Brevet FR2571714A1 — publié le 19860418

Dispositif pour réaliser une fibre optique apte à conduire un rayonnement infrarouge. La présente invention concerne un dispositif pour réaliser une fibre optique apte à conduire un rayonnement infrarouge, ce dispositif étant d'un type comportant - un barreau cylindrique disposé suivant un axe vertical, ce barreau étant formé d'un verre chalcogénure apte à conduire ledit rayonnement infrarouge - et un manchon de chauffage disposé coaxialement autour du barreau. Pour réaliser les fibres optiques en général, il est bien connu d'utiliser un manchon de chauffage vertical disposé coaxialement autour d'un barreau de verre. On sait de plus, par l'article "Fibre-optic cable for CO laser power transmission" (E.M. DIANOV et al) extrait de la revue américaine "ELECTRONICS LETTERS", 2 février 1984, volume 20, nO 3, pages 129 et 130, qu'il est possible de réaliser une fibre optique apte à conduire un rayonnement infrarouge en étirant à chaud un barreau de verre chalcogénure, la fibre ainsi obtenue étant recouverte d'une couche d'une matière plastique. On réalise ainsi des fibres optiques qui présentent l'inconvénient d'avoir un niveau d'atténuation du rayonnement infrarouge relativement élevé pour les longueurs d'ondes situées au-delà de 7 micromètres. La présente invention a pour but de diminuer le niveau d'atténuation des fibres optiques aptes à conduire le rayonnement infrarouge. Elle a pour objet un dispositif pour réaliser une fibre optique apte à conduire un rayonnement infrarouge, du type mentionné ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte une ébauche comprenant - ledit barreau - un premier tube disposé coaxialement entre le barreau et le manchon de façon à ménager un espace tubulaire entre le barreau et le premier tube, celui-ci présentant à son extrémité inférieure un épaulement intérieur dans lequel est encastrée l'extrémité inférieure du barreau, le premier tube étant formé d'une première matière plastique dont la température de fusion pâteuse est sensiblement égale à celle de la fusion pâteuse dudit verre chalcogénure - et un deuxième tube disposé coaxialement sur ledit épaulement dans ledit espace tubulaire, ce deuxième tube étant formé d'une deuxième matière plastique présentant une atténuation inférieure à 5000 db/m pour ledit rayonnement infrarouge, la température de fusion de cette deuxième matière plastique étant inférieure à celle de la fusion pâteuse du verre chalcogénure et de la première matière plastique, ledit manchon de chauffage étant capable de provoquer la fusion du deuxième tube et le ramollissement de la partie inférieure du premier tube et du barreau de manière à entrainer le fluage de ltébauche, la deuxième matière plastique en fusion étant maintenue pendant le fluage, par ledit épaulement ramolli, entre le premier tube et le barreau, la fibre optique obtenue par le fluage comportant un coeur en verre chalcogénure, une gaine optique formée par la deuxième matière plastique et une gaine de protection formée par la première matière plastique. Dans un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la première matière plastique est choisie dans le groupe constitué par le fluorure d'éthylène propylène et le perfluoroalkyléther, la longueur d'onde du rayonnement étant comprise entre 4 et 11 micromètres. Dans un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la deuxième matière plastique est choisie dans le groupe constitué par le polyéthylène et le polypropylène, la longueur d'onde du rayonnement étant comprise entre 4 et 11 micromètres. Dans un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, il comporte une tige métallique fixée transversalement à travers ltextrémité supérieure de ltébauche, de manière que les deux extrémités de cette tige puissent reposer sur le bord supérieur du manchon de chauffage. Des formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure unique représente en coupe verticale un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur la figure est représenté un manchon de chauffage comprenant une enveloppe réfractaire 1, de forme cylindrique, disposée verticalement suivant un axe 2. Ce manchon comporte, sur la surface cylindrique intérieure de l'enveloppe, un enroulement conducteur hélicoïdal 3 qui peut être connecté à une source de courant électrique non représentée. Dans le volume intérieur du manchon de chauffage, est disposée suivant l'axe 2 une ébauche cylindrique 4 de fibre optique. Cette ébauche comporte un barreau cylindrique coaxial 5 formé d'un verre chal cogénure, c'est-à-dire d'un verre composé d'un mélange de chalcogènes tels que le soufre, le sélénium et le tellure avec d'autres éléments extraits des groupes IV et V de la classification périodique, comme le germanium, le phosphore, l'arsenic et l'antimoine. L'ébauche 4 comporte en outre, autour du barreau 5, un tube 6 coaxial muni à son extrémité inférieure, dtun épaulement cylindrique intérieur 7 dans lequel est encastrée ltextrémité inférieure du barreau 5. Le tube 6 est formé d'une première matière plastique ayant une température de fusion pâteuse sensiblement égale à celle de la fusion pâteuse du verre chalcogénure. Cette première matière plastique peut être par exemple un fluorure d'éthylène propylène ou un perfluoroalkyléther, pour un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 4 et 11 micromètres. Dans l'espace tubulaire compris entre le barreau 5, le tube 6 et son épaulement 7, est introduit un tube 8 formé d'une deuxième matière plastique présentant une température de fusion nettement inférieure à celle du verre chalcogénure et de la première matière plastique. En général, il y a un écart de plus de 2000C entre les températures de fusion des première et deuxième matières plastiques. Cette deuxième matière plastique présente en outre une atténuation inférieure à 5000 dB/m pour le rayonnement infrarouge à transmettre par la fibre optique qu'on se propose de réaliser. La deuxième matière plastique peut être par exemple un polyéthylène ou un polypropylène, pour un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 4 et 11 micromètres.Des jeux sont ménagés entre les surfaces cylindriques en regard du tube 8, du tube 6 et du barreau, de façon à permettre une introduction facile du tube 8. Dans la partie supérieure de l'ébauche 4 est fixée transversalement une tige métallique 9 qui traverse le barreau 5, le tube 8 et le tube 6 en coupant l'axe 2. La fixation peut être réalisée par perçage des tubes et du barreau. Les deux extrémités de la tige 9 reposent dans des encoches 10 et 11 ménagées sur le bord supérieur de l'enveloppe réfrac taire du manchon de chauffage. Le dispositif représenté sur la figure fonctionne de la manière suivante. On connecte l'enroulement 3 aux bornes de la source de courant électrique de façon à obtenir dans le manchon de chauffage une température croissante. La matière plastique constituant le tube 8 fond d'abord, et cette matière en fusion est maintenue dans le récipient formé par le tube 6 muni de l'épaulement 7 sur lequel est fixé le barreau 5. Puis, à une température plus élevée qui est alors stabilisée, la partie inférieure de l'épaulement 7 et du barreau 5 se ramollit de manière à entrainer le fluage de l'ébauche suivant l'axe 2 et la formation d'une fibre optique. Pendant le fluage, la matière plastique en fusion du tube 8 est maintenue dans le récipient formé par le tube 6 et le barreau 5. La partie inférieure de ce récipient, bien que ramollie, est cependant assez résistante pour retenir le liquide en fusion entre le barreau 5 et le tube 6 et l'empêcher de couler. Le début de la fibre optique ainsi obtenue doit être éliminé, car il contient uniquement un coeur en verre et une gaine constituée par la matière plastique du tube 6. On obtient ensuite une fibre optique dont le coeur est formé du verre chalcogénure du barreau 5, ce coeur étant recouvert d'une gaine optique formée par la matière plastique du tube 8, cette gaine étant elle-même recouverte par une gaine de protection formée par la matière plastique du tube 6. A titre d'exemple, le barreau 5 peut avoir un diamètre de 8 mm et une longueur de 80 mm, et peut être formé d'un verre chalcogénure de formule As13 Ge30 Se27 Tue30. Le tube 8 peut avoir un diamètre intérieur de 9 mm et un diamètre extérieur de il inta, et peut etre formé de polyéthylène. Le tube 6 peut avoir, sur 70 mm de hauteur, un diamètre intérieur de 12 mm et un diamètre extérieur de 16 mm, et peut être formé de perfluoroalkyléther, l'épaulement ayant une épaisseur de 10 mm. On obtient alors une fibre optique de diamètre total 0,4 mm, comprenant un coeur de verre chalcogénure de diamètre 0,2 mm, une gaine optique en polyéthylène d'épaisseur 0,03 mm et une gaine de protection en perfluoroalkyléther d'épaisseur 0,07 mm. Les fibres optiques obtenues à l'aide du dispositif selon l'invention présentent une atténuation optique pour le rayonnement infrarouge nettement plus faible que les fibres optiques réalisées par les dispositifs connus cités plus haut. En effet des essais ont montré que, dans une fibre optique obtenue à l'aide d'un dispositif selon l'art antérieur, comportant un coeur en verre chalcogénure et une simple gaine en perfluoroalkyléther, la gaine introduit, en plus de l'atténuation provenant du coeur, une atténuation supplémentaire considérable de 13 db/m pour un rayonnement de longueur d'onde 8 micromètres, et de 4 db/m pour une longueur d'onde de 10 micromètres. Par contre, dans une fibre optique obtenue par le dispositif selon l'invention, comportant un coeur en verre chalcogénure, une gaine optique en polyéthylène et une gaine de protection en perfluoroalkyléther, on a mesuré que la gaine optique introduit une atténuation supplémentaire relativement faible de l'ordre de 2 db/m dans tout le domaine de longueurs d'ondes, compris entre 4 et 11 micromètres. Les fibres optiques obtenues à l'aide du dispositif selon l'invention peuvent être utilisées pour réaliser le transport à courte distance d'un signal infrarouge de faible ou moyenne puissance. Les principales applications se trouvent par exemple en détection, imagerie et en médecine. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour réaliser une fibre optique apte à conduire un rayonnement infrarouge, comportant - un barreau cylindrique disposé suivant un axe vertical, ce barreau étant formé d'un verre chalcogénure apte à conduire ledit rayonnement infrarouge - et un manchon de chauffage disposé coaxialement autour du barreau caractérisé en ce que le dispositif comporte une ébauche (4) comprenant - ledit barreau (5) - un premier tube (6) disposé coaxialement entre le barreau (5) et le manchon (1, 3) de façon à ménager un espace tubulaire entre le barreau (5) et le premier tube (6), celui-oi présentant à son extrémité inférieure un épaulement intérieur (7) dans lequel est encastrée l'ex- trémité inférieure du barreau (5), le premier tube (6) étant formé d'une première matière plastique dont la température de fusion pâteuse est sensiblement égale à celle de la fusion pâteuse dudit verre chalcogénure - et un deuxième tube (8) disposé coaxialement sur ledit épaulement (7) dans ledit espace tubulaire, ce deuxième tube étant formé d'une deuxième matière plastique présentant une atténuation inférieure à 5000 db/m pour ledit rayonnement infrarouge, la température de fusion de cette deuxième matière plastique étant inférieure à celle de la fusion pâteuse du verre chalcogénure et de la première matière plastique, ledit manchon de chauffage (1, 3) étant capable de provoquer la fusion du deuxième tube (8) et le ramollissement de la partie inférieure du premier tube (6, 7) et du barreau (5) de manière à entrainer le fluage de l'ébauche (4), la deuxième matière plastique en fusion étant maintenue pendant le fluage, par ledit épaulement ramolli, entre le premier tube (6) et le barreau (5), la fibre optique obtenue par le fluage comportant un coeur en verre chalcogénure, une gaine optique formée par la deuxième matière plastique et une gaine de protection formée par la première matière plastique. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première matière plastique est choisie dans le groupe constitué par le fluorure d'éthylène propylène et le perfluoroalkyléther, la longueur d'onde du rayonnement étant comprise entre 4 et 11 micromètres. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième matière plastique est choisie dans le groupe constitué par le polyéthylène et le polypropylène, la longueur d'onde du rayonnement étant comprise entre 4 et 11 micromètres. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une tige métallique (9) fixée transversalement à travers l'extrémité supérieure de l'ébauche (4), de manière que les deux extrémités de cette tige (9) puissent reposer sur le bord supérieur du manchon (1, 3) de chauffage.