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" 1~9~;2~S
La présente invention concerne un câble de transmission par
fibres optiques, comportant un certain nombre de conducteurs optiques
utilisables séparément pour la transmission de signaux téléphoniques
ou la transmissi.on de donnée~s ainsi que le procédé de f'abrioation
d'un tel câble.
La réalisation de oonducteurs optiques de faible diamètre
comportant une ame et une gaine en silice d'indices différents est
oonnue.
En raison des faibles performances de leurs cara~téristiques
mécaniques : allongement, résistance à la rupture, ~lexion, ces conduc- -
teurs optiques ne peuvent pas être employés sans préparatioN spéciale
si l'on utilise les machines classiques de câblerie. Cette préparation
consiste, la plupart du temps, en un ou plusieurs gainages nécessaires
pour améliorer les caractéristiques mécaniques précitées.
Un câble optique de téléoommunication, ou autre, doit répondre
à certaines conditions concernant :
- l'atténuation des conducteurs optiques, qui ne doit pas
ou peu augmenter lors de la réalisation du câble lui-même ;
- la résistance à la traction qui doit permettre un tirage
en conduite avec un allongement tel qu'il n'y ait pas rupture des
.
conducteurs optiques ;
- la résistance à toutes les autres contraintes mécaniques
de manutention créant des flexions, des rayons de courbure, des pressions,
des vibrations.
Toutes les caractéristiques précitées du câble doivent rester
stables dans le temps, dans des limites tolérables fixées par avance,
même dans le cas de contraintes thermiques et hygroscopiques liées
aux états climatiques variables.
Il est connu que la construction de tels cables fait appel
à des teohniques et à des produits. très élaborés. Les impératifs de
mise en oeuvr~ retenus jusqu'à présent visaient une amélioration des
caractéristiques mécaniyues et une protection au niveau ~mitaire de
.
. ~
~9~
la fibre avanl; une mise en oeuvre sur un matériel très proche du matériel
classique de câb~erie. Un tel processus de mise en oeuvle conduit
à un traitement unitalre dcs conducteurs optiques avant câblage. Aussi,
pour de~s raisons économigues, s'attache-t'on à rechercher une structure
ayant une mise en oeuvre plus simple et plus rapide.
A titre d'exemple, une technique consiste en un gainage
serré d'un conducteur optique par un matériau plastique, pour éviter
au maximurn les microdéviations causes d'une augmentation de l'atténuation ;
ces conducteurs gainés sont câblés entre deux matelas amortisseurs
réalisés en matériaux cellulaires. Une autre technique proche consiste
en un double gainage, le premier serré sur le conducteur optique,
le second lâche évitant ainsi l'effet des contraintes transversales,
cette deuxième technique ayant l'avantage de réaliser un câble compact
car les tubes du deu~ième gainage sont frettés par des rubans sur
un porteur central. De telles structures présentent l'inconvéniel1t
d'être très encombrantes si l'on veut réaliser une protection efricace.
En fin, de telles structures nécessitent, au rnoment de l'épissurage
de deux câbles, le dénudage et le traitement séparé de chaque fibre,
ce qui rend l'épissurage des câbles long et onéreux~
On connaît déjà un câble élémentaire de transmission formé
par un ruban de conducteurs optiques, cylindriques liés entre eux
par un ~il triangulaire de verre à bas point de fusion. Cet ensemble
de conducteurs optiques est susceptible de se connecter globaler~ent
sur un ensemble identi~ue, compte tenu de la précision relative obtenue.
Un inconvénient de cette technique est sa mise en oeuvre délicate
ainsi que les probabilités de casses importantes au moment du câblage
(~ELI~ SYSTEM TEC~NICAL JOURNhL - Vol. 54 - N~ 3 - March 1~75). Un
autre inconvénient réside dans le ~ait que les dilatations thermiques
différentielles de la silice et des revêtements plastiques sont généra
trices de pertes additionnelles importantes lors des variations ihermiques.
La présente inverltioll a pour avartage de mettre la fibre
dans son alvéole a une te~lpérature rel~.ti~rement faible par rapport
1~3G~lr~
au procéde d'e~t~usion et, d'autre part, le coe~icient de dilatation
linéaire de l.'aluminium est ~aible devant le coefficient de dilatation
d'un matériau plastique. On exclut ainsi les phénomènes de dilatation
relative engendrant des augmentations d'atténuation.
La présente invention a pour objet un procédé de ~abrication
d'une structure matricielle pour câble optique de télécommunication,
caractérisé par le fait que dans une première étape l'on imprime des
gorges longitudinales de section trapézoidales dans un ruban de métal
ductile recouvert sur une des faces d'une couche de matériau thermoplas-
tique et thermosoudable, que dans une deuxième étape l'on soude deux
desdits rubans l'un contre l'autre de ~açon à former un élément-ruban
dans lequel le.sdites gorges trapé~oidales constituant des tubes hexagonaux
et l'on insère un conducteur optique dans chacun des tubes hexagonaux,
et que dans une troisième étape l'on empile une pluralité desdits
éléments-rubans de façon à former une structure matricielle de section
a peu près rectangulai.re.
La présente invention a également pour objet un cable optique
de télécommunication comportant une pluralité de conducteurs optiques
à l'intérieur d'un tube extérieur de section circulaire en aluminium
gainé de matière plastique, caractérisé en ce que ledit tube comprend
une pluralité de torons circulaires tangents entre eux, chacun des
torons étant constitué d'une structure circulaire élémentaire enrobée
par une gaine circulaire en matériau plastique et renforcé par trois
porteurs de 120~ disposés dans ladite gaine9 ladite structure élémentaire
~ comportant une structure matricielle à peu près rectangulaire, entourée
~ de rubans compressibles rendus circulaires par l'adjonction d'un ruban
de papier ou de matériau,plastique enroulé hélicoidalement, ladite
structure matricielle étant constituée d'une pluralité d'éléments-
rubans à creux et à bosses emp.ilés et collés les uns sur les autres
3~ et comportant des alvéoles hexagonaux en~ermant chacun un conducteur
optique, chacun des éléments-ruban,s étant composé de deux rubans en
aluminium de ~aible épaisseur à gorges dont les faces opposées sont
~ 3 -
enduitcs ~* po'y~th~lcne et collées longi.tudinalement par thermofusion
dudit polyéthyl;ene.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inventiorl ressorti-
ront de la description détaillée3 d'un mode de réalisation conforme
à l'invention ainsi que cle l'e~amcn des dessins annexés correspondants
dans lesquels :
- la ~igure 1 est une vue en coupe du ruban a].uminium revetu
sur une face de polyéthylène grerfé ou tra:ité de ~açon telle que l'adhé-
rence sur l'aluminium soit satisfaisante au moment de sa ~ormation ;
- la Pigure 2 est une vue en coupe de l'élément-ruban au
momant de sa soudure ;
- La ~igure 3 est un schéma synoptique d'une ch~.~ne de fabri-
cation d'un élément-ruban ;
~ la figure 4 est une vue en coupe d'une structure matricielle
montée selon la technique "creux dans bosses" ;
- La figure 5 est une vue en coupe d'une structure matricielle
montée selon la technique "bosses sur bosses" ;
- la figure 6 est un schéma synoptique d'une chalne de fabri-
cation de la structure circulaire ;
- la rigure 7 est une vue en coupe d'une structure matricielle
avec quatre rubans en matériau cellulaire ;
- la rigure 8 est une vue en coupe d'une struccure circulaire
élémentaire ;
-- la figure 9 est une vue en coupe d'un toron ;
- la ~igure 10 est une vue en coupe d'un câble contenanS
sepc torons.
La figure 1 montre un ruban aluminium (1) revêtu sur une
face de polyéthylène gre~fé (2), ou traicé de façon telle que l'adhé-
rence sur l'aluminium scit sati.sfaisante ainsi que les pro~ils complé-
3~ mentaires des galets ~ormeurs (3 et 3'). Le profil de ces galets est
tel qu'il permet une découpe longitudina.le des rives du ruban (1)
et une ~orrnation sans défo2lmation excessive de l'épaisseur de la couche
J ~3~2~5
de pol~étllylene greffe (2). Un des galets du couple formeur (3 et 3')
est pour cela r~glable dans les tro.is axes (X, Y, Z).
La figure 2 montre la réal.isatioll de la structure-ruban
à partir de deux rubans (1) formés par la méthode précitée. Le couple
de galets de soudure (4 et 4') est chauffé à une température de l'ordre
de 100~. A cette température, les couches de polyéthylène greffé (2)
des rubans inférieurs et supérieurs se soudent par simple application
et mise en pression. Les galets de soudure sont chauffés sur une ~one
avant le point soudure (5).La tran.smission de l'énergie nécessaire
à la thermofllsion du polyéthylène greffé ou traité se fait au travers
des rubans aluminium. On évite une fusion de polyéthylène greffé au
niveau des alvéoles de l'élément-ruban par un profil adéquat des galets
de soudure (4 et 4'). Les saillies des galets de soudure étant plus
importantes ~ue les reliefs du ruban alumi.nium, on fai.t un apport
d'énergie seulement au niveau de la ~one à souder. D'autre part, ces
saillies plus importantes dans les galets de soudures permettent un
bon guidage des rubans (l) sur les galets (4 et 4'). Un des galets
du couple de galets de soudure est réglable en X, Y, ~ de manière
à faire colncider exactement les zones à souder. On a donc formé un
ensemble de n tubes de forme hexagonale dont l'intérieur est tapissé
de polyéthylène greffé. ~e tube est caractérisé par son diamètre enveloppe
minimum (6) ~ui est le diamètre théorique du cercle tangent aux côtés
du polygone.
Selon l'invention, un dispositif (figure 3) de mise en
oeuvre du procedé de fabrication décrit dans le paragraphe précédent
relatif ~ l'él.ément-ruban (7) comprend au moi.ns deux systemes de dérou-
lement des rubans aluminium à tension constante (8 et 8'), deux couples
de galets formeurs (3 et 3'), un couple de galets de soudure (4 et 4'),
un dispositi~ d'enroulement da l7élement~ruban à tension constante (9),
3~ un système de positionnement des fibres face à l'entrée des galets
de soudure (10), une cantre (11) de dévidlge à tension constante des
conducteurs opti~ues (l2). I.es ~alets de soudure motorisés imposent
215
la vite'sse de la ligne de fabrication de l'élément-ruban, les deux
couples de galets formeurs sont asservis en vitesses au couple de
galets de soudure. L'élément-ruban, à ce stade de la fabrication~
peut être enroulé en galettes car les conducteurs optiques sont situés
à la fibre neutre de l'ensemble ainsi réalisé et ne subis.sent pas
de contraintes additionnelles.
A titre d'exemple non limitatif, un élément-ruban peut avoir
les dimensions suivantes :
- épaisseur du ruban aluminium..................... 100 ~m
- épaisseur de la couche de polyéthylène greffé.,. 20 ~m
- distance entre deux conducteurs optique d'un
même élément-ruban............................... 0,8 mm
- largeur totale de l'élément-ruban pour six
conducteurs optiques............................. 7 mm
- épaisseur totale de l'élément-ruban pour un
diamètre enveloppe de 300 ~m... ,............................. 750 ~
Le montage des éléments-rubans (7) en structure matricielle
s'effectue par empilement successif selon une des techniques décrites
dans les paragraphes précédents. La figure 4 montre une structure
matricielle avec empilement "creux dans bossesn. La figure 5 montre
une structure matricielle avec empilement "bo~ses sur bosses". Dans
le premier cas, la liaison entrefi~eR~5-r~ba~speut être effectuée
par collage de tout ou partie des éléments-rubans, Dans le deuxième
cas, la liaison entreélfiments~ruban5peut être effectuée par l'intermé-
diaire d'un fil véhiculant le produit de liaison et servant de guidage
latéral. Ce fil (13) peut aussi servir de porteur à la structure matri-
cielle en améliorant ses caractéristiques d'allongement.
Selon l'invention, un dispositif (figure 6) de mise en oeuvre
du procédé de fabrication relatif à la structure circulaire élémentaire
comprend au moins, des têtes de montage (14), un ensemble de montage
des rubans longitudinaux (15), une tête à rubaner (16), une réception
tournante (17).
~ 109~j~15
' La structure matricielle (18) e~t obtenue par l'empilement
de n' éléments-rubans par (n'-1) têtes de montage, un sy3tème d'enduction
permettant la fixation de l'élément ruban sur le ou les précédents.
Afin de donner à cette structure matricielle une forme quasi circulaire,
on adjoint sur chaque face de la structure précitée un ruban de forte
épaisseur en matériau compressible (20), une tête à rubaner hélicoidale (16)
parfait la forme de la structure ainsi réalisée en posant un ruban
en papier ou en matériau plastique (21). La figure 7 montre la structure
matricielle avec adjonction des rubans compressibles. La figure 8
montre la structure matricielle avec adjonction des ruban~ compressibles
après rubanage hélicoidal, appelée structure circulaire élémentaire (22).
A ce niveau de la fabrication, il n'est pas possible de
conditionner le produit ainsi réalisé sur un touret car la structure
circulaire élémentaire (22) contenant la structure matricielle (18),
une fois enroulée, introduit une dissymétrie sur les conducteurs,optiques.
En effet, les conducteurs optiques extérieurs seraient constamment
tendus, les conducteurs optiques intérieurs seraient constamment comprimés,
seuls les conducteurs optiques de l'élément central seraient sans
contraintes dues à la courbure de la structure circulaire élémentaire (22).
Pour éviter ce phénomène, on peut torsader la structure
circulaire élémentaire, auquel ca~, les conducteurs optiques sont
sur une certaine partie en tension et sur une autre partie en compression
au moment de l'enroulement de la structure circulaire elémentaire,
suivant qu'ils se trouvent au-dessus ou au-dessous de la fibre neutre
duesà la flexion d'enroulement. Les conducteurs optiques étant libres
dans le tube hexagonal, il y a équilibre des tensions par un glissement
des conducteurs optiques dans le tube hexagonal.
Le pas de torsadage Pt de la structure circulaire élémentaire
est défini en fonction des possibilités de glissement du conducteur
optique dans le tube hexagonal qui le contient.
Un inconvénient de ce torsadage est qu'il introduit une
dissymétrie entre les conducteurs optiques près du centre de la structure
-- 7 --
1~ Ei21S
matriciclle et les cos~ducteurs optiques les plus éloignés. Soit un
cahle dont la s~;ructure matriclelle est composé de n' éléments-rubans
contenant n conducteurs optiques, les conducteurs optiques peuvent
être repérés par un couple de nombre (a, b), a indiquant la position
du conducteur optique dans ]e ruban, b indiquant la position du ruban
dans la structure matricielle. Les conducteurs optiques (o,o), (n,o),
(o,n') et (n,n') sont, après torsadage sur une hélice, de pas Pt et
de rayon égal ~ une demi-diagonale d'une section de la structure matri-
cielle. Le conducteur optique central (n/2, n'/2) a une longueur Pt
dans l'intervalle Pt. Cette variation de longueur des conducteurs
optiques les plus éloignés du centre est très faible et peut être
compensée par des tensions de conducteurs légèrement différentes au
moment du montage.
Une telle structure permet un repérage aisé des conducteurs
optiques par simple marquage du premier élément-ruban donnant la référence
pour l'origin~s du comptage.
Le torsadage de la structure matricielle élémentaire est
obtenu par un enrouleur (17) dont le touret en plus de sa rotation
propre, tourne autour d'un axe parallèle à l'axe du produit dans sa
ligne de fabrication
La figure 9 représente un toron obtenu à partir d'une structure
circulaire élémentaire renforcée par un gainage en matériau plastique (23).
Cette structure comporte en renforcement trois porteurs (211) à 120~
destinés à renforcer le toron contre les efforts longitudinaux.
La figure 10 montre la structure d'un câble optique de télé-
communication constitué de sept torons (25) et réalisé sur machine
classique de câblerie. Une gaine en matériau plastique ou métallique
est appliquée sur les torons assemblés de manière à donner au câble
les caractéristiques nécessaires à la pose en tranchée ou au tirage
3~ en conduite. Une solution intéressante réside dans la fabrication
d'un tube aluminiurr. (26) extrudé à la presse et rétreint sur les fais-
ceaux assemblés, cette gaine aluminillm est ensuite reYetue d'un matériau
1~96215
p]astique (r7).
A titre d'e~mple non ]imitatif, les caractéristique.s dimen-
sionnelle3 d'un tel câble peuvent être :
- Structure matricielle de base contenant
36 conducteurs optiques....................... 4,5 mm X 7 mm
- Diamètre de la structure circulaire
élémentaire....................................... 9 mm
- Diamètre du faisceau de base...................... 11 mm
- Diamètre du câble optique contenant 7 ~aisceaux
soit 252 conducteurs optiques..................... 37 mm
