Brevet FR2698181A1 — publié le 19940520

La présente invention concerne les câbles à fibres optiques, ainsi qu'un procédé de fabrication de tels câbles. Un problème persistant concernant la mise au point des câbles à fibres optiques porte sur la disposition d'un nombre élevé de fibres dans un petit volume de câble afin que les coûts puissent être réduits Dans une construction classique de câble, un certain nombre de fibres sont disposées autour d'un organe central résistant ou fil principal qui permet une relaxation des contraintes des fibres Dans une telle disposition, le nombre de fibres qui peuvent être logées est limité par l'espace réduit formé autour du fil central Pour résoudre ce problème, divers chercheurs ont étudié des structures comprenant des élé- ments à fibres en forme de ruban Ces structures comportent en général un organe d'âme ayant un certain nombre de fentes longitudinales qui contiennent chacune un ou plu- sieurs rubans de fibres Bien que ces structures de câbles puissent donner un nombre élevé de fibres, le câble est relativement encombrant et il ne convient donc pas par exemple pour les applications aériennes ou sous-marines dans lesquelles le poids et le volume du câble doivent être réduits au minimum. L'invention a pour objet la réalisation d'un câble à fibres optiques ayant un nombre élevé de fibres et une construction peu encombrante. L'invention concerne ainsi un câble à fibres optiques comprenant une pile d'éléments de rubans à fibres optiques, entourée dans une gaine tubulaire métallique qui la supporte, les éléments de rubans étant fixés à la gaine par une matière adhésive qui a une résistance au pelage suffisamment faible pour permettre la séparation des éléments de rubans de la gaine et des fibres individuelles des éléments de rubans, afin que les fibres puissent être atteintes. Dans un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un câble à fibres optiques, comprenant la formation d'une pile d'éléments de rubans à fibres optiques, l'introduction des éléments dans un tube métallique, et la disposition d'un adhésif afin qu'il fixe la pile d'éléments de rubans au tube, et dans lequel l'adhésif a une résistance au pelage suffisamment réduite pour qu'il permette la séparation de la pile d'éléments de rubans du tube et des éléments individuels de rubans de la pile pour que les fibres puissent être atteintes. On a constaté que l'adhésif possédait une résistance à la traction suffisante pour supporter les fibres et empêcher leur déformation en empêchant le glissement entre les rubans de l'empilement et en empêchant le glissement entre la pile et le tube Cependant, la résistance au pelage de l'adhésif est suffisamment faible pour permettre un accès facile au ruban et permettre ainsi le raccordement ou la terminaison du câble Par exemple, chaque ruban comporte une bande de fibres parallèles maintenues en coopération par un revêtement d'un acrylate. Dans un mode de réalisation préféré, l'adhésif fixe la pile d'éléments de ruban à la gaine formée d'une mousse. L'invention s'applique au domaine des câbles à fibres optiques et en particulier aux câbles aériens, par exemple aux fils de masse, ainsi qu'aux câbles sous-marins. Grâce à l'augmentation de l'accessibilité aux fibres individuelles d'un empilement de rubans dans un câble, l'introduction de piles de rubans est facilitée dans les applications des câbles Ceci permet alors une augmentation de la capacité de transfert de trafic de ces câbles par rapport aux câbles classiques ayant des fibres indivi- duelles ou des éléments individuels à ruban. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'un ensemble de transmis- sion à nombre élevé de fibres destiné à un câble optique; la figure 2 est une coupe d'un câble sous-marin comprenant l'ensemble de transmission de la figure 1; la figure 3 représente une variante de construction de câble sous-marin; la figure 4 est une coupe d'un câble aérien ou fil de masse comprenant l'ensemble de transmission de la figure 1; la figure 5 représente une autre construction de câble sous- marin; et la figure 6 représente une variante de construction d'ensemble de transmission. On se réfère à la figure 1; l'ensemble de transmis- sion comporte une pile 11 d'éléments 110 de ruban à fibres optiques contenue dans un tube métallique 12 Par exemple, le tube 12 est formé d'un profilé en C, par exemple d'alu- minium, d'acier ou de cuivre, qui est fermé sous forme d'un tube autour de la pile de rubans Dans une variante, lorsqu'un tube de cuivre ou d'aluminium est utilisé, il peut être extrudé sur la pile de rubans, par exemple par un procédé de mise à la forme Cette pile 11 de rubans peut être fabriquée par transmission des éléments 110 en forme de ruban dans une filière de pose, puis dans une filière de revêtement dans laquelle une matière polymère est appliquée à la pile de manière que les éléments de rubans soient fixés mutuellement Les rubans individuels peuvent être formés par un procédé d'encapsulation ou un procédé de soudage par les bords. La pile de rubans est fixée dans le tube 12 par un adhésif 13 Il peut s'agir d'un adhésif thermofusible, d'un adhésif d'acrylate polymérisant sous l'action des ultra- violets ou d'un adhésif anaérobie La pile 11 peut être encapsulée par extrusion avec l'adhésif puis enfermée de manière étanche dans le tube métallique, ou la pile peut être encapsulée et enfermée de manière étanche dans le tube en une seule opération Il faut noter que les adhésifs anaérobies ne peuvent être utilisés qu'avec la technique en une seule opération, car l'absence d'air ou d'oxygène est primordiale pour assurer le durcissement. On a utilisé de façon satisfaisante des adhésifs thermofusibles et des acrylates polymérisant sous l'action des ultraviolets comme adhésifs de la pile, et on a utilisé de façon satisfaisante des adhésifs thermofusibles et des adhésifs anaérobies comme matières d'encapsulation. On peut utiliser un certain nombre de matières comme adhésifs-matières d'encapsulation En général, la matière doit avoir les propriétés suivantes. 1 Elle doit durcir ou se solidifier avant que l'ensemble terminé soit enroulé sur un tambour de stockage. 2 Elle doit adhérer à la matière contenant le ruban et à la surface interne du tube 12. 3 La liaison adhésive au ruban doit se rompre avant que la force n'atteigne la résistance à la traction et à la déchirure de la matière La résistance à la déchirure doit être inférieure à la résistance à la traction afin que les piles de rubans puissent être séparées de la matière massive en permettant un accès facile aux fibres individuelles. Des adhésifs s'écoulant à l'état fondu et qui conviennent comprennent, à titre non limitatif, les copoly- mères d'acétate de vinyle et d'éthylène, d'acétate de butyle et d'éthylène, d'acétate d'éthyle et d'éthylène, les polyamides, les polyéthylènes et les polyesters élastomères. Dans un mode de réalisation préféré, l'adhésif qui fixe la pile de rubans à la gaine est sous forme d'une mousse Ceci présente un certain nombre d'avantages par rapport à l'utilisation de systèmes sans mousse. 1 L'adhésif sous forme d'une mousse permet la relaxation de la pression créée par les opérations de chauffage ultérieur et évite ainsi les problèmes de perte optique. 2 L'adhésif sous forme d'une mousse assure un couplage efficace entre la pile de rubans et la gaine. 3 Comme une plus petite quantité de matière adhé- sive est nécessaire, la réduction de coût est notable. 4 La mousse forme un barrage thermique entre la gaine et la pile de rubans. Aucune étape supplémentaire de traitement n'est nécessaire. L'adhésif peut former une mousse au cours de la fabrication du câble par injection de l'adhésif liquide ou fondu à l'aide d'un gaz, par exemple l'azote La matière sous forme d'une mousse est alors dirigée entre la pile 11 de rubans et le tube 12 lorsque ce dernier est fermé autour de la pile de rubans. Dans une technique, l'adhésif peut former une mousse par utilisation d'un agent chimique porogène. On a constaté que les propriétés mécaniques de la structure de l'ensemble étaient essentiellement les pro- priétés mécaniques du tube et que les propriétés mécaniques anisotropes éventuelles de la pile de rubans n'apparais- saient pas dans l'ensemble terminé. Dans la structure de l'ensemble, la disposition rectiligne des fibres permet une relaxation des fibres sans déformation, mais on a constaté que, avec cette construc- tion, aucune relaxation des déformations n'était nécessaire en fait car le tube métallique assure un support convenable des fibres Dans les applications à des câbles sous-marins, la déformation principale est subie pendant la pose du câble Une fois installé, le câble n'est pas soumis en général à d'autres déformations mécaniques Dans les applications des câbles aériens, par exemple utilisés comme fils de terre et liaisons optiques, le câble peut être soumis à une déformation de 0,5 % au cours d'une utilisa- tion normale et pouvant atteindre 0,8 % environ dans des conditions de très mauvais temps Il est préférable d'uti- liser des fibres préalablement testées pour remplir ces conditions Dans les applications des câbles aériens, il est préférable d'utiliser des fibres testées à 2 % alors que, dans les applications sous-marines, des fibres testées à 1,5 % suffisent On a aussi utilisé une fibre hermétique dans les applications des câbles aériens. Un tel câble aérien peut être placé sur les pylônes de support d'une ligne suspendue de transmission élec- trique Le câble peut avantageusement former le fil de terre ou le conducteur neutre de la ligne. 5 On a constaté que l'utilisation d'une pile de rubans simplifiait l'identification des fibres individuelles lors de la réalisation de la terminaison ou du raccordement qui est nécessaire, par la couleur d'une seule fibre de chaque ruban pour l'identification de toutes les fibres de la pile En outre, l'utilisation de rubans augmente notable- ment la vitesse avec laquelle les épissures peuvent être réalisées Par exemple, les appareils modernes de formation d'épissures peuvent réaliser une épissure par fusion des rubans comprenant jusqu'à douze fibres en une seule15 application. On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente en coupe une construction de câble sous-marin ayant l'en- semble de transmission de la figure 1 L'ensemble 10 est fermé hermétiquement dans un métal, par exemple un tube de cuivre 21, qui peut être appliqué sous forme d'un ruban longitudinal qui est replié autour de l'ensemble et soudé le long du raccord 21 a Une ou plusieurs couches de fils d'acier 22 ayant une résistance élevée à la traction sont appliquées au tube 21 L'ensemble est logé dans une gaine externe 23 de matière plastique appliquée par extrusion La structure peut avoir une couche externe de blindage (non représenté). L'utilisation d'un adhésif pour la fixation de la pile 11 de fibres au tube 12 est un avantage particulier dans les applications sous-marines, car elle évite la fixation nécessaire des fibres lors du raccordement ou de l'accouplement à un répéteur Il faut noter que, contraire- ment à un câble utilisé à terre, un câble sous-marin peut subir une tension considérable lorsqu'un raccordement est réalisé. La figure 3 représente une autre construction de câble sous-marin Elle est analogue à la disposition de la figure 2 mais, dans cette disposition, les fils 32 formant les organes résistants sont logés dans le tube métallique soudé 31. Dans une construction de câble sous-marin (non représenté), l'espace compris entre la pile de fibres et le tube qui l'entoure est rempli d'une composition d'arrêt d'eau sous forme d'un gel, par exemple "Hyvis" qui permet un déplacement relatif de la pile de fibres et du tube. La figure 4 représente une construction de câble aérien ou de fil de terre Dans cette disposition, il est préférable d'utiliser une soudure le long du raccord du tube 12 afin que la pile de rubans de fibres soit enfermée hermétiquement Dans une variante, un tube directement extrudé peut être présent L'ensemble est enfermé dans une couche de fils 41 qui sont conducteurs de l'électricité et qui peuvent contenir de l'aluminium, un alliage d'aluminium ou de l'acier revêtu d'aluminium Le câble est destiné à être utilisé comme fil de masse pour une ligne suspendue de transmission électrique. La figure 5 représente en coupe une autre construc- tion de câble sous-marin Dans cette disposition, l'en- semble de transmission est logé dans un tube soudé 51 d'un métal, par exemple de cuivre, autour duquel sont disposés un certain nombre de fils 52 de résistance à la traction qui ont un diamètre relativement grand Une couche supplé- mentaire de fils 53 de résistance à la traction de diamètre relativement petit est disposée autour des fils 52 Par exemple, les fils 52 et 53 sont formés d'acier ayant une résistance élevée à la traction La couche externe de fils 53 peut avoir un rôle de blindage en plus de sa résistance à la traction La structure donne une construction de câble très robuste La structure est logée dans une gaine 54 de matière plastique extrudée. Une autre construction d'ensemble de transmission est représentée sur la figure 6 Elle diffère de la dispo- sition de la figure 1 uniquement par la construction de la pile 60 de rubans Dans la disposition de la figure 6, la pile comprend un certain nombre de rubans 610 a qui sont parallèles les uns aux autres de façon générale et une paire supplémentaire de rubans 610 b qui sont perpendicu- laires aux rubans 610 a et en butée contre les bords des ces rubans Cette disposition a des propriétés mécaniques très anisotropes, et elle est ainsi facile à manipuler au cours de la fabrication du câble. Bien que les constructions précitées de câbles aient été décrites en référence à des câbles sous-marins et aériens, il faut noter qu'elles peuvent aussi être utili- sées dans des applications de câbles à terre. REVENDICATIONS 1 Câble à fibres optiques comprenant une pile ( 11) d'éléments ( 110) de rubans à fibres optiques, entourée dans une gaine tubulaire métallique ( 12) qui la supporte, les éléments ( 110) de rubans étant fixés à la gaine ( 12) par une matière adhésive ( 13), caractérisé en ce que l'adhésif ( 13) a une résistance au pelage suffisamment faible pour permettre la séparation des éléments de rubans ( 110) de la gaine ( 12) et des fibres individuelles des éléments de rubans ( 110), afin que les fibres puissent être atteintes. 2 Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pile d'éléments ( 110) de rubans est fixée à la gaine ( 12) par un adhésif sous forme d'une mousse ( 13). 3 Câble selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière adhésive ( 13) est un adhésif thermofusible ou un adhésif polymérisant sous l'action des ultraviolets. 4 Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gaine tubulaire ( 12) est enfermée dans un tube supplémentaire ( 21). Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tube supplémentaire ( 21) comporte un ruban métal- lique mis sous forme d'un cylindre et soudé le long du raccord afin qu'un joint hermétique soit formé. 6 Câble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il constitue un câble sous-marin. 7 Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gaine tubulaire ( 12) est un tube métallique extrudé. 8 Câble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube ( 12) est enfermé dans une couche de fils conducteurs de l'électricité ( 22). 9 Câble selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il constitue un câble optique ou un fil de masse. 10 Câble selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fibres des éléments de rubans ( 110) sont des fibres hermétiques. 11 Procédé de fabrication d'un câble à fibres optiques, comprenant la formation d'une pile ( 11) d'élé- ments ( 110) de rubans à fibres optiques, l'introduction des éléments dans un tube métallique ( 12), et la disposition d'un adhésif ( 13) afin qu'il fixe la pile d'éléments de rubans au tube, caractérisé en ce que l'adhésif ( 13) a une résistance au pelage suffisamment réduite pour qu'il permette la séparation de la pile ( 11) d'éléments de rubans ( 110) du tube ( 12) et des éléments individuels ( 110) de rubans de la pile ( 11) pour que les fibres puissent être atteintes. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'adhésif ( 13) est sous forme d'une mousse. 13 Câble sous-marin à fibres optiques, comprenant un ensemble de transmission ( 10) qui comporte une pile ( 11) d'éléments ( 110) de rubans à fibres optiques enfermée et supportée par une gaine métallique tubulaire ( 12) formée d'un profilé métallique extrudé en C fermé sous forme d'un tube ( 12) autour de la pile ( 11) de rubans, plusieurs organes ( 32) sous forme de fils résistants mécaniquement, disposés autour de la gaine, un tube métallique supplémen- taire ( 21) entourant les organes en forme de fils résis- tants, et une gaine externe ( 23) de matière plastique, caractérisé en ce que la pile de rubans ( 11) est fixée à la gaine métallique tubulaire ( 12) par une matière adhésive ( 13) ayant une résistance au pelage suffisamment faible pour permettre la séparation de la pile ( 11) de rubans de la gaine métallique tubulaire ( 12) et des éléments indivi- duels de rubans ( 110) de la pile ( 11) de rubans afin que les fibres puissent être atteintes.