Brevet FR2821165A1 — publié le 20020823

La présente invention concerne le domaine des fibres optiques. Plus précisément encore, elle concerne le domaine du dénudage des fibres optiques. Généralement une fibre optique est composée de trois parties : un c#ur 10, une gaine 20 et des revêtements plastiques 30, comme schématisé sur la figure 1. Typiquement la gaine 20 a un diamètre de l'ordre de 125pm, tandis que les revêtements 30 ont un diamètre de l'ordre de 200 à 450um. Le c#ur 10, qui est la partie optiquement active, est le plus souvent en silice (Si02) dopée, par exemple au germanium (Ge). La gaine 20 qui sert d'isolant dans le transport de l'énergie lumineuse est en général en silice pure. Les revêtements 30 protègent la fibre nue (c#ur 10 + gaine 20) des contraintes mécaniques et chimiques du milieu environnant. Ils doivent, à ce titre, former barrage vis-à-vis de l'environnement (eau, UV ...). Les agressions mécaniques comprennent entre autres des courbures, micro-courbures (déformations locales de l'interface c#urgaine), écrasement, traction, abrasion, torsion. Ces agressions peuvent entraîner des pertes de transmission et une baisse des caractéristiques mécaniques. Les agressions chimiques sont notamment dues à l'eau et à l'hydrogène qui détériorent la fibre dans le temps. Par exemple l'action de l'eau sur des micro-fissures présentes dans la silice entraîne une diminution de la résistance mécanique et donc de la durée de vie de la fibre. De même, la diffusion de l'hydrogène dans la silice provoque une augmentation des pertes en transmission. Pour tenir compte de ces agressions, habituellement, la fibre est protégée par deux revêtements polymères 30: un revêtement primaire, souple, en acrylate ou en uréthane acrylate, destiné à protéger plus particulièrement la fibre des micro courbures, et un revêtement secondaire, plus dur, en epoxyacrylate ou en uréthane-époxyacrylate, destiné à protéger la fibre des contraintes extérieures. Les revêtements 30 connus permettent typiquement d'assurer à la fibre, une résistance à la traction d'environ 6daN. L'homme de l'art se reportera utilement aux documents [1 ], [2] et [3] qui traitent notamment des fibres optiques et réalisation de composants sur celles-ci. Bien que leur destruction, même locale, fragilise fortement la fibre optique (par exemple sujette aux agressions du milieu extérieur tel que l'eau (phénomène d'hydrolyse), favorisant la propagation des micro fissures présentes à la surface de la silice), il est parfois nécessaire de dénuder localement des fibres optiques pour intervenir sur celles-ci, par exemple pour la réalisation de réseaux de Bragg. Le dénudage consiste en une ablation locale du ou des revêtements d'une fibre optique. Différentes techniques de dénudage ont déjà été proposées. Cependant aucune ne donne pleinement satisfaction. En particulier, les techniques actuelles de dénudage ne garantissent aucune conservation de la résistance à la traction et ne permettent pas d'en assurer une quelconque répétabilité. L'utilisation de pinces à dénuder [4] entraîne par exemple une chute des caractéristiques mécaniques de la fibre optique, dont la résistance à la traction. Cette dégradation est la conséquence du contact physique entre l'ensemble coeur/gaine et la pince qui entraîne l'apparition de micro fissures à la surface de la silice. Ces micro fissures répondent alors à un phénomène de propagation favorisant la fragilisation des fibres ainsi dénudées. La présente invention a pour but de proposer un nouveau de procédé de dénudage de fibres optiques. La présente invention a en particulier pour but de fournir un procédé de dénudage ne nécessitant aucune élévation en température ce qui garantit l'intégrité mécanique et chimique des différents éléments constituant la fibre optique. Ceci, contrairement aux techniques de dénudage par jet d'air chaud haute pression [5] ou encore par système de couteaux chauffants [6]. L'invention a en particulier pour but de proposer un procédé permettant de dénuder localement la gaine d'une fibre, en ôtant localement et sur des longueurs très diverses le ou les revêtements d'une fibre optique, en conservant des caractéristiques mécaniques élevées, en particulier une bonne résistance à la traction. Dans le cadre de l'invention, le tronçon à dénuder peut aussi bien se trouver en extrémité qu'au milieu d'un segment de fibre. La présente invention peut notamment trouver application dans les différents procédés de fabrication de filtres à base de réseaux de Bragg sur tout type de fibres optiques (200um à 450pm). Le procédé conforme à l'invention n'est cependant pas limité à cette application, son utilisation peut être étendue pour une multitude d'applications nécessitant une ablation locale du ou des revêtements de la fibre. La présente invention a également pour but de proposer un procédé qui permette d'atteindre, sans la détériorer, la surface externe de la gaine. En effet, dans de nombreux cas, les contraintes techniques liées aux process de fabrication de composant sur fibres optiques (notamment à base de réseau de Bragg) et les performances mécaniques auxquelles ils doivent répondre, imposent un minimum de contact physique avec l'ensemble c#ur / gaine de la fibre en silice. En particulier, le procédé de l'invention doit permettre, après dénudage une photo inscription de la fibre optique. Et pour permettre cette photo inscription, le procédé doit livrer une fibre dénudée parfaitement propre, après dénudage. De plus, à titre auxiliaire, dans le but de faciliter la reconstitution ultérieure du ou des revêtements de la fibre, l'invention a de préférence également pour objectif de délivrer des interfaces de dénudage nettes et régulières. Les buts précités sont atteints dans le cadre de la présente invention, grâce à un procédé comprenant les étapes qui consistent à : - retirer localement et mécaniquement une partie du revêtement externe de la fibre, déposer un solvant chimique sur la périphérie de cette zone de la fibre, et - retirer mécanique le ou les revêtements ainsi fragilisés. La présente invention concerne également les fibres optiques ainsi obtenues, en particulier des fibres munies d'un réseau de Bragg au niveau de sa zone dénudée. D'autres caractéristiques, buts et avantages, de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 précédemment décrite représente une vue schématique en coupe transversale d'une fibre optique classique, - les figures 2,3 et 4 représentent schématiquement les trois étapes de base successives conformes à la présente invention permettant le dénudage d'un tronçon de fibre optique, et - les figures 5,6, 7 et 8 représentent schématiquement quatre étapes successives optionnelles, conforme à la présente invention, permettant d'obtenir des interfaces d'extrémités du tronçon dénudé de parfaite qualité. Dans le cadre de la présente invention, avant mise en #uvre du procédé de dénudage, la fibre, schématisée sous la référence 40 sur les figures 2 et suivantes annexées, est positionnée dans un support. Plus précisément, de préférence, la fibre 40 est positionnée dans un support présentant un dièdre concave en V de précision, afin de limiter les contacts physiques avec l'ensemble c#ur 10/gaine 20 de la fibre en silice 40. Une fois la fibre 40 ainsi positionnée, on procède à l'ablation d'un copeau du revêtement 30 à l'aide d'une lame 50. Cette opération d'ablation d'un copeau dans le revêtement 30 est réalisée en venant raser, mais sans jamais le toucher, l'ensemble c#ur 10/gaine 20 de la fibre 40 sur la distance désirée de dénudage. Pour cela, la lame 50 doit être rigoureusement positionnée quant à la distance de son arête de coupe par rapport à l'ensemble c#ur 10/gaine 20 et quant à l'angle d'attaque. Plus précisément encore au cours de cette opération d'ablation, la lame 50 est orientée selon un angle inférieur à 30 par rapport à l'axe 0-0 de la fibre 40. Sur la figure 2, on a schématisé sous la référence D le sens de déplacement de la lame 50. Une fois le copeau du revêtement ainsi retiré, comme illustré sur la figure 3, on recouvre le tronçon de fibre à dénuder préalablement traité mécaniquement, d'un solvant chimique 60. Celui-ci est destiné à détériorer en partie et ramollir la zone du revêtement 30 coïncidant avec la zone de la fibre à dénuder. Comme schématisé sur la figure 4, il reste alors à retirer mécaniquement le ou les revêtements 30 ainsi fragilisé(s). De préférence, l'évacuation du ou des revêtements chimiquement attaqué (s) est réalisée à l'aide d'un jet d'air sec ou d'un pinceau imbibé d'éthanol ou d'un bain à ultrasons pour laisser apparaître l'ensemble c#ur 10/ gaine 20 de la fibre nue. Sur la figure 4, on a schématisé sous la référence 62 la partie du revêtement 30 ainsi éliminée, imbibée de solvant. Cependant, de préférence, dans le cadre de la présente invention, il est prévu en outre les étapes schématisées sur les figures 5 à 8 destinées à réaliser des interfaces parfaites en extrémité du tronçon dénudé. Pour cela, une lame 50 est positionnée, perpendiculairement à l'axe 0-0 de la fibre, sur chaque extrémité du tronçon à dénuder, légèrement audelà de la portion retirée à la fin de l'étape illustrée sur la figure 4. Les lames 50 utilisées à l'étape de la figure 5 doivent être également rigoureusement positionnées, de façon à ne jamais être en contact avec l'ensemble c#ur 10/ gaine 20 de la fibre. On assure ensuite un mouvement de rotation relatif entre la fibre 40 et les lames 50, de préférence par rotation de la fibre 40 sur elle-même autour de son axe 0-0 ou le cas échéant par entraînement à rotation des lames 50 autour de la fibre 40 maintenue fixe. Ce mouvement de rotation relatif permet de créer une incision radiale référencée 42 sur la figure 5, au niveau des interfaces de dénudage définitives, sur l'ensemble du périmètre de la fibre. Par déplacement à translation des lames 50, vers le centre de la zone dénudée, ou à l'aide de tout autre moyen équivalent, les tronçons 44 ainsi délimités par les incisions 42, sont déplacés vers le centre de la zone dénudée (voir figure 6). Un solvant chimique est ensuite déposé sur ces tronçons 44 (figure 7) puis les tronçons 44 ainsi fragilisés et ramollis sont éliminés mécaniquement. Là encore, de préférence, on utilise pour cela un jet d'air sec ou un pinceau imbibé d'éthanol ou d'un bain à ultrasons afin d'évacuer le tronçon 44 de revêtement attaqué chimiquement et imbibé de solvant. On obtient ainsi comme illustré sur la figure 8, une fibre 40 dénudée sur un tronçon bien délimité et présentant des interfaces parfaites. Le procédé de dénudage conforme à la présente invention autorise un contrôle et une répétabilité parfaite des longueur dénudées. Il permet donc un dénudage parfaitement automatisé, par opposition au procédé actuellement connu qui généralement n'autorise qu'un dénudage manuel. La présente invention permet également une conservation importante des caractéristiques mécaniques de la fibre (conservation d'environ 75% de la résistance à la traction initiale) en limitant les contacts physiques avec l'ensemble c#ur 10/gaine 20 en silice. Enfin, il autorise un dénudage aussi bien sur de petites longueurs de l'ordre de 5mm, que sur de grandes longueurs (200mm et plus). Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modalités de mise en #uvre qui viennent d'être décrites mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. Bien évidemment dans l'hypothèse où la zone dénudée est réalisée en extrémité de la fibre, une seule lame 50 est utilisée à l'étape correspondant à la figure 5. [1] D. Varelas, "mechnical reliability of optical fiber Bragg gratings", Thèse de doctorat de l'université de Lausane (Suisse), 1998. [2] S. Boj, "Réalisation de filtres sélectifs en fréquence intégrés dans les fibres optiques et applications", Thèse de doctorat de l'université de Lille, 1995. [3] Documentation technique des machines de regainage Vytran Corportion, 1999. [4] Catalogue général des Produits de Département 1 SES-STERLING [5] A novel method of removing optical fiber coating with hot air stream, Department of Information and Communications, Kwangju Institute of Science and Technology, 572 Sangamdong,Kwangsan-ku, Kwangju, 506- 712, Korea [6] Catalogue général des Produits de Département Il SES-STERLING REVENDICATIONS 1. Procédé de dénudage d'une fibre optique, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes qui consistent à : - retirer localement et mécaniquement une partie du revêtement externe (30) de la fibre (40), - déposer un solvant chimique (60) sur la périphérie de cette zone de la fibre, et - retirer mécaniquement le ou les revêtements (30) ainsi fragilisés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étape de retrait local et mécanique d'une partie du revêtement externe (30) de la fibre est une étape d'ablation d'un copeau de revêtement. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'étape de retrait local et mécanique d'une partie de revêtement externe de la fibre est réalisée à l'aide d'une lame (50) orientée selon un angle inférieur à 30 par rapport à l'axe 0-0 de la fibre. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la fibre (40) est préalablement positionnée dans un V de précision. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à réaliser une incision périphérique dans le revêtement (30) de la fibre, légèrement sur l'extérieur de la zone préalablement dénudée, à l'aide d'une lame positionnée perpendiculairement à l'axe de la fibre et à effectuer une rotation relative entre la lame et la fibre, puis l'élimination du tronçon de fibre ainsi délimité. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend la réalisation de deux incisions périphériques dans le revêtement (30) de la fibre respectivement sur les extrémités de la zone préalablement dénudée. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'étape d'élimination du ou des tronçons du revêtement délimité par une incision (42) comprend l'étape de déplacement mécanique dudit tronçon vers le centre de la zone dénudée, par exemple par sollicitation de la lame de coupe (50). 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'étape d'élimination d'un tronçon délimité par une incision (42) comprend un dépôt de solvant chimique. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que chaque lame (50) utilisée est rigoureusement positionnée afin de ne pas toucher l'ensemble c#ur (10)/gaine (20) de la fibre. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape d'élimination mécanique d'une partie de revêtement (30) de fibre préalablement fragilisée par attaque chimique, à l'aide d'un jet d'air sec. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape d'élimination mécanique d'une portion de revêtement (30) préalablement attaquée par solvant chimique, à l'aide d'un pinceau imbibé d'éthanol. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend une étape d'élimination mécanique d'une portion de revêtement (30) de fibre préalablement fragilisée par attaque chimique, à l'aide d'un bain à ultrasons. 13. Fibre optique partiellement dénudée par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 12. 14. Fibre selon la revendication 13, caractérisée par le fait que la zone dénudée est une zone intermédiaire de la fibre. 15. Fibre selon la revendication 13, caractérisée par le fait que la zone dénudée est une zone d'extrémité. 16. Fibre selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisée par le fait que la fibre (40) comprend un réseau de Bragg au niveau de sa zone dénudée.