CH618522A5 - - Google Patents

Description

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REVENDICATION Procédé de réalisation d'une ébauché de fibre optique, consistant successivement à déposer une couche d'un verre sur la surface intérieure d'un tube cylindrique constitué d'un autre verre, le verre de la couche comportant un matériau dopant apte à augmenter son indice de réfraction, et à rétreindre le tube en le faisant tourner autour de son axe et en chauffant une zone annulaire du tube en rotation de façon à la ramollir, la zone chauffée étant déplacée progressivement d'une extrémité du tube vers l'autre au moins deux fois, le rétreint permettant, en supprimant la cavité axiale du tube, d'obtenir l'ébauche constituée d'une tige dont le diamètre est inférieur au diamètre extérieur du tube, caractérisé par le fait que le déplacement de la zone chauffée comprend,

— au moins une étape non terminale (A) dans laquelle la zone chauffée (6) est déplacée à partir d'une extrémité (9) du tube vers l'extrémité opposée (10), ce déplacement étant arrêté en un point (11) situé à une distance déterminée (a) de l'extrémité opposée (10), la température de la partie du tube comprise entre ce point (11) et l'extrémité opposée (10) étant maintenue, au cours de l'étape (A), au-dessous de la température d'évaporation du matériau dopant, et une étape terminale (E) dans laquelle la zone chauffée est déplacée à partir de l'extrémité (9) du tube vers l'extrémité opposée (10), ce déplacement étant arrêté à l'extrémité opposée (10), les sens de déplacement étant inverses l'un de l'autre au cours de deux étapes successives (B, C).

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une ébauche de fibre optique.

On connaît un procédé de réalisation d'une ébauche de fibre optique qui consiste d'abord à déposer en phase vapeur, sur la surface cylindrique intérieure d'un tube de verre constitué de silice par exemple, une couche d'un verre comportant un matériau dopant propre à augmenter son indice de réfraction. Puis, on provoque un rétreint du tube de façon à supprimer sa cavité axiale et à diminuer son diamètre extérieur. Ce retreint peut être obtenu en faisant tourner le tube autour de son axe sur un tour de verrier, puis en chauffant localement le tube en rotation de manière à le ramollir, et en déplaçant la zone chauffée le long du tube progressivement d'une extrémité du tube à l'autre.

On obtient ainsi une tige dont le diamètre est inférieur au diamètre extérieur du tube de départ. Cette tige est constituée d'une gaine en silice et d'un cœur axial. L'indice moyen de réfraction du cœur, qui est formé de la couche de verre déposée, est supérieur à celui de la gaine, formée elle-même de la silice du tube. Cette tige est une ébauche qui peut être étirée dans un four pour obtenir une fibre optique, comme il est bien connu.

Les fibres optiques obtenues à partir de telles ébauches ont des caractéristiques qui peuvent être insuffisantes pour permettre la transmission des signaux lumineux à haute cadence. On constate par exemple une dispersion importante des signaux transmis: la durée d'un signal très court injecté à l'entrée d'une telle fibre est fortement augmentée à la sortie. La présente invention a pour but de perfectionner le procédé de réalisation d'une ébauche de fibre optique, cité ci-dessus, de manière à améliorer les caractéristiques de transmission des fibres optiques réalisées à partir de cette ébauche.

La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une ébauche de fibre optique, consistant successivement à déposer une couche d'un verre sur la surface intérieure d'un tube cylindrique constitué d'un autre verre, le verre de la couche comportant un matériau dopant apte à augmenter son indice de réfraction, et à rétreindre le tube en le faisant tourner autour de son axe et en chauffant une zone annulaire du tube en rotation de façon à la ramollir, la zone chauffée étant déplacée progressivement d'une extrémité du tube vers l'autre au moins deux fois, le rétreint permettant, en supprimant la cavité axiale du tube, d'obtenir l'ébauche constituée d'une tige dont le diamètre est inférieur au diamètre extérieur du tube, caractérisé par le fait que le déplacement de la zone chauffée comprend au moins une étape non terminale dans laquelle la zone chauffée est déplacée à partir d'une extrémité du tube vers l'extrémité opposée, ce déplacement étant arrêté en un point situé à une distance déterminée de l'extrémité opposée, la température de la partie du tube comprise entre ce point et l'extrémité opposée étant maintenue, au cours de l'étape, au-dessous de la température d'évaporation du matériau dopant, et une étape terminale dans laquelle la zone chauffée est déplacée à partir de l'extrémité du tube vers l'extrémité opposée, ce déplacement étant arrêté à l'extrémité opposée, les sens de déplacement étant inverses l'un de l'autre au cours de deux étapes successives.

L'invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé, dans lequel la fig. 1 représente sché-matiquement un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, et la fig. 2 est une courbe illustrant les caractéristiques optiques d'une ébauche de fibre optique selon l'art antérieur.

On dépose d'abord, sur la surface intérieure d'un tube cylindrique de silice, une couche d'un verre constitué par exemple de silice et d'oxyde de phosphore P2 Os. Le dépôt s'effectue en phase vapeur, selon des méthodes connues. L'oxyde de phosphore P2 Os est un matériau dopant qui permet d'augmenter l'indice de réfraction de la couche de verre, cet indice étant supérieur à celui de la silice constituant le tube initial.

On obtient ainsi un tube qui ressemble beaucoup au tube initial, car la couche déposée est très mince et transparente. Ce tube présente donc une cavité axiale entre la couche et son axe.

La phase de rétreint, qui suit celle du dépôt de la couche, a pour but de supprimer la cavité axiale. Pour cela, le tube 1 (voir fig. 1) est monté par ses extrémités 7 et 8 entre les mors 2 et 3 d'un tour de verrier 4. Le tube 1 est ainsi entraîné en rotation autour de son axe 5. Pendant cette rotation on chauffe une zone annulaire 6 du tube 1, par exemple au chalumeau, à une température suffisante pour la ramollir. Sous l'effet de ce chauffage, la partie ramollie se rapproche de l'axe du tube, ce qui constitue le rétreint. On déplace lentement la zone de chauffage 6 le long du tube, de façon à diminuer ainsi son diamètre extérieur et combler progressivement sa cavité axiale.

Le déplacement de la zone 6 s'effectue en au moins deux étapes, par exemple en cinq étapes. Au début de la première étape, la zone chauffée 6 est située en un point 9 de l'axe du tube à une très faible distance d de l'extrémité 7. D n'est pas possible en effet de chauffer le tube jusqu'à ses extrémités 7 et 8 à sa température de ramollissement, car il est nécessaire que les mors 2 et 3 du tour 4 restent fermement serrés sur le tube durant toute l'opération de rétreint. La distance d est donc déterminée par des considérations purement mécaniques. On définit ainsi deux points extrêmes 9 et 10 du tube, situés respectivement à la distance d des extrémités 7 et 8, le rétreint devant être réalisé seulement entre ces points extrêmes 9 et 10.

Au cours de la première étape, la zone de chauffage du tube est déplacée lentement du point 9 dans la direction du point 10. Ce déplacement est arrêté en un point 11 situé à une distance prédéterminée (a) du point 10 du tube, la distance (a) étant faible par rapport à la longueur totale du tube. A titre d'exemple, cette distance (a) peut être de l'ordre de 5 centimè-

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très pour une longueur de tube de un mètre Le déplacement du moyen de chauffage au cours de la première étape est indiqué sur la fig. 1 par une ligne A tracée parallèlement au tube 1. Lorsque le chauffage est réalisé à l'aide d'un chalumeau, on éloigne le chalumeau du tube dès que la zone chauffée atteint le point 11, afin d'éviter de chauffer, au cours de cette première étape, la partie du tube comprise entre les points 11 et 10. Lorsque le chauffage est réalisé à l'aide d'un dispositif électrique, le même résultat est obtenu en réduisant la puissance de chauffage ou en augmentant la vitesse de déplacement du dispositif électrique lorsque la zone chauffée atteint le point 11. Dans tous les cas, il est nécessaire que la partie du tube comprise entre le point 11 et le point 10 soit maintenue au cours de cette étape à une température inférieure à la température d'évaporation du matériau dopant (P2O5) contenu dans le verre déposé dans le tube.

La deuxième étape du déplacement de la zone chauffée part du point extrême 10 près duquel s'est terminée la première étape. Le déplacement s'effectue en sens inverse de celui de la première étape vers le point extrême 10 et est arrêté en un point 12 situé à la distance (a) du point 9. Ce déplacement est indiqué par la ligne B tracée sur la fig. 1. Le déplacement de la zone chauffée comporte ensuite une troisième et une quatrième étapes, indiquées respectivement par les lignes C et D. Le départ de chaque étape a lieu au point extrême du tube près duquel s'est arrêtée l'étape précédente.

La cinquième et dernière étape, indiquée par la ligne E, part du point 9 du tube et se termine exceptionnellement au point 10. Au cours de cette étape, la cavité axiale du tube 1 est définitivement éliminée.

La partie du tube située entre les points extrêmes 9 et 10 est alors transformée en une tige de diamètre inférieur au diamètre extérieur du tube initial. Après élimination des deux extrémités non rétreintes du tube, on a une ébauche cylindrique qu'il est possible d'étirer dans un four, de manière connue, pour obtenir une fibre optique. Les fibres optiques étirées à partir d'ébauches réalisées par le procédé décrit ci-dessus présentent d'excellentes caractéristiques de transmission et, en particulier, une faible dispersion des signaux de courte durée.

Il semble que ce résultat puisse s'expliquer par les considérations suivantes:

Dans le procédé selon l'art antérieur, la zone chauffée est déplacée à chaque étape d'une extrémité à l'autre du tube. Le chauffage s'effectuant à une température élevée pour obtenir le ramollissement du tube, le matériau dopant contenu dans la couche de verre s'évaport partiellement en surface, au cours de ce chauffage. On sait par exemple que l'oxyde de phosphore P2 Os se sublime à une température de l'ordre de 3000 C, très inférieure à la température de ramollissement de la silice (2000°C environ). Les vapeurs de matériau dopant ont ten-

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dance à se condenser à l'intérieur du tube, près de la zone chauffée, et de préférence dans la partie froide de la cavité interne du tube, située à l'aval de la zone chauffée par rapport au sens de déplacement de la zone de chauffage.

Lorsque la zone chauffée atteint ensuite la partie du tube où a eu lieu cette condensation, le matériau dopant condensé s'évapore de nouveau, et ainsi de suite. Tout se passe donc, comme si une partie évaporée du matériau dopant était poussée, au cours du déplacement de la zone chauffée, dans le sens de ce déplacement. Dans le procédé selon l'art antérieur, le déplacement de chaque étape se termine à l'extrémité du tube: la partie évaporée du matériau dopant s'échappe alors de la cavité interne du tube. Il en résulte une diminution de l'indice de réfraction dans la zone axiale de l'ébauche ainsi obtenue. On a représenté sur la fig. 2 une courbe représentative de la variation de l'indice (I) de réfraction d'une telle ébauche en fonction de la distance (R) à l'axe de l'ébauche. Cette courbe présente deux parties 13 et 14, à indice constant, qui correspondent à l'indice du tube de départ c'est-à-dire à la gaine de l'ébauche, et une partie 15 à indice augmenté, de forme sensiblement parabolique, qui correspond à la couche de verre déposée dans le tube, c'est-à-dire au cœur de l'ébauche. Cette partie 15 présente un creux axial 16 qui illustre le phénomène de diminution d'indice cité plus haut.

Dans le procédé selon l'invention, le déplacement de la zone chauffée au cours des étapes non terminales est arrêté à une distance prédéterminée (a) de l'extrémité opposée du tube. Cette distance (a) correspond sensiblement à la longueur comptée sur l'axe du tube, sur laquelle se condense une partie du matériau dopant évaporée sous l'action de l'élévation de température de la zone chauffée. Etant donné que le déplacement de la zone chauffée dans chaque étape est arrêté à la distance (a) de l'extrémité du tube, on évite de chasser hors du tube une partie du matériau dopant qui reste ainsi condensée dans une partie extrême du tube. Au cours de l'étape suivante, cette partie condensée est de nouveau évaporée et poussée vers l'extrémité opposée. En principe, il n'y a donc pas de pertes de matériau dopant à la fin de chaque étape, sauf pour la dernière étape (car il est nécessaire de combler alors définitivement la cavité axiale du tube). Le procédé selon l'invention permet donc de diminuer de façon importante, et même de supprimer dans certains cas le creux d'indice 16 (fig. 2) qui est observé dans les ébauches obtenues par le procédé selon l'art antérieur. L'absence de ce creux d'indice amél iore les performances de transmission des fibres optiques, et notamment diminue la dispersion des signaux de courte durée.

Le procédé selon la présente invention peut être appliqué à la fabrication des fibres optiques destinées aux télécommunications.

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