Brevet FR2776997A1 — publié le 19991008

L'invention se rapporte à un dispositif pour fabriquer une préforme de fibre optique, qui comprend un tour verrier pour maintenir un tube de verre par l'intermédiaire de mandrins serrés aux deux extrémités du tube, une centrale à gaz pour injecter des composés gazeux à l'intérieur du tube par l'intermédiaire d'une connexion étanche à une extrémité du tube, et une source d'énergie thermique nécessaire au dépôt des composés gazeux à l'intérieur du tube ou au rétreint du tube à la fin du dépôt. Dans un tel dispositif, I'énergie thermique fournie par la source se transmet à la connexion étanche par l'intermédiaire d'une extrémité du tube de verre. Cette connexion comprend un joint d'étanchéité qui est ainsi porté à une température élevée lors du dépôt des composés gazeux ou lors du rétreint du tube. Or le caractère étanche du joint est très important pour prévenir tout risque de rejet des composés gazeux dans le milieu extérieur au dispositif ou de contamination du dépôt par le milieu extérieur. On connaît une solution au problème de l'échauffement de la connexion étanche entre la centrale à gaz et l'extrémité du tube, qui consiste à définir un joint ayant une géométrie complexe et à le fabriquer avec des matériaux spéciaux pour garantir l'étanchéité de la connexion aux températures engendrées par le chalumeau. Toutefois cette solution entraîne un surcoût dans le fabrication de la préforme. On connaît une autre solution au problème précédent qui consiste à maintenir le tube de verre sur le tour verrier par I'intermédiaire d'un embout tubulaire. De cette façon, I'extrémité du tube est disposée à une certaine distance de la connexion étanche et du mandrin qui ne sont en contact qu'avec l'embout tubulaire. Le diamètre intérieur de cet embout est légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube de verre et est assemblé par collage sur une zone de recouvrement du tube de verre à l'intérieur de l'embout tubulaire. On crée ainsi une discontinuité qui permet de dissiper une grande partie de l'énergie thermique par l'intermédiaire de la section extrême du tube de verre. Toutefois cette solution entraîne là encore un surcoût dû à la réalisation et à l'assemblage de l'embout. Le but de l'invention est de résoudre le problème de l'échauffement de la connexion étanche entre la centrale à gaz et l'extrémité du tube de verre dans un dispositif de fabrication d'une préforme d'une façon qui allie efficacité et économie. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif pour fabriquer une préforme de fibre optique, qui comprend un tour verrier pour maintenir un tube de verre par l'intermédiaire de mandrins serrés aux deux extrémités du tube, une centrale à gaz pour injecter des composés gazeux à l'intérieur du tube par l'intermédiaire d'une connexion étanche à une extrémité du tube, et une source d'énergie thermique nécessaire au dépôt des composés gazeux à l'intérieur du tube ou au rétreint du tube à la fin du dépôt, caractérisé en ce qu'une bague de verre est insérée autour du tube et un film de liquide est inséré entre la bague et le tube, la bague de verre étant disposée à proximité de la connexion étanche pour piéger et diffuser un rayonnement lumineux engendré dans le tube de verre par la source d'énergie thermique lors du dépôt des composés gazeux ou du rétreint du tube. L'énergie thermique fournie par la source se propage dans le tube de verre en direction de ses extrémités principalement sous la forme d'un rayonnement lumineux. La bague insérée autour du tube de verre est elle même en verre pour présenter un indice de réfraction sensiblement égal à celui du tube de sorte que le saut d'indice à l'interface est négligeable. Par l'intermédiaire du film de liquide, le rayonnement lumineux se transmet du tube à la bague qui le diffuse dans le milieu extérieur. L'énergie thermique qui est ainsi piégée et diffusée par la bague de verre n'est donc pas transmise à la connexion étanche, ce qui contribue à réduire son échauffement. Selon l'invention, la bague de verre est insérée facilement et rapidement sur le tube de verre de sorte qu'on réalise une économie d'équipement et de temps machine. De surcroît, le risque de casser le tube de verre lors du montage de la bague est considérablement réduit par rapport au collage d'un embout tubulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention illustré par les dessins. La figure 1 montre de façon schématique un dispositif de fabrication d'une préforme qui comprend selon l'invention une bague de verre montée autour d'un tube de verre. La figure 2 est une vue agrandie de la figure 1 qui montre la bague de verre disposée autour du tube de verre. La figure 3 montre de façon schématique un dispositif de fibrage d'une préforme qui comprend selon l'invention une bague de verre montée autour d'un barreau de verre. Un dispositif pour fabriquer une préforme et connu par exemple sous le nom de dispositif à MCVD comprend, figure 1, un tour verrier 1 qui maintient un tube de silice 3 par l'intermédiaire de deux mandrins 5A et 5B serrés à deux extrémités 3A et 3B du tube de verre en lui imposant un mouvement de rotation sur lui-même R. Une centrale à gaz 7 injecte à l'intérieur du tube de silice 3 de l'oxygène 02 qui est chargé de vapeurs de composés tels le tétrachlorure de silicium SiCI4 et le tétrachlorure de germanium GeCI4. Un chalumeau 9 chauffe le tube de silice 3 en se déplaçant en translation T le long de ce dernier dans un même sens que l'écoulement des composés gazeux et qui, sur la figure 1, va de l'extrémité 3A serrée dans le mandrin 5A vers l'extrémité 3B serré par le mandrin 5B. Lorsqu'il arrive à proximité de l'extrémité 3B, le chalumeau 9 revient rapidement à son point de départ pour recommencer une nouvelle passe. Le chalumeau 9 fournit une énergie thermique nécessaire au dépôt des composés gazeux à l'intérieur du tube de verre. Dans la zone de chauffe la plus proche du chalumeau 9, les composés gazeux réagissent en formant des particules qui se déposent ensuite sur la paroi interne du tube de silice 3 en aval du chalumeau 9 dans le sens d'écoulement des gaz. Les particules déposées sont vitrifiées par le chalumeau 9 au cours de son déplacement le long du tube de silice 3. A la fin du dépôt, le tube de silice 3 comprend une gaine formée des couches déposées les premières et un coeur formées de couches déposées les dernières. La centrale à gaz 7 est alors fermée pour couper l'injection des gaz. L'opération de rétreint du tube de silice 3 commence, au cours de laquelle le chalumeau 9 élève la température du tube de silice 3 de façon à ramollir la silice et à provoquer un rétrécissement du tube. Après une passe dite d'attaque, le chalumeau 9 est déplacé à une vitesse très lente pour fermer le tube de silice 3 en une préforme pleine, qui pourra être éventuellement rechargée. La communication entre la centrale à gaz 7 et le tube de silice 3 est assurée à une extrémité 3A du tube par une connexion étanche 13 qui comprend un joint torique 13A. le caractère étanche du joint est très important pour prévenir tout risque de rejet des composés gazeux dans le milieu extérieur au dispositif ou de contamination du dépôt MCVD par le milieu extérieur. Selon l'invention, une bague 15 de forme cylindrique est insérée autour du tube de silice 3 et à proximité de la connexion étanche 13 en étant disposée en aval du mandrin 5A serrant l'extrémité 3A du tube de silice 3. Comme indiqué précédemment, la bague 15 est elle même en silice pour présenter un indice de réfraction sensiblement égal à celui du tube 3 de sorte que le saut d'indice à l'interface est négligeable. Un liquide est ensuite inséré entre la bague de verre et le tube pour former un film 17. L'énergie thermique fournie par le chalumeau 9 se propage dans le tube de silice 3 en direction de ses extrémités 3A et 3B principalement sous la forme d'un rayonnement lumineux. Par l'intermédiaire du film de liquide 17, ce rayonnement lumineux se transmet du tube 3 à la bague 15 qui le diffuse dans le milieu extérieur. L'énergie thermique qui est ainsi piégée et diffusée par la bague de silice 15 n'est donc pas transmise à la connexion étanche 13, ce qui contribue à réduire son échauffement. Selon une première variante du mode de réalisation de l'invention, visible sur la figure 2, le film de liquide 17 possède un indice de réfraction sensiblement égal à celui de la bague de verre 15 et du tube de verre 3. Par la présence du film de liquide 17 on augmente la transmission du rayonnement lumineux entre les deux pièces. Comme indiqué sur la figure 2, la bague 15 est maintenue fixe par rapport au tube 3 par l'intermédiaire de joints 19 qui retiennent également le film de liquide 17 entre la bague 15 et le tube 3. L'utilisation de joints à lèvres, montés dans des logements adaptés et taillés dans la bague de silice 15, garantit un jeu constant avec le tube de silice 3. Le film de liquide 17 est réparti d'une façon homogène à l'interface entre les deux pièces, ce qui contribue encore à une bonne transmission du rayonnement lumineux. Selon une deuxième variante du mode de réalisation de l'invention, le film de liquide 17 est inséré au contact d'une surface 151 de la bague 15 qui est soigneusement polie pour là encore augmenter la transmission du rayonnement lumineux à l'interface entre la bague et le tube. Il est prévu également de dépolir les faces latérales 15A et 15B et la face extérieure 15E de la bague de silice 15 pour augmenter la diffusion du rayonnement lumineux sous forme de chaleur dans le milieu extérieur du dispositif de fabrication de la préforme. Il est prévu de refroidir la bague de silice 15 à l'aide d'une soufflette à air comprimé 21, visible sur la figure 2, pour maintenir le film de liquide 17 à une température telle que son indice de réfraction reste sensiblement constant et égal à celui de la bague 15 et du tube 3. Un déflecteur 23 empêche l'air froid débité par la soufflette 21 de perturber le chauffage du tube de silice 3 par le chalumeau 9. L'invention s'applique également à un dispositif de fibrage d'une préforme de fibre optique. Un dispositif de ce type comprend, figure 3, une machine de descente préforme 25 pour descendre une préforme 27 dans un four de fibrage 9'. La machine de descente préforme 25 comprend un mandrin borgne 5' qui est monté mobile en translation parallèlement à un axe de fibrage L pour déplacer la préforme 27 par l'intermédiaire d'un barreau de verre 3' serré à une extrémité dans le mandrin 5' et soudé à une autre extrémité à la préforme 27. Selon l'invention, une bague de verre 15' est insérée autour du barreau de verre 3' et est disposée à proximité du mandrin 5' pour piéger et diffuser un rayonnement lumineux engendré dans le barreau de verre 3' par le four de fibrage 9'. Comme indiqué précédemment, la bague 15' insérée autour du barreau 3' présente un indice de réfraction sensiblement égal à celui du barreau 3' de sorte que le saut d'indice à l'interface est négligeable. Un liquide est ensuite inséré entre la bague de verre et le tube pour former un film 17. L'énergie thermique fournie par le chalumeau 9 se propage dans le barreau 3' principalement sous la forme d'un rayonnement lumineux. Par l'intermédiaire du film de liquide 17, ce rayonnement lumineux se transmet du barreau 3' à la bague 15' qui le diffuse dans le milieu extérieur. L'énergie thermique qui est ainsi piégée et diffusée par la bague de silice 15 n'est donc pas transmise au mandrin borgne 5', ce qui contribue a réduire son échauffement et à prévenir un risque de grippage. Un mandrin borgne en acier réfractaire n'est donc nécessaire. Les variantes décrites précédemment s'appliquent de la même façon à un dispositif de fibrage d'une préforme de fibre optique conforme à l'invention. REVENDICATIONS 1. Un dispositif pour fabriquer une préforme de fibre optique, qui comprend un tour verrier (1) pour maintenir un tube de verre (3) par l'intermédiaire de mandrins (5A,5B) serrés aux deux extrémités (3A,3B) du tube, une centrale à gaz (7) pour injecter des composés gazeux à l'intérieur du tube par l'intermédiaire d'une connexion étanche (13) avec une extrémité (3A) du tube, et une source d'énergie thermique (9) nécessaire au dépôt des composés gazeux à l'intérieur du tube ou au rétreint du tube à la fin du dépôt, caractérisé en ce qu'une bague de verre (15) est insérée autour du tube (3) et un film de liquide (17) est inséré entre la bague et le tube, la bague de verre étant disposée à proximité de la connexion étanche (13) pour piéger et diffuser un rayonnement lumineux engendré dans le tube de verre par la source d'énergie thermique (9) lors du dépôt des composés gazeux ou du rétreint du tube. 2. Un dispositif pour fibrer une préforme de fibre optique, qui comprend une machine de descente préforme (25) pour descendre une préforme (27) dans un four de fibrage (9') par l'intermédiaire d'un barreau en verre (3') serré à une extrémité par un mandrin (5') et soudé à une autre extrémité à la préforme, caractérisé en ce qu'une bague de verre (15') est insérée autour du barreau de verre (3') et un film de liquide (17) est inséré entre la bague et le barreau, la bague de verre étant disposée à proximité du mandrin (5') pour piéger et diffuser un rayonnement lumineux engendré dans le tube de verre par le four de fibrage (9'). 3. Un dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le film de liquide (17) possède un indice de réfraction sensiblement égal à celui de la bague (15,15') et à celui du tube ou du barreau (3,3'). 4. Un dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le film de liquide (17) est inséré au contact d'une surface polie (151) de la bague (15,15'). 5. Un dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la bague (15,15') possède des surfaces dépolies. 6. Un dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la bague (15,15') est maintenue fixe par rapport au tube ou au barreau (3,3') par l'intermédiaire de joints (19). 7. Un dispositif selon la revendication 6, dans lequel les joints (19) sont des joints à lèvres. 8. Un dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une soufflette (21) dirige de l'air sur la bague (15,15').