused by a lens 4 at the entry of a light guide 6.
  • the latter is in fact most often connected to a plurality of optical fibers 8, 10 disposed at the periphery of a multicore fiber 12.
  • An illumination beam 14 can thus be directed onto an area 16 of an organ to be observed, which reflects radiation 18 on a lens 20 connected to the input of a multicore fiber 12.
  • the latter comprising a coherent beam of individual hearts, these therefore transmit the light in an orderly manner between them, and the image obtained at output 22 of the multicore fiber corresponds to the image formed at its entry.
  • Means for storing, analyzing and / or representing the image can also be provided in combination with this device.
  • FIG. 2 A metal tube or a sleeve 24 holds the lens 20 in front of the multi-core fiber 12, and an adhesive 26 makes it possible to ensure optical continuity and prevent the lens from coming out of the tube 24.
  • This technique gives good results, but has the drawback of requiring delicate handling, of reducing the optical quality by introducing an additional medium 26 between the lens and the multicore fiber, and of make the endoscope very vulnerable to the sterilization steps required by heating.
  • bonding is done blind, in the tube 24, without precise control. Due to the tolerances of the sleeve or the tube, necessary to introduce the glue, this results in a random and very variable bonding.
  • the assembly of two optical components or an optical component and a substrate, by bonding also suffers from a certain brittleness and is not compatible with uses at high or very high temperature. , especially if sterilization is necessary.
  • Document US-5208885 describes a method for making a connection between a waveguide produced on a substrate and an optical fiber.
  • a glass paste the melting temperature of which is lower than a temperature at which the waveguide can be heated, is applied to the optical fiber and / or to the waveguide.
  • the glass paste is heated to make the connection between the fiber and the waveguide.
  • the glass may consist of a borosilicate-aluminum-lead mixture, and the heating
  • a laser for example a CO 2 laser or an excimer laser.
  • the dough can undergo chemical alterations making it unsuitable for use in optics.
  • the homogenization necessary to reduce the diffusion implies a temperature rise up to 1000 ° C, which is not acceptable
  • 5 lens are 5.10 "7 and 100.10 " 7 respectively .
  • EP-678 486 (Gould Electronics) describes a method for making a bond, or a side coating between glass-based components.
  • the assembly is carried out using a glass-based composition, which is heated, by
  • a lens-metal tube assembly is used, for example in rigid endoscopes.
  • Another example of such an assembly is that of a shape memory material and an optical component, for example an optical fiber.
  • the invention firstly relates to a method of assembling an optical component and a substrate, making it possible to avoid the drawbacks exposed above.
  • the invention therefore firstly relates to a method of assembling an optical component on a substrate, comprising:
  • the subject of the invention is also a method of assembling two optical components making it possible to avoid the drawbacks set out above, and can in particular be applied to the production of imaging devices, for example endoscopes.
  • the invention therefore also relates to a method of assembling first and second optical components, comprising:
  • the glass layer is deposited on the active face (s) of the optical component (s), (2) i.e. on the or the face (s) intended to be crossed by radiation.
  • the glass layer is deposited
  • a thin layer of glass does not not reduce the optical quality of the components, unlike a layer of glue or a drop of glass paste.
  • the thin layer does not disturb, or only slightly, an optical beam passing through it: this is the case when it is located, for example, at the junction of two optical fibers.
  • Such a layer of glass can be used to bond or weld very different materials.
  • the method according to the invention applies particularly well to the production of assemblies of optical components, or of an optical component and of a substrate, having different or very different coefficients of thermal expansion.
  • a composition is then chosen for the glass of the thin layer having a coefficient of expansion intermediate between those of the components.
  • the latter may be metallic or plastic or semiconductor or with shape memory or else a metallic layer deposited on a shape memory substrate, the optical component being for example a single core optical fiber, or multi-core optical fiber.
  • the substrate may or may not be planar.
  • one of the two components can be an optical fiber, with a single core or else a multicore fiber, the second optical component being for example or else an optical fiber (again with a single core, or multi-core), or well a microlens (for example with index gradient).
  • the first and / or the second optical components can both be a lens or a prism.
  • the method according to the invention makes it possible to weld optical components of any size or diameter, less than or greater than 200 ⁇ m.
  • Another advantage of the glass layer is that, due to its ductility, it absorbs part of the mechanical stresses linked to possible respective expansions of the components. Thus, the final assembly suffers very little, or not at all, from the mechanical stresses from which components, for example, directly assembled by laser fusion can suffer.
  • Adjustment of the positioning can also be carried out during heating, using optical control means.
  • one of the optical components is a multicore fiber
  • the image of the fringes is transmitted by the multicore fiber.
  • the glass layer is produced on the optically active part of the system. Furthermore, preferably, it does not contain lead, which can oxidize.
  • a thin layer of glass also has the following advantage.
  • a thin layer has a glass transition point lower than the melting temperature of the same material taken as a macroscopic volume. So we have a low font
  • the thinness of the layer makes it possible to decouple the
  • heating is carried out in two stages.
  • a first step makes it possible to reach the softening temperature of the thin layer.
  • the temperature is brought to one
  • This second step can be brief (for example: on the order of a few minutes or less).
  • the heating step can for example be carried out by electric arc or by filament
  • Heating by laser is better controlled in temperature.
  • the laser and for an optical fiber-optical component or optical fiber-substrate assembly, it it may be advantageous to arrange the laser beam and the fiber-component or fiber-substrate assembly so that, at the point of impact of the laser beam, the latter is offset on the side of the optical fiber. In this way, the absorption of the laser beam and the conductivity of the fiber are combined. Thus, the heated volume is moved to the side of the latter, and the heating does not affect, or little, the substrate or the component.
  • an offset of a distance, measured between the center of the beam and the end of the fiber, of between • a few tens and a few hundred micrometers (for example between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m or 300 ⁇ m , or between 90 ⁇ m and 170 ⁇ m) is appropriate.
  • Heating by laser has, compared to other methods (electric arc, filaments), the advantage of offering great adaptability.
  • the focus and the beam size are adaptable to the type of surface or object to be welded.
  • a step of preheating the thin layer is possible, in order to increase its adhesion, without deforming it. This step can be carried out before the substrate and the optical element or component or the optical elements or components are brought into contact with each other. It strengthens the bond (combination of covalent and ionic bonds) between the glass layer and the surface on which it is deposited, which then promotes the actual welding.
  • the glass used is an evaporable glass which, during its evaporation, retains the same chemical composition and the same physical properties as the original material.
  • a glass having a glass transition temperature of between 400 ° and 600 ° C, or between 400 and 500 ° C for example a glass comprising a silica matrix doped with sodium and boron, for example also a silica matrix doped with a mixture B 2 0 3 -Al 2 0 3 -Na 2 0- K 2 0. Glasses doped with germanium also have a low glass transition temperature.
  • the glass transition takes place at relatively low temperatures compared to the critical temperatures of most optical components, for example of optical fibers with one core or with several cores.
  • optical components having a certain brittleness to thermal shocks or a risk of thermal deformation of the index profile (for example lens with index gradient used in endoscopy) this aspect may prove to be important.
  • the invention also relates to an assembly of an optical component and a substrate comprising, in addition to the component and the substrate, a layer of glass located at the component-substrate interface.
  • the invention also relates to an assembly of two optical components comprising, in addition to the two components, a thin layer of glass located at the interface between these two components.
  • the substrate can be metallic or of semiconductor type, or plastic or with shape memory
  • the optical component (s) can be one, or , optical fiber (s) (single core, or multi-core) or a microlens (gradient index) or a lens, or a prism.
  • the glass can be an evaporable glass, as defined above.
  • the invention also relates to an endoscopic device comprising a multicore fiber and a lens fixed to the end of the fiber by means of a layer of glass located at the lens-fiber interface.
  • the invention also relates to an endoscopic device comprising a multicore fiber, a lens connected to this multicore fiber, means for lighting an area to be observed, the connection between the lens and the fiber being made of a material. supporting the sterilization temperature and the humid heat of an autoclave.
  • the lens-fiber connection is for example produced by a thin layer of glass according to one or other of the embodiments already described above.
  • FIG. 1 diagrammatically represents an endoscopic device
  • FIG. 2 shows more precisely the fiber-to-lens connection of an endoscopic device according to the prior art
  • FIG. 3 represents a fiber and a substrate to be assembled
  • FIGS. 4A-4C represent steps of a fiber-substrate assembly method according to the invention
  • FIG. 5 is an example of assembly of an optical component with a metal layer deposited on a shape memory material
  • FIG. 6 represents two fibers intended to be assembled by a method according to the invention
  • FIGS. 7A-7C represent steps for assembling two fibers, according to the invention.
  • FIG. 8 represents a fiber and a lens intended to be assembled by a method according to the invention
  • FIGS. 9A-9D represent steps for assembling a fiber and a lens, according to the invention.
  • FIGS. 10A and 10B respectively represent a device for producing a weld according to the invention, and a device for controlling the end of a fiber,
  • FIG. 11 shows another device for making a weld according to the invention
  • FIG. 12A and 12B show cross-sectional views of a multi-core optical fiber.
  • FIG. 3 represents an optical fiber, for example with a single core, or even a multicore fiber.
  • This fiber 30 is intended to be connected to an optical component (for example: a lens or a prism) or else to a substrate 32, for example a metallic substrate or a semiconductor type substrate (for example made of silicon, or GaAs, or .).
  • a layer 34 of glass is first deposited on the end of the fiber 30 (FIG. 4A).
  • the glass layer can be deposited by plasma (pulse).
  • a thin layer of thickness less than or equal to a few micrometers or 10 ⁇ m, for example equal to or substantially equal to 1 or 2 ⁇ m, or 3 ⁇ m or 5 ⁇ m, or to a few tenths of micrometers, for example 0.1 ⁇ m, can suit.
  • the layer obtained is therefore evaporated in molecular form.
  • the silica glass is generally mixed with organic solvents and then, after heating to typical temperatures of the order of 500 ° C. for typical times of a few hours, an extremely resistant glass layer is obtained.
  • the layer obtained does not contain a binder which should then be removed in a subsequent step.
  • the fiber, provided with its glass layer is then brought into contact with the surface 32 (FIG. 4B). Precise positioning can be achieved due to the thinness of the glass layer and the absence of binder to be removed. This is, upon filing, in almost final form.
  • a heating step is carried out (FIG. 4C): this heating can be carried out by laser, or by electric arc, or by filaments wound in turns on a cylinder with a diameter greater than the diameter of the elements to be assembled, or else by any another known heating method enabling the glass transition temperature of the glass to be reached. After cooling, the fiber-substrate assembly is securely assembled.
  • the laser heating method is the most adaptable for each particular case.
  • the elements are heated, and in particular the fiber 30 and the glass layer 34, prior to the assembly proper. This promotes ion exchange before assembly.
  • the invention also relates to the assembly of any optical component and of a substrate itself which is not necessarily planar.
  • the invention can be applied to a lens to be fixed in a metal tube.
  • Such an assembly is used in rigid endoscopes for medical or industrial use.
  • the invention then makes it possible to locate the lens in any position relative to the substrate.
  • the assembly takes place as indicated above: a layer of evaporable glass is deposited on one of the surfaces to be assembled, then the two surfaces are brought into contact with one another, the layer of glass being located at the interface.
  • the heating is carried out by laser or by electric arc, or by filaments wound in turns on a cylinder with a diameter greater than the diameter of the elements to be assembled, or else by any other known heating method making it possible to reach the glass transition temperature of the glass.
  • assembly concerned by the invention is an assembly of an optical component with a shape memory material or with a material deposited on a shape memory material.
  • a metallic layer 35 on an element 37 having the shape indicated in solid lines or that, more curved, in broken lines
  • a material with shape memory for example an alloy NiTi or CuZnAl or NiTiCu.
  • FIG. 6 represents two optical fibers 36, 38 each having an end surface 37, 39, these two surfaces being intended to be brought into contact.
  • These fibers can be fibers with a single core, for example monomode or multimode fibers. Multicore fibers, or multifibers, which can be used in microendoscopy are also concerned.
  • a deposit of glass 40 is made (FIG. 7A), for example by the technique mentioned above (evaporation by bombardment by electron beam). The two fibers are then positioned relative to each other (FIG.
  • the lens may in particular be a gradient index lens (GRIN lens).
  • the two elements are intended to be brought into contact via their end surfaces 43, 45.
  • a layer of glass 46 is deposited, for example by the technique already described above (FIG. 9A).
  • Figure 9B the two elements are brought opposite one another ( Figure 9B). They are then brought into contact with each other, the layer 46 being located at the interface of the surfaces 43, 45, and the assembly is heated (FIG. 9C) using one of the techniques already mentioned. above with their advantages and disadvantages.
  • a very solid lens-fiber bond is obtained, and practically without any deformation of the lens or the fiber.
  • This technique is particularly advantageous in the case of lenses having characteristics very different from the characteristics of the fibers. This is the case for lenses used in endoscopy, at the end of a multi-core fiber: the glass transition point of these lenses is much lower than that of multi-core fibers and, therefore, the lenses soften much more faster than fibers. In addition, the lenses do not withstand long-term heating which would modify the distribution of thallium ions, therefore the optical properties of the lens. Direct welding of the two elements, for example by laser C0 2 or by electric arc therefore causes deformations of the lens. This results in a degradation of the quality of the images.
  • certain lenses are produced by diffusion of cations into the material (such lenses and their composition are for example described in document FR-2 004 043) and excessive temperatures modify the refractive indices, and therefore the optical properties of the lenses. lenses.
  • excessive temperatures are reached when direct welding of the lens with the fiber is carried out. Consequently, in certain cases, it proves appropriate to locate and move the heating zone, on the side of, and in the direction of the element least sensitive to the heat supply, for example on the side of the fiber in in the case of a lens-fiber assembly or in the case of a substrate-fiber assembly.
  • the arrows 48, 50 show diagrammatically a localized heat supply on the side of the fiber 42, at a distance d from the fiber-lens or fiber-substrate interface, and being for example between 90 ⁇ m and 170 ⁇ m .
  • the fiber conducts heat towards the glass layer, until it reaches its glass transition temperature.
  • the supply of heat to the lens 44, or to the substrate is extremely limited.
  • the use of the glass layer makes it possible to limit the deformation of the elements; indirect heating of the glass layer, via the fiber 42, makes it possible not to affect the optical properties of the lens 44, or not to affect the substrate.
  • a glass transition point of, for example, between 400 ° C and 600 ° C or between 400 ° C and 500 ° C (for example of the order of 500 ° C).
  • Such a range of temperatures, which can be considered to be low for carrying out a glass transition of the glass makes it possible to limit the supply of heat to the optical component (s).
  • a glass having this property can consist of silica doped with sodium and boron.
  • B 2 0 3 -A1 2 0 3 - Na 2 0-K 2 0 for example: Si0 2 : 78-83%; B 2 0 3 : 11-13%; A1 2 0 3 : 2-4%; Na 2 0: 1-3%; K 2 0: traces; an evaporated layer may differ from this composition, because the different compounds do not evaporate with the same ease).
  • a glass of this composition has an expansion coefficient of 27,5.10 ⁇ 7 (intermediate between that of a multicore fiber (5.10 -7) and that of a lens (10 ⁇ 5)), a glass transition temperature intermediate between 560 ° C and 580 ° C (for the lens), an optical attenuation of 4.10 ⁇ 2 % over the visible radiation range and for thicknesses of a few micrometers, and a refractive index (1.4689) very close to that of 'an optical fiber.
  • the method according to the invention is well suited for assembling elements of fairly different refractive index. This minimizes Fresnel losses, the index of the intermediate glass layer lying between the indices of the two elements to be welded.
  • the index of the intermediate glass layer lying between the indices of the two elements to be welded.
  • the layer may have an index of approximately 1.47.
  • evaporable glass instead of a glass paste, makes it possible to overcome the problems associated with the use of this latter material.
  • Glass paste is difficult to dose due to the evaporation of the binder which considerably changes its volume.
  • this evaporation produces bubbles which can be incorporated into the material.
  • a paste glass can also undergo chemical alterations which can make it unfit for use with an optical component.
  • the homogenization necessary to reduce the diffusion involves a temperature rise up to 1000 ° C., which is unacceptable for a system using an optical component.
  • any two optical components can be assembled by the technique according to the present invention.
  • prism-lens assemblies can be produced, a layer of glass being deposited at the interface of the surfaces intended to be in contact.
  • Two optical components being assembled they can be assembled with a third component.
  • An assembly of N components can thus be produced in which intermediate components (portholes, or spatial or spectral or interferometric filters, or polarizing layers) are included between two end components.
  • one or more portholes can be used to adjust the distance between an optical fiber and a lens.
  • a layer of glass can be deposited on the two surfaces intended to be in contact. This can be particularly interesting if the materials to be assembled are very different: with a layer of glass on each of the materials, the welding is easier and of better quality.
  • the surfaces intended to be in contact can be flat or not.
  • the fusion is carried out at low temperature (indeed, a thin layer melts at a lower temperature than the material in macroscopic volume), - the deposit is controllable with very high precision, in terms of its optical quality, its composition, its thickness and its adhesion, the optical importance of this intermediate layer is reduced: the thin layer can therefore be crossed by an optical beam without disturbing it in a notable manner, stress overloads on the interfaces are avoided, because the thin material is more elastic.
  • FIG. 10A An example of a device for carrying out the welding of two optical components, for example a fiber 42 and a lens 44, will be described in connection with FIG. 10A.
  • This device uses a laser C0 2 50.
  • the laser beam is divided in two by a semi-transparent mirror 52. A part of the beam is taken beforehand in the direction of a detector 54, in order to control the output power of the laser.
  • a set of mirrors and lenses 56, 58 makes it possible to focus the two beams on the welding site, in order to obtain a local and homogeneous heating zone.
  • a mechanical xyz displacement system allows the position between the lens and the multicore fiber. Once the system is assembled, the lens-fiber contact area is placed in the laser beam.
  • a thin layer of evaporable glass which has been previously deposited on one of the surfaces to be brought into contact, ensures the weld between the two elements.
  • Optical control means or systems 60, 62 can be used to achieve relative optical positioning of the components during the assembly step, in particular to control the parallelism between the facing surfaces of the lens and the fiber (system 60) and / or the relative positioning (laser diode 62) between the fiber and the lens (centering) and / or between the fiber-lens system and the focused beams (along an axis).
  • the optical control means therefore allow a possible correction of the relative position of the components during the actual welding step.
  • a helium-neon laser 64 also makes it possible to control the positioning of the fiber-lens system relative to the focused beams (along the other two axes).
  • the system 60 is shown more precisely in FIG. 10B.
  • Part of the beam of a laser diode 70 is injected into the fiber 42.
  • the beam introduced into the fiber is reflected at the output interface of the latter and at the input interface of the lens.
  • These two reflected signals interfere to form an interference figure, with interference lines, detected by a CCD 72 camera.
  • the distance between the lines and the orientation of these lines makes it possible to control the relative orientation of the two faces to be
  • the interference pattern can be viewed on a display device 74.
  • This approach can be generalized to all surface shapes, since this system simply measures the distance between these two surfaces. This procedure also makes it possible to evaluate
  • the laser beam emitted by the laser diode 62 forms a point of light on the rear face of the
  • This light point can be centered by direct observation through the multi-core fiber 42, the camera 72 and the display device 74.
  • • j -s laser C0 2 50 is divided in two by a semi-transparent mirror 52. A part of the beam is taken beforehand in the direction of the detector 54, in order to control the output power of the laser. A set of mirrors and lenses 56, 58 makes it possible to focus the laser.
  • a mechanical xyz displacement system allows the position between the fiber and the substrate to be adjusted. Once the assembled system, the substrate-fiber contact area is placed in the laser beam. A thin layer of glass, which has been previously deposited on one of the surfaces to be brought into contact, ensures the welding between the two elements.
  • An assembly between a gradient index lens and a multicore fiber can be used in a microendoscopy device.
  • such a device essentially comprises a multicore fiber 12, a lens 20 connected to this fiber, and means 2 , 8, 10 for
  • a multi-core lens-fiber assembly obtained by a method according to the invention makes it possible to produce endoscopic images of better quality, due, in particular, to the absence of deformation of the lenses and of the fiber.
  • a multicore fiber is a bundle of fibers, melted and stretched, which therefore forms a continuous whole.
  • FIG. 12A represents a cross-sectional view of a multi-core fiber, the hearts 84 and the coats 86 being grouped inside a first sheath 88, for example made of silica, and a second sheath 90, called sheath external or "black" coating.
  • the outside diameter D ⁇ _ of the assembly can for example be of the order of 200 to 500 ⁇ m.
  • FIG. 12B is an enlarged view of the portion 92 of the bundle of hearts.
  • the hearts have cross sections of variable shape, more or less homogeneous.
  • the diameter d of each heart that is to say the greatest distance separating two points from the same heart, varies from one heart to another.
  • d can, for example, vary between 3 and 4 ⁇ m for the same multicore fiber.
  • the average distance from one core to another is not uniform and can, for example, vary, for the same multicore fiber, from 3 to 3.5 ⁇ m.
  • the thickness of the glass layer is less than or of the same order of magnitude as the characteristic diameter or dimensions of the cores of a multicore fiber, this results in a reduction in the problems of light diffraction at the multicore fiber interface. optical component.
  • the intermediate glass layer is much less sensitive to water vapor and to sterilization pressures and temperatures (approximately 134 ° C., to the humid heat of the autoclave) than the adhesives usually used. This better resistance to sterilization and to water vapor leads to a longer lifespan of the endoscope and therefore a reduction in costs corresponding to the use of this type of material.
  • the use of lead-free glass to make the connection between two optical components makes it possible, in the case of a multi-core fiber-to-lens link, to avoid any problem of coloration of the optical signal passing through the glass layer.
  • positioning of the endoscope in the body is often carried out using X-rays, simultaneously with the endoscopic visualization itself.
  • the weld produced in accordance with the invention that is to say using a thin layer, has the following property.
  • the thin layer reacts mainly, during the formation of the bond with the fibers, with the hearts present in the multicore fiber and which are doped with germanium. This element makes it possible to lower the glass transition point as a direct function of the concentration. As the hearts have an index gradient, the attachments are created at the center of the hearts and then spread to the periphery, the connection being less strong with the inter-heart areas, which are not or only slightly doped with favorable elements. welding, germanium type.
  • the invention thus applies to fibers having various compositions, for example based on fused silica with a core doped with Ge, and optionally with fluorine, or based on fluorinated glass or based on silver chalcogenide, or sapphire, or "Tex" glass.
  • the alkaline ions contained in the glass layer diffuse on both sides, towards the fiber and towards the lens.
  • the cores of the fibers of the multicore fiber have a lower melting point than that of silica, and there is a diffusion towards the hearts of the multicore fiber.
  • On the lens side there is in fact an interdiffusion phenomenon: thallium ions from the lens diffuse towards the glass layer and alkaline ions diffuse from the glass layer towards the lens.
  • the bond established is therefore a bond by ion exchange, and the wettability of the surfaces by the material constituting the glass layer is therefore not necessary.
  • the invention therefore makes it possible to produce the lens-fiber connection of an endoscope.
  • This bond has properties, already given above, of resistance to humidity, and to sterilization pressures and temperatures.
  • the invention also covers any lens-fiber link compatible both with use in endoscopy and having this resistance to humidity and sterilization temperatures.

Abstract

L'invention concerne un assemblage d'un composant optique (30) et d'un substrat (32) comportant: le composant optique, le substrat, une couche de verre (34) située à l'interface entre composant optique et substrat. L'invention concerne également un assemblage entre deux composants optiques, qui est particulièrement bien adapté à la mise en oeuvre dans le domaine de l'imagerie, notamment en endoscopie.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ASSEMBLAGE DE COMPOSANTS OPTIQUES OU D'UN COMPOSANT OPTIQUE ET D'UN SUBSTRAT
DESCRIPTION
Domaine technique et art antérieur
L'invention concerne le domaine de l'assemblage entre deux composants optiques, en particulier une fibre optique et un autre composant optique, ce dernier pouvant être par exemple une autre fibre optique
(notamment une fibre multicoeur) , ou une lentille, ou microlentille (notamment une lentille à gradient d'indice). De même, la fibre optique peut être une fibre multicoeur. Un autre exemple d'élément optique pouvant être assemblé à l'aide de l'invention est un ensemble lentille-prisme.
L'invention concerne également l'assemblage d'un composant optique avec un substrat, par exemple un substrat métallique ou semi-conducteur. Le composant peut être par exemple une fibre optique ou une lentille .
L'article de K. Kinoshita intitulé "End préparation and fusion splicing of an optical fiber array with a C02 laser" paru dans Applied Optics, vol. 18, n° 19, pages 3256-3260, 1979 décrit la soudure de fibres optiques à l'aide d'un laser C02. L'article de K. Egashira intitulé "Analysis of thermal conditions in C02 laser splicing of optical fibers" paru dans Applied Optics, vol. 16, n° 10, pages 2743-2746, 1977 concerne également un couplage fibre-fibre réalisé à l'aide d'un laser C02.
L'article de K. Nakatate et al. Intitulé "Silica based rod lens for the médical fiberscope" paru dans Proceedings SPIE, 1994 concerne une liaison fibre- lentille. Elle utilise une technologie identique à celle de la soudure fibre-fibre réalisée à l'aide d'un arc électrique. Elle implique une fusion des surfaces à mettre en contact.
Cette technique ne s'applique qu'à des éléments optiques de faible diamètre (moins de 200 μ ) . Des microlentilles y sont réalisées par les mêmes techniques que celles utilisées pour réaliser les fibres optiques : les verres ainsi obtenus pour les lentilles fondent donc à des températures comparables aux températures de fusion des fibres. Par conséquent, cette technique ne peut être appliquée, d'une manière générale, à la réalisation d'un assemblage de deux composants optiques quelconques.
D'une manière générale, toutes ces techniques entraînent une déformation des surfaces de contact par chauffage. Dans le cas d'un couplage fibre-fibre, la soudure résulte en une déformation de l'extrémité des fibres soudées entre elles. De plus, en général, les fibres optiques sont préalablement préparées par clivage, mais la perpendicularité de l'interface par rapport à l'axe de la fibre n'est pas garantie par cette technique. Le soudage nécessite donc une déformation plastique obtenue en exerçant une pression axiale .
Une technique connue pour assembler deux composants optiques quelconques, par exemple une lentille et un prisme, consiste à réaliser un collage. Mais le collage est chimiquement sensible à certains solvants, et assure une mauvaise solidité mécanique pour les petites surfaces. De plus, il nécessite l'introduction d'une matière (la colle) qui diminue la qualité optique du trajet que peut suivre un faisceau. Le collage est utilisé, en particulier, pour la réalisation d'assemblages lentille-fibre multicoeur en vue de la préparation de microendoscopes. L'endoscopie, et en particulier la microendoscopie, permet à un praticien médical d'acquérir des informations, ou images, des parties intérieures au corps humain, telles que l'estomac, les poumons, le coeur, les vaisseaux sanguins, ou l'oeil. Un dispositif pour la mise en oeuvre d'une telle technique est représenté schématiquement sur la figure 1, où la référence 2 désigne une source de lumière qui est focalisée par une lentille 4 à l'entrée d'un guide de lumière 6. Ce dernier est en fait le plus souvent relié à une pluralité de fibres optiques 8, 10 disposées à la périphérie d'une fibre multicoeur 12. Un faisceau d'éclairage 14 peut ainsi être dirigé sur une zone 16 d'un organe à observer, qui réfléchit un rayonnement 18 sur une lentille 20 connectée à l'entrée d'une fibre multicoeur 12. Cette dernière comportant un faisceau cohérent de coeurs individuels, ceux-ci transmettent donc la lumière de manière ordonnée entre eux, et l'image obtenue en sortie 22 de la fibre multicoeur correspond à l'image formée à son entrée. Des moyens pour mémoriser, analyser et/ou représenter l'image peuvent être également prévus en combinaison avec ce dispositif.
Cette technique d'imagerie est décrite par exemple dans les articles de A. Katzir : "Optical Fibers in Medicine", Scientific American, vol.260 (5), p. 120-125, 1989 et "Optical Fiber Techniques (Medicine)", Encyclopédia of Physical Science and Technology, vol. 9, p. 630-646, 1987. La réalisation actuelle de l'assemblage lentille-fibre multicoeur est illustrée sur la figure 2. Un tube métallique ou un manchon 24 maintient la lentille 20 en face de la fibre multicoeur 12, et une colle 26 permet d'assurer la continuité optique et d'éviter que la lentille ne sorte du tube 24. Cette technique donne de bons résultats, mais présente l'inconvénient de nécessiter une manipulation délicate, de diminuer la qualité optique en introduisant un milieu supplémentaire 26 entre la lentille et la fibre multicoeur, et de rendre l'endoscope très vulnérable par rapport aux étapes de stérilisation nécessaires par chauffage .
De plus, le collage se fait à l'aveugle, dans le tube 24, sans contrôle précis. Du fait des tolérances du manchon ou du tube, nécessaires pour y introduire la colle, il en résulte un collage aléatoire et très variable.
D'une manière générale, l'assemblage de deux composants optiques ou d'un composant optique et d'un substrat, par collage, souffre également d'une certaine fragilité et n'est pas compatible avec des utilisations à haute ou très haute température, notamment dans le cas où une stérilisation est nécessaire.
Le document US-5208885 décrit un procédé pour réaliser une liaison entre un guide d'onde réalisé sur une substrat et une fibre optique. Une pâte de verre, dont la température de fusion est inférieure à une température à laquelle le guide d'onde peut être chauffé, est appliquée sur la fibre optique et/ou sur le guide d'onde. La pâte de verre est chauffée pour réaliser la connexion entre la fibre et le guide d' onde.
Plus précisément, le verre peut consister en un mélange borosilicate-aluminium-plomb, et le chauffage
5 peut être réalisé avec un laser, par exemple un laser C02 ou un laser à excimère .
La technique décrite dans ce document ne résout pas les problèmes d'optique, c'est-à-dire de perturbation et d'altération optique du faisceau
K) lorsque celui-ci doit traverser la connexion en verre. La mise en oeuvre de cette technique en vue de la réalisation d'un dispositif d'imagerie, par exemple un endoscope, est donc exclue. De plus, l'application présentée concerne une soudure entre des matériaux (en
15 verre) de compositions proches (substrat Si02/Si avec une fibre Si02 faiblement dopée) qui fondent à des températures élevées, ce qui laisse le choix, pour la soudure, de multiples compositions de verre fondant à plus basses températures ainsi que de différentes
20 techniques de réalisation.
Le matériau retenu dans ce document, pour la soudure (pâte de verre) , est difficile à doser en raison de l' évaporation du liant qui en modifie considérablement le volume.
25 De plus, la pâte peut subir des altérations chimiques la rendant impropre à l'utilisation en optique. Par ailleurs, l'homogénéisation nécessaire à la réduction de la diffusion implique une montée en température jusqu'à 1000°C, ce qui n'est pas acceptable
3o lorsque certains composants optiques sont à mettre en contact ou à souder l'un avec l'autre.
Enfin, utiliser des verres qui fondent à basse température n'est pas forcément un avantage si leurs propriétés optiques (indice de réfraction) et thermiques (dilatation) sont trop différentes de celles des éléments optiques. Par exemple, les coefficients de dilatations respectifs d'une fibre multicoeur et d'une
5 lentille sont respectivement de 5.10"7 et de 100.10"7.
Enfin, la mise en oeuvre décrite dans ce document (plongée de l'extrémité d'une fibre dans un bain de verre) ne permet pas de réaliser un contrôle précis de la quantité de verre déposé, ni de
K) l'alignement des éléments à souder avant la fusion de la couche.
Cette technique implique aussi une bonne mouillabilité
15 Le document EP-678 486 (Gould Electronics) décrit un procédé pour réaliser une liaison, ou un enrobage latéral entre des composants à base de verre.
L'assemblage est réalisé à l'aide d'une composition à base de verre, qui est chauffée, par
2o exemple à l'aide d'un laser C02 ou bien par arc électrique. Les propriétés de mouillabilité des surfaces sont essentielles à l'assemblage.
Là encore, ce document n'aborde pas la question de la transmission optique des matériaux utilisés. Des
25 dégradations des propriétés optiques peuvent se produire, dues par exemple :
- à la mise sous contraintes d'une fibre, ce qui peut induire des variations d'indice de réfraction et ainsi perturber la propagation du signal, 0 - à l'absorption optique par des verres au plomb, qui peuvent produire une atténuation ou une coloration du signal, en particulier sous l'influence due aux rayons X (par exemple dans le cas d'utilisation d'un endoscope),
- à la présence de résidus du liant dans le cas de pâtes de verres, ou d' inhomogénéités, qui peuvent produire de la diffusion.
La liaison décrite dans ce document est donc inapte à la réalisation d'un dispositif d'imagerie, en particulier d'un endoscope. De plus, là encore, l'application présentée concerne la jonction d'éléments en des matériaux proches du point de vue de leurs compositions et qui fondent à des températures élevées, ce qui laisse le choix pour de multiples verres fondant à basses températures. Enfin la technique mise en oeuvre dans ce document ne permet pas, non plus, de réaliser un contrôle précis de la quantité de verre déposé, ni de l'alignement des éléments à souder.
Aucune des techniques exposées ci-dessus n'est, par ailleurs, adaptée à la réalisation d'assemblages de matériaux très différents, par exemple d'un composant optique et d'un substrat métallique ou semi-conducteur ou plastique ou à mémoire de forme.
Or, un assemblage lentille-tube métallique est utilisé, par exemple dans les endoscopes rigides. Un autre exemple d'un tel assemblage est celui d'un matériau à mémoire de forme et d'un composant optique, par exemple une fibre optique.
La seule technique connue permettant de réaliser de tels assemblages est, là encore, la technique de collage, qui présente les inconvénients déjà exposés ci-dessus (instabilité de certains solvants, mauvaise solidité mécanique pour les petites surfaces, introduction d'une matière (la colle) qui perturbe les faisceaux optiques, ou bien qui diminue la qualité optique du trajet que peut suivre un faisceau) .
Il est donc souhaitable de trouver une technique d'assemblage permettant de réduire la perturbation optique entre les deux éléments à assembler.
De plus, les techniques connues ne permettent pas de réaliser un ajustement précis des surfaces à mettre en contact.
Enfin, dans le cas d'une soudure verre-métal, les techniques classiques de soudage ne permettent pas d'éliminer les déformations du verre.
Exposé de l'invention
L'invention a tout d'abord pour objet un procédé d'assemblage d'un composant optique et d'un substrat, permettant d'éviter les inconvénients exposés ci-dessus .
L'invention a donc tout d'abord pour objet un procédé d'assemblage d'un composant optique sur un substrat, comportant :
- une première étape de dépôt d'une couche de verre sur au moins une des deux faces, ou surfaces, à mettre en contact,
- une deuxième étape de mise en contact des deux faces, ou surfaces,
- une troisième étape de chauffage du verre, permettant de réaliser une soudure entre le composant optique et le substrat.
L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage de deux composants optiques permettant d'éviter les inconvénients exposés ci-dessus, et pouvant en particulier être appliqué à la réalisation de dispositifs d'imagerie, par exemple d'endoscopes.
L'invention a donc également pour objet un procédé d'assemblage d'un premier et d'un second 5 composants optiques, comportant :
- une première étape de dépôt d'une couche mince de verre sur une des deux faces, ou surfaces, à mettre en contact,
- une deuxième étape de mise en contact des deux faces, K) ou surfaces,
- une troisième étape de chauffage du verre permettant de réaliser une soudure entre les composants optiques .
15 Dans les deux cas, la soudure, ou brasure, obtenue présente une grande solidité mécanique et une bonne tenue thermique.
De plus, dans les deux cas, la couche de verre est déposée sur la ou les face (s) active (s) du, ou des, 2() composant (s) optique (s), c'est-à-dire sur la, ou les, face (s) destinée (s) à être traversée par un rayonnement .
Par ailleurs, la couche de verre est déposée
"in situ", sans nécessiter d'étalement ultérieur lors 25 de l'assemblage. La mouillabilité des surfaces à mettre en contact n'est donc pas essentielle au procédé selon
1 ' invention.
L'utilisation d'une couche mince de verre
(couche d'épaisseur comprise entre 0, lμm et lOμm) pour 30 le soudage permet de réduire ou d'éviter les problèmes de parallélisme entre les faces ou surfaces à mettre en contact, et d'éviter la déformation de ces faces ou surfaces. Par ailleurs, une couche mince de verre ne diminue pas la qualité optique des composants, à la différence d'une couche de colle ou d'une goutte de pâte de verre. En particulier, la couche mince ne perturbe pas, ou peu, un faisceau optique la traversant : c'est le cas lorsqu'elle se situe, par exemple, à la jonction de deux fibres optiques.
Une telle couche de verre peut être utilisée pour lier ou souder des matériaux très différents. Notamment, le procédé selon l'invention s'applique particulièrement bien à la réalisation d'assemblages de composants optiques, ou d'un composant optique et d'un substrat, présentant des coefficients de dilatation thermique différents ou très différents. On choisit alors, pour le verre de la couche mince, une composition ayant un coefficient de dilatation intermédiaire entre ceux des composants.
Dans le cas d'une liaison composant optique- substrat, ce dernier peut être métallique ou plastique ou semi-conducteur ou à mémoire de forme ou bien encore une couche métallique déposée sur un substrat à mémoire de forme, le composant optique étant par exemple une fibre optique à un seul coeur, ou bien une fibre optique multicoeur. Enfin, le substrat peut être plan, ou non. Ainsi, on peut réaliser un assemblage lentille- tube métallique, du type de ceux utilisés en endoscopie classique. L'invention concerne également un endoscope mettant en oeuvre un tel assemblage.
Dans le cas de deux composants optiques, l'un des deux composants peut être une fibre optique, à un seul coeur ou bien une fibre multicoeur, le second composant optique étant par exemple ou bien une fibre optique (là encore à un seul coeur, ou multicoeur), ou bien une microlentille (par exemple à gradient d'indice) . De même, le premier et/ou le second composants optiques peuvent être l'un et l'autre une lentille ou un prisme. De plus, le procédé selon l'invention permet de souder des composants optiques de taille ou de diamètre quelconque, inférieur ou supérieur à 200 μm.
Un autre avantage de la couche de verre est que celle-ci, de par sa ductilité, absorbe une partie des tensions mécaniques liées à d'éventuelles dilatations respectives des composants. Ainsi, l'assemblage final ne souffre que très peu, ou pas du tout, des contraintes mécaniques dont peuvent par exemple souffrir des composants directement assemblés par fusion laser.
On peut donc réaliser, grâce à la couche de verre, un ajustement précis des surfaces à mettre en contact.
Par ailleurs, dans le cas de deux composants optiques, un réglage du positionnement d'un élément par rapport à l'autre peut être d'abord fait avant de réaliser le chauffage, et ceci grâce à l'utilisation de la couche mince : l'utilisation d'une goutte de colle, comme dans le document US-5208885, ne permet pas de réaliser de réglage avant la liquéfaction du verre intermédiaire .
Le réglage du positionnement peut également être réalisé en cours de chauffage, à l'aide de moyens de contrôle optique. En particulier, lorsque l'un des composants optiques est une fibre multicoeur on peut réaliser un contrôle par un dispositif interférométrique . L'image des franges est transmise par la fibre multicoeur. On notera que la couche de verre est réalisée sur la partie optiquement active du système. Par ailleurs, de préférence, elle ne comporte pas de plomb, qui peut s'oxyder.
5 L'utilisation d'une couche mince de verre présente en outre l'intérêt suivant. Une couche mince possède un point de transition vitreuse plus bas que la température de fusion du même matériau pris sous forme d'un volume macroscopique. On a donc une fonte à basse
K) température, ce qui est déjà avantageux par rapport au(x) composant (s) optique (s) à assembler, qui peu(ven)t être affectés par une montée trop haute en température .
La minceur de la couche permet de découpler les
15 propriétés de soudure des propriétés de fusion. Un ramollissement progressif de la couche se produit pendant l' échauffement, ce qui permet un ajustement des surfaces. La température est augmentée pour réaliser la soudure proprement dite qui est liée aux énergies
20 d' activation aux interfaces entre les éléments présents. De préférence, on procède donc à un chauffage en deux étapes. Une première étape permet d'atteindre la température de ramollissement de la couche mince. Dans une seconde étape, on porte la température à une
25 valeur suffisante pour réaliser la soudure proprement dite. Cette seconde étape peut être brève (par exemple : de l'ordre de quelques minutes ou moins) .
L'étape de chauffage peut être par exemple réalisée par arc électrique ou par filament
3o (fonctionnant par effet Joule) ou par laser. Le chauffage par laser est mieux contrôlé en température. Dans le cas du laser, et pour un assemblage fibre optique-composant optique ou fibre optique-substrat, il peut être intéressant de disposer le faisceau laser et l'ensemble fibre-composant ou fibre-substrat de manière à ce que, au point d'impact du faisceau laser, ce dernier soit décalé du côté de la fibre optique. On combine de cette manière absorption du faisceau laser et conductibilité de la fibre. Ainsi, le volume chauffé est déplacé du côté de cette dernière, et le chauffage n'affecte pas, ou peu, le substrat ou le composant. Suivant la nature de ce dernier, un décalage d'une distance, mesurée entre le centre du faisceau et l'extrémité de la fibre, comprise entre • quelques dizaines et quelques centaines de micromètres (par exemple entre 50 μm et 200 μm ou 300 μm, ou entre 90 μm et 170 μm) est approprié. Le chauffage par laser présente, par rapport aux autres méthodes (arc électrique, filaments) , l'avantage d'offrir une grande adaptabilité . La focalisation et la taille du faisceau sont adaptables au type de surface ou d'objet à souder. Une étape de préchauffage de la couche mince est possible, afin d'accroître son adhérence, sans la déformer. Cette étape peut être réalisée avant mise en contact du substrat et de l'élément, ou composant optique, ou des éléments ou composants optiques entre eux. Elle permet de renforcer le lien (combinaison de liaisons covalentes et ioniques) entre la couche de verre et la surface sur laquelle elle est déposée, ce qui favorise ensuite la soudure proprement dite.
De préférence, le verre utilisé est un verre évaporable qui, lors de son évaporation, garde la même composition chimique et les mêmes propriétés physiques que le matériau d'origine. On peut choisir, pour la couche de verre, un verre ayant une température de transition vitreuse comprise entre 400° et 600°C, ou entre 400 et 500°C, par exemple un verre comportant une matrice en silice dopée avec du sodium et du bore, par exemple encore une matrice en silice dopée avec un mélange B203-Al203-Na20- K20. Les verres dopés au germanium présentent aussi une faible température de transition vitreuse. Ainsi, la transition vitreuse se fait à des températures relativement basses par rapport aux températures critiques de la plupart des composants optiques, par exemple de fibres optiques à un coeur ou à plusieurs coeurs. Dans le cas de composants optiques présentant une certaine fragilité aux chocs thermiques ou un risque de déformation thermique du profil d'indice (par exemple lentille à gradient d'indice utilisée en endoscopie) cet aspect peut se révéler important.
L'invention a également pour objet un assemblage d'un composant optique et d'un substrat comportant, outre le composant et le substrat, une couche de verre située à l'interface composant- substrat .
L'invention a également pour objet un assemblage de deux composants optiques comportant, outre les deux composants, une couche mince de verre située à l'interface entre ces deux composants.
Comme déjà expliqué ci-dessus, le substrat peut être métallique ou de type semi-conducteur, ou plastique ou à mémoire de forme, et le, ou les composant (s) optique (s) peu(ven)t être une, ou des, fibre (s) optique (s) (à un seul coeur, ou bien multicoeur) ou bien une microlentille (à gradient d'indice) ou bien une lentille, ou bien un prisme. Le verre peut être un verre évaporable, tel que défini ci- dessus .
L'invention a également pour objet un dispositif endoscopique comportant une fibre multicoeur et une lentille fixée à l'extrémité de la fibre par l'intermédiaire d'une couche de verre située à l'interface lentille-fibre.
L'invention a enfin également pour objet un dispositif endoscopique comportant une fibre multicoeur, une lentille reliée à cette fibre multicoeur, des moyens d'éclairage d'une zone à observer, la liaison entre la lentille et la fibre étant constituée d'un matériau supportant la température de stérilisation et la chaleur humide d'un autoclave .
La liaison lentille-fibre est par exemple réalisée par une couche mince de verre selon l'un ou l'autre des modes de réalisation déjà décrits ci- dessus.
Brève description des figures
De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur les exemples de réalisation, donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif endoscopique,
- la figure 2 représente de manière plus précise la liaison fibre ulticoeur-lentille d'un dispositif endoscopique selon l'art antérieur, - la figure 3 représente une fibre et un substrat à assembler,
- les figures 4A-4C représentent des étapes d'un procédé d'assemblage fibre-substrat selon l'invention,
- La figure 5 est un exemple d'assemblage d'un composant optique avec une couche métallique déposée sur un matériau à mémoire de forme,
- la figure 6 représente deux fibres destinées à être assemblées par un procédé selon l'invention,
- les figures 7A-7C représentent des étapes d'assemblage de deux fibres, selon l'invention,
- la figure 8 représente une fibre et une lentille destinées à être assemblées par un procédé selon l'invention,
- les figures 9A-9D représentent des étapes d'assemblage d'une fibre et d'une lentille, selon 1 ' invention,
- les figures 10A et 10B représentent respectivement un dispositif pour réaliser une soudure selon l'invention, et un dispositif de contrôle de l'extrémité d'une fibre,
- la figure 11 représente un autre dispositif pour réaliser une soudure selon l'invention, - les figures 12A et 12B représentent des vues en coupe transversale d'une fibre optique multicoeur.
Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention La figure 3 représente une fibre optique, par exemple à un seul coeur, ou bien encore une fibre multicoeur. Cette fibre 30 est destinée à être reliée à un composant optique (par exemple : une lentille ou un prisme) ou bien à un substrat 32, par exemple un substrat métallique ou bien un substrat de type semiconducteur (par exemple en silicium, ou GaAs, ou ....). A cette fin, on réalise d'abord sur l'extrémité de la fibre 30 le dépôt d'une couche 34 de verre (figure 4A) . On choisit de préférence un verre evaporable. La couche de verre peut être déposée par plasma (impulsionnel) . Elle peut aussi être réalisée par evaporation, par exemple à partir d'une cible de verre bombardée par faisceau électronique : le contrôle du temps d' evaporation permet de réaliser le contrôle de l'épaisseur de la couche. Une couche mince, d'épaisseur inférieure ou égale à quelques micromètres ou à 10 μm, par exemple égale ou sensiblement égale à 1 ou 2 μm, ou 3μm ou 5μm, ou à quelques dixièmes de micromètres, par exemple 0,1 μm, peut convenir. La couche obtenue est donc évaporée sous forme moléculaire .
Pour déposer la couche de verre on peut aussi utiliser les techniques "spin-on-glass" connues et maîtrisées dans le domaine de la micro-électronique. Le verre en silice est généralement mélangé à des solvants organiques puis, après chauffage à des températures typiques de l'ordre de 500°C pour des temps typiques de quelques heures, on obtient une couche en verre extrêmement résistante. On peut ensuite déposer une couche sur les surfaces, puis centrifuger pour obtenir une couche d'épaisseur définie (les valeurs d'épaisseur sont celles données ci-dessus) et plane. La cuisson crée alors la couche de verre avec les bonnes caractéristiques. La couche obtenue ne contient pas de liant qu'il faudrait ensuite éliminer au cours d'une étape ultérieure. La fibre, munie de sa couche de verre est ensuite amenée en contact avec la surface 32 (figure 4B) . Un positionnement précis peut être réalisé du fait de la minceur de la couche de verre et de l'absence de liant à éliminer. Celle-ci est, dès son dépôt, sous forme quasiment définitive.
Puis, une étape de chauffage est réalisée (figure 4C) : ce chauffage peut être réalisé par laser, ou bien par arc électrique, ou par filaments bobinés en spires sur un cylindre de diamètre supérieur au diamètre des éléments à assembler, ou bien par tout autre méthode de chauffage connue permettant d'atteindre la température de transition vitreuse du verre. Après refroidissement, l'ensemble fibre-substrat est solidement assemblé. La méthode de chauffage par laser est la plus adaptable pour chaque cas particulier.
Selon une variante, on chauffe les éléments, et en particulier la fibre 30 et la couche de verre 34, préalablement à l'assemblage proprement dit. Ceci favorise les échanges ioniques avant l'assemblage.
L'invention concerne également l'assemblage d'un composant optique quelconque et d'un substrat lui- même non nécessairement plan. Par exemple, l'invention peut s'appliquer à une lentille à fixer dans un tube métallique. Un tel assemblage est utilisé dans les endoscopes rigides à usage médical ou industriel. L'invention permet alors de situer la lentille dans une position quelconque par rapport au substrat. L'assemblage a lieu comme indiqué ci-dessus : une couche de verre evaporable est déposée sur une des surfaces à assembler, puis les deux surfaces sont amenées en contact l'une de l'autre, la couche de verre étant située à l'interface. Le chauffage est réalisé par laser ou bien par arc électrique, ou par filaments bobinés en spires sur un cylindre de diamètre supérieur au diamètre des éléments à assembler, ou bien par tout autre méthode de chauffage connue permettant d'atteindre la température de transition vitreuse du verre .
Un autre exemple d'assemblage concerné par l'invention est un assemblage d'un composant optique avec un matériau à mémoire de forme ou avec un matériau déposé sur un matériau à mémoire de forme. Ainsi, comme illustré sur la figure 5, on peut déposer une couche métallique 35 sur un élément 37 (ayant la forme indiquée en traits pleins ou celle, plus courbe, en traits interrompus) en un matériau à mémoire de forme (par exemple un alliage NiTi ou CuZnAl ou NiTiCu) .
Une fibre optique 30 est soudée à la couche métallique par la technique exposée ci-dessus : on réalise d'abord sur l'extrémité de la fibre 30 le dépôt d'une couche de verre 34 (verre evaporable, déposé par evaporation à partir d'une cible bombardée par faisceau électronique) . La fibre, munie de sa couche de verre est ensuite amenée en contact avec le métal, puis un chauffage est réalisé (laser, arc électrique, ... etc.) pour atteindre la température de transition vitreuse du verre .
Après refroidissement l'ensemble fibre-substrat métallique, et donc l'ensemble fibre-substrat-élément en matériau à mémoire de forme, sont solidement assemblés. La fibre peut véhiculer une énergie lumineuse nécessaire à 1 ' échauffement, donc à la commande, du matériau à mémoire de forme. La figure 6 représente deux fibres optiques 36, 38 présentant chacune une surface d'extrémité 37, 39, ces deux surfaces étant destinées à être mises en contact. Ces fibres peuvent être des fibres à un seul coeur, par exemple des fibres monomodes ou multimodes. Des fibres multicoeurs, ou des multifibres, pouvant être utilisées en microendoscopie sont également concernées. A l'extrémité d'une des deux fibres, un dépôt de verre 40 est réalisé (figure 7A) , par exemple par la technique mentionnée ci-dessus (evaporation par bombardement par faisceau électronique) . Les deux fibres sont ensuite positionnées l'une par rapport à l'autre (figure 7B) et mises en contact, la couche de verre 40 étant à l'interface entre les surfaces 37, 39. L'ensemble est ensuite chauffé (figure 7C) , par exemple par faisceau laser, ou par arc électrique, ou par toute autre méthode permettant d'apporter la chaleur nécessaire pour atteindre la température de transition vitreuse de la couche de verre 40. Après refroidissement, une liaison solide est établie entre les deux fibres sans déformation de celles-ci. Là encore, le chauffage par laser présente, par rapport aux autres méthodes, l'avantage de 1 ' adaptabilité par rapport aux diverses configurations possibles. Dans la soudure par arc un écartement laisse passer l'étincelle et le système ne peut être assemblé préalablement.
Un autre exemple concerne l'assemblage d'une fibre optique 42 et d'une lentille 44 (figure 8). La lentille peut en particulier être une lentille à gradient d'indice (lentille GRIN) . Les deux éléments sont destinés à être amenés en contact par l'intermédiaire de leurs surfaces d'extrémités 43, 45. Sur une de ces surfaces, une couche de verre 46 est déposée, par exemple par la technique déjà décrite ci- dessus (figure 9A) . Puis, les deux éléments sont amenés en regard l'un de l'autre (figure 9B) . Ils sont ensuite mis en contact l'un avec l'autre, la couche 46 étant située à l'interface des surfaces 43, 45, et l'ensemble est chauffé (figure 9C) à l'aide d'une des techniques déjà mentionnées ci-dessus avec leurs avantages et leurs inconvénients. Après refroidissement, on obtient une liaison lentille-fibre très solide, et pratiquement sans aucune déformation de la lentille ou de la fibre.
Cette technique est particulièrement avantageuse dans le cas de lentilles présentant des caractéristiques très différentes des caractéristiques des fibres. C'est le cas pour les lentilles utilisées en endoscopie, à l'extrémité d'une fibre multicoeur : le point de transition vitreux de ces lentilles est beaucoup plus bas que celui des fibres multicoeurs et, par conséquent, les lentilles se ramollissent beaucoup plus vite que les fibres. De plus, les lentilles ne supportent pas un échauffement de longue durée qui, modifierait la répartition en ions thallium, donc les propriétés optiques de la lentille. Un soudage direct des deux éléments, par exemple par laser C02 ou par arc électrique occasionne donc des déformations de la lentille. Il en résulte une dégradation de la qualité des images. De plus, certaines lentilles sont réalisées par diffusion de cations dans le matériau (de telles lentilles et leur composition sont par exemple décrites dans le document FR-2 004 043) et des températures excessives modifient les indices de réfraction, et donc les propriétés optiques des lentilles. De telles températures excessives sont atteintes lorsqu'un soudage direct de la lentille avec la fibre est réalisé. Par conséquent, dans certains cas, il se révèle approprié de localiser et de déplacer la zone de chauffage, du côté de, et en direction de l'élément le moins sensible à l'apport de chaleur, par exemple du coté de la fibre dans le cas d'un assemblage lentille- fibre ou dans le cas d'un assemblage substrat-fibre. Ainsi, sur la figure 9D, les flèches 48, 50 schématisent un apport de chaleur localisé du coté de la fibre 42, à une distance d de l'interface fibre- lentille ou fibre-substrat, et étant par exemple compris entre 90μm et 170μm. La fibre conduit la chaleur en direction de la couche de verre, jusqu'à ce que celle-ci atteigne sa température de transition vitreuse. Ainsi, l'apport de chaleur à la lentille 44, ou au substrat, est extrêmement limité. Dans un tel cas, l'utilisation de la couche de verre permet de limiter la déformation des éléments ; le chauffage indirect de la couche de verre, par l'intermédiaire de la fibre 42, permet de ne pas affecter les propriétés optiques de la lentille 44, ou de ne pas affecter le substrat .
D'une manière générale, il est préférable d'utiliser une couche en verre avec un point de transition vitreuse compris par exemple entre 400°C et 600°C ou entre 400°C et 500°C (par exemple de l'ordre de 500°C) . Une telle gamme de températures, qui peut être considérée comme basse pour réaliser une transition vitreuse du verre, permet de limiter l'apport de chaleur au(x) composant(s) optique(s). Un verre ayant cette propriété peut être constitué de silice dopée au sodium et au bore. C'est par exemple une matrice en silice dopée avec un mélange B203-A1203- Na20-K20 (par exemple : Si02 : 78-83% ; B203 : 11-13% ; A1203 : 2-4 % ; Na20 : 1-3% ; K20 : traces ; une couche évaporée peut présenter des différences par rapport à cette composition, car les différents composés ne s'évaporent pas avec la même facilité).
Un verre ayant cette composition présente un coefficient de dilatation de 27,5.10~7 (intermédiaire entre celui d'une fibre multicoeur (5.10-7) et celui d'une lentille (10~5)), une température de transition vitreuse intermédiaire entre 560°C et 580°C (pour la lentille), une atténuation optique de 4.10~2% sur la plage de rayonnement visible et pour des épaisseurs de quelques micromètres, et un indice de réfraction (1,4689) très proche de celui d'une fibre optique.
Le procédé selon l'invention est bien adapté pour assembler des éléments d'indice de réfraction assez différents. On minimise ainsi les pertes de Fresnel, l'indice de la couche de verre intermédiaire se situant entre les indices des deux éléments à souder. Par exemple, pour une fibre constituée de silice, l'indice de la silice pure étant d'environ 1,46, et pour une lentille à gradient d'indice radial obtenu par diffusion d'ions thallium, d'indice supérieur ou égal à 1,6, la couche peut avoir un indice d'environ 1,47.
L'utilisation d'un verre evaporable, à la place d'une pâte de verre, permet de surmonter les problèmes liés à la mise en oeuvre de ce dernier matériau. Une pâte de verre est difficile à doser en raison de l' evaporation du liant qui en modifie considérablement le volume. De plus cette evaporation produit des bulles qui peuvent être incorporées dans le matériau. Une pâte de verre peut, par ailleurs, subir des altérations chimiques qui peuvent la rendre impropre à l'utilisation avec un composant optique. Enfin, l'homogénéisation nécessaire à la réduction de la diffusion implique une montée en température jusqu'à 1000°C, ce qui est inacceptable pour un système mettant en oeuvre un composant optique.
L'invention n'est pas limitée aux exemples d'assemblage donnés ci-dessus : deux composants optiques quelconques peuvent être assemblés par la technique selon la présente invention. En particulier, des assemblages prisme-lentille peuvent être réalisés, une couche de verre étant déposée à l'interface des surfaces destinées à être en contact. Deux composants optiques étant assemblés, on peut les assembler avec un troisième composant. On peut réaliser ainsi un assemblage de N composants dans lequel des composants intermédiaires (hublots, ou filtres spatiaux ou spectraux ou interférométriques, ou couches polarisantes) sont compris entre deux composants d'extrémité. Par exemple, un ou plusieurs hublots peuvent permettre d'adapter la distance entre une fibre optique et une lentille. De plus, une couche de verre peut être déposée sur les deux surfaces destinées à être en contact. Ceci peut être particulièrement intéressant si les matériaux à assembler sont très différents : avec une couche de verre sur chacun des matériaux, la soudure est plus facile et de meilleure qualité.
Enfin, les surfaces destinées à être en contact peuvent être planes ou non. Le fait d'utiliser, conformément à l'invention, une couche mince pour réaliser la liaison entre deux composants optiques, ou entre un composant optique et un substrat, présente les avantages suivants : - un préréglage précis entre les éléments est permis,
- la fusion est réalisée à basse température (en effet, une couche mince fond à plus basse température que le matériau en volume macroscopique) , - le dépôt est contrôlable avec très grande précision, au niveau de sa qualité optique, de sa composition, de son épaisseur et de son adhérence, l'importance optique de cette couche intermédiaire est réduite : la couche mince peut donc être traversée par un faisceau optique sans perturber celui-ci de manière notable, des surcharges de contraintes sur les interfaces sont évitées, car le matériau mince est plus élastique .
Un exemple d'un dispositif pour réaliser la soudure de deux composants optiques, par exemple une fibre 42 et une lentille 44, va être décrit en liaison avec la figure 10A. Ce dispositif met en oeuvre un laser C02 50. Le faisceau laser est divisé en deux par un miroir 52 semi-transparent. Une partie du faisceau est préalablement prélevée en direction d'un détecteur 54, afin de contrôler la puissance de sortie du laser. Un jeu de miroirs et de lentilles 56, 58 permet de focaliser les deux faisceaux sur le site de soudure, afin d'obtenir une zone de chauffage locale et homogène. Un système mécanique de déplacement xyz permet de régler la position entre la lentille et la fibre multicoeur. Une fois le système assemblé, la zone de contact lentille-fibre est placée dans le faisceau laser. Une couche mince de verre evaporable, qui a été préalablement déposée sur une des surfaces à mettre en contact, assure la soudure entre les deux éléments.
Des moyens, ou systèmes, de contrôle optique 60, 62 peuvent être utilisés pour réaliser un positionnement optique relatif des composants au cours de l'étape d'assemblage, notamment pour contrôler la parallélisme entre les surfaces en regard de la lentille et de la fibre (système 60) et/ou le positionnement relatif (diode laser 62) entre la fibre et la lentille (centrage) et/ou entre le système fibre- lentille et les faisceaux focalisés (suivant un axe) . Les moyens de contrôle optique permettent donc une éventuelle correction de la position relative des composants au cours de l'étape de soudage proprement dite. Un laser hélium-néon 64 permet, de plus, de contrôler le positionnement du système fibre-lentille par rapport aux faisceaux focalisés (suivant les deux autres axes) .
Un tel contrôle optique, pendant le soudage, est impossible à réaliser avec l'une ou l'autre des techniques de l'art antérieur, ces dernières nécessitant de faire un positionnement avant l'étape de soudage, donc un positionnement moins précis.
Le système 60 est représenté de manière plus précise sur la figure 10B. Une partie du faisceau d'une diode laser 70 est injecté dans la fibre 42. Le faisceau introduit dans la fibre est réfléchi à l'interface de sortie de celle-ci et à l'interface d'entrée de la lentille. Ces deux signaux réfléchis interfèrent pour former une figure d'inter érence, comportant des lignes d'interférence, détectée par une caméra CCD 72. La distance entre les lignes et l'orientation de ces lignes permet de contrôler l'orientation relative des deux faces à mettre en
5 contact. La figure d'interférence peut être visualisée sur un dispositif de visualisation 74. Cette approche peut être généralisée à toutes les formes de surface, car ce système mesure simplement la distance entre ces deux surfaces. Cette procédure permet aussi d'évaluer
10 rapidement si les interfaces sont planes ou si elles ont des défauts. Enfin, elle permet également de suivre en temps réel l'évolution de la soudure.
Le faisceau laser émis par la diode laser 62 forme un point lumineux sur la face arrière de la
15 lentille, par simple focalisation. Ce point lumineux peut être centré par observation directe à travers la fibre multicoeur 42, la caméra 72 et le dispositif de visualisation 74.
Un exemple d'un dispositif pour réaliser la
20 soudure d'un composant optique, par exemple une fibre 49, et d'un substrat 47, va être décrit en liaison avec la figure 11 sur laquelle des références numériques identiques à celles de la figure 10A y désignent des éléments identiques ou correspondants. Le faisceau du
•j-s laser C02 50 est divisé en deux par un miroir 52 semi- transparent. Une partie du faisceau est préalablement prélevée en direction du détecteur 54, afin de contrôler la puissance de sortie du laser. Un eu de miroirs et de lentilles 56, 58 permet de focaliser les
3o deux faisceaux sur le site de soudure, afin d'obtenir une zone de chauffage locale et homogène. Un système mécanique de déplacement xyz permet de régler la position entre la fibre et le substrat. Une fois le système assemblé, la zone de contact substrat-fibre est placée dans le faisceau laser. Une couche mince de verre, qui a été préalablement déposée sur une des surfaces à mettre en contact, assure la soudure entre 5 les deux éléments.
Un assemblage entre une lentille à gradient d'indice et une fibre multicoeur peut être utilisé dans un dispositif de microendoscopie. Le principe de
K) fonctionnement d'un tel dispositif a été déjà décrit dans l'introduction à la présente demande, en liaison avec la figure 1 : un tel dispositif comporte essentiellement une fibre multicoeur 12, une lentille 20 reliée à cette fibre, et des moyens 2, 8, 10 pour
15 éclairer une zone 16 à observer ; des moyens pour mémoriser, analyser et/ou représenter une image de la zone 16 peuvent également être prévus en combinaison avec ce dispositif. Les principes de fonctionnement de ce dispositif sont également décrits dans les articles
20 de A. Katzir déjà mentionnés ci-dessus. Un assemblage lentille-fibre multicoeur obtenu par un procédé selon l'invention permet de réaliser des images endoscopiques de meilleure qualité, du fait, en particulier, de l'absence de déformation des lentilles et de la fibre
25 multicoeur.
On va rappeler en liaison avec les figures 12A et 12B la structure d'une fibre multicoeur.
Une fibre multicoeur est un faisceau de fibres, fondu et étiré, qui forme donc un ensemble continu. Le
3o manteau de chaque fibre individuelle est fondu avec les manteaux des coeurs voisins. A l'intérieur d'une fibre multicoeur on ne peut distinguer que des coeurs individuels, le manteau des fibres étant devenu en quelque sorte collectif.
La figure 12A représente une vue en coupe transversale d'une fibre multicoeur, les coeurs 84 et les manteaux 86 étant groupés à l'intérieur d'une première gaine 88, par exemple en silice, et d'une seconde gaine 90, dite gaine externe ou revêtement "noir". Le diamètre extérieur Dι_ de l'ensemble peut être par exemple de l'ordre de 200 à 500 μm.
La figure 12B est une vue agrandie de la portion 92 du faisceau de coeurs. Sur cette figure 12B, il apparaît que les coeurs ont des sections transversales de forme variable, plus ou moins homogène. En particulier, le diamètre d de chaque coeur, c'est-à-dire la plus grande distance séparant deux points d'un même coeur, varie d'un coeur à l'autre. Typiquement d peut, par exemple, varier entre 3 et 4 μm pour une même fibre multicoeur. De même, la distance moyenne d'un coeur à l'autre n'est pas uniforme et peut par exemple varier, pour une même fibre multicoeur, de 3 à 3,5 μm.
L'épaisseur de la couche de verre étant inférieure ou du même ordre de grandeur que le diamètre ou les dimensions caractéristiques des coeurs d'une fibre multicoeur, il en résulte une diminution des problèmes de diffraction de la lumière à l'interface fibre multicoeur-composant optique.
Dans le cas de l'application à un dispositif d'imagerie, et notamment à un endoscope, ceci permet de conserver une résolution spatiale élevée.
Dans le cas d'une fibre multicoeur, les déformations éventuelles dues à une soudure directe entre la fibre et un autre élément, notamment une lentille, ne sont pas compatibles avec l'utilisation de la fibre dans le domaine de l'imagerie. De plus, les déformations affectent surtout les coeurs périphériques, et elles sont donc inhomogènes sur l'ensemble des coeurs. Cet aspect relatif aux déformations est donc encore plus gênant dans ce type de fibre que dans les fibres à un seul coeur. Dans les fibres à un seul coeur, seule la portion centrale du coeur, qui ne représente qu'une infime portion de la surface latérale, doit être peu ou pas déformée avec les procédés classiques.
Par ailleurs, la couche de verre intermédiaire est beaucoup moins sensible à la vapeur d'eau et aux pressions et températures de stérilisation (environ 134 °C, à la chaleur humide de l'autoclave) que les colles utilisées habituellement. Cette meilleure résistance à la stérilisation et à la vapeur d'eau entraîne une durée de vie plus longue de l'endoscope et donc une réduction des frais correspondant à l'utilisation de ce type de matériel.
L'utilisation d'un verre sans plomb, pour réaliser la liaison entre deux composants optiques permet, dans le cas d'une liaison fibre multicoeur- lentille, d'éviter tout problème de coloration du signal optique traversant la couche de verre. En effet, un positionnement de l'endoscope dans le corps est souvent réalisé à l'aide de rayons X, simultanément à la visualisation endoscopique elle-même. Enfin, la soudure réalisée conformément à l'invention, c'est-à-dire mettant en oeuvre une couche mince, présente la propriété suivante. La couche mince réagit principalement, lors de la formation de la liaison avec les fibres, avec les coeurs présents dans la fibre multicoeur et qui sont dopés au germanium. Cet élément permet de faire descendre le point de transition vitreuse en fonction directe de la concentration. Comme les coeurs sont à gradient d'indice, les attaches se créent au centre des coeurs puis se propagent jusqu'à la périphérie, la connexion étant moins forte avec les zones inter-coeur, qui ne sont pas ou peu dopées avec des éléments favorables à la soudure, de type germanium.
Cette propriété reste valable pour de nombreux composants optiques dans lesquels un dopage au germanium est introduit. C'est en particulier le cas pour les fibres optiques simples, monomodes ou multimodes. L'invention s'applique ainsi à des fibres ayant des compositions variées, par exemple à base de silice fondue avec coeur dopé au Ge, et éventuellement au fluor, ou à base de verre fluoré ou à base de chalcogénure d'argent, ou de saphir, ou de verre "Tex". Dans le cas d'une liaison entre une fibre multicoeur et une lentille Selfoc ou GRIN, les ions alcalins contenus dans la couche de verre (silice) diffusent des deux côtés, en direction de la fibre et en direction de la lentille. Les coeurs des fibres de la fibre multicoeur ont un point de fusion inférieur à celui de la silice, et il se produit une diffusion vers les coeurs de la fibre multicoeur. Du côté de la lentille, il se produit en fait un phénomène d' interdiffusion : des ions thallium de la lentille diffusent vers la couche de verre et des ions alcalins diffusent de la couche de verre vers la lentille.
La liaison établie est donc une liaison par échanges ioniques, et la mouillabilité des surfaces par le matériau constitutif de la couche de verre n'est donc pas nécessaire.
L'invention permet donc de réaliser la liaison lentille-fibre d'un endoscope. Cette liaison présente des propriétés, déjà données ci-dessus, de résistance à l'humidité, et aux pressions et températures de stérilisation. D'une manière générale, l'invention couvre également toute liaison lentille-fibre compatible à la fois avec une utilisation en endoscopie et ayant cette résistance à l'humidité et aux températures de stérilisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'assemblage d'un composant optique (30) sur un substrat (32), comportant :
- une première étape de dépôt d'une couche mince (34) 5 de verre sur au moins une des deux surfaces à mettre en contact,
- une deuxième étape de mise en contact des deux surfaces,
- une troisième étape de chauffage du verre, permettant K) de réaliser une soudure entre le composant optique et le substrat.
2. Procédé selon la revendication 1, le substrat (32) étant en verre ou métallique ou plastique ou à mémoire de forme ou semi-conducteur.
15 3. Procédé selon la revendication 1, le substrat (32) étant une couche métallique déposée sur un élément en un matériau à mémoire de forme.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, le composant optique (30) étant une fibre optique à
20 un seul coeur ou bien une fibre optique multicoeur.
5. Procédé d'assemblage d'un premier (36, 42) et d'un second (38, 44) composants optiques, comportant :
- une première étape de dépôt d'une couche mince (40) 25 de verre sur au moins une des deux surfaces (37, 39,
43, 45) à mettre en contact,
- une deuxième étape de mise en contact des deux surfaces,
- une troisième étape de chauffage du verre permettant 30 de réaliser une soudure entre les composants optiques .
6. Procédé selon la revendication 5, le premier composant optique étant une fibre optique (12, 36, 42).
7. Procédé selon la revendication 6, la fibre optique étant une fibre multicoeur.
8. Procédé selon la revendication 7, un contrôle du positionnement de la fibre multicoeur et du second composant optique étant réalisé au cours de la troisième étape, à l'aide d'un dispositif interférométrique .
9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, le second composant optique étant une fibre optique (38) .
10. Procédé selon la revendication 6 à 8, le second composant optique étant une fibre multicoeur.
11. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, le second composant optique étant une microlentille ^ (20, 44) .
12. Procédé selon la revendication 11, la microlentille étant une lentille à gradient d'indice.
13. Procédé selon la revendication 5, le premier et/ou le second composant optique étant une 0 lentille ou un prisme.
14. Procédé selon l'une des revendications 3, ou selon l'une des revendications 6 à 12, le chauffage étant réalisé par faisceau laser (48, 50) , le faisceau laser et l'ensemble fibre optique (42 ) -composant optique (44) ou fibre optique (42) -substrat, étant disposés de manière à ce que, au point d'impact sur l'ensemble fibre-composant ou fibre-substrat, le faisceau soit décalé du côté de la fibre optique.
15. Procédé selon la revendication 14, le o faisceau étant décalé d'une distance (d) comprise entre
90 μm et 170 μm, mesurée entre le centre du faisceau et l'extrémité de la fibre.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, l'étape de chauffage étant réalisée par arc électrique .
17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, l'étape de chauffage étant réalisée par faisceau laser.
18. Procédé selon l'une des revendications 1 à
17, l'étape de chauffage du verre comportant deux sous- étapes : - une première sous-étape au cours de laquelle une température de ramollissement du verre est atteinte,
- une deuxième sous-étape au cours de laquelle la température est portée à une valeur suffisante pour réaliser la soudure proprement dite.
19. Procédé selon l'une des revendications 1 à
18, le verre étant un verre evaporable.
20. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le verre (34, 40, 46) ayant une température de transition vitreuse comprise entre 400 et 500°C.
21. Procédé selon l'une des revendications 1 à 20, le verre comportant une matrice en silice dopée avec un mélange B203-Al2θ3-Na2θ-K20.
22. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une étape de préchauffage de la couche mince.
23. Procédé selon la revendication 22, le préchauffage ayant lieu après dépôt de la couche mince sur une des deux surfaces à mettre en contact mais avant mise en contact des deux surfaces.
24. Assemblage d'un composant optique (30) et d'un substrat (32) comportant : - le composant optique,
- le substrat,
- une couche mince de verre (34) située à l'interface entre composant optique et substrat.
25. Assemblage selon la revendication 24, le substrat (32) étant métallique ou semi-conducteur ou plastique ou à mémoire de forme, ou bien étant une couche métallique déposée sur un élément en un matériau à mémoire de forme.
26. Assemblage selon l'une des revendications
24 ou 25, le composant optique (30) étant une fibre optique à un seul coeur ou bien une fibre optique multicoeur .
27. Assemblage selon la revendication 24, le composant optique étant une lentille et le substrat étant un tube métallique.
28. Dispositif endoscopique comportant au moins un tube métallique et une lentille formant un assemblage selon la revendication 27.
29. Assemblage d'un premier (36, 42) et d'un second (38, 44) composants optiques, comportant les premier et second composants optiques, ainsi qu'une couche mince de verre (10, 46) située à l'interface entre les composants optiques.
30. Assemblage selon la revendication 29, le premier composant optique étant une fibre optique ou une lentille ou un prisme.
31. Assemblage selon la revendication 29, le premier composant étant une fibre optique (38, 44) à un seul coeur ou bien une fibre multicoeur.
32. Assemblage selon l'une des revendications 29 à 31, le second composant optique étant une fibre optique à un seul coeur ou bien une fibre multicoeur.
33. Assemblage selon l'une des revendications 29 à 31, le second composant optique étant une lentille ou un prisme.
34. Assemblage selon la revendication 29 à 31, 5 le second composant optique étant une microlentille.
35. Assemblage selon la revendication 34, la microlentille étant à gradient d'indice.
36. Assemblage selon l'une des revendications 24 à 35, le verre ayant une température de transition
K) vitreuse comprise entre 400 et 500°C.
37. Assemblage selon l'une des revendications 24 à 35, le verre ayant une matrice en silice dopée avec un mélange B2θ3-Al2θ3-Na2θ-K20.
38. Assemblage selon l'une des revendications 15 24 à 37, le verre étant un verre evaporable.
39. Dispositif endoscopique comportant une fibre multicoeur et une lentille constituant un assemblage selon l'une des revendications 29 à 38.
40. Dispositif endoscopique comportant une 20 fibre multicoeur (12), une lentille (20) reliée à cette fibre multicoeur, des moyens (8, 10) d'éclairage d'une zone à observer, la liaison entre la lentille (20) et la fibre (8) étant constituée d'un matériau supportant la température de stérilisation, la pression et la 25 chaleur humide d'un autoclave.
41. Dispositif endoscopique selon la revendication 40, la liaison entre la lentille (20) et la fibre (8) comportant une couche mince de verre située à l'interface entre la fibre et la lentille.
30
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