Brevet FR2584200A1 — publié le 19870102

La présente invention concerne les câbles a fibres optiques. Les cables a fibres optiques sont couramment fabriqués, en particulier pour les liaisons de télécommunications sous-marines, et la figure t représente une vue en coupe d'un tel câble. Celui-ci comprend un faisceau de fibres optiques A contenu librement dans un conduit D d'un tube de renforcement forme par une section E, initialement en C, puis refermée, entourée de fils d'acier a haute résistance G, éventuellement entourés d'une bande de cuivre H hermétiquement scellée en G1.Une couche diélectrique en polyéthylène J est extrudée autour de la couche de fils G et, pour les eaux peu profondes, elle est recouverte par une armure 5 elle n'est pas nécessaire pour les grand fonds. I1 pet y avoir deux couches de fils G et le tube E est de préférence hermétiquement scellé par soudage. Le faisceau de fibres optiques 4 comprend plusieurs fibres optiques B ayant des revetements primaire et secondaire, qui sont disposées autour d'un jonc AI revit de matière plastique et sont maintenues ensemble par une nappe de fibres C (par exemple en "KEVLAR Un tel cible est coûteux pour le nombre de fibres qu'il contient, puisque, dans une version fabriquée actuellement, il ne comprend que huit fibres optiques. Avec la possibilité de liaisons sans répéteurs, toute contrainte sur le nombre de fibres imposée par les répéteurs disparate et il serait plus économique d'avoir dans un tel câble un plus grand nombre de fibres. Les fibres connues a revêtement d'acrylate sont maintenant disponibles ; elles ont un diamètre plus faible que les fibres équivalentes a revêtement secondaire et il était intéressant de les utiliser pour constituer le faisceau de fibres du câble connu. Plusieurs essais différents ont d'abord été infructueux.Par exemple, plusieurs fibres a gaine acrylate ont été liées directement à un jonc en acier a haute résistance revêtu de cuivre, de 0,7 mm de diamètre, en utilisant une nappe en KEVLAR, mais 1 'atténuation des fibres au-dessus de la fenêtre des 1300 nm était excessive, en raison principalement des microcourbures. On a donc augmenté l'indépendance des fibres par rapport au jonc en essayant un jonc gainé de matière plastique (jonc de 0,5 mm gainé a 0,7 mm), ce qui n'a pas apporté beaucoup d'amélioration, puis en essayant un jonc de 0,2 mm de diamètre gainé de matière plastique plus tendre à 0,7 mm, mais toujours avec des pertes par microcourbures inacceptables, particulièrement au-dessus de la fenêtre des 1300 nm, notamment à 155 nm. D'autres structures de faisceaux ont alors été considérées. Par exemple, le brevet anglais nO 213635osa décrit une me de câble sous-marin de télécommunications dans laquelle un élément de renforcement central est chauffe, puis une première couche d'élastomère est extrudée sur 1 'élément de renforcement chauffé. Ensuite, des fibres optiques sont disposées selon un trajet hélicoidal sur la première couche d'élastomère avec n mouvement planétaire. Une seconde couche d'élastomère est alors extrudée sur les fibres et se fond avec la première. Une armure de protection est encore extrudée autour de la seconde couche. On considère que cela réduit les pertes par microcourbures résultant de la pression au fond de la mer. Toutefois, ce procédé de fabrication est compliqué et coOteux et on considère que les pertes par microcourbures, particulièrement durant le stockage, resteront encore significatives aux longueurs d'ondes élevées mentionnées plus haut. La présente invention a donc pour objet de proposer une structure de faisceau techniquement efficace, particulièrement, bien que non exclusivement, pour les cibles sous-marins, qui soit en méme temps économique. Selon la présente invention, il est prévu un faisceau de fibres optiques comprenant un filament de résistance à la traction et plusieurs fibres optiques gainées, tous mutuellement espacés les uns des autres et noyés dans une matière plastique qui a été extrudée directement en contact avec le filament et les fibres optiques. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de fabrication de faisceau de fibres optiques consistant à entratner plusieurs fibres optiques gainées et un filament de résistance a la traction a travers une tête d'extrusion, cette tête comportant une point d'extrusion au niveau de laquelle les fibres et le filament sont supportés de manière à rester mutuellement espacés les uns des autres dans des conduits prévus respectivement dans cette pointe, et a extruder une matière plastique à bas point de fusion directement au contact du filament de résistance a la traction et des gaines des fibres. De façon surprenante, on a PLI obtenir un écartement mutuel satisfaisant des fibres dans le faisceau, en dépit de la pression élevée dans la tête d'extrusion. On pensait que la pression endommagerait les fibres et affecterait gravement l'espacement circulaire, mais ce ne fut pas le cas. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite a titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent i - la figure 1, une vue en coupe d'un câble sous- marin connu; - la figure 2, une photographie d'une coupe d'un faisceau de fibres optiques réalisé conformément a un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3, une vue en coupe axiale de la tête d'extrusion ayant servi a fabriquer le faisceau de fibres optiques de la figure 2, - la figure 4, une vue de bout de la pièce de la figure 3. La description de la figure 1 a été donnée prècédem La figure 2 est une vue en coupe d'un faisceau de fibres optiques convenant particulièrement, mais non pas exclusivement, au remplacement du faisceau de fibres inclus dans le câble de la figure 1. Ce faisceau pourrait toutefois entre utilisé dans d'autres applications a tube lâche, par exemple dans une installation de câble a fibres optiques a conduit soufflé ou dans un câble terrestre a tube ltche. En se référant a la figure 2, le faisceau contient un jonc ou filament central 20 entouré par plusieurs (12, dans la réalisation con6idérée) fibres optiques a gaine d'acrylate telles que 21, disposées selon un cercle, le tout étant noyé dans une matière plastique extrudée 22.La matière plastique extrudée est tendre par rapport a la gaine primaire d'acrylate des fibres et possède un point de fusion plus bas que celui de cette gaine. Dans l'exemple décrit, la matière plastique extrudée est un polymère thermoplastique vendu sous la désignation commerciale "Hytrel 4fJD". Elle a une dureté SHORE D de 40. Une autre matière plastique pourrait convenir a la condition que sa dureté SHORE ne dépasse pas 55 et que son point de fusion soit au plus d'environ 200 C. Des fibres a gaine secondaire pourraient également entre employées. Des températures d 'extrusion supérieures a 200C tendent a provoquer un dégazage des gaines de fibres et du jonc tel que de petites bulles de gaz restent emprisonnées dans la matière extrudée, ce qui tend a augmenter les pertes par microcourbures. Une autre importante caractéristique de la présente invention est que les fibres optiques ne sont pas disposées de la façon classique, comme dans le faisceau de la figure 1 et dans l'âme du câble de la demande de brevet anglais n" 2136350A, mais qu'elles sont disposées exactement parallèlement à l'axe central du faisceau, c'est-a-dire avec un angle d'enroulement de 00. On a pu constater que cette caractéristique est relativement critique en ce qui concerne la réduction des pertes par microcourbures. L'outillage permettant d'atteindre ce résultat en même temps qu un espacement très précis respectant des tolérances serrées lors de l'extrusion est représenté par les figures 3 et 4. En se reportant a la figure 3, la tête d'extrusion comprend une pointe d'extrusion 30 (partiellement représentée en coupe axiale) d'environ 7 cm et d'au moins 4 cm de long comportant un conduit central 31 (fig.4) pour le jonc central 20 et 12 conduits parallèles 32 autour du conduit central 30 pour supporter les 12 fibres optiques 21 entrant du cote droit. La pointe d'extrusion est représentée en vue de bout a la figure 4. Elle est fixée dans une monture de pointe d'extrusion 33 (représentée en traits pleins qui est elle-meme fixée dans une tête transversale d'extrusion 35 (représentée en coupe axiale). Une filière d'extrusion 36 (représentée en coupe axiale) définit le diamètre extérieur d du faisceau de cible 22, tandis que l'intervalle longitudinal entre la filière 36 et l'extrémité adjacente 30A de la pointe détermine la pression avec laquelle est appliqué le matériau thermoplastique.Cet intervalle est ajustable en déplaçant la pointe d'extrusion 3 par rapport à la monture de pointe d'extrusion 33, par vissage ou dévissage, la monture étant filetée intérieurement du coté droit 33A de on perçage intérieur. La monture 33 a une forme profilée définissant des passages d'extrusion 38, 39 entre la monture 33 et l'orifice 34 et une zone d'entrée 40 od le matériau d'extrusion est injecté par un trou 41 (indiqué en traits interrompus) dans le bloc 35. Ce profil produit une pression hydrostatique égale autour des fibres émergeant dans la chambre d'extrusion 41 et mouille les surfaces des fibres 21 et du jonc central 20. La pression d'extrusion est de 105 o 210 kg/cm et la vitesse d'extrusion est d'au moins 15 m/mn. Les fibres sont tirées a travers la tête d'extrusion sous une tension d'au plus 50 g par fibre, quoique cette tension pourrait dans d'autres cas se situer dans la gamme de 30 a 100 g. Comme indiqué précédemment, le mode de réalisation préféré comprend 12 fibres optiques a gaine d'acrylate ayant un diamètre extérieur d'environ 0,25 mm et un seul jonc de renforcement central en fil d'acier a haute résistance ayant un diamètre extérieur de 0,7 mm. Le diamètre extérieur total du faisceau est d'environ 3,6 mm. Il pourrait y avoir plus ou moins de 12 libres. De plus, certaines des fibres pourraient être remplacées par d'autres éléments de renforcement, tels que des filaments plastiques a haute résistance, en KEVLAR par exemple, selon l'utilisation prévue du faisceau. I1 serait également possible de remplacer le faisceau de la figure 1 par deux ou plusieurs faisceaux, chacun selon la figure 2, modifiés ou non comme indiqué précédemment. Un avantage du faisceau représenté a la figure 2 est que sa surface dure et lisse, comparée a celle du faisceau lié de la figure 1, n'est pas pincée par les bords de la section en C, lorsqu'elle est refermée, au cours de la fabrication. I1 est bien évident que les descriptions qui précèdent n'ont été données qu'a titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent etre envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVEND I C4T IONS 1. Câble a fibres optiques comprenant un filament de résistance a la traction (2(?), plusieurs fibres optiques (21) entourant à distance le filament de résistance a la traction (20), chacune de ces fibres ayant un revetement extérieur et les fibres étant espacées les une des autres, ainsi qu'un corps extrudé en matière plastique dans lequel ledit filament de résistance à la traction et lesdites fibres optiques sont noyés, pour protéger les fibres et constituer un faisceau de fibres. 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement est une gaine primaire d'acrylate. 3. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fibres optiques entourent ledit filament de résistance a la traction avec un angle d'enroulement nul. 4. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau plastique est un polymere ayant une dureté SHORE de tordre de 40D. 5. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de renforcement soutenant les forces appliquées au câble et contenant de façon loche le faisceau de fibres optiques. 6. Câble selon la revendication 5, caractérisé en ce que cet élément de renforcement est un élément tubulaire hermétiquement scellé. 7. Câble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un composé de blocage de l'eau situé entre ledit filament de renforcement et ledit faisceau de fibres optiques. 8. Méthode de fabrication d'un câble a fibres optiques caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes i - entratner plusieurs fibres optiques gainées et un filament de renforcement a travers une tête d'extrusion comportant une pointe d'extrusion au travers de laquelle les fibres optiques et le filament sont supportés a distance les uns des autres, et - extruder une matière plastique entourant et entrant en contact avec les fibres optiques et le filament de renforcement. 9. Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que la matière plastique possède un bas point de fusion. 10. Méthode selon la revendication e, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre l'étape consistant a maintenir les fibres et le filament parallèlement à distance les uns des autres sur une longueur d'au moins quatre centimètres dans des conduits parallèles respectifs de la pointe. il. Méthode selon la revendication e, caractérisée en ce qu'elle comprend l'étape consistant a revêtir plusieurs fibres optiques d'une matière plastique acrylate avant ladite étape d'entratnement. 12. Méthode selon la revendication e, caractérisée en ce que l'étape d'extrusion est effectuée a une température n'excédant pas 200 C. 13. Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que 1'entratnement des fibres optiques est effectué sous une tension n'excédant pas 5(3 g par fibre.