Brevet FR2436111A1 — publié le 19800411

La présente invention a pour objet un procédé permettant de rétreindre un tube de verre creux, c'est-à-dire de transformer ce tube de verre creux en une baguette ou un barreau de verre plein. Elle est plus particulièrement applicable à la fabrication de préformes permettant de fabriquer à leur tour des fibres optiques pour télécommunications. Les fibres optiques sont le plus généralement constituées de verre et elles comportent un matériau central transparent d'indice de réfraction n1 constituant le coeur de la fibre entouré d'un matériau dtindice de réfraction n2 inférieur à n1 constituant la gaine. Le matériau le plus couramment utilisé est la silice vitreuse, dopée ou non de façon à fournir les indices de réfraction correspondant respectivement au coeur ét à la gaine. Dans de nom breux procédés de préparation de la préforme, on commence par déposer à l'intérieur d'un tube creux de silice vitreuse dopée ou non le matériau constitutif du coeur.Ce dépôt une fois effectué, il faut rétreindre le tube de façon à fornier un barreau plein. La technique habituelle utilisée consiste à chauffer localement le tube maintenu en - ses deux extrémités de façon à lui faire acquérir la viscosité permettant aux forces de tension superficiefle de le refermer sur l mame. L'invention utilise cette technique suivant une modalitd particulière. La présente invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 représente schématiquement un appareillage de mise en oeuvre d'un procédé connu permettant de rétreindre un tube de verre creux en formant un barreau - la Fig. 2 représente schématiquement un appareillage de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention permettant de rétreindre un tube de verre creux en formant un barreau - la Fig. 3 représente schématiquement un appareillage connu permettant de transformer une préforme en une fibre optique. Sur la Figa 1, le tube 20 est maintenu à ses deux extrémités par des mandrins 22 et 23 animés chacun d'un mouvement de rotation strictement identique dans le sens des flèches F par un dispositif de commande non représenté. Un chalumeau 21 dont la température est convenablement réglée se déplace parallèlement au tube, en effectuant quelques passes qui suffisent à rétreindre le tube en le transformant en un barreau. Mais ce procédé connu a un inconvénient ; il est très difficile d'éviter l'apparition de bulles au sein du dépat effectué à l'intérieur du tube. Ces bulles ont trois origines : - elles peuvent provenir d'une vaporisation des produits de dopage du matériau de coeur. Si la température de chauffage est trop élevée, ce qui peut être très facilement le cas par cette méthode, la vaporisation de ces produits se manifeste sous la forme de bulles qui ne peuvent s'éliminer - des microfractures dues aux différences de dilatation entre le tube-support du dépôt et le dépôt permettent à de l'air de s'intro- duire au sein du matériau;Cet air est, lors du chauffage, emprisonné et il y a formation de bulles de forme caractéristique - des bulles de gaz incluses dans le tube migrent vers sa surface et donc en particulier vers l'interface du dépôt et y restent emprisonnées. Un autre inconvénient des méthodes utilisées jusqu'à maintenant est que, les températures de chauffage da tube étant élevées, il se produit une vaporisation des produits de dopage du matériau de coeur conduisant à un appauvrissement an centre de la préforme de la concentration du dopant, et donc A une diminution locale de ltindiee de réfraction. La Fig. 2 représente un appareillage de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention permettant de supprimer ces inconvénients. Il devient possible, à l'aide de ce procédé, de rétreindre aisément un tube de verre rev intérieurement d'un dépôt de verre dopé sans provoquer l'apparition de bulles ni un appauvrissement sensible de la teneur en dopant du produit de charge. Sur cette figure, le tube 20 est encore maintenu à ses deux extrémités par des mandrins 22 et 23. Un four 31 à haute fréquence annulaire fonctionnant par pertes diélectriques, dont la partie chauffante a quelques centimètres de longueur, entoure le tube 20. Le four et le tube sont animés d'un mouvement de translation relatif parallèle à I'axe du tube. En pratique, il est plus commode de maintenir le tube fixe-et de déplacer le four. Une chambre à vide 25 reliée à une extrémité du tube est elle-même reliée à une pompe à vide 24 qui permet de faire un vide partiel à l'intérieur du tube quand son autre extrémité est fermée. Deux modes de fonctionnement sont possibles. Dans le premier mode, la température à l'intérieur du four est maintenue fixe, mais la vitesse de translation est variable d'une passe à l'autre. On effectue une série de passes successives1 tout d'abord rapides, puis de plus en plus lentes au fur et à mesure que le tube se rétreint sur lui-même. Dans le second mode, la vitesse de translation est fixe et la température du four augmente à chaque passe. Dans ces deux modes, dès que le tube est presque rétreint, il est fermé à une extrémité, puis un vide partiel est appliqué à l'intérieur du tube à Itaide de la chambre 25 et de la pompe 24, et une dernière passe est effectuée, le four se déplaçant de l'extrémité fermée vers l'extrémité ouverte. A titre d'exemple, on donnera maintenant les caractéristiques d'un procédé permettant de rétreindre un tube de silice vitreuse de diamètre 1,2 ss revêtu intérieurement d'une couche de silice vitreuse dopée avec 10 * d'oxyde de germanium. Le tube 30 est tenu verticalement par les deux mandrins 31. Le four utilisé 32 comporte un diélectrique en graphite de diamètre intérieur 0 mm chauffé par induction haute fréquence, la spire d'induction ayant une hauteur de 50 mm. La température à l'inté- rieur du four est de 1800 C environ. Le four se déplace et effectue des translations. La première se fait à une vitesse de 30 non par minute. u fait ainsi dix passes successives, réduisant à chaque fois la vitesse de translation du four de 1mm par minute.Dasuite, le four est arrêté quelques minutes P 12 extrémité du tube voisine du mandrin 22, de manière à ce que eelui-ci se referme sur lui-same à cet endroit; On branche à l'antre extrémité la pompe à vide 25 permettant d'obtenir dans le tube un vide d'une centaine de mm de mercure. La dernière passe se fait à une vitesse de 20 mm par minute, le four se déplaçant de l' extrémité fermée du tube vers l'extrémité ouverte. La Fig. 3 représente schématiquement un appareillage connu permettant de transformer une préforme en fibre optique. La préforme ou barreau 20 obtenue par le procédé de l'invention est étirée à chaud par chauffage à l'aide d'un dispositif 30 et d'un cylindre 27 entrainé en rotation par un moteur non représenté, comme indiqué par la flèche 28, ce cylindre ayant également un mouvement de translation axial indiqué par la flèche 39. La préforme étirée et amincie 26 vient s'enrouler sur la cylindre a7 en constituant la fibre optique 29. -REVENDICATIONS- 10) - Procédé permettant de rétreindre un tube de verre creut de manière à former un barreau plein, dans lequel le tube, maintenu à ses deux extrémités, tourne autour-de son axe longitudinal et est chauffé dans un four annulaire, caractérisé en ce que le tube nest soumis à aucune tension d'étirage pendant le traitement de rétreint et que le tube et le four sont animés d'un mouvement de translation relatif, le rétreient steffectuant en au moins une passe. 20) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est revêtu intérieurement d'un matériau de composition différente, et est destiné à l'élaboration de fibres optiques pour télécommunications. 3 ) - Procédé selon la revendication 1-ou 2, caractérisé en ce que le tube est disposé -horizontalement. 40) - Procédé selon la revendication 1 eu 2, caractérisé en ce que le tube est dispos verticalement. 5 ) - Proeédd selon la revendication 1 caractérisé en ce que le four annulaire est choisi dans leensemble des fours à effet Jeule, à induction, à flammes, à concentration de ray.nnement et à hyperfréquences. 60) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, la température du four étant fixe, la vitesse du mouvement relatif entre le four et le tube est modifiée à chaque passe, en fonction d'un programme déterminé. 70) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, la vitesse du mouvement relatif entre le four et le tube étant fixe, la température du four est modifiée à chaque passe, en fonction d'un programme déterminé. 80) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, à chaque passe, la vitesse du mouvement relatif entre le four et le tube et la température du four sont modifiées en fonction d'un programme déterminé. 9 ) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on fait un vide partiel à l'intérieur du tube pendant au moins une phase du processus déterminé.