Brevet FR2496088A1 — publié le 19820618

La présente invention concerne un procédé de fa- brication d'une ébauche de fibre optique ainsi qu'un appa- reil destiné à la mise en oeuvre du procédé, et plus pré- cisément un procédé destiné à former une ébauche de fibre optique de bonne qualité par transmission d'un volume cons- tant de gaz dans un four à moufle, ainsi qu'un tel appareil mettant en oeuvre un tel procédé. Les fibres optiques ont attiré de plus en plus l'attention des chercheurs pour la formation d'un support de communications,et leur technologie a progressé à un point tel qu'on fabrique maintenant industriellement de telles fibres. Cependant, des études continuent à porter sur la réduction des pertes par transmission dans les fibres. Un appareil classique de fabrication d'une ébau- che de fibre optique, représenté schématiquement sur la fi- gure 1 des dessins annexés, comporte un four 1 à moufle, c'est-à-dire une enceinte protectrice de réaction (ayant habituellement un volume interne compris entre environ 2 et 200 1) et un brûleur ou chalumeau oxhydrique 2 placé au fond. Le chalumeau a habituellement plusieurs buses trans- mettant vers le haut une matière formatrice de verre et une matière de dopage destinée à modifier l'indice de réfrac- tion du verre, afin que les gaz aient une répartition pré- déterminée à l'intérieur du moufle. La matière formatrice de verre est hydrolysée (oxydée) par la flamme du chalu- meau et une matière solide pulvérulente 4 se dépose, d'abord au bout d'un barreau 3 de support tourné-vers le brûleur puis sur la face de l'ébauche formée par dépôt, lorsque le barreau est tiré vers le haut tout en étant entraîné en ro- tation. Cependant, du fait de l'hydrolyse dans la flamme, les gaz de la réaction tels que la vapeur d'eau, l'acide chlorhydrique gazeux et le chlore gazeux, se forment dans le four à moufle et ils ont des effets nuisibles sur la ré- partition de-l'indice de réfraction et sur d'autres proprié- tés de l'ébauche. Cet effet est contrecarré par formation dans le four 1 d'un orifice 5 par lequel de l'air est intro- duit, et d'un orifice 6 d'évacuation des gaz indésirables. L'orifice 6 d'évacuation est relié à une tuyauterie 7 qui est elle-même reliée à un dispositif 8 de traitement des gaz évacués (ayant habituellement une section d'environ 2 à 80 cm2), ce dispositif étant lui-même relié à un ventila- teur 9 qui extrait les gaz évacués de l'appareil.Le dispo- sitif 8 de traitement est en général une tour de lavage dans laquelle les gaz évacués sont mis au contact d'eau ou d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium si bien que l'acide chlorhydrique gazeux produit par la réaction du chlorure de silicium et de l'hydrogène-oxygène est neutralisé par la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et évite ainsi la pollution de l'environnement. Dans un tel appareil, le gaz est transmis par l'orifice 5 et, après traitement des gaz réactionnels par le dispositif 8, ils sont évacués dans l'atmosphère. Cependant, les gaz réactionnels ne sont pas les seuls produits introduits dans le dispositif 8 par la tuyauterie 7; la matière solide pulvérulente vitreuse et l'acide chlorhydrique gazeux sont aussi entraînés dans le dispositif 8 par la tuyauterie 7 et, en conséquence, la ma- tière solide se dépose et le gaz se condense sur la paroi interne de la tuyauterie 7 et augmente la résistance opposée à la circulation des gaz usés. Lorsque ces derniers sont évacués de façon continue par le dispositif 8 de traitement sous l'action du ventilateur 9, l'augmentation de la résis- tance opposée par la paroi interne de la tuyauterie 7 provo- que une variation de la quantité de gaz usé évacué par l'ori- fice 6 et en conséquence la quantité de gaz introduite par l'orifice 5 varie. De cette manière, la configuration de la flamme du chalumeau 2 est modifiée ou la position de la flamme par rapport à la matière solide pulvérulente vitreuse change. En outre, la température dans le four à moufle et notamment la température à la surface de la matière solide 4, varient et provoquent finalement une variation de la ré- partition des fines particules de verre dans la matière pul- vérulente et/ou de la répartition d'indice de réfraction de la fibre formée. Pour ces raisons, la fabrication d'une ébauche de qualité élevée a été difficile par mise en oeuvre du procédé connu. L'invention concerne un procédé de fabrication d'une ébauche de fibre optique ayant une qualité élevée, présentant une variation minimale de la répartition axiale de l'indice de réfraction, par transmission d'un volume cons- tant de gaz dans un four à moufle. Plus précisément, elle concerne un procédé de fabrication d'une ébauche de fibre optique dans un four à moufle, par hydrolyse d'une matière gazeuse formatrice d'un verre avec un flamme d'un chalumeau 'oxhydrique, et par dépôt de la matière solide pulvérulente résultante sous forme d'un barreau, un gaz étant transmis au four à moufle autrement que par le chalumeau. Le volume de gaz transmis est maintenu constant par réglage de la quantité de gaz transmis dans une partie intermédiaire d'une tuyauterie d'évacuation par laquelle les gaz formés dans le four à moufle et les fines particules de verre qui ne se déposent pas sous forme d'un barreau sont évacués. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 ayant déjà été décrite: la figure 2 est un schéma d'un mode de réalisation d'appareil de fabrication d'une ébauche de fibre optique par mise en oeuvre du procédé de L'invention; et la figure 3 est un diagramme synoptique représen- tant la construction interne d'un panneau de commande utile pour la mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 représente un mode de réalisation avan- tageux d'appareil selon l'invention, et les références iden- tiques à celles de la figure 1 désignent des éléments analo- gues. En outre, une jauge 10 d'air est placée près de l'ori- fice 5; cette jauge détecte la quantité de gaz transmis dans le four 1 et utilise la quantité détectée comme variable à régler. Une tuyauterie de dérivation est reliée à un empla- cement intermédiaire de la tuyauterie 7 d'évacuation et à un registre réglable 12 dont l'ouverture est commandée par un moteur 11 à impulsions afin que la quantité de gaz transmise soit constante. L'autre c8té du registre 12 est relié à un orifice 13 par lequel le gaz de réglage est transmis et, dans le mode de réalisation considéré, ce coté est ouvert à l'atmosphère afin que l'air constitue le gaz de réglage. Le moteur 11 à impulsions reçoit un signal de commande provenant de la jauge 10 par l'intermédiaire d'un panneau 14 de commande, par exemple une commande à réaction à circuit principal à retard de type proportionnel et intégrateur, comme représenté sur la figure 3. Sur celle-ci, le signal de la jauge 10 qui représente la vitesse du gaz et une valeur de référence de cette vitesse transmise par le fil 15 par- viennent,d'une part, à un circuit principal à retard 16 et à un circuit de réglage proportionnel 17 et, d'autre part, à un circuit intégrateur 18. Un circuit de retard 19 forme une boucle de réaction entre l'entrée et la sortie qui est reliée au moteur 11. La quantité de gaz qui doit être transmise au four est réglée par maintien à une valeur constante de la vitesse du courant de gaz et cette vitesse est réglée par réglage de l'ouverture du registre 12. Si celui-ci est fermé, la différence de pressions dans le four 1 augmente et une plus grande quantité de gaz pénètre par l'orifice 5, alors que, si le registre est ouvert, la pres- sion dans le four augmente et une plus faible quantité de gaz pénètre par l'orifice 5, si bien que le volume de gaz de réglage à transmettre par l'orifice 13 augmente. Ainsi, le volume de gaz transmis par l'ori- fice 5 peut être maintenu à une valeur constante par réglage du moteur 1l à impulsions en fonction du signal de sortie provenant de la jauge 10. L'intérieur de tout le système est habituellement maintenu à une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique sous l'action du ventilateur sur le gaz, de l'air par exemple, entrant par les orifices 5 et 13, habituellement ouverts à l'atmosphère. Au lieu d'uti- liser le moteur ll et le registre 12, on peut aussi brancher un régula- teur de débit, de débit massique par exemple, sur l'orifice 13. Un tel régulateur serait commandé par un signal du panneau 14 et fournirait du gaz, de l'air par exemple, à partir de l'orificel3. àune pression de là2kglcm. Lorsqu'une quantité constante de gaz (de l'air dans le mode de réalisation considéré) est transmise au four à moufle 1, la flamme du chalumeau 2 ne vacille pas mais a une configuration cons- tante et la position de la flamme reste constante par rapport à la face de dépôt de la matière solide pulvérulente vitreuse. En conséquence, on peut obtenir une ébauche de fibre optique ayant une répartition axiale uniforme de l'indice de réfraction et de bonnes propriétés de largeur de bande de base. On met en oeuvre un essai des- tiné à montrer les avantages de l'invention par rapport à l'absence de réglage du gaz transmis. Dans cet essai, on utilise un four à moufle cylindrique dont le volume interne est de 40 1 et qui a une tuyauterie d'évacuation dont la section est de 12 cm2. Les résultats sont les suivants. Avec réglage Sans réglage Vitesse de croissance (indiquée par la lon- gueur du barreau de ma-. 2 - 0,01 mm/min 2 0,05 mm/min tière pulvérulente dé- posée) Diamètre externe 60 + 0,3 mm 60 2 mm Largeur de la bande de 800 MHz.km à 500 MHz.km base 0,85 gm à 0,85 nm Débit d'introduction d'excès d'air par 40 - 3 1/min 30 lu 50 1/min l'orifice 5 Selon l'invention, l'air de réglage est transmis dans le four à moufle par un registre réglable avec un débit compris entre 10 et 15 1/min. La description qui précède montre que la quantité de gaz qui doit pénétrer dans le four à moufle est réglée selon l'invention par transmission d'un gaz de réglage dans une dérivation formée dans une partie intermédiaire de la tuyauterie-d'échappement. En conséquence, le registre ré- glable n'est pas au contact des gaz usés et est totalement protégé contre les effets nuisibles de la corrosion et du bouchage des tuyauteries. La jauge d'air est aussi protégée contre les effets indésirables des gaz usés. En conséquence, l'invention assure la production d'une ébauche de fibre opti- que de qualité constante, ayant une répartition uniforme d'indice de réfraction et une excellente largeur de bande de base. Il faut noter que, si la configuration de l'orifice 5 du four ou la résistance de la tuyauterie à la circulation des gaz usés est constante, le maintien de la pression dans le four.à une valeur constante équivaut à la transmission d'une quantité constante de gaz par l'orifice 5. Il faut aussi noter que, même lorsqu'un four à moufle n'a pas d'ori- fice 5, l'invention peut être mise en oeuvre efficacement sous forme d'un dispositif permettant la transmission d'un volume constant de gaz (habituellement de l'air) dans le four à moufle par les interstices, par exemple entre le trou supérieur formé dans le four à moufle et le barreau 3 de support. Cependant, l'orifice 5 et l'orifice d'évacuation sont de préférence formés dans le four à des positions aussi éloignées que possible afin que le gaz ne puisse pas stagner dans le four. Dans un four à moufle cylindrique placé verti- calement et représenté sur la figure 2, l'orifice 5 est de préférence disposé vers le haut et l'orifice d'évacuation est placé plus bas mais plus haut que l'extrémité supérieure du chalumeau 2 afin que les gaz ascendants provenant du cha- lumeau ne forment pas un courant turbulent. L'orifice 5 d'en- trée et l'orifice 6 d'évacuation peuvent cependant être dis- posés à des hauteurs sensiblement identiques de part et d'au- tre du four à moufle. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de fabrication d'une ébauche de fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend un four à moufle.(1) dans lequel une matière ga- zeuse formatrice d'un verre est hydrolysée à l'aide d'une flamme d'un chalumeau oxhydrique (2) et la matière solide pulvérulente résultante se dépose sous forme d'un barreau (4), le four à moufle comprenant un orifice (5) d'introduction de gaz dans le four à moufle (1), et une tuyauterie (7) d'évacuation des gaz for- més dans le four (1) et des fines particules de verre qui ne se déposent pas sous forme d'un barreau, et un dispositif de commande (12) placé en position intermédiaire dans la tuyauterie (7) d'évacuation et destiné à régler la quantité de gaz de réglage.transmise dans la partie intermédiaire de la tuyauterie d'évacuation (7). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyauterie d'évacuation (7) est disposée plus haut que l'extrémité supérieure du chalumeau (2). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'alimentation (5) se trouve pratique- ment au même niveau que la tuyauterie d'évacuation (7) ou à un niveau supérieur. 4. Procédé de fabrication d'une ébauche de fibre op- tique dans un four à moufle; par hydrolyse d'une matière gazeuse formatrice d'un verre à l'aide d'une flamme d'un chalumeau oxhydrique (2) et par dépôt de la matière pulvé- rulente solide sous forme d'un barreau (4), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la transmission d'un gaz au four à moufle (1) autre que le gaz provenant du cha- lumeau (2), le volume de gaz transmis étant maintenu constant par réglage de la quantité d'un gaz de réglage transmis à une partie intermédiaire d'une tuyauterie d'évacuation (7) par laquelle sont évacués les gaz formés dans le four à moufle (1) et les fines particules de verre qui ne se déposent pas sous forme d'un barreau 5.. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression dans le four à moufle (1) est réglée par le gaz de réglage transmis en position intermédiaire dans la tuyauterie d'évacuation (7).