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WO 01/48525 CA 02365025 2001-08-21 PCT/FR00/03636
PROCEDE DE RECONSTITUTION LOCALE DU REVETEMENT
POLYMERE D'UNE FIBRE OPTIQUE, PREALABLEMENT DENUDEE
La présente invention concerne le domaine des fibres optiques.
Plus précisément, la présente invention concerne la reconstitution
de la protection, généralement à base de polymère, d'une fibre optique
préalablement dénudée sur une faible dimension spatiale.
Lors de la réalisation de composants divers, par exemple de filtres
fréquentiels, intégrés dans une fibre optique, il est très souvent nécessaire
de retirer le revétement protecteur de la fibre (voir figure 1). Ce revêtement
est le plus souvent un polymère, tel que l'acrylate, dont la réticulation est
obtenue par exposition à un rayonnement UV. Pour permettre et/ou faciliter
la fabrication du composant, le polymère est donc retiré de la fibre grâce à
différentes méthodes mécaniques, thermiques ou chimiques [1). Après la
réalisation du composant, la gaine polymère est reconstituée pour renforcer
la tenue mécanique de la fibre et pour prévenir toute contamination par des
agents oxydants.
II existe sur le marché plusieurs sociétés qui fournissent des
machines capables de reconstituer le gainage de la fibre [2]. Leurs
principaux clients, aujourd'hui, sont les systémiers et équipementiers en
télécommunication optiques qui travaillent sur des applications terrestres.
Le marché des télécommunications sous-marines quant à lui est beaucoup
plus draconien en terme de tenue mécanique et de durée de vie des
composants. Or, très peu de machines sont aujourd'hui capables de
respecter la plupart des critères de conformité sur la qualité du regainage
de la fibre. Le principal défaut que présentent ces machines concerne le
délaminage (ou décollement) qui apparaît entre la zone originale gainée et
la zone reconstituée (voir figure 2). La présence de bulles d'air 40 (voir
figure 1 ) à cette interface fragilise, dans le temps, la résistance mécanique
de la fibre optique.
La présente invention a maintenant pour but de proposer de
nouveaux moyens permettant d'améliorer la reconstitution locale du
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revêtement, notamment polymère, d'une fibre optique, préalablement
dénudée, par rapport aux techniques antérieures connues.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un
procédé de reconstitution du revêtement d'une fibre optique préalablement
dénudée, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à
- appliquer une goutte d'un matériau visqueux, par exemple de polymère ou
de silicone sur une extrémité de la zone dénudée de la fibre, au niveau de
l'interface avec le revêtement initial restant, et
- conformer cette goutte en une masse centrée sur l'axe de la fibre, effilée
en éloignement du revêtement initial adjacent, avant de
- combler l'espace dénudé de la fibre par une masse de matière apte à
regainer ladite fibre.
La présente invention concerne également les fibres obtenues
après mise en oeuvre de ce procédé de reconstitution.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente
invention, l'étape de conformation consiste à conformer la goutte de
matériau visqueux en une masse d'enveloppe généralement tronconique.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente
invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre,
et
en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et
sur lesquels
- la figure 1 représente une fibre optique connue vierge à base de silice dont
le coeur d'un diamètre de 125 microns est recouvert d'une gaine de
polymère acrylate d'un diamètre de 250 microns,
- la figure 2 représente le regainage obtenu avec une machine disponible
commercialement de nos jours, figure sur laquelle on observe des bulles
emprisonnées à l'interface zone vierge gainée/zone regainée,
- la figure 3 représente une fibre dénudée, dans le contexte de la présente
invention, de façon à obtenir une interface abrupte et propre,
- la figure 4 représente la fibre dénudée pourvue d'un cône créé à l'interface
avec le gainage d'origine à l'aide d'une goutte de polymère modelé,
conformément à la présente invention, le cône étant ensuite polymérisé
sous rayonnement UV ou élévation de température,
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- la figure 5 représente une vue agrandie de ce cône révélant une pente
douce au niveau de l'interface entre la région dénudée et la région non
dénudée, la longueur du cône illustré sur la figure 5 étant comprise entre 1
et 5mm, et
- la figure 6 représente la fibre optique finale après dénudage, fabrication
des cônes conformément à la présente invention et regainage.
On notera que sur la figure 6 on n'observe aucune bulle d'air
emprisonnée ou décollement au niveau de l'interface, contrairement à ce
que l'on observe sur une fibre classique telle qu'illustrée sur la figure 2.
On va maintenant décrire plus en détails le procédé de
reconstitution du revêtement polymère d'une fibre optique préalablement
dénudée, conformément à la présente invention, en regard des figures 3 à 6
annexées.
Dans un premier temps, dans le cadre de l'invention, on procède au
dénudage de la fibre 10, dans son revêtement polymère 20, sur une zone
de quelques millimètres/centimètres avec une découpe nette du polymère,
tel qu'illustré sur la figure 3, c'est à dire avec une interface 22 franche
transversale à l'axe de la fibre optique.
Cela permet d'éviter l'emprisonnement de bulles près de l'interface
22 fibre gainée/air.
Après la réalisation du composant dans la fibre 10, une goutte de
polymère (de l'ordre de quelques mm3 et de viscosité égale à 5000 mPa.s)
est déposée à chaque extrémité de la zone dénudée. Cette goutte est
appliquée, comme illustré sur les figures 4 et 5, entre la fibre en silice 10
et
l'interface 22 en polymère. Elle est ensuite modelée pour prendre la forme
d'un cône 30 centré sur l'axe de la fibre, avec un diamètre à sa base de
l'ordre de 250 à 350 microns (pour une fibre avec un revêtement initial de
250pm).
La mise en forme de la goutte peut être effectuée manuellement ou
avec une machine conçue à cet effet.
Le polymère doit être suffisamment visqueux pour faciliter cette
opération. A titre indicatif, la viscosité doit préférentiellement être
comprise
entre 1000 et 10000 mPa.s. Les deux cônes sont ensuite
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réticulés/polymérisés en les soumettant quelques secondes/minutes à un
rayonnement ultraviolet ou à une élévation de température par tout autre
moyen approprié. En outre, si le polymère est suffisamment visqueux, cette
étape de réticulation des cônes n'est pas nécessaire.
Cette opération peut être répétée plusieurs fois jusqu'à obtention de
la forme et de la structure désirées. C'est à dire que pour obtenir le cône
final recherché l'on peut procéder au dépôt successif de plusieurs gouttes
de polymère avec mise en forme successive de chacune de celles-ci.
Une fois les cônes formés, on peut employer n'importe quelle
machine disponible dans le commerce pour regainer la partie centrale de la
région dénudée. Celle-ci délivre une quantité donnée de polymère (suivant
la longueur) qui se répartit autour de la fibre pour être ensuite réticulée.
Un tel regainage peut être opéré classiquement en une ou plusieurs
couches superposées de polymères sur toute la longueur dénudée.
Du fait de la présence des cônes 30 et donc d'une interface non
abrupte entre les régions gainées et non gainées, la dernière étape de
reconstitution se fait sans apparition de bulles d'air ni de décollement.
De préférence dans le cadre de l'invention, les inventeurs ont
constaté que l'angle au sommet du cône 30 doit être compris entre 5° et
70°
pour obtenir un résultat optimal.
Le composant final regainé avec les cônes conformes à la présente
invention est illustré sur la figure 6.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de
réalisation particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toute variante
conforme à son esprit.
En particulier l'invention n'est pas limitée à l'utilisation stricte de
polymères pour la réalisation des cônes. La présente invention peut être
mise en oeuvre à l'aide de tout matériau équivalent, tel que par exemple
avec du matériau silicone.
De préférence, comme on l'a indiqué précédemment le matériau
utilisé pour la réalisation des cônes est cependant réticulable
thermiquement ou sous irradiation UV. Cela facilite bien entendu la
croissance du cône par dépôts successifs de plusieurs gouttes et/ou le
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regainage complet de la zone préalablement dénudée. En outre, le procédé
peut aussi être utilisé pour une fibre présentant un revêtement de 400 ou
900 pm.
La présente invention s'applique particulièrement au regainage de
5 fibres optiques comprenant des fonctions optiques intégrées. La présente
invention permet en effet de dénuder et de regainer de telles fibres sans
altérer leur résistance mécanique dans le temps. La présente invention
permet en particulier de protéger parfaitement les fibres des perturbations
extérieures sans modifier leur tenue mécanique. La présente invention
s'applique d'une façon générale à toute fibre optique (filtre, épissure...)
nécessitant le retrait puis le regainage local de la fibre.
La présente invention trouve notamment application dans le marché
des télécommunications sous-marines et des dispositifs capteurs qui
nécessitent des durées de vie de composants importantes.
L'invention s'applique tout particulièrement mais non exclusivement
au regainage d'une fibre optique dans laquelle a été photoinscrit un réseau
de Bragg. Un tel composant est aujourd'hui un élément clé des
télécommunications et permet de réaliser notamment des fonctions de
filtrage, d'isolation, de stabilisation, d'extraction et de routage d'une onde
lumineuse [3].
Par ailleurs, dans le cadre de la présente invention, la géométrie
donnée après conformation à la masse provenant de la goutte de matériau
visqueux déposée au niveau de l'interface 22 avec le revêtement initial
restant peut ne pas être parfaitement tronconique, l'essentiel étant que cette
masse soit effilée, en éloignement de ladite interface 22, pour se raccorder
pratiquement sans discontinuité sur la surface extérieure de la fibre (ce qui
correspond à l'expression "enveloppe généralement tronconique" utilisée
précédemment).
[1] D. Varelas, « mechanical reliability of optical fiber Bragg gratings, »
Thèse de doctorat de l'Université de Lausanne (Suisse), 1998.
[2] Documentation technique des machines de regainage Vytran
Corporation, 1999.
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[3] S. Boj, « Réalisations de filtres sélectifs en fréquence intégrés dans les
fibres optiques et applications, » Thèse de doctorat de l'Université de Lille,
1995.
