Brevet FR2649690A1 — publié le 19910118

Procédé de fabrication de préformes pour fibres optiques sans symétrie de révolution. La présente invention est notamment applicable à la réalisation de préformes pour des fibres optiques spéciales dont la composition et les propriétés physiques en chaque point doivent dépendre de la position angulaire du point considéré autour de l'axe de la fibre. Il s'agit par exemple de fibres polarisantes ou à maintien de polarisation, c'est-à-dire birefringentes. Un procédé connu pour réaliser des fibres birefringentes est décrit dans un article de R.D. Birch et al, " FABRICATION OF POLARISATION-MAINTAINING FIBRES USING GAS-PHASE ETCHING " dans Electronics Letters (V18 N24). Selon le procédé connu certaines réactions de dépôt d'éléments optiquement actifs sont effectuées sur la surface intérieure d'un tube de départ avec l'aide d'un chalumeau qui se déplace longitudinalement sous ce tube. Le dépôt se réalise alors essentiellement le long de la génératrice inférieure du tube. Ce procédé connu n'apparait cependant pas permettre d'obtenir aisément la variation angulaire souhaitée des propriétés optiques d'une fibre optique finale (on sait que cette fibre sera ultérieure- ment obtenue à partir de la préforme par retreint et étirage de celle-ci). La présente invention a notamment pour but d'obtenir aisément des variations angulaires souhaitées de la composition d'une préforme sans prendre de risque de déformation de cette préforme au cours d'opérations de dépôts à chaud. Et elle a pour objet un procédé de fabrication de préformes pour fibres optiques sans symétrie de révolution, ce procédé comportant les opérations suivantes: - fabrication d'un tube de départ, cetube présentant un axe longitudinal, un espace intérieur et des surfaces cylindriques intérieure et extérieure, - mise en place dudit tube de départ sur un tour de verrier de - 2 - manière à aligner ledit axe de ce tube selon un axe de tour sensible- ment horizontal, ce tour étant propre à donner à ce tube une rotation à une vitesse commandable autour de cet axe, ce tour comportant un chariot portant un chalumeau qui a une puissance de chauffage pour chauffer la surface extérieure de ce tube, le chauffage de cette surface par ce chalumeau étant à tout instant sélectivement intense dans le secteur angulaire de cette surface qui se trouve à cet instant en regard de ce chalumeau, ce chariot effectuant des passes de chauffage au cours de chacune desquelles il se déplace longitudinalement sur la longueur de ce tube, - au moins un traitement de couche portant sur une couche optiquement active formée sur ladite surface intérieure dudit tube de départ, ce traitement étant fait au cours de dites passes de chauffage avec une dite rotation de ce tube pour obtenir un effet dépendant de la température, - ce procédé étant caractérisé par le fait que, au cours de ladite opération de traitement de couche, on applique à ladite vitesse de rotation dudit tube et/ou à ladite puissance de chauffage une variation périodique synchronisée sur la rotation de ce tube de manière que le chauffage de ladite surface extérieure cylindrique de ce tube soit sélectivement intense le long de génératrices prédéter- minées de cette surface et que ledit effet soit obtenu avec des caractéristiques particulières le long de génératrices correspon- dantes de ladite surface intérieure cylindrique de ce tube. De préférence ladite opération de traitement de couche est une opération de dép8t, d'attaque ou d'imprégnation de couche et est faite avec un balayage dudit espace intérieur dudit tube de départ par des réactifs propres à donner lieu à des réactions de dépôt d'attaque ou d'imprégnation, respectivement, qui dépendent de la température. L'utilité de la présente invention apparaît notamment à partir des considérations suivantes: L'incorporation de germanium ou volatilisation d'autres dopants dans une couche de silice sont zrès sensibles à-la tempéra- - 3- ture, ce qui permet d'agir sur leurs concentrations. L'épaisseur d'une couche déposée peut aussi être aisément commandée car les phénomènes de thermophorèse régissant le dépôt sont très sensibles à la température. Le taux de vitrification et par conséquent la porosité d'une couche déposée peut aussi être ainsi commandé en vue d'une imprégna- tion de cette couche, par exemple par une solution dopante de sels de terres rares. Les conditions de dépôt peuvent être choisies indépendamment pour diverses couches de gaines ou de coeur. La présente invention sera mieux comprise grâce à la description, qui va être donnée ci-après avec l'aide des figures ci-jointes. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés le sont à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 représente une vue en élévation d'un banc de verrier pour la mise en oeuvre de la présente invention. La figure 2 représente une vue en coupe transversale d'une fibre obtenue à partir d'une préforme réalisée par le procédé selon cette invention. La figure 3 représente un diagramme de variation, en fonction de la coordonnée angulaire d'un point de coordonnée radiale constante, d'une propriété du matériau en ce point ou dans la zone avoisinante au sein d'une fibre optique ou d'une préforme. Conformément à la figure 1 ledit tour de verrier comporte deux poupées amont 10 et aval 11 munies de mors amont et aval 10A et 11A pour maintenir et entraîner en rotation, autour d'un axe horizontal A, un tube de silice tel que 4 qui constitue ledit tube de départ. Ce tube est maintenu par ces mors par l'intermédiaire de manchons de raccordement en silice qui lui sont soudés à ses extrémités amont 14 et aval 16. Un joint tournant d'entrée 8 permet d'amener les mélanges gazeux réactifs à travers la poupée amont 10. L'arrivée et la sortie des mélanges gazeux réactifs sont représentées par des flèches 1 et 9. Le tour de verrier comporte aussi une table 12 munie d'un -4- chariot 7 qui se déplace longitudinalement, c'est-à-dire parallèle- ment à l'axe A. Une opération de dépôt d'imprégnation par du titane est par exemple réalisée sur une couche précédemment déposée en faisant arriver un mélange gazeux réactif convenable par l'intermédiaire du joint tournant 8, et en effectuant une passe d'un moyen de chauffage constitué par un chalumeau à oxygène et hydrogène 22. Ce chalumeau est fixé pour cela sur le chariot 7. Dans certains cas le mélange gazeux réactif peut avantageusement comporter des gouttelettes liquides en suspension et constituer ainsi un brouillard. Diverses opérations de dépôt de couches de verres sont réalisées de manière analogue après et avant une telle opération d'imprégnation par un élément dopant. Le procédé selon l'invention s'insère dans le procédé habituel de dépôt "MCVD"" utilisé pour fabriquer les préformes conventionnel- les. Conformément à la présente invention, un détecteur de position angulaire 20 est placé sur la poupée amont 10 et commande le débtt d'arrivée de l'oxygène et de l'hydrogène au chalumeau 22 par des tubes souples 26 et 28. La fibre représentée à la figure 2 comporte un coeur 30, une gaine optique 32 et une couche externe 34 qui est issue dudit tube de départ 4. Dans deux secteurs angulaires diamétralement opposés de la gaine 32 sont formés des dépots 36 d'oxyde de titane Ti 02. On réalise ainsi une fibre optique polarisante. La variation de la concentration C de cette gaine en titane est représentée en ordonnées sur la figure 3 en fonction de la position angulaire D du point considéré, cette position étant représentée en abscisses. Une courbe analogue pourrait représenter une épaisseur déposée, ou une profondeur d'attaque chimique d'une couche précédemment déposée sur la surface interne d'une tu;e de départ. Quoique seuls les cas des fibres -Dlarisantes et birefringentes aient été mentionnés ci-dessus, on comprendra que des objets très divers peuvent être réalisés par le procédé selon la présente invention. -5- REVENDICATIONS: 1) Procédé de fabrication de préformes pour fibres optiques sans symétrie de révolution, ce procédé comportant les opérations suivantes: fabrication d'un tube de départ (4), ce tube présentant un axe longitudinal (A), un espace intérieur et des surfaces cylindriques intérieure et extérieure, - mise en place dudit tube de départ sur un tour de verrier (10, 11, 12) de manière à aligner ledit axe de ce tube selon un axe de tour sensiblement horizontal (A), ce tour étant propre à donner à ce tube une rotation à une vitesse commandable autour de cet axe, ce tour comportant un chariot (7) portant un chalumeau (22) qui a une puissance de chauffage pour chauffer la surface extérieure de ce tube, le chauffage de cette surface par ce chalumeau étant à tout instant sélectivement intense dans le secteur angulaire de cette surface qui se trouve à cet instant en regard de ce chalumeau, ce chariot effectuant des passes de chauffage au cours de chacune desquelles il se déplace longitudinalement sur la longueur de ce tube, - au moins un traitement de couche portant sur une couche optiquement active formée sur ladite surface intérieure dudit tube de départ, ce traitement étant fait au cours de dites passes de chauffage avec une dite rotation de ce tube pour obtenir un effet dépendant de la température, - ce procédé étant caractérisé par le fait que, au cours de ladite opération de traitement de couche, on applique à ladite vitesse de rotation dudit tube (4) et/ou à ladite puissance de chauffage une variation périodique synchronisée sur la rotation de ce tube de manière que le chauffage de ladite surface extérieure cylindrique de ce tube soit sélectivement intense le long de génératrices prédéter- minées de cette surface et que ledit effet soit obtenu avec des caractéristiques particulières le long de génératrices correspondantes de ladite surface intérieure cylindrique de ce tube. 2/ Procédé selon la evendicaiton 1, caractérisé par le fait que ladite opération de traitement de couche est une opération de dépôt, --6 -- d'attaque ou d'imprégnation de oouche et est faite avec un balayage dudit espace intérieur dudit tube de départ par des réactifs propres à donner lieu à des réactions de dépôt, d'attaque ou d'imprégnation, respectivement, qui dépendent de la température.