Brevet FR2247738A1 — publié le 19750509

La présente invention a pour objet un guide d'onde optique à gaine liquide. L'augmentation importante du trafic des Télécommunications et de Téléinformatique nécessite le développement de systèmes de grande capacité. Les systèmes actuels ou récents fonctionnent entre 106 et 109ex. Ces systèmes seront vite saturés avec l'accroissement normal du trafic et l'apparition du visiophone. On recherche donc des systèmes fonctionnant aux environs de 1015Hz, fréquence qnn se situe dans le spectre de la lumière. C'est pourquoi on a cherché à construire des guides d'ondes optiques, capables de transmettre sans atténuation excessive, dispersion et diffusion, de la lumière à grande distance. Ces guides doivent permettre la propagation de modes préétablis ou de ltensemble de plusieurs modes. Un exposé complet sur les théories de fonctionnement des guides d'ondes optiques, leur construction et leurs applications est donné dans l'o w rage de N.S. EAPANY intitulé "Fiber optics", édité par Academic Press en 1967. Pour que la lumière se propage à l'intérieur du guide qui comporte deux milieux, il est nécessaire que la lumière se propage dans le milieu d'indice supérieur et puisse se réfléchir sans perte sur le milieu d'indice inférieur, le milieu d'indice supérieur étant généralement appelé le coeur de la fibre et le milieu d'indice inférieur la gaine. Plus la variation d'indice entre le coeur et la gaine est importante, plus la quantité de lumière qui s'échappe de la fibre diminue. Cependant si l'on veut que la lumière transmise soit limitée à des modes sélectionnés, on doit déterminer très soigneusement l'indice de réfraction du coeur, l'indice de réfraction de la gaine et le diamètre du coeur.Ainsi, pour un mode ayant une valeur de coupure u, on définit un paramètre caractéristique R de la fibre tel qu'un mode particulier ne puisse se propager à l'intérieur de la fibre que si R est supérieur ou égal à la valeur de coupure u. Par exemple le mode HE est le seul à se propager si R est inférieur à 2,40. R est défini par l'équation où a = rayon du coeur de la fibre = = longueur d'onde de la lumière à transmettre n1 = indice de réfraction du coeur n2 = indice de réfraction de la gaine. Pour que le système soit effectivement utilisable, il faut quti soit compatible avec les sources lumineuses actuellement disponibles, la plage de longueurs d'ondes accessibles étant comprise entre 0,8L et 1,06. Il doit présenter en outre une atténuation totale la plus faible possible. Les films optiques à coeur liquide les plus courants dans le domaine envisagé sont des tubes capillaires de 100 t de diamètre environ, comportant un coeur liquide, une gaine et une enveloppe de protection. L'introduction du liquide dans un tel tube capillaire présente de grandes difficultés. Il est également connu d'utiliser des films optiques ayant un coeur et une enveloppe de protection en verre. Le coeur et l'enve- loppe doivent alors être étirés ensemble, ce qui représente un problème de fabrication difficile. La présente invention évite ces inconvénients. Elle est caractérisée par un guide d'onde optique comportant un coeur en verre entouré dcun liquide d'indice de réfraction légèrement inférieur et qui mouille le verre, l'ensemble étant contenu dans un tube souple. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et au dessin annexé sur lequel - la Fig. 1 est une vue en perspective dtun tronçon de guide d'onde optique selon l'invention - la Fig. 2 est une vue coupée suivant la ligne II-II de la Fig. 1. Sur ces figures, les mimes éléments portent les mêmes numéros de référence. -Sur ces figures le coeur est représenté en 1, la gaine liquide en 2 et l'enveloppe de protection en 3. Cette construction fournit un guide d'ondes de lumière économique et facilement réalisable, dont l'atténuation très faible est compatible avec son utilisation dans la technique des télécommuni- cations. Le guide d'ondes optique selon l'invention comprend un coeur fabriqué à partir de matériaux extremement purs tels certains verres d'optique ou de la silice très pure (qui est d'ailleurs un verre de type particulier) ; cette fibre est entourée d'un liquide d'indice de réfraction légèrement inférieur et qui mouille le verre, l'en- semble étant contenu dans un tube souple en matière plastique telle que le polyéthylène. Si le coeur est constitué d'une fibre de silice tirée à partir d'une préforme de silice extrêmement pure, les liquides employés peuvent être : le diéthylène glycol pour lequel nD20 = 1,4472,( étant l'indice de réfraction de ce liquide à 200C), le triéthylène 20 glycol pour lequel nD = 1,4531, le tétraéthylène glycol pour le- 20 20 quel nD = 1,4577, le 1.3 butane diol 3 méthyl pour lequel nD = 20 i,44so, le 113 butane triol pour lequel nD = 1,4462. L'ensemble de ces liquides mouillent parfaitement la silice et sont inertes vis-à-vis de l'enveloppe de protection en polyéthylène.En tout point du guide, il reste suffisamment de liquide autour du coeur pour réfléchir la lumière et dissiper l'énergie qui pourrait s'y concentrer. Â titre d'exemple, le coeur peut avoir un diamètre compris entre 50 et 100 microns s'il est en verre, et même inférieur sil est en silice. Le diamètre de l'enveloppe peut être de l'ordre de quelques millimètres, par exemple 5 millimètres. Comme déjà indiqué ci-dessus, l'introduction du liquide dans un tel guide d'onde est beaucoup plus facile que dans les guides d'onde capillaires, et par ailleurs sa construction est beaucoup moins conteuse. Les performances de tels guides tondes sont un peu moins bondi que celles des tubes capillaires connus. L'atténuation est d'environ 10 % supérieure à celle des fibres classiques. Des essais ont été effectués en utilisant des diodes électro-luminescentes comme source d'entrée. Pour un verre ayant une atténuation de 100 db au kilomètre, l'atténuation de la fibre était comprise entre 110 et 120 db au kilomètre. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Guide d'ondes optique comprenant un coeur et une gaine ayant des indices de réfraction différents, caractérisé en ce que le coeur est en verre, la gaine est un liquide d'indice légèrement inférieur et l'enveloppe de protection est constituée d'un tube souple. 2 - Guide d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coeur est constitué de silice vitreuse synthétique0 3 - Guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les liquides utilisés pour la gaine peuvent être le 1.3 butanediol 3 méthyl, le 113 butane triol, les di, tri et tétra éthylène glycol et les mélanges de ces derniers. 4 - Guide d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection est en polyéthylène. 5 - Guide d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection a un diamètre de quelques millimètres.