Brevet FR2712277A1 — publié le 19950519

Procédé de réalisation d'une ébauche pour multiférule en verre de silice, et ébauche ainsi obtenue La présente invention concerne un procédé de réalisation dune ébauche pour multiférules en verre de silice; ces multiférules sont destinées au raccordement d'un assemblage de fibres optiques à un autre, ou à un guide d'onde optique. On sait que le raccordement de fibres optiques, pour télécommunications par exemple, nécessite un guidage des extrémités de ces fibres permettant d'atteindre une grande précision d'alignement. Dans l'art antérieur, ces multiférules étaient habituellement réalisées de manière individuelle en céramique usinée ce qui est complexe et onéreux. En outre, le fait que la multiférule ait un indice optique différent de celui des fibres entrain des phénomènes de réflexions de Fresnel qui constituent des réflexions parasites gênantes. On a proposé plus récemment dans les brevets FR-A-2669119 et FR-A-2680879 de partir d'une ébauche en matériau vitreux de section bien définie dans laquelle ont été usinés précisément des alésages cylindriques, d'axes parallèles entre eux; on dispose ensuite cette ébauche verticalement dans une installation du même type qu'une installation de fibrage pour fibres optiques, et on effectue un étirage de manière à obtenir une multiférule aux dimensions souhaitées. Le problème qui se pose est le coût de l'usinage préalable des alésages cylindriques de l'ébauche. La présente invention a pour but de proposer un procédé bien reproductible permettant d'éviter un tel usinage, tout en aboutissant à une ébauche ayant toute la précision reprise pour être étirée et aboutir à une multiférule aux dimensions désirées. La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une ébauche pour multiférule en verre de silice, ladite ébauche étant constituée par une pièce en verre de silice présentant une pluralité de canaux longitudinaux parallèles entre eux, caractérisé par le fait que l'on effectue les opérations suivantes: - on disperse de la silice synthétique ayant des grains de diamètre inférieur à 75ym dans un polymère fondu, à l'aide d'une calandreuse chauffée à une température comprise entre 80'C et 100'C, le pourcentage de silice dans le mélange étant au moins égal à 80% en poids, - on chauffe le composite obtenu, à une température comprise entre l10C et 130ex, on le comprime sous une pression comprise entre 2 et 20 bars, et on l'extrude à travers une buse possédant intérieurement à l'emplacement futur desdits canaux une pluralité de tiges parallèles entre elles, de section circulaire ou en losange, - on élimine ledit polymère par un chauffage lent sous oxygène, à raison d'une montée inférieure à cinq degrés par minute jusqu'à une température de l'ordre de 600 c, - on opère un traitement thermique de densification entre 1300xi et 1450iC sous vide ou sous atmosphère d'hélium pendant une durée comprise entre une et trois heures. Ledit polymère est choisi de préférence dans le groupe formé par le polyéthylène basse densité, les alcools polyvinyliques, les polyacrylates. Avantageusement, le pourcentage de silice dont le mélange est égal à 90%. Lors du traitement de densification un retrait de 30% à 40% est observé; l'ébauche obtenue présente une densité de l'ordre de 2,2. Les dimensions de la buse d'extrusion et de ses tiges intérieures sont prévues pour tenir compte du retrait. On obtient alors une ébauche en silice transparente constituée par une pièce massive dense, dont la longueur peut aller jusqu'à 1 mètre et le diamètre jusqu'à 60mm, pourvue de canaux n'ayant nécessité aucun usinage; les conditions opératoires du procédé définies plus haut permettent d'obtenir de manière reproductible une telle pièce sans casse, ce qui ne s'était jamais fait jusqu'à présent. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé: - La figure 1A est une vue très schématique montrant une buse mise en oeuvre au cours du procédé selon l'invention. - La figure 1B montre un détail de la buse de la figure 1A. - La figure 2 montre très schématiquement en perspective l'ébauche obtenue par le procédé selon l'invention. - La figure 3 est un schéma partiel très simplifié du haut d'une tour de fibrage en vue de l'étirage d'une ébauche selon l'invention. On réalise 1,5Kg de composite comportant 80% en poids de silice synthétique dont les grains ont un diamètre de 20con, et 20% en poids de polyéthylène basse densité. On utilise pour cela une calandreuse chauffée à 80'C et on disperse la silice dans le polymère. On opère ensuite une extrusion à l'aide du dispositif apparaissant très schématiquement dans la figure 1A. On y voit une buse 1 de diamètre intérieur 61mm, possédant intérieurement trois tiges circulaires 2 de diamètre 4,6mm et distantes de 5,9mm. Elle est surmontée d'un réceptacle 4 en forme d'entonnoir destiné à recevoir le composite 10 précédemment préparé; ce réceptacle est muni de moyens de chauffage résistif schématisés en 3, de moyens calorifuges 8, et de moyens de pression schématisés par les flèches 6. La figure 1B montre très schématiquement comment les tiges 2 sont fixées par des tirants 9 perpendiculaires à l'axe de l'extrusion, mais situés loin de la sortie finale de l'ébauche selon l'invention, afin de ne pas perturber sa forme. Le composite 10 est chauffé à 120-C puis comprimé sous une charge de 2 tonnes, et extrudé. La pièce cylindrique qui ressort de l'extrudeuse est référencée 5 dans la figure 2 avec trois canaux 7. Cette pièce subit plusieurs traitements. Tout d'abord, en vue de l'élimination du polyéthylène, elle est chauffée jusqu'à 600 C, avec une montée en température égale à 2 c par minute. Le polymère est ainsi progressivement pyrolysé, le chauffage étant suffisamment lent pour qu'il n'y ait pas de dégagement de gaz carbonique. On effectue ensuite un traitement de densification à 1400in pendant deux heures sous balayage d'hélium dans un four électrique. I1 en résulte une ébauche finale transparente en silice, de densité 2,2, de diamètre 40mm, de longueur 50cm, avec trois cylindres creux de diamètre 3mm. Cette ébauche est étirée sur un tour de fibrage à la vitesse de 5 mètres par minute à une température constante, de l'ordre de 1700'C. Un schéma très simplifié de l'installation apparaît dans la figure 3. On a simplement représenté le tour de fibrage 15 et un dispositif 14 pour maintenir l'ébauche 5. Ce dispositif 14 est associé à des moyens 16 assurant une surpression d'argon dans les canaux 7 afin de maintenir les diamètres des orifices des multiférules en formation à une dimension constante. Les multiférules obtenues ont pour dimensions: - diamètre extérieur : 1,7mm - longueur : 30mm - diamètre de chaque orifice : 127cul - distance entre deux diamètres d'orifice : 250ym. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Ainsi, le polyéthylène du moule peut être remplacé par du polytétrafluoréthylène. La surpression d'argon peut être remplacée par la mise en oeuvre d'hélium ou d'azote. REVENDICATIONS 1/ Procédé de réalisation d'une ébauche pour multiférule en verre de silice, ladite ébauche étant constituée par une pièce en verre de silice présentant une pluralité de canaux longitudinaux parallèles entre eux, caractérisé par le fait que l'on effectue les opérations suivantes: - on disperse de la silice synthétique ayant des grains de diamètre inférieur à 75ym dans un polymère fondu, à l'aide d'une calandreuse chauffée à une température comprise entre 800C et 100in, le pourcentage de silice dans le mélange étant au moins égal à 80% en poids, - on chauffe le composite obtenu, à une température comprise entre 110 C et 1300 C, on le comprime sous une pression comprise entre 2 et 20 bars, et on l'extrude à travers une buse possédant intérieurement à l'emplacement futur desdits canaux une pluralité de tiges parallèles entre elles, de section circulaire ou en losange, - on élimine ledit polymère par un chauffage lent sous oxygène, à raison d'une montée inférieure à cinq degrés par minute jusqu'à une température de l'ordre de 600il, - on opère un traitement thermique de densification entre 1300xi et 14500C sous vide ou sous atmosphère d'hélium pendant une durée comprise entre une et trois heures. 2/ Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit polymère est choisi dans le groupe formé par le polyéthylène basse densité, les alcools polyvinyliques, les polyacrylates. 3/ Procédé de réalisation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le pourcentage de silice dans ledit mélange est égal à 90% en poids.