Brevet FR2739374A1 — publié le 19970404

La présente invention concerne le filage de fibres optiques au moyen d'un four de filage comportant une ouverture d entrée et une ouverture de sortie. La figure 1 est un schéma par blocs général d'un ap pareil de filage de fibres optiques. En se référant à la figure 1 on décrira ci-après le processus de filage fibres opti- Une préforme de fibres optiques 100 introduite et entraînée lentement dans un four 102 par le mécanisme de posi tionnement d'un contrôleur de position 116. température à 'intérieur du four est généralement de quelques milliers de degrés Celsius, et cette température est de 2 C à 2300 C. Cette température permet à une fibre optique nue 118, provenant de la préforme 100, d'être tirée à travers une extrémité coni que allant en s'amincissant. Un cabestan 110 fournit la force de traction qui est appliquée à la fibre optique nue 118. Un détecteur de diamètre extérieur 104 détermine si le diamètre extérieur de la fibre optique se conforme à une valeur prédé terminée (typiquement de 125 pm) et fournit le résultat à un contrôleur de diamètre 114. Le contrôleur de diamètre 114 com mande le cabestan 110 pour maintenir le diamètre de la fibre optique nue à 125 gm. Le cabestan 110 tourne en réponse à des signaux de commande provenant du contrôleur de diamètre 114, de sorte que la tension de traction appliquée à la fibre optique réglée. Un bloc de revêtement primaire 106 et un bloc de revêtement secondaire 108 recouvrent la fibre optique descen dante d'une couche de résine acrylique de protection ou d'une couche de résine silicone de protection. Cette opération est effectuée sur des fibres optiques nues relativement froides. Après le processus ci-dessus, la fibre optique tirée vers l'ex térieur par la tension de traction du cabestan 110, est enrou lée sur une bobine 112. La figure 2 est une vue en coupe représentant la structure du four d'un appareil de filage de fibres optiques conventionnel. A l'intérieur du four 60, qui liquéfie une pré forme 70 à haute température, de manière à filer une fibre op tique 90, un élément de chauffage 78 est installé pour générer grande quantité de chaleur au moyen d'une résistance élec- trique. Autour de l'élément de chauffage 78, un isolateur 80 est installé pour éviter que la chaleur générée par l'élément de chauffage 78 soit transférée à l'environnement. Un manchon de fond 84, réalisé en graphite, est installé autour de l'ex trémité inférieure dans l'élément de chauffage 78. Au sommet de l'élément de chauffage 78, un diffuseur de gaz 76 est installé pour fournir des gaz inertes 92. Le diffuseur de gaz 76 com porte un tube de quartz mince 74 installé à son extrémité supé rieure pour l'extraction des gaz inertes 92. Dans le bas d'un bloc de prolongement 86 installé à l'extrémité inférieure du four 60, un iris 88 est monté pour contrôler la taille du trou à travers lequel la fibre optique 90 est tirée. L'appareil de filage de fibres optiques décrit ci- dessus liquéfie la préforme 70 à des températures élevées, ha bituellement au-dessus de 2000 C, dans le four 60, afin de fi ler une fibre optique 90 de 125 gm de diamètre. Généralement, on utilise un four 60 à résistance de graphite. Cependant, le four 60 à résistance de graphite génère de la poudre de gra phite à haute température risquant d'affecter défavorablement les propriétés mécaniques de la fibre optique 90. Pour cette raison, le four 60 à résistance de gra phite est équipé du diffuseur de gaz 76, 77. Le diffuseur de gaz 76, 77 produit l'écoulement de gaz inertes 92, par exemple de l'argon ou de l'hélium, dans le four 60, de façon qu'on Ob tienne une fibre optique 90 de qualité uniforme. Ensuite, les gaz inertes sortent du four en passant à travers un premier in tervalle 72 formé entre le tube de quartz mince 74 et la pré forme 70 placée au sommet du four 60. Pour une pression exercée par les gaz inertes 92 fournis à l'intérieur du four 60, et pour un débit uniforme des gaz inertes 92, les conditions ré gnant dans le four 60 doivent être constantes. Pour obtenir ces conditions, un tube de quartz mince 74 est installé au sommet du four 60, de façon que la préforme 70 soit introduite à tra vers ce tube de quartz 74 et se déplace vers le centre du four 60, l'intervalle entre le tube de quartz 74 et la préforme 70 étant maintenu à approximativement 1 mm. Dans le four 60 réalisé selon la structure décrite jusqu'ici, les conditions à l'intérieur du four 60 changent fortement lorsqu'une préforme 70 de diamètre légèrement varia ble passe à travers la zone supérieure du four 60. Cela est dû au fait que les gaz inertes 92 sortent du four sans rencontrer la moindre restriction rigoureuse, et il en resulte une dégra dation de la qualité des fibres optiques 90 produites. Lorsqu'on utilise une préforme 70 grand diamètre pour filer une fibre optique 90, la préforme doit nécessai rement etre montée dans un mandrin 62 d'un appareil de filage de fibres optiques. La présente invention a pour but de minimiser la va riation de pression dans le four même s'il apparaît une varia tion diamètre localisée entre une préforme de fibres optiques et une tige de quartz auxiliaire et minimiser les variations de vitesse de débit des gaz inertes dans le four. Un four de filage de fibres optiques selon l'inven tion, comportant une ouverture d'entrée et ouverture de sortie est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage destiné à chauffer préforme de fibre optique introduite par l'ouverture d'entrée, de manière à permettre à une fibre optique nue d'être tirée hors de l'ouver ture de sortie ; des moyens établissant un courant de gaz inertes passant à l'intérieur du four pour sortir par l'ouverture d'entrée ; et un manchon d'entrée dans lequel l'ouverture d'entrée est for mée, la surface intérieure du manchon d'entrée comprenant des saillies et/ou des rainures qui augmentent sa résistance au courant des gaz inertes en train de sortir. De préférence, au moins une rainure est formée autour de la circonférence intérieure du manchon d'entrée. La rainure peut être formée uniformément autour de la circonférence, avec une profondeur régulière. De préférence, la profondeur de la rainure est d'au moins 0,5 mm, la largeur la rainure est d'au moins 1 mm, et la longueur axiale du manchon d'entrée est d'au moins 10 mm. Lorsqu'on utilise plus d une seule de ces rainures, la distance entre les rainures peut être d'au moins 1 mm. De préférence, la longueur axiale et le diamètre in térieur du manchon d'entrée sont respectivement de 450 mm et 53 mm, la profondeur chaque rainure est de 1, 5 mm, la lar geur de chaque rainure est de 5 mm, et la distance entre les rainures est de 5 mm. En variante manchon d'entrée peut comprendre au moins deux telles rainures de profondeurs différentes. Le dispositif de chauffage peut comprendre un élément de chauffage électrique et peut être entouré par un isolateur électrique pour éviter la chaleur générée par l'élément de chauffage s'échappe vers l'environnement. On peut utiliser un manchon inférieur en graphite en touré par l'élément de chauffage et placé au voisinage de l'ou verture de sortie. Les moyens pour établir un courant de gaz inertes peuvent comprendre diffuseur de gaz placé au voisinage du manchon d'entrée et du de l'élément de chauffage. De préfé rence, l'ouverture de sortie est définie par un iris réglable formé dans un bloc de prolongement. De préférence, diamètre intérieur du manchon d'en trée est supérieur au diamètre de la préforme d'au moins 0,5 mm, mais pas de plus de 8 mm. La présente invention sera décrite ci-après de ma nière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représen tés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma par blocs, général, d'un appareil de filage de fibres optiques ; - la figure 2 est une vue en coupe représentant la structure du four d'un appareil de filage de fibres optiques conventionnel réalisé selon l'art antérieur ; - la figure 3 est une vue en coupe représentant la structure du four d'un appareil de filage de fibres optiques selon la présente invention ; - les figures 4A et 4B sont des vues en coupe repré sentant schématiquement la structure du manchon d'entrée ins tallé sur le sommet du four selon la présente invention. Un mode de réalisation préférentiel de la présente invention sera décrit en détails en se référant aux dessins an nexés. Les figures 3, 4A et 4B sont des vues en coupe du four et du manchon d'entrée d'un appareil de filage de fibres optiques selon la présente invention, dans lequel un élément de chauffage 24 destiné à générer des températures élevées au moyen d'une résistance électrique, est installé dans un four 10. L'élément 24 liquéfie une préforme 12 pour permettre le fi lage d'une fibre optique 40. Un isolateur 30 est installé au tour de l'élément de chauffage 24 pour éviter que la chaleur générée par cet élément de chauffage 24 soit transférée à l'en vironnement. Un manchon de fond en graphite 34 est installé au tour du fond intérieur de l'élément de chauffage 24. Des diffuseurs de gaz 20 et 21 fournissent des gaz inertes 28 et sont installés dans le haut et dans le bas de l'élément de chauffage 24. Un manchon d'entrée 16 est installé sur le dessus du diffuseur de gaz 20 de manière à être aligné avec l'axe cen tral de l'élément de chauffage 24, afin de minimiser les fluc tuations de pression à l'intérieur de l'élément de chauffage 24, et la variation de débit des gaz inertes 28. Le diamètre intérieur du manchon d'entrée 16 est supérieur au diamètre de la préforme 12 d'au moins 0,5 mm, mais pas de plus de 8 mm. Le manchon d'entrée 16 est muni d'au moins une rai nure uniforme 18 autour de sa circonférence intérieure, afin d'éviter une grande résistance au courant des gaz inertes 28 sortant. Le diamètre intérieur B de la rainure 18 est supérieur d'au moins 1 mm au diamètre intérieur C du manchon intérieur (c'est-à-dire que sa profondeur est d'au moins 0,5 mm), la lar geur D de la rainure 18 est d'au moins 1 mm, la distance E en tre les rainures est d'au moins 1 mm, et la hauteur A du manchon d'entrée 16 est d'au moins 10 mm. De plus, la forme du manchon d'entrée 16 est telle que la hauteur A et le diamètre intérieur B du manchon d'entrée 16 sont respectivement de 450 mm et 53 mm, que le diamètre intérieur C de la rainure 18 est de 56 mm (c'est à dire que sa profondeur est de 1,5 mm), que la largeur D de la rainure 18 est de 5 mm, et que la dis tance E entre les rainures 18 est de 5 mm. On peut former au moins deux rainures 18 de diamètres différents. Dans le bas d'un bloc de prolongement 36 installé au- dessous du four 10, est formé un iris 38 destiné à contrôler la taille du trou par lequel les fibres optiques sont tirées. Dans un tel four, la préforme de fibre optique est introduite dans le four 10 par le centre du manchon d'entrée 16 et les gaz inertes 28 sortent du four 10 par un premier in tervalle 14 formé entre la préforme 12 et le manchon 16. Pen dant que les gaz inertes 28 sortent du four, l'effet les conditions régnant à l'intérieur du four 10 est relativement faible car on donne au manchon d'entrée 16 du four 10 hau teur A supérieure à celle du four 60 selon l'art antérieur, et la surface intérieure du manchon 16 comporte beaucoup de rainu- 18 de différents diamètres, ce qui offre ainsi une grande résistance aux gaz inertes 28 lorsque ces derniers sortent du four 10 par le premier intervalle 14. Ce four permet de minimiser la dégradation de qua lité des fibres optiques résultant de la variation des condi tions à l'intérieur du four, même lorsqu'une préforme est reliée à une tige de quartz auxiliaire avec une certaine varia tion de diamètre. De plus, le four comporte un manchon d entrée qui minimise les fluctuations de débit des gaz inertes et la pression à l'intérieur du four, même lorsque la préforme est reliée à une tige de quartz auxiliaire en présentant ainsi - taines variations localisées de diamètre. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Four de filage de fibres optiques (10) comportant une ou verture d'entrée et une ouverture de sortie, caractérisé en ce qu' il comprend un dispositif de chauffage (24) destiné à chauffer une préforme de fibre optique (12) introduite par l'ouverture d'entrée, de manière à permettre à une fibre optique nue (40) d'être tiree hors de l'ouverture de sortie ; des moyens établissant un courant de gaz inertes (28) passant à l'intérieur du four pour sortir par l'ouverture d'entrée ; et un manchon d'entrée (16) dans lequel l'ouverture d'entrée formée, la surface intérieure du manchon d'entrée (16) compre nant des saillies et/ou des rainures (18) qui augmentent sa ré sistance au courant des gaz inertes sortant. 2 ) Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une rainure (18) est formée autour de la circonférence intérieure du manchon d'entrée (16). 3 ) Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure (18) est formée uniformément autour de la circonfé rence, avec une profondeur régulière. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que profondeur de la rainure (18) est d'au moins 0,5 mm, la lar geur de la rainure est d'au moins 1 mm, et la longueur axiale manchon d'entrée (16) est d'au moins 10 mm. 5 ) Four selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' utilise plus d'une de ces rainures (18) et la distance entre rainures est d'au moins 1 mm. 6 Four selon la revendication 5, caracterisé en ce que la longueur axiale et le diamètre intérieur du manchon d'entrée (16) sont respectivement de 450 mm et 53 mm, la profondeur de chaque rainure est de 1,5 mm, la largeur de chaque rainure est de 5 et la distance entre les rainures est de mm. 7 ) Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon d'entrée (16) comprend au moins deux de ces rainures (18) présentant des profondeurs différentes. 8 ) Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (24) comprend un élément de chauf fage électrique. 9 ) Four selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' il comprend en outre un isolateur (30) entourant 'élément de chauffage pour éviter que la chaleur générée par cet élément de chauffage (24) s'échappe vers l'environnement. 10 ) Four selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' il comprend en outre un manchon de fond en graphite (34) entouré par 'élément de chauffage (24) et placé au voisinage de l'ouverture de sortie. 11 ) Four selon la revendication 1, caracterisé en ce que les moyens pour établir un courant de gaz inertes comprennent des diffuseurs de gaz (20, 21) placés au voisinage du manchon d'entree (16) et du bas de l'élément de chauffage. 12 ) Four selon la revendication 1, caracterisé en ce que l'ouverture de sortie est définie par un iris reglable (38) formé dans un bloc de prolongement (36). ) Four selon la revendication 1 en combinaison avec une forme de fibres optiques, caractérisé en ce que diamètre intérieur du manchon d'entrée (16) est supérieur au diamètre de la préforme (12) d'au moins 0,5 mm, mais pas de plus de 8 mm.