Brevet FR2319912A1 — publié le 19770225

la Demanderesse a déposé le 8 Novembre 1961 pour "Procédé de fabrication de nappes de filsw le brevet français nO 1.312.557 décrivant un procédé de réalisation en continu de nappes de fils, conducteurs ou non,de grande longueur. lia présente invention a pour base ladite invention et pour objet la protection de fibres optiques, c'est-à-dire d'éléments qui transmettent des ondes électromagnétiques dans la gamme des fréquences optiques, que ces ondes lumineuses soient dans le spectre visible ou non, contre les contraintes qui peuvent leur être appliquées au cours de la fabrication en continu de grandes longueurs de câble les incorporant. la possibilité de transmettre des informations en utilisant la propagation guidée des ondes lumineuses est maintenant établie.Les guides utilisés sont désignés gar le terme de fibre optique. Ces fibres sont généralement réalisées en un maté- riau vitreux. Il existe plusieurs types de fibre : homogène, à gradient d'indice, etc... qui présentent, du point de vue du fabricant, les inconvénients d'être de très faible diamètre (au maximum -150 ) et en matériau à faible charge de rupture et à allongement élastique très faible. le matériel de fabrication en continu habituellement utilisé en câblerie ntest pas directement transposable, non seulement à cause des propriétés physiques rappelées ci-dessus, mais surtout parce que les matériaux utilisés à la fabrication des fibres ont des propriétés électriques qui varient d'une façon préjudiciable avec l'état de contrainte ou ils se trouvent.Des études ont été faites montrant l'influence des contraintes internes résiduelles sur la valeur des pertes de transmission, notamment par les chercheurs des B lÂBORATORIES et publiées dans le numéro de Février 1975 du Bell tystem Iechnical Journal sous le titre "Optical fiber packaging and its influence on fiber straightness and loss". Â titre d'exemple, une contrainte longitudinale de 0,1 g/ mm augmente les pertes d'une fibre de haute qualité (pertes inférieures à 10 dB/km) d'au moins 50 dB/ km. L'objet essentiel de l'invention est de protéger les fibres optiques de façon à limiter les tensions internes résultant des opérations intervenant au cours de la transformation des fibres en cibles de transmission à une valeur compatible avec l'utilisa tion desdits câbles à la transmission d'informations. L'invention est essentiellement caractérisée en ce que, avant toute opération de câblerie, la fibre ou l'ensemble de fibres constituant un mtme câble est associé à un substrat protecteur dont les valeurs d'allongement en fonction de la tension restent inférieures à celles du matériau constituant la fibre. Ce substrat protecteur est, de préférence, constitué de deux rubans entre lesquels la fibre se trouve enfermée avec ou sans contact; les deux rubans sont rendus solidaires par tout procédé connu : collage, effet thermique, etc..., les fibres restant libres par rapport au substrat. Par opposition, les gaines protectrices utilisées selon l'art antérieur sont appliquées sur la fibre par extrusion; l'extrusion, même dans les meilleures conditions, introduit des contraintes radiales qui influent sur les pertes des fibres ainsi qu'il est précisé dans l'article ci-dessus. En variante, la protection peut être assurée à l'aide d'un ruban ou feuille unique replié de façon à entourer la fibre ou l'ensemble de fibres. Une fois la fibre protégée, elle peut être traitée par tout procédé connu de câblerie, pour être transformée en un élément de cible et/ou en un cible de transmission. Lorsque la protection caractéristique de l'invention porte sur un ensemble de plusieurs fibres optiques, la structure ainsi constituée présente également l'avantage de conférer au câble définitif, qutil soit cylindrique ou non, les avantages bien connus des cibles plats, tant du point de vue du raccordement que du repérage des fibres. Il est à noter que des montages expérimentaux destinés à l'étude des interconnexions fibre source lumineuse, ou fibredétecteur, ont été décrits notamment dans le Bell System Technical Journal de Juillet-Août 1974, page 1183, qui utilisent des structures plates multifibres. Le brevet nO 3.272.063 déposé aux Etats Unis le 13 Aott 1962 décrit des structures en ruban où des fibres jointives sont protégées entre des lames de verre. Il est bien entendu que de telles structures ne peuvent convenir à la fabrication en continu de grandes longueurs de cible à fibres optiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, le substrat protecteur de la fibre est utilisé comme écran ou blindage dans le cas d1 éléments à fibre unique et comme dispositif de découplage réduisant la diaphonie entre fibres dans le cas des éléments multifibres. Pour cela, l'un au moirsdes rubans est chargé d'un matériau opaque ou absorbant dans la gamme des fréquences à transmettre. En variante, des éléments absorbants sont disposés entre les fibres utilisées à la transmission. En variante, des éléments à résistance mécanique plus élevée que celle des fibres sont intercalés entre celles-ci. L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent données à titre d'illustration non limitative et dans lesquelles : - les figures 1, 2, 9 et 4 représentent partiellement trois variantes de réalisation de l'invention; - la figure 5 représente un dispositif mécanique permettant de réaliser les fibres optiques protégées selon l'invention. - la figure 6 est une variante de cible réalisé à partir de fibres optiques protégées selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté en t des fibres optiques. Ces fibres peuvent etre soit homogènes, soit à indice variable, nues ou gatnées,suivant le type de cible que l'on désire obtenir. Leur nombre n'est pas limité à trois comme figuré sur la vue partielle. Conformément à l'invention, une fibre unitaire ou un ensemble de fibres tel 1 est protégé à l'aide de deux rubans représentés respectivement en 2 et 3 qui assurent à la fois la protection individuelle de chaque fibre et éventuellement, la solidarisation d'un certain nombre de fibres sous la forme d'un dispositif en ruban. lie dispositif de la figure 1 est obtenu ainsi qu'il est représenté sur la figure 5 en enfermant une nappe de fibres 1 (éventuellement une fibre unique) entre deux rubans respectivement 2 et 3, l'ensemble étant pressé entre deux cylindres de calandrage 4 et 5 munis de rainures0 et éventuellement chauffés.Compte tenu des propriétés mécaniques des fibres 1, on choisit la nature des rubans 2 et 3 de façon que l'allongement des des rubans soit inférieur à l'allongement des fibres à charge donnée. Selon une première variante de l'invention, les faces en regard des rubans présentent des zones encollées qui assurent, à froid, la solidarisation des rubans 2 et 3 dans les intervalles tels 10 séparant les fibres. La mise en forme des rubans, plans à l'origine, est assurée par les cannelures des cylindres 4 et 5. De préférence, les rubans 2 et 3 comportent un matériau absorbant les ondes électromagnétiques dans la bande de fréquence transmise par les cibles. Sur la variante de la figure 2, les fibres 1 sont séparées par d'étroits rubans Il présentant une épaisseur voisine de celle du diamètre des fibres. De la sorte, les rubans protecteurs 2 et 3 présentent un contour presque plan ce qui diminue les contraintes éventuelles sur les fibres 1. lies rubans Il sont de préférence absorbants à la longueur d'onde de fonctionnement.Ils peuvent entre, au moins pour une partie d'entre eux, constitués en un matériau présentant une résistance à la rupture supérieure à celle des fibres 1 et éventuellexent-d celle des rubans 2 et 3 de façon à augmenter la rigidité mécanique du dispositif. Pour réduire au minimum la pression exercée par les cylindres 4 et 5 il est prévu d'encoller les rubans il de préférence sur les deux faces par passage par exemple dans un bain de colle fluide juste avant leur arrivée sur les cylindres. Selon une variante préférée, les cylindres utilisés présentent des rainures positionnées de façon à éviter la pression à l'endroit des fibres 1. Dans les deux variantes qui viennent d'strie décrites, les fibres 1 bien quten contact avec les rubans protecteurs 2 et 3 ne sont pas solidaires de ceux-ci. Dans les variantes présentées sur les figures 3 et 4 aucun contact physique ne s'établit entre la protection mécanique assurée par les rubans 2 et 3 et la fibre qui se trouve dans une gouttièr;/de dimensions transversales largement supérieures à son diamètre. La fibre peut être soit libre dans sa gouttière, soit flottante dans un fluide de densité voisine de celle du matériau utilisé à la réalisation de la fibre. En variante, les gouttières peuvent etre garnies partiellement d'un matériau en mousse qui évite la transmission des contraintes à la fibre optique lorsque l'ensemble du dispositif est soumis aux opérations de fabrication0 Ainsi qu'il est d'usage l'un de ces matériaux présente avantageasement des propriétés absorbantes dans la bande de fréquence transmise. Dans la variante représentée sur la figure 3, le ruban inférieur - 3 est cannelé longitudinalement de façon à présenter des gouttières longitudinales 15 dans lesquelles sont plaeées les fibres optiques 1 de diamètre inférieur aux dimensions de la section droite des gouttières 15.On a figuré la face externe du ruban 3 plane; il peut dtre plus économique de réaliser des rubans dont les deux faces sont cannelées. De tels rubans sont également utilisables dans les dispositifs selon l'invention. la protection des fibres est complétée par un ruban plan 2 rendu solidaire du ruban 3 par collage, ramollissement partiel, etc... Dans la variante de la figure 4, les deux rubans 2 et 3 présentent des cannelures longitudinales 16 disposées en coincidence de façon à délimiter des cylindres creux dans lesquels se trouvent les fibres optiques à protéger. On a représenté en 16 deux filins de remplissage. Ils ne participent pas à la propagation de l'information; ils sont destinés le plus souvent à augmenter-la résistance mécanique de l'ensemble. Ils peuvent également comporter un matériau absorbant. lies deux rubans sont rendus solidaires par tout procédé connu. La figure 5 représente d'une façon très r;ché- matique un appareillage destiné à réaliser les dispositifs protégés selon l'invention.Il consiste essentiellement en deux cylindres représentés en 4 et 5 munis de rainures 20e Les deux rubans de protection 2 et 3 sont fournis par des réserves non reprksen- tées, ainsi que les fibres 1, dont la position relative est définie par les rainures 20. les fibres protégées sont ultérieurement utilisées à la fabrication d'un cabale, ou mises en réserve sur un support. De préférence, aucune traction n'est exercée sur ces fibres. La figure 6 représente un câble cylindrique réalisé à partir d'un ensemble de fibres protégées selon la présente inven tion (vsriante de la figure 2). Il est essentiellement constitué d'un filin ou ame central 21 cylindrique sur lequel est enroulé le ruban formé par les fibres protégées de façon que les bords extér- nes du ruban se rejoignent. Ils sont rendus solidaires l'un de l'autre par collage à froid par exemple. De nombreux dispositifs de formation d'un ruban en cylindre existent en technique de câ- blerie qui sont bien connus de l'homme de l'art. Dans ce qui précède, on a admis que la protection des fibres optiques était assurée à l'aide de deux rubanes 2 et 3 disposés de part et d'autre des fibres et rendus solidaires l'un de l'autre. Il est bien entendu que l'on pourrait utiliser à cette protection un ruban unique deux fois plus large qui serait replié par un guide autour de l'ensemble des fibres, les deux parties venant en revouvrement étant rendues solidaires. Des expériences faites par la demanderesse sur des fibres de silice de faible performance ont monté que l'allongement de ces fibres à la rupture est négligeable et que celle-ci intervient pour une charge voisine de 100 g, le diamètre des fibres étant de 0,1 mm. Un ruban de polytéréphtalate d'éthylène de 0,1 mm d'épaisseur et 17 mm de large supporte, sans allongement notable, une charge de 4 kg. Ce matériau convient donc à la protection des fibres de silice, étant entendu que les efforts subis par l'élément protégé ne doivent pas dépasser la limite ci-dessus. RVEND I CÂT IONS t. Dispositif comportant au moins une fibre optique guidant 1' énergie électromagnétique comprise dans une gamme de fréquences dans lequel ladite fibre est protégée contre des contraintes survenant au cours de la fabrication en continu de cables de transmission l'incorporant, caractérisé en ce que deux rubans réalisés en un matériau dont l'allongement est inférieur à celui desdites fibres sous une charge donnée, sont disposés de part et d'autre de Ladite fibre et rendus solidaires l'un de l'autre au voisinage de celle-ci. 2. Dispositif selon revendication 1 dans lequel un ensemble de fibres disposées parallèlement les unes aux autres repose entre les rubans revus solidaires l'un de l'autre entre chaque fibre et à leurs deux bords. 3. Dispositif selon revendication 1 dans lequel les rubans sont plans. 4. Dispositif selon revendication 1 dans lequel au moins l'un des rubans est ondulé longitudinalement. 5. Dispositif selon revendication I dans lequel au moins l'un des deux rubans a une face plane et une face munie de logements pour la fibre. 6. Dispositif selon revendication 1 dans lequel au moins un ruban contient un matériau absorbant dans la gamme des fréquences transmises par la fibre. 7. Dispositif selon revendication 2 dans lequel des éléments absorbants sont disposés entre les fibres transmettant llé- nergie électromagnétique. 8. Dispositif selon revendication 2 dans lequel des éléments en un matériau de résistance mécanique élevée sont disposés entre les fibres transmettant l'énergie électromagnétique. 9. Dispositif selon revendication 5 dans lequel le logement de la fibre servant à la transmission porte un revêtement élastique. 10. Dispositif selon revendication 5 dans lequel le logement de la fibre porte, au moins sur une partie, un revêtement absorbant. 11. Dispositif selon revendication 5 dans lequel le logement de la fibre contient un fluide de densité voisine de celle du matériau constituant la fibre. 12. Dispositif selon revendication 5 dans lequel le logement de la fibre contient des éléments de rosistance mécanique élevée disposés parallèlement aux fibres transmettant l'énergie électro-magnétique. 13. Câble de transmission incorporant au moins un dispositif selon la revendication 1. 14. Câble de transmission incorporant au moins un dispositif selon la revendication 1, préalablement enroulé en cylindre.