Brevet FR2628847A1 — publié le 19890922

REPUBLIQUE FRAN AISE À N de publication 2 628 847 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE D N d'enregistrement national: 88 035 17 PARIS ( Int CI": G 02 B 6/22. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 ( Date de dépôt: 18 mars 1988. (S Demandeur(s): FORT FIBRES OPTIQUES RECHERCHE ET TECHNOLOGIE, Société Anonyme. - FR. ) Priorité ( Inventeur(s) Francois Fort. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 38 du 22 septembre 1989. (i Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: (r Titulaire(s) Mandataire(s): Cabinet Ores. ( Fibres optiques comportant un revêtement multicouche et procédé de réalisation de ces fibres. () Fibre optique 1 équipée d'un premier revêtement en 4. resine époxy acrylate 2 et d'un deuxième revêtement 3 de protection de l'époxy acrylate. La fibre selon la présente invention est caractérisée en ce que le deuxième revêtement 2 est constitué par un film de silicone 3. qui est réticulable aux 3 rayons ultraviolets UV. comme la résine époxy acrylate 2. et en ce que la fibre 1 est également équipée d'un troisième revête- ment constitué par un film 4 réalisé en une matière plastique q ayant des propriétés mécaniques et thermiques appropriées., telle que du polvéthérimide, qui entoure le revêtement de silicone 3. 2 Application à l'industrie optoélectronique. tO N LI. D Vente des fascicules à r'IMPRIMERIE NATIONLE. 27. rue de la Convention - 75732 PARIS CEDEX 15 i La présente invention est relative à des fibres optiques comportant un revêtement multicouche et à un procédé de réalisation de ces fibres. Il s'agit de fibres optiques constituées d'un coeur (ou âme) en silice dopée et d'une gaine optique en silice,qu'il est connu de pourvoir d'un revêtement en résine époxy acrylate. Ce revêtement doit impérativement être appliqué soit immédiatement après l'étirage de la fibre optique soit - le plus souvent - simultanément à cette opéra- tion d'étirage. Sa présence est nécessaire pour éviter l'oxy- dation du quartz étiré.En même temps, la résine précitée per- met de boucher les micro-porosités présentes dans la fibre, lesquelles constituent dans le temps des points d'amorce de cassure de celle-ci. A la double fonction de protection,vis-à-vis de l'oxydation et du bouchage des micro-porosités, le revê- tement époxy acrylate allie une fonction de protection mécanique en raison des excellentes propriétés mécaniques de ce matériau. Toutefois, ce revêtement présente l'inconvénient majeur d'être soluble à l'eau ou à l'humidité, ce qui entraîne la destruction ou le boursouflement de l'époxy acrylate protégeant la fibre, laquelle devient ainsi perméable aux ions OH et présente dans le temps une fra- gilité inacceptable pour son utilisation. De ce fait, la fibre optique revêtue d'époxy acrylate est normalement disposée dans des micro-tubes enduits d'une gelée de pétrole afin de la protéger des effets indésirés de l'humidité. Toutefois, une telle structure présente une résistance mécanique extrêmement mauvaise en raison de la présence du micro-tube de protection, qui est par ailleurs sujet à des pliures et présente une élasticité qui se prête mal à une protection efficace de la fibre. En outre, le système de protectionpar micro-tube enduit de gelée de pétrole, ne permet pas une très forte densité de fibre (à savoir,un nombre important de fibres par câble), et ce en raison du diamètre du micro-tube qu'il est necessaired'adopter pour permettre le dépôt de la gelée. A titre d'exemple, il suffit de signaler que, pour une fibre optique qui ne fait que 250 im, 1 e s tubes présentent un diamètre de 1,5 à 2,5 mm. La présente invention s'est donc donné pour but de pourvoir à une fibre optique,constituée d'une âme en silice'dopée et d'une gaine optique en silice et comportant un premier revêtement en résine époxy acrylate et un deuxième revê- tement de protection de l'époxy acrylate,qui répond mieux aux necessités de la pratique que les fibres du même type connues antérieurement, notamment en ce que la fibre selon l'invention: - présente une solidité extrême et, de ce fait, e 1 1 e peut être assimilée à un petit câble, présente une étanchéité parfaite à l'eau et à l'humidité, - autorise une meilleure exploitation des câbles optiques constitués d'un faisceau de plusieurs fibres conformes à l'invention. La présente invention a pour objet une fibre optique, qui est constituée d'une âme en silice dopée et d'une gaine op- tique en silice et qui est équipée d'un premier revêtement-en résine époxy acrylate etd'un deuxième revêtement de pro- tection de l'époxy acrylate, caractérisé en ce que le deuxième revêtement e s t con s t itué par u n f i 1 m de silicone,-qui est réticulable (à savoir durcis- sable) aux rayons ultraviolets (UV), comme la résine époxy acrylate-,et en ce que la fibre (1) estégalementéquipée d'un troisième revêtement constitué par.un film de matière plas- tique rigide, ayant des propriétés mécaniques et thermiques appropriées, qui entoure le revêtement de silicone. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une fibre optique, qui est consti- tuée d'une âme en silice dopée et d'une gaine optique en silice et qui est équipée d'un premier revêtement en résine époxy acrylate de protection de la fibre et d'un deuxième revêtement de protection de l'époxy acrylate, comprenant les étapes: - d'étirage de la fibre dans un four d'étirage, de dépôt dudit premier revêtement en résine époxy acry- late et de réticulation (à savoir durcissement) aux UV de ce premier revêtement, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend,'en outre, les étapes: - de dépôt dudit deuxième revêtement qui est constitué par un film de silicone, et de réticulation de ce film aux UV, et - de dépôt d'un troisième revête"ent,constitué par un film en matière plastique rigide; ayant des propriétés mécaniques et ther- miques appropriées, qui entoure le deuxième revêtement en silicone. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue en perspective, avec arrachements, d'une fibre optique comportant les revêtements selon l'invention. La référence 1 représente une fibre optique, dont le diamètre est, par exemple, d'environ 125 um et qui est consti- tuée d'une âme en silice dopée et d'une gaine optique en silice (non représentées en détail dans le dessin). Cette fibre 1 comporte un premier revêtement constitué par un film 2 en résine époxy acrylate, dont l'épaisseur est telle que le diamètre de la fibre précitée équipée de ce premier revêtement est,parexemple, d'environ 250 um, 1' époxy acrylate étant connu pour ses excel- lentes propriétés mécaniques, comme moyen de protection contre l'oxydation du quartz constituant la fibre (lors de l'étirage de cette dernière),et comme moyen efficace pour boucher les micro-porosités présentes dans la fibre ainsi que pour être réticulable, à savoir durcissable, aux rayons ultraviolets (UV). Conformément à l'invention, la couche d'époxy acrylate 2 est entourée par un deuxième revêtement (revête- ment intermédiaire) constitué par un film de silicone 3, dont l'épaisseur est telle que le diamètre de la fibre 1 pourvue des revêtements 2 et 3 est, par exemple, de l'ordre de 410 Nm. En outre, la fibre comporte un troisième revêtement 4 constitué par une gaine extérieure en matière plastique, lQ permettant d'obtenir une solidité extrême de la fibre dans son ensemble, celle-ci pouvant être donc assimilée à un véri- table petit câble (ou "micro-câble"): à cet effet, on peut utiliser avantageusement, et ce de façon non limitative, du polyéthérimide qui présente une résistance à la traction de 160 N/mm2 et une résistance aux chocs (à l'impact GARDNER) de 36 N/mm et qui supporte des températures comprises entre - 55QC et + 150 C. Ce matériau est aussi remarquable pour sa résistance au fluage extrêmement élevée. L'épaisseur de la couche en matière plastique est telle que la fibre, équipée du triple revêtement décrit plus haut, présente un diamètre total de l'ordre d'environ 1000 Nom, à savoir 1 mm, ce diamètre étant sensiblement inférieur à celui que l'on obtiendrait dans l'Art antérieur en proté- geant la même fibre revêtue d'époxy acrylate d'un micro- tube enduit d'une gelée de pétrole (voir la description de - l'Art antérieur évoquée ci-dessus). La fibre, avec son revêtement multicouche confor- me à la présente invention, présente donc: - une extrême solidité, due aux excellentes propriétés méca- niques de la couche en résine'époxy acrylate, - une parfaite étanchéité à l'humidité et à l'eau, due à la couche de silicone qui protege la fibre contre l'humidité (à savoir, contre les ions OH- contenus dans des agents humides), ou contre d'autres agents chimiques extérieurs éventuels, - une extrême solidité qui permet, pour une fibre présen- tant un diamètre extérieur total de 1 mm - comme précisé plus haut - de résister à une traction de près de 19,6 daN (20 kilos) et à une charge radiale de 29,4 daN (30 kilos) sur lcm de génératrice de la fibre. Pour compléter le tableau des propriétés méca- niques de la fibre selon l'invention(ayant les propriétés géométriques définies plus haut),ilyaaussi lieu depréciser que, pour uneffort de traction de 15 daN, la variation d'affaiblissement du signal transmis reste inférieure ou éqale à 0,1 dB/km et est réversible. L'allongement du câble est inférieur à 0,5%. En outre, l'accroissement de l'affaiblissement et l'allongement demeurent réversibles également pour un effort maximal de 20 daN. De plus, un effort transversal d'accroissement de 20 daN/cm de génératrice de la fibre entraîne une variation d'affaiblissement inférieure à 0,1 dB pour un effort durant '. Le rayon de courbure statique minimal, sans dé- gradation des caractéristiques optiques de la fibreest de 10 mm et, pour une torsion d'un tour par mètre de jarre- tière, la variation d'affaiblissement est inférieure à 0,1 dB et est réversible. Les matériaux de gainage de la fibre selon l'in- vention sont conformes à la spécification technique CM26, à savoir qu'ils ne propagent pas la flamme et ie feu. En ce qui concerne l'effort de frottement, celui- ci est effectué en enroulant un échantillon de la fibre selon l'invention enhélice à spires jointives,dont le diamètre est égal à 100 mm; un deuxième échantillon est passé sur ce matelas de jarretière avec une charge de 50 grammes à l'une des extrémités; ensuite, on note la valeur du déplacement par rapport à la charge appliquée. Les propriétés optiques de la fibre selon l'in- vention en bande de base et atténuation linéique sont telles qu'il est possible de satisfaire, par exemple, aux spécifica- tions techniques des fibres de distribution, à savoir: - bande passante 20Q.0 M-Iz/km et atténuation inférieure ou égale à 4 dB/km, correspondant à 850 nm, - bande passante 20Q MHz/km et atténuation inférieure ou égale à 1,5 dB/km, correspondant à 1300 nm. 5. D'une façon générale, l'on peut dire que les pro- priétés optiques en atténuation et en bande passante des fibres équipées du gainage selon l'invention ne sont pas modifiées par la présence de ce gainage, qui non seulement protège la fibre contre toute contrainte, mais s'applique invariablement aux fibres monomode et multimode. La fibre selon l'invention supporte une gamme de températures allant de 55:C à + 150 C, sans altération permanente de ses propriétés optiques et mécaniques, et ce pour une variation totale de - 0,70 dB à + 0,15 dB, comme l'ont montré des essais effectués à l'aide d'une fibre con- forme à l'invention ayant une longueur de 50 m et enroulée en hélice ayant un diamètre de 80 cm. En ce qui concerne le procédé de fabrication de la fibre selon l'invention, celui-ci consiste à mettre en oeu- 2Q vre les étapes suivantes: - étirage de la fibre dans un four d'étirage, - dépôt (notamment par trampage) d'un premier revêtement en résine époxy acrylate et réticulation (à savoir durcisse- ment) aux UV de ce premier revêtement, - dépôt (notament également par trampage) d'un deuxième revé- tement, qui est constitué par un film de silicone, et réti- culation de ce film aux UV, et - dépôt d'un troisième revêtement, constitué par un film en matière plastique rigide, qui entoure le deuxième revête- ment en silicone, du type évoqué plus haut. L'intérêt de ce procédé est qu'il utilise comme re- vêtement de protection de l'époxy acrylate, un matériau po- lymérisable aux UV comme celle-ci, ce qui permet l'étirage à grande vitesse de la fibre en raison de la polymérisation immédiate qui a lieu en présence d'une source de lumière aux UV. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven- tiQn ne se ljmite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse, au con- traire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. En particulier, il faut entendre les données numériques relatives aux diamètres de la fibre optique correspondant aux différentes couches de protection dont se compose le gainage selon l'invention (et donc relatives aux épaisseurs de ces couches, pour une fibre ayant le diamètre indiqué) comme des exemplEsnon limitatifs donnés à titre d'illustration de l'invention. En outre, bien qu'aucune indicationn'ait été donnée au sujet de la source de rayons UV, il va de soi que celle-ci peut être constituée par au moins une rampe d'éclairage en UV, de puissance appropriée. De plus, il y a lieu de souligner que, du fait de la bonne résistance mécanique et thermique du "micro-câble", auquel peut être assimiléeune fibre optique équipée du gaina- ge composite selon l'invention, ce "micro-câble" peut être acheminé tel quel dans un câble optique comprenant un faisceau de fibres gainées conformément à l'invention (ou "micro-câbles"), sans qu'il soit nécessaire d'équiper chaque fibre ("micro-câble") du faisceau d'un gainage supplémentaire. Cela signifie que ces "micro-câbles" peuvent être amenés im- médiatement aux équipements électroniques et connectés à ceux-ci sans aucune soudure ni boites de dérivation, ce qui entraîne un gain de temps et d'économie considérables. REVENDICATIONS 1. Fibre optique (1), qui est constituée d'une âme en silice dopée et d'une gaine optique en silice et qui est équipée d'un premier revêtement en résine époxy acrylate(2) et d'un deuxième revêtement (3) de protection de l'époxy acrylate, caractérisée en ce que le deuxième revêtement (2) est constitué par un film de silicone (3), -qui est réticula- ble aux rayons ultraviolets (UV), comme la résine époxy acry- late (2)- et en ce que la fibre (1) est également équipée d'un troisième revêtement constitué par un film de matière plastique (4) qui présente une résistance à la traction au moins égale à 160 N/mm2 et une résistance aux chocs au moins égale à 36 N/mm et qui résiste jusqu'à une basse température au moins égale à - 55 C et jusqu'à une haute température au moins égale à + 150 C, lequel film entoure le revêtement de silicone (3). 2. Fibre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière plastique dont se compose le troisième revêtement (4) est constituée par du polyéthérimide. 3. Procédé de fabrication d'une fibre optique (1), qui est constituée d'une âme en silice dopée et d'une gaine optique en silice et qui est équipée d'un premier revêtementen résine époxy acrylate (2) de protection de la fibre (1) et d'un deuxième revêtement (3) de protection de l'époxy acry- late (2), comprenant les étapes: - d'étirage de la fibre (1) dans un four d'étirage, - de dépôt dudit premier revêtement en résine époxy acrylate (2) et de réticulation aux UV de ce premier revêtement, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les étapes: - de dépôt dudit deuxième revêtement, qui est constitué par un film de silicone (3), et de réticulation de ce film aux UV, et - de dépôt d'un troisième revêtement, constitué par un film en matière plastique (4) qui présente une résistance à la traction 4u 4Qfns égale à 160 N/mm2 et une résistance aux chocs au moins égale à 36 N/mm et qui résiste jusqu'à une basse température au moins égale à - 55 C et jusqu'à une haute température au moins égale à + 150 C, lequel film entoure le deuxième revêtement en silicone (3). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique dont se compose le troisième revêtement (4) est constituée par du polyéthérimide. 5. Câble optique, caractérisé en ce qu'il se compo- se d'un faisceau de micro-câbles, dont chacun est constitué par une fibre optique équipée d'un revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 et obtenu à l'aide du procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4. 1/1.