Brevet FR2695485A1 — publié le 19940311

NOUVELLE GAINE OPTIQUE POUR FIBRES OPTIQUES PLASTIQUES La présente invention concerne une nouvelle gaine optique organo-minéirale pour fibres optiques plastiques. Les fibres optiques plastiques sont constituées d'un coeur d'indice de réfraction n(c) entouré d'une gaine d'indice n(g), tous deux en matière plastique (polymères) et tels que n(c) soit supérieur à n(g). La transmission optique de ces fibres est essentiellement limitée par des pertes optiques qui sont de deux types: - les pertes intrinsèques qui dépendent de la longueur d'onde de la lumière transmise par la fibre, il s'agit des bandes d'absorption liées aux transitions électroniques de certaines liaisons chimiques du matériau utilisé, des bandes d'absorption dues à certains harmoniques de vibration et la diffusion Rayleigh liée aux inévitables fluctuations locales de densité et de composition des matériaux utilisés. - les pertes liées au procédé de fabrication dues à la présence de poussières ou de microbulles dans le matériau après conformation, aux imperfections de I'interface coeurgaine ou des inhomagénéités structurales qui augmentent toute la diffusion Rayleigh, il faut y ajouter les bandes d'absorption provenant d'éventuelles impuretés et les pertes introduites pàr des variations géométriques de la fibre. Cette dernière catégorie de pertes est à l'heure actuelle prépondérante et les meilleures fibres optiques plastiques commercialisées ont encore une atténuation d'environ 150 décibels par kilomètre ce qui est encore loin de la valeur théorique et limite l'utilisation des fibres optiques plastiques de quelques dizaines à quelques centaines de mètres suivant le type d'application. La présente invention a pour objet de diminuer les pertes optiques des fibres optiques plastiques, à cet effet elle utilise une nouvelle gaine optique organo-minérale déposée sur un coeur polymère à partir des précurseurs chimiques adéquats. D'autre part on connaît les avantages des techniques de dépôt de couches minces à partir de prdcurseurs chimiques: -trds grande pureté chimique; -absence quasiment totale de polluants extéiieurs (poussières, impuretés ,,.) -compositions chimiques facilement ajustables -propriétes physiques (densité, indice de réfraction, propriètes mécaniques, corrosion ...) maftrisables voire ajustables, tout en restant des procédés rapides, peu coûteux, reproductibles et flexibles. Avantageusement, suivant l'invention, la gaine organo-minérale est le résultat du dépôt d'une ou plusieurs couches, la première d'entre elles contenant un agent chimique de couplage. Les dessins annexés illustrent l'invention: -la figure 1 représente en coupe la fibre optique plastique avec sa gaine organo-métallique; -les figures 2 à 4 représentent des profils d'indice ralisables suivant l'invention; -la figure 5 représente les spectres de transmission UVvisible d'une gaine organo-métallique type avant et après traitement thermique; -la figure 6 représente les spectres en réflexion UV-visible de la méme couche. En référence à ces dessins: La gaine optique (200) est le résultat du dépôt de plusieurs couches organo-métalliques (201 à 200+ n; n étant le numéro de la couche à partir du coeur (100) ) sur un coeur polymère (100) (figure 1), le nombre de couches variant de 1 à n selon des modes particuliers de réalisation. La première couche (200) contient un agent de couplage qui permet une bonne adhésion chimique sur le polymère du coeur (100). A titre d'exemple non limitatif, cet agent sera un composé chimique bi-fonctionnel avec d'une part une fonction qui réagit avec une ou plusieurs fonctions du polymère de coeur et d'autre part une fonction de type Wminéralw assurant la continuité chimique Les couches suivantes (201 à 200+n) peuvent contenir,ou non, l'agent de couplage qui est alors mélangé avec les produits organo-minéraux de base; à titre d'exemple non limitatif, ces produits sont des mélanges de précurseurs de type organo-métallique tels Si Selon des modes particuliers de fabrication, différents profils dtindice pourront être obtenus pour la gaine optique (à titre d'exemple non limitatif voir les figures 2 à 4). Il en va de même pour certaines propriétés physiques importantes telles: -la diffusion Rayleigh, -les propriétés mécaniques, -l'ouverture numérique de la fibre optique, qui pourront être ajustées en faisant varier la nature des mélanges ou les traitements physiques (par exemple le traitement thermique après chaque couche) lors de la fabrication, A titre d'exemple non limitatif, les spectres de transmission et de réflexion UV-visible obtenus pour la première couche (201) sont représentés dans les figures 5 et 6:: -la figure 5 montre l'effet du traitement thermique effectué aprés réalisation de la couche par un procédé de trempage-tirage (figure 7). L'évolution de la courbe d'absorption montre la possibilité d'ajustage de la diffusion Rayleigh entre deux valeurs limites (501 et 502); -la figure 6 montre les franges d'interférence qui permettent de mesurer l'épaisseur de la couche déposée, elle est, pour cet exemple particulier, de 4,8 microns. D'autre part, les valeurs moyennes des coefficients de réflexion relatifs Rg/Re (Rg: coefficient de réflection de la gaine; Rc coefficient de réflexion du coeur sans couche de gaine) montrent que l'indice de réfraction peut être ajusté entre 1. 2 (601) et 1.5 (602). Avantageusement on pourra utiliser le procédé de trempage-tirage en continu décrit figure 7. Le coeur (100) placé sur la bobine (710) est déroulé en continu à travers différents bains (720 à 720+n) contenant les différentes solutions organo-mXtalliques. Les rouleaux (730 à 730+ n) permettent de régler le temps d'immersion et les angles d'entrée et de sortie du coeur (en 720) puis du coeur recouvert de n-1 couches (en 720 + n). Les différents traitements thermiques ou physiques pourront être éffectués, si nécéssaire, entre deux bains successifs (740 à 740+ n)- Avantageusement, la composition des différents bains peut être ajustable en continu grâce aux modules de contrôle (750 à 750+n). Dans ce procédé la gaine optique organo-minérale peut être déposée en une seule opération Selon des variantes non illustrées, le dépôt peut étire effectué lors du fibrage du coeur ou à posteriori en une ou plusieurs passes, REVENDICATIONS 1) Nouvelle gaine optique pour fibres optiques plastiques caractérisée en ce qu'elle comporte une gaine organométallique ((200) résultant du dépôt d'une (201) ou plusieurs couches organométalliques (201 à 200+ n) sur un coeur plastique (100). 2) Nouvelle gaine optique pour fibres optiques plastiques selon la revendication 1 caractérisée en ce que la première couche (201), au moins, contient un agent dé couplage. 3) Nouvelle gaine optique pour fibres optiques plastiques selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que l'agent de couplage est un composé chimique polyfonctionnel avec, au moins, une fonction chimique qui réagit avec une ou plusieurs fonctions chimiques du coeur (100) et, au moins, une fonction de type minéral pour assurer la continuité chimique avec la gaine organométallique (200). 4) Nouvelle gaine optique pour fibres optiques plastiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la diffusion Rayleigh de la gaine peut être ajustée. 5) Nouvelle gaine optique pour fibres optiques plastiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'ouverture numérique de la fibre optique peut être ajustée. 6) Nouvelle gaine optique pour fibres optiques plastiques selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les propriétés mécaniques de la gaine peuvent être ajustées.