Brevet FR2621706A1 — publié le 19890414

L'invention concerne un procédé de production d'un guide d'ondes lumineuses présentant une enveloppe et un noyau guide de lumière à partir d'un tube de verre, qui présente sur ou sous sa surface interne un matériau qui constitue le noyau du conducteur d'ondes lumineuses, qui contient au moins une substance, qui à la température adaptée est de façon appropriée diffusée dans le volume intérieur du tube de verre hors de ce matériau qui constitue le noyau ultérieur dans le volume intérieur du tube de verre. L'un des procédés les plus importants pour la production de fibres guides de lumière est le revêtement en couche mince à l'intérieur d'un tube C(KPCVD, PCVD, PICVD). On y dépose sur la face interne d'un tube de quartz des couches minces de verre quartzeux dopé. Par le choix et la concentration du milieu de dopage des couches individuelles on règle le tracé d'indice de réfraction, le noyau présentant un indice de réfraction supérieur à celui del'enveloppe. Après le revêtement en couche mince le tube est aplati en plusieurs étapes à température élevée en un barreau, qui peut être étiré en une fibre guide de lumière. Nais il est également possible d'étirer directement une fibre guide de lumière sans aplatir auparavant le tube en un barreau. 2 6 2 1 7 0 6 On connaît de DE-OS 29 12 960 un procédé de production de fibres guides de lumière, dans lequel on emploie un tube, qui au moins dans sa partie interne est composé de verre, qui présente au moins un composant diminuant l'indice de réfraction, le tube étant chauffé de telle façon qu'une partie de ce composant diffuse à travers la paroi interne de tube tandis que le tube est étiré en fibre guide de lumière. On réalise ainsi sensiblement en une étape unique la diffusion du composant diminuant l'indice de réfraction et l'élévation à la température d'étirage; l'étirage du tube de la fibre guide de lumière peut aussi être réalisé en une deuxième étape du procédé. Ce procédé présente l'inconvénient de ne pas permettre d'obtenir un tracé constant du profil d'indice de réfraction sur toute la longueur de la fibre guide de lumière ainsi formée. Comme le tube est déjà fermé à une extrémité au début du processus de diffusion, il se produit dans 1 5 l'espace intérieur du tube de verre une contre-pression due au mileu de dopage diffusé qui rend plus difficile la continuation de la diffusion. Si cette pression atteint le point d'équilibre, la diffusion cesse. Influencer le profil de l'indice de réfraction est onéreux et n'est possible que par l'apport de chaleur et la vitesse d'étirage. Ceci est également valable lorsque dans la première étape du procédé on ne réalise que la diffusion et dans une deuxième étape du procédé l'étirage du tube. Ce procédé n'est donc pas apte à réaliser des fibres guides de lumière de propriétés optiques indépendantes de la longueur. C'est le but de l'invention de réaliser un procédé permettant de façon simple et peu onéreuse de produire un guide d'ondes lumineuses présentant sur toute sa longueur un profil constant, sans '"plongée" de l'indice de réfraction. Ce but est atteint par les caractéristiques indiquées dans les parties caractérisantes des revendications. 3 2 6 2 2621706 L'invention se base sur le fait que, pendant le processus de diffusion on maintient dans le volume intérieur du tube de verre la pression partielle de la substance en cours de diffusion la plus faible possible par balayage avec un gaz de balayage de sorte que le milieu de dopage peut s'évaporer sans difficulté à partir de la surface interne du tube de verre car la pression d'équilibre de la réaction "(verre + milieu de dopage) = (verre) + (milieu de dopage)" ne peut jamais s'installer. En maintenant une surpression de gaz dans l'espace intérieur du tube de verre on empêche de plus un aplatissement prématuré du tube de verre. Empêcher cet aplatissement prématuré est important parce que la diffusion se produit d'autant plus rapidement et complètement que la couche à partir de laquelle on diffuse est plus mince. Il est donc avantageux de réaliser et de terminer le processus de diffusion avec un diamètre intérieur de tube de verre le plus grand possible. On réalise ainsi un tube de verre qui sur toute sa longueur présente un profil constant d'indice de réfraction dans un domaine situé sous la surface interne du tube de verre, domaine qui constitue ultérieurement le noyau. Ce n'est qu'ensuite que l'on aplatit complètement le tube de verre en un barreau (préforme). Pendant les diverses étapes d'aplatissement on balaie également avec un gaz; seule la dernière étape d'aplatissement qui transforme en un barreau le tube de très faible diamètre intérieur est menée sans balayage. Xais celui-ci n'est plus important car le processus de diffusion est déjà terminé auparavant. Le barreau est ensuite étiré en fibre. Selon un mode de réalisation, on emploie un tube de verre qui contient déjà dans une couche de surface cette substance à diffuser dans sa composition. Ce tube de verre peut ici présenter une composition contenant du fluor. Dans ce mode de réalisation il est exceptionnellement avantageux que le revêtement en couche mince onéreux, et qui exige du temps soit entièrement réalisé par l'un des procédés connus O[PCVD, PCVD, PICVD). 2 6 2 1 7 0 6 Selon un autre mode de réalisation la surface interne d'un tube de verre est pourvue d'un revêtement en couche mince qui contient cette substance à diffuser. Selon un mode de réalisation particulier le matériau de revêtement en couche mince qui est amené par procédé PICVD est dopé au fluor. Pour la production des fibres monomodes on apporte avant d'apporter la couche contenant la substance à diffuser une ou plusieurs couches intermédiaires, qui sont dopées à concentration égale ou différente par des substances qui modifient l'indice de réfraction mais ne diffusent pas. Selon une autre mode de réalisation ce matériau qui constitue le noyau du guide d'ondes lumineuses fini est créé dans une surface interne, cette surface interne étant traitée de telle façon qu'un composé contenu dans cette couche est transformé en une substance qui à la température d'aplatissement ou d'étirage diffuse hors de cette couche du tube de verre dans l'espace interne du tube de verre. Selon la substance à transformer cette transformation est causée par une substance oxydante ou réductrice qu'on laisse diffuser à l'intérieur de la couche de surface interne avant la diffusion. Le procédé selon l'invention n'est pas limité aux seuls tubes de verre quartzeux. On peut aussi utiliser des tubes de verre de fluorure ou des tube de verre de chalcogénure. Nais il faut dans ce cas employer des substances diffusables et donc modifiant l'indice de réfraction autres que celles déjà nommées. On explique ci-dessous un exemple d'exécution de l'invention en se référant aux dessins qui représentent: Fig. 1 un profil d'indice de réfraction d'un tube de verre de quartz revêtu d'une couche mince par le procédé PICVD, dont le revêtement en couche mince est dopé au fluor. 2 6 2 1 7 0 6 Fig. 2 un profil d'indice de réfraction d'une préforme produite d'après le procédé selon l'invention. Un tube de verre quartzeux est revêtu sur sa face interne d'une couche mince selon le procédé PICVD tel que décrit dans DE-OS 30 10 314. Les flux massiques des composants gazeux 02, SiCl4, CCl2F2 sont 200, 50, 1,5 ml/min. La température de dépôt est située entre 1050'C et 1150'C. Après le dépôt on observe le profil représenté à la Fig. 1. On désigne par nsio et nsiOx+F les indices de réfraction de la paroi de tube de verre 1 et de la couche 2. On chauffe ensuite à 2200'C environ à l'aide d'un brûleur à H2/02 en deux passages le domaine de tube recouvert et on amène ainsi de façon appropriée le fluor à diffusion. Pendant ce temps, le tube est traversé par un flux d'oxygène (200 ml/min). On maintient une surpression de 0,7 mbar dans le tube au moyen d'une vanne papillon agissant comme étage de pression sur l'extrémité de tube côté sortie. Dans un troisième et un quatrième passage de brûleur on aplatit avec une surpression de 0,3 mbar avec une légère élévation de température à environ 2300'C.; le fluor ici diffuse encore hors de la surface de tube, mais dans une mesure bien moindre que dans les deux premières étapes. Le balayage à l'oxygène est maintenu pendant les étapes trois et quatre. Apres le quatrième passage le canal central possède encore un diamètre d'environ 1 mm. Au cinquième passage de brûleur le canal central est fermé. La Fig. 2 représente le tracé radial d'indice de réfraction de la préforme qui est très uniforme sur une longueur de 30 cm qui représente environ 80% du matériau déposé. Le profil de noyau est approximativement en courbe de Gauss. Cette préforme est ensuite étirée selon le procédé courant en une fibre monomode, qui présente des pertes faibles et qui est extrêmement peu sensible à la flexion. 2 6 2 1 7 0 6 Revendications 1. Procédé de production d'un guide d'ondes lumineuses présentant une enveloppe et un noyau guide de lumière à partir d'un tube de verre, qui présente sur ou sous sa surface interne un matériau qui constitue le noyau du conducteur d'ondes lumineuses, qui contient au moins une substance, qui à la température adaptée est de façon appropriée diffusée dans le volume intérieur du tube de verre hors de ce matériau qui constitue le noyau ultérieur dans le volume intérieur du tube de verre caractérisé en ce que, pendant la diffusion on maintient dans le volume intérieur du tube de verre la pression partielle de la substance en cours de diffusion la plus faible possible, en empêchant l'aplatissement prématuré du tube de verre pendant le processus de diffusion par réglage d'une surpression dans le tube de verre, en ce qu'après la diffusion le tube de verre est largement aplati sous balayage d'un gaz de balayage et dans une dernière étape d'aplatissement s'aplatit complètement en un barreau (préforme) sans balayage par un gaz de balayage et en ce que le barreau est ensuite étiré en fibre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constituant le noyau du guide d'ondes lumineuses fini est réalisé dans une couche de surface interne d'un tube de verre, qui dans sa composition contient déjà la substance à diffuser dans l'espace intérieur du tube de verre. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface interne du tube de verre est revêtue d'une couche mince de matériau qui contient la substance à diffuser dans l'espace intérieur du tube de verre. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube de verre présente une composition contenant du fluor. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau de revêtement en couche mince contient du fluor. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement en couche mince est exécuté par le procédé PICVD. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en oe que le matériau constituant le noyau du guide d'ondes lumineuses fini est réalisé dans une couche de surface interne, la couche de surface interne étant traitée de telle façon qu'un composé contenu dans la couche de surface est transformé en une substance qui à la température à maintenir pendant la diffusion diffuse hors de la surface interne du tube de verre dans l'espace intérieur du tube de verre. 8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que avant de réaliser la couche contenant la substance à diffuser on réalise selon les procédés courants de revêtement en couche mince une ou plusieurs couches intermédiaires, qui sont dopées à concentration égale ou différente par des substances qui modifient l'indice de réfraction mais ne diffusent pas.