Brevet FR2294459A1 — publié le 19760709

La présente invention concerne les fibres opt.iaes utilisées pour guider la lumière. On sait qu'il est possible de propager une cnde lumineuse dans un canal, grace à une suite de réflexjons totales r les parois de ce dernier, à-condition que le milieu tratlsparent constituant ledit canal présente un indice de réfraction supérieur à ceii lui du milieu environnant. Pour ce faire, il est connu d'utiliser des fibres de section droite sensiblement circulaire et constante, cvnstituees par un matériau présentant un coefficient de transmission élevé pour la ou les longueurs d'onde à véhiculer. Bien que le milieu environnant puisse être l'air,- on préfére généralement, notamment afin de pouvoir assembler ces fibres en faisceau sans qutil y ait de pertes entre elles, entourer cette première fibre, dite âme ou coeur, par une gaine dont l'épaisseur doit être au moins du même ordre de grandeur que la longueur d'onde véhiculée et dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du matériau de la fibre centrale. Dans l'état actuel de la technique, diverses solutions ont été mises en oeuvre pour réaliser ces fibres optiques, employées notamment pour les communications optiques. L'une d'entre elles consiste à utiliser, pour le coeur et la gaine, Cteux verres minéraux d'indicesdifférents. Les fibres optiques sont alors obtenues par fusion et étirage d'un'barreau constitué par une enveloppe de verre à bas indice entourant une âme d'un verre à haut indice. Mais les fibres ainsi obtenues sont fragiles et la mau vàSse cohésion des matériaux à l'interface engendre un rapide affaiblissement de l'onde lumineuse véhiculée. Une seconde solution consiste à remplacer les verres minéraux par des verres organiques, pour lesquels il est possible d'obtenir une meilleure cohésion à l'interface Toutefois, le coèfficient de transmission de la lumière, toujours relativement faible dans les polymères constituant ces verres organiques, entraîne une atténuation notable, sur de grandes distances, de la lumière transmise. Enfin, une troisième solution consiste à utiliser comme gaine une fibre creuse en verre minéral, remplie d'un liquide, d'indice supérieur à celui du verre, qui constitue le coeur. Malheureusement, les liquides présentent, eux aussi, un coefficient de transmission de la lumière peu satisfaisant. A ces faibles qualités de propagation s'ajoutent, pour ces différents types de fibres, de notoires difficultés de fabrication. La-présente invention permet de pallier ces différents inconvénients de l'art connu. Les fibres optiques qu'elle propose, constituées par un coeur en verre minéral revêtu d'une gaine de polymère d'indice plus faible que le verre, sont obtenues par trempage de la fibre de verre dans un bain contenant le polymère. Ces fibres, qui présentent grace à leur âme de verre minéral, de faibles pertes lumineuses, adjoignent une bonne robustesse à une fabrication aisée. L'invention et ses avantages seront mieux compris à l'aide de la description ci-après, présentée à titre d'exemple non limitatif, et des dessins annexés où La figure 1 représente une vue sectionnée de la fibre optique selon l'invention La figure 2 représente un sehéma-d'un dispositif selon l'invention destiné à la mise en oeuvre du procédé de fabrication de ladite fibre optique. La figure 1 montre une vue sectionnée d'une fibre selon l'inven tison. Elle est constituée par un coeur (ou âme) 1, de section droite sensiblement circulaire, et par une gaine 2 concentrique. Le coeur 1 est constitué par un verre minéral, par exemple un crown d'indice de réfraction voisin de 1,60. Son diamètre, sensiblement constant, peut varier entre quelques microns et quelques fractions de millimètre, selon la destination de la fibre et les modes de propagation prévus pour tonde lumineuse dans la fibre. -Le polymère constituant la gaine 2 est choisi de telle sorte que son indice de réfraction soit inférieur à celui du-verre utilisé. -Deux types de polymère pourront être adoptés : des polymères thermoplastiques, solubles dans un solvant ou des polymères thermodurcissables, ctest-à-dire réticulables par l'action soit d'un catalyseur, soit de la chaleur, soit de ces deux agents à la fois. Dans le cas dtun verre minéral d'indice 1,60, on cite à titre d'exemple non limitatif, parmi les polymères solubles - dans la famille des silicones : le polyphénylsiloxane (d'indice 1,52) ou le polyméthylsiloxane (d'indice 1,44) ; - dans la famille des polyvinyliques : le polychlorure de vinyle (d'indice li54)1 plastifié ou non et le polytétrafluorethylène (d'indice 1,35 à 1,38) - dans la famille des polyacryliques, le polyméthacrylate de méthyl d'indice 1,48) et le polyacrylate de méthyle (d'indice 1,47) - la famille des polyuréthanes ; - dans la-famille des polycellulosiques : ltéthylcellulose (d'indice 1,48) ; et parmi les polymères thermodurcissables - les polyesters contenant différentes proportions de styrène (de préférence 50 ), qui conduisent à des indices variant de 1,45 à 1,53 ; - les polycarbonates : polydialylglycolcarbonate (d'indice 1,50). L'un des avantages des fibres optiques constituées comme décrit ci-dessus est quelles peuvent être réalisées par un procédé de fabrication facile à mettre en oeuvre. Ce procédé comporte deux étapes. La première étape consiste à enduire du polymère la fibre de verre nue, qui constituera ultérieurement le coeur, en la faisant tremper dans une cuve contenant soit le polymère en solution (cas des polymères solubles), soit le polymère pur ou additioné d'un cataly seuls (cas des polymères thermodurcissables) ; dans ce dernier cas, un solvant peut être ajouté au polymère pour conférer au mélange la viscosité la plus adéquate à l'enduction. La deuxième étape consiste à chauffer la fibre enduite d'un film du liquide contenu dans la cuve. Cette opération permet d'éliminer le solvant s'il y a lieu. Elle accroit le degré de polymérisation du composé, et dans le cas des polymères thermodurcissables, permet ou ou accélère la réticulation. A titre d'exemple permettant de mieux comprendre ce procédé de fabrication, une fibre optique à coeur de crown et gaine de poly méthysiloxane est obtenue de la façon suivante. Le polyméthylsiloxane, préparé par hydrolyse du méthylchlorosilane, possède une masse moléculaire correspondant à 1.300 fois environ lamasse du monomère. I1 est mis en solution à 20 ffi dans I'isopropanol. Une fibre de verre (crown) de 10 à 100 P de diamètre est enduite de cette solution, puis chauffée à 1500 environ pendant une dizaine de minutes.On obtient ainsi, sur un fil de 100 P de diamètre, un revêtement de 100 rd'épaisseur constitué par du polyméthylsiloxane dont la masse moléculaire est égale environ à 100.000 fois la masse moléculaire du monomère. L'atténuation de la lumière transmise par la fibre optique ainsi réalisée n'excède pas 15 dB/km. La figure 2 présente de façon schématique un dispositif permettant la mise en oeuvre en continu du procédé de fabrication selon l'invention. La fibre de verre 1 destinée à constituer le coeur de la fibre optique est débitée par un premier tambour 90 ; guidée par les galets 40, 41 et. 42, elle plonge dans la cuve 5, contenant le bain 50 de polymère additionné ou non de solvant et de catalyseur où elle subit ltétape de trempage, puis en sort sous la forme 12 d'une fibre revêtue d'un film du liquide contenu dans la cuve et défile dans le four tubulaire 6 où elle subit l'étape de chauffage. La fibre optique 120, constituée par l'âme en verre revêtue de sa gaine de polymère solide s'enroule sur le rouleau récepteur 31. REVENDICATIONS 1. Fibre optique à faibles pertes lumineuses, du type constitué par un coeur et une gaine d'indice de réfraction inférieur à celui du coeur, caractérisée en ce que ledit coeur et ladite gaine sont respectivement constitués par un verre minéral et un polymère organique. 2. Fibre optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit polymère est un polymère thermoplastique. 3. Fibre optique suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ledit polymère thermoplastique appartient à l'une des familles suivantes : silicones, polyvinyliques, polyuréthanes, polycellulosiques et poîyacryliques. 4. Fibre optique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit polymère organique est un polymère thermodurcissable. 5. Fibre optique suivant la revendication 4, caractérisée en ce que ledit polymère organique appartient à l'une des familles suivantes : polyesters, polycarbonates. 6. Procédé de fabrication de la fibre optique suivant le reven dication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les deux étapes successives suivantes a) enduction d'une fibre en verre minéral constituant ledit coeur par trempage dans un bain contenant ledit polymère b) chauffage de la fibre en verre minéral revêtue d'un film du liquide constituant ledit bain. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé- en ce que ledit bain contient ledit polymère sous forme d'une solution dans un solvant. 8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de fabrication suivant l'une des revendi%ations 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte un tambour débiteur, une cuve contenant ledit bain, un four et un tambour récepteur ; ladite fibre de verre minéral, préalablement enroulée sur ledit tambour débiteur étant continûment déroulée dudit tambour débiteur pour traverser successivement ledit bain dans ladite cuve et y subir ladite étape de trempage, puis ledit four et y subir ladite étape de chauffage ; et le tambour récepteur enroulant ladite fibre optique ainsi fabriquée.