FR2863605A1 - Procede de recharge plasma autour d'un tube dope au fluor - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne le domaine des procédés de réalisation de préformes finales à fibre optique obtenues par recharge plasma autour d'une préforme primaire.C'est un procédé de recharge plasma, réalisant une préforme finale à fibre optique en rechargeant avec du grain une préforme primaire, la couche périphérique de la préforme primaire étant constituée par un tube en silice dopée au Fluor, comprenant, d'abord une première étape de recharge à l'aide de grain synthétique de silice dopée au Fluor, puis une deuxième étape de recharge à l'aide de grain naturel de silice.L'invention concerne aussi le domaine des fibres optiques et des préformes à fibre optique associées.
Description
PROCEDE DE RECHARGE PLASMA AUTOUR D'UN TUBE DOPE AU FLUOR
L'invention concerne le domaine des fibres optiques, des préformes à fibre optique et des procédés de réalisation de préformes finales à fibre optique obtenues par recharge plasma autour d'une préforme primaire.
Une fibre optique classique, par exemple de type SMF standard (SMF: sigle signifiant single mode fiber en langue anglo-saxonne), présente un profil d'indice en fonction de son rayon à partir du centre de la fibre optique qui est par exemple tel que celui représenté à la figure 1. Un coeur 1 d'indice nl est entouré l0 par une gaine 2 d'indice n2. L'indice nl du coeur 1 est supérieur à l'indice n2 de la gaine 2 pour qu'il y ait propagation de la lumière dans la fibre optique. Comme la gaine 2 est en silice non dopée, le coeur 1 doit être en silice dopée avec un dopant augmentant l'indice de la silice. Ce dopant est habituellement du Germanium. L'atténuation se dégradant avec l'augmentation du taux de Germanium, la fibre optique représentée à la figure 1 présente généralement une atténuation trop élevée.
Afin d'améliorer l'atténuation de la fibre optique, il est connu de vouloir diminuer la quantité de Germanium présente dans le coeur 1 de la fibre optique. Toutefois, comme la différence entre les indices de coeur et de gaine est fixée par les propriétés de propagation recherchées au niveau de la fibre optique, il faut alors diminuer l'indice de la gaine qui sera en silice dopée avec un dopant diminuant son indice. Ce dopant est habituellement du Fluor. Afin que la fibre optique ne soit pas trop sensible aux microcourbures et par conséquent ne présente pas trop de pertes par microcourbures, cette gaine en silice dopée au Fluor d'indice inférieur à celui de la silice doit être prolongée au moins jusqu'à un rayon critique dont la valeur dépend du rayon du coeur. Pour des raisons de coût de réalisation de préforme, au-delà de ce rayon critique, la gaine est à nouveau en silice non dopée, car la réalisation de couches en silice dopée au sein d'une préforme coûte plus cher que celle de couches en silice non dopée. La fibre optique obtenue est représentée à la figure 2. Ladite fibre optique comprend un coeur 11 de rayon a en silice dopée au Germanium et présentant un indice nl supérieur à celui de la silice, une gaine intérieure 13 de rayon rc en silice dopée au Fluor présentant un indice n3 inférieur à celui de la silice et entourant le coeur 11, une gaine extérieure 12 en silice non dopée présentant un indice n2 et entourant la gaine intérieure 13. La quantité h de hauteur d'indice de diminution de hauteur de coeur 11 par rapport à la gaine extérieure 12 se retrouve au niveau de l'enterrement de la gaine intérieure 13 par rapport à la gaine extérieure 12. condition que le rayon rc soit au moins égal au rayon critique, la fibre optique obtenue présente des pertes par microcourbures non dégradées. L'exemple considéré est celui d'une fibre optique standard dont le coeur 1 l est constituée d'une seule tranche; cependant d'autres fibres optiques, par exemple à dispersion décalée, présentant plusieurs tranches de coeur dont certaines peuvent être enterrées, sont également envisageables.
La gaine intérieure 13 est constituée de silice dopée au Fluor.
Selon un premier art antérieur décrit par exemple dans le Patent Abstract of Japon JP 55100233, cette gaine intérieure 13 peut être constituée par un tube en silice dopée au Fluor entourant le coeur dopé de la préforme primaire. Soit le ratio entre le rayon extérieur du tube et le rayon extérieur du coeur est relativement élevé et la préforme primaire coûte trop cher, soit le ratio entre le rayon extérieur du tube et le rayon extérieur du cour est relativement faible et la fibre optique obtenue par fibrage de la préforme finale après adjonction du tube en silice basse qualité par manchonnage est trop sensible aux microcourbures et par conséquent présente des pertes par microcourbures trop élevées.
Selon un deuxième art antérieur, concernant des préformes primaires obtenues par dépôt de type CVD (CVD: sigle signifiant chemical vapor deposition en langue anglo-saxonne) englobant les dépôts MCVD, les dépôts FCVD et autres dépôts du même type, ladite gaine intérieure 13 peut être constituée par un tube en silice dopée au Fluor à l'intérieur duquel a été déposée une gaine optique par dépôt de type CVD, la gaine extérieure 12 étant constituée à partir de grain naturel de silice dont l'indice est nettement plus élevé que l'indice 2863605 3 du tube en silice dopée au Fluor. Un coeur généralement dopé au Germanium a été déposé à l'intérieur de la gaine optique par dépôt de type CVD. De la même manière, ou bien le ratio entre le rayon extérieur du tube et le rayon extérieur du coeur est relativement élevé et la préforme primaire coûte trop cher, ou bien le ratio entre le rayon extérieur du tube et le rayon extérieur du coeur est relativement faible et la fibre optique obtenue par fibrage de la préforme finale après adjonction du tube en silice basse qualité par manchonnage est trop sensible aux microcourbures et par conséquent présente des pertes par microcourbures trop élevées.
L'invention propose de réaliser une partie de la gaine intérieure 13, la partie située la plus à l'extérieur qui se trouvera par conséquent à l'extérieur du tube en silice dopée au Fluor, par recharge à partir de grain synthétique en silice dopée au Fluor, ce qui est nettement moins cher que la réalisation de couches par dépôt CVD ou l'utilisation d'un tube en silice dopée au Fluor à très forte section, et ce qui permet de réaliser une gaine intérieure 13 de rayon extérieur suffisamment grand par rapport au rayon extérieur du coeur de la préforme primaire pour obtenir une fibre optique peu sensible aux microcourbures, tout en maintenant le coût de réalisation à un niveau raisonnable. La gaine extérieure 12 quant à elle, est réalisée par recharge à partir de grain naturel de silice, car l'utilisation pour toute la préforme finale de grain synthétique de silice dopée au Fluor serait trop coûteuse. C'est la réalisation d'une recharge autour de la préforme primaire en deux étapes, d'abord à partir de grain synthétique de silice dopée au Fluor, puis en grain naturel de silice, qui permet l'obtention d'une fibre optique présentant à la fois d'une part une faible et donc bonne atténuation et une faible sensibilité aux microcourbures, tout en ayant un coût de fabrication limité.
L'invention concerne une préforme finale originale, un procédé de recharge permettant de l'obtenir, une fibre optique issue du fibrage de la préforme finale, et un câble utilisant plusieurs fibres optiques ainsi obtenues.
Selon l'invention, il est prévu un procédé de recharge plasma, réalisant une préforme finale à fibre optique en rechargeant avec du grain une préforme primaire, la couche périphérique de la préforme primaire étant constituée par un tube en silice dopée au Fluor, caractérisé en ce que le procédé de recharge plasma comprend, d'abord une première étape de recharge à l'aide de grain synthétique de silice dopée au Fluor, puis une deuxième étape de recharge à l'aide de grain naturel de silice.
Selon l'invention, il est encore prévu une préforme finale à fibre optique comprenant, une préforme primaire dont la couche périphérique est constituée par un tube en silice dopée au Fluor, une couche rechargée entourant la préforme primaire, caractérisée en ce que la couche rechargée comprend, une première sous-couche rechargée qui est obtenue à partir de grain synthétique de silice dopée au Fluor et qui entoure le tube, et une deuxième sous-couche rechargée qui est obtenue à partir de grain naturel de silice et qui entoure la première sous-couche rechargée.
L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints, donnés à titre d'exemples, où : - la figure 1 représente schématiquement un exemple de profil d'indice d'une fibre optique selon l'art antérieur; la figure 2 représente schématiquement un exemple de profil d'indice d'une fibre optique selon l'art antérieur et selon l'invention; - la figure 3 représente schématiquement un exemple de profil d'indice d'une préforme finale à fibre optique selon l'invention.
La figure 3 représente schématiquement un exemple de profil d'indice d'une préforme finale à fibre optique selon l'invention. Sur la figure 3 comme sur les figures 1 et 2, l'axe optique de la préforme finale ou de la fibre optique est représenté en traits pointillés par l'axe ao. Les rayons sont donnés à partir du centre de la préforme finale. La préforme finale à fibre optique comprend, successivement du centre vers la périphérie, un coeur 21 d'indice n1 et de rayon a, 2863605 5 déposé par dépôt de type CVD et dopé au Germanium, une gaine intérieure, une gaine extérieure 22 d'indice n2, déposée par recharge plasma à l'aide de grain naturel de silice non dopée et aussi appelée deuxième sous-couche rechargée dans la suite du texte. La gaine intérieure comprend, successivement du centre vers la périphérie, une gaine optique 23 d'indice n3 et de rayon b, déposée par dépôt de type CVD et dopée au Fluor, le tube 24 en silice dopée au Fluor présentant un indice n4 et un rayon c, une couche déposée par recharge plasma à l'aide de grain synthétique en silice dopée au Fluor et aussi appelée première sous- couche rechargée dans la suite du texte, présentant un indice n5 et un rayon d. La préforme primaire est constituée du coeur 21, de la gaine optique 23 et du tube 24.
Le procédé de recharge plasma recharge avec du grain une préforme primaire afin d'obtenir une préforme finale. La préforme primaire a une couche périphérique qui est constituée par un tube 24 en silice dopée au Fluor. La couche périphérique de la préforme primaire est la couche la plus extérieure de la préforme primaire. La préforme primaire pourrait être par exemple un cylindre obtenu par procédés tels que par exemple VAD (VAD: sigle signifiant vapor axial deposition en langue anglo-saxonne) ou OVD (OVD: sigle signifiant outside vapor deposition en langue anglo-saxone) qui aurait ensuite été manchonné par un tube en silice dopée au Fluor. La préforme primaire est de préférence obtenue par dépôt de type CVD à l'intérieur d'un tube 24 en silice dopée au Fluor, comme dans le cas représenté à la figure 3. La préforme primaire comprend alors, du centre vers la périphérie, un coeur 21 déposé dont au moins une partie est dopée, par exemple au Germanium, de manière à présenter un indice supérieur à celui de la silice, une gaine optique 23 déposée en silice dopée au Fluor, le tube 24 en silice dopée au Fluor. Le procédé de recharge plasma comprend d'abord dans un premier temps une première étape de recharge à l'aide de grain synthétique de silice dopée au Fluor de manière à obtenir la première sous-couche rechargée 25, puis dans un deuxième temps, une deuxième étape de recharge à l'aide de grain naturel de silice non dopée de manière à obtenir la deuxième sous-couche rechargée 22. La première sous-couche rechargée et la deuxième sous- couche rechargée appartiennent à la couche rechargée et de préférence constituent la couche rechargée. Le grain naturel de silice n'est généralement pas dopé, et son prix de revient est faible; un grain naturel de silice, auquel aurait été rajouté une légère quantité d'un élément dopant, pour autant que son coût de revient reste nettement inférieur au grain synthétique, pourrait également être utilisé pour réaliser la deuxième sous-couche rechargée 22. Dans le procédé de recharge selon l'invention, deux types de grain sont utilisés, un grain synthétique de silice dopée au Fluor, lequel grain synthétique est de bonne qualité et relativement bon marché, et un grain naturel de silice, lequel grain naturel est de meilleur marché mais de qualité inférieure. Le prix du grain naturel utilisé est moins cher que le prix du grain synthétique utilisé, ce qui rend l'invention intéressante. Le prix du grain naturel utilisé est généralement plusieurs fois inférieur au prix du grain synthétique utilisé, ce qui rend l'invention très avantageuse. Le prix du grain naturel de silice est habituellement au moins deux fois plus faible que celui d'un grain synthétique de silice en particulier d'un grain synthétique de silice dopée au Fluor. De préférence, la première sous-couche rechargée est réalisée à partir de grain synthétique de silice dopée au Fluor, jusqu'à un rayon critique de préforme finale séparant les sous-couches rechargées entre elles, critique au niveau de la sensibilité aux microcourbures de la fibre optique qui sera obtenue à partir de ladite préforme finale, tandis qu'après le rayon critique, la deuxième sous-couche rechargée est réalisée à partir de grain naturel de silice. Il est possible que la première sous-couche s'arrête avant le rayon critique ou après le rayon critique, et le compromis entre la sensibilité aux microcourbures de ladite fibre optique et le prix de revient de ladite préforme finale par rapport à l'art antérieur, sera tout de même substantiellement amélioré sans être toutefois totalement optimisé. L'optimisation totale dudit compromis est obtenu lorsque le rayon critique sépare la première sous-couche rechargée de la deuxième sous-couche rechargée. Le rayon critique de la préforme finale correspond à une frontière entre une zone où la lumière se propagera dans la fibre optique correspondante et une zone où la lumière ne se propagera pas dans la fibre optique correspondante.
De préférence, pour que la première sous-couche rechargée 25 s'étende jusqu'au voisinage du rayon critique de sensibilité aux microcourbures, le diamètre extérieur de la première sous-couche rechargée 25 est au moins cinq fois supérieur au diamètre extérieur du coeur déposé 21. Pour que la première sous-couche rechargée 25 s'étende jusqu'au voisinage proche du rayon critique, de manière avantageuse, le diamètre extérieur de la première sous-couche rechargée 25 est environ six fois supérieur au diamètre extérieur du coeur déposé 21. En reprenant alors la figure 3, on a un d/a qui vaut environ 6 avec un c/a qui est substantiellement inférieur à 6; tandis que dans l'art antérieur, l'inexistence de d amenait à avoir un c/a proche de 6 pour une qualité équivalente mais avec un prix de revient nettement plus élevé.
De préférence, l'épaisseur radiale de la première sous-couche rechargée 25 est supérieure à la moitié du rayon extérieur du tube 24. On a d-c qui est supérieur à c/2. Si l'épaisseur de la sous-couche rechargée 25 est trop faible, le gain en compromis qualité prix, même s'il est présent, restera relativement faible et donc moins intéressant.
De préférence, le coeur déposé 21 est dopé au Germanium. Mais d'autres dopants augmentant l'indice du coeur pourraient éventuellement être utilisés. Tout le coeur déposé 21 est avantageusement dopé au Germanium de manière à ce que son indice reste constamment supérieur à l'indice de la silice, comme par exemple dans le cas où la préforme finale est destinée à donner par fibrage une fibre optique SMF standard.
L'indice de la gaine optique 23, l'indice du tube 24 et l'indice de la première sous-couche rechargée 25, sont de préférence tous voisins entre eux de manière à ce que le profil d'indice de la fibre optique qui sera obtenue par fibrage de ladite préforme finale ne présente ni anneau ni cuvette susceptibles de dégrader la tenue de ladite fibre optique aux microcourbures. Sur la figure 2, un anneau serait une marche vers le haut tandis qu'une cuvette serait une marche 2863605 8 vers le bas. Une cuvette est cependant moins grave qu'un anneau. Les indices n3, n4 et n5 peuvent n'être pas tout à fait au même niveau comme sur la figure 3, car leur viscosités ne sont pas tout à fait les mêmes. Lors du fibrage, les légères différences d'indices et de viscosité se compensent et le profil obtenu pour la fibre optique ressemble à celui de la figure 2. Les parties 23, 24 et 25 de la préforme finale se retrouvent sensiblement au même niveau les unes que les autres sur la fibre optique, de très légères différences pouvant subsister à condition qu'elles ne dégradent pas substantiellement la tenue de la fibre optique aux microcourbures.
L'invention concerne également la fibre optique obtenue par fibrage d'une préforme finale selon l'invention. De préférence, les parties du profil d'indice de ladite fibre optique, respectivement obtenues à partir de la gaine optique 23, du tube 24 et de la première sous-couche rechargée 25, présentent entre elles un même indice lequel est inférieur à celui de la silice. La fibre optique préférentiellement visée par l'invention est une fibre optique qui est peu sensible aux microcourbures tout en présentant une faible atténuation.
L'invention concerne encore un câble à fibres optiques comprenant plusieurs fibres optiques selon l'invention. Grâce à l'absence de cuvette et surtout d'anneau dans le profil d'indice des fibres optiques, aucun mode parasite ne se propage dans lesdites fibres optiques.
Claims (14)
1. Procédé de recharge plasma, réalisant une préforme finale à fibre optique en rechargeant avec du grain une préforme primaire, la couche périphérique de la préforme primaire étant constituée par un tube en silice dopée au Fluor, caractérisé en ce que le procédé de recharge plasma comprend, d'abord une première étape de recharge à l'aide de grain synthétique de silice dopée au Fluor, puis une deuxième étape de recharge à l'aide de grain naturel de silice.
2. Procédé de recharge plasma selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préforme primaire a été réalisée par dépôt de type CVD à l'intérieur d'un tube en silice dopée au Fluor, et en ce que la préforme primaire comprend, du centre vers la périphérie, un coeur déposé dont au moins une partie est dopée de manière à présenter un indice supérieur à celui de la silice, une gaine optique déposée en silice dopée au Fluor, le tube.
3. Préforme finale à fibre optique comprenant, une préforme primaire dont la couche périphérique est constituée par un tube en silice dopée au Fluor, une couche rechargée entourant la préforme primaire, caractérisée en ce que la couche rechargée comprend, une première sous-couche rechargée qui est obtenue à partir de grain synthétique de silice dopée au Fluor et qui entoure le tube, et une deuxième sous-couche rechargée qui est obtenue à partir de grain naturel de silice et qui entoure la première sous-couche rechargée.
2863605 40
4. Préforme finale à fibre optique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la préforme primaire est réalisée par dépôt de type CVD à l'intérieur du tube, et en ce que la préforme primaire comprend, du centre vers la périphérie, un coeur déposé dont au moins une partie est dopée de manière à présenter un indice supérieur à celui de la silice, une gaine optique déposée en silice dopée au Fluor, le tube.
5. Préforme finale à fibre optique selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'indice de la gaine optique, l'indice du tube et l'indice de la première sous-couche rechargée, sont tous voisins entre eux de manière à ce que le profil d'indice de la fibre optique qui sera obtenue par fibrage de ladite préforme finale ne présente ni anneau ni cuvette susceptibles de dégrader la tenue de ladite fibre optique aux microcourbures.
6. Préforme finale à fibre optique selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que le diamètre extérieur de la première sous-couche rechargée est au moins cinq fois supérieur au diamètre extérieur du coeur déposé.
7. Préforme finale à fibre optique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le diamètre extérieur de la première sous-couche rechargée est environ six fois supérieur au diamètre extérieur du coeur déposé.
8. Préforme finale à fibre optique selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le coeur déposé est dopé au Germanium.
2863605-._.
9. Préforme finale à fibre optique selon la revendication 8, caractérisée en ce que tout le coeur déposé est dopé au Germanium de manière à ce que son indice reste constamment supérieur à l'indice de la silice.
10. Préforme finale à fibre optique selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que l'épaisseur radiale de la première sous-couche rechargée est supérieure à la moitié du rayon extérieur du tube.
11. Fibre optique obtenue par fibrage d'une préforme finale selon l'une
quelconque des revendications 3 à 10.
12. Fibre optique selon la revendication 11, caractérisée en ce que les parties du profil d'indice de ladite fibre optique, respectivement obtenues à partir de la gaine optique, du tube et de la première souscouche rechargée, présentent entre elles un même indice lequel est inférieur à celui de la silice.
13. Fibre optique selon l'une quelconque des revendications 11 à 12, caractérisée en ce que ladite fibre optique est peu sensible aux microcourbures tout en présentant une faible atténuation.
14. Câble à fibres optiques comprenant plusieurs fibres optiques selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'aucun mode parasite ne se propage dans lesdites fibres optiques.
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