Brevet FR2812288A1 — publié le 20020201

i La présente invention concerne la fabrication de préforme de fibre optique. Elle concerne en particulier un procédé et un dispositif de fabrication d'une préforme de fibre optique. La fabrication d'une préforme, à partir d'une autre préforme dite primaire, laquelle comprend la partie optiquement guidante de la fibre optique issue de ladite préforme, par une technique de dépôt externe, latéral, telle que la technique de5 recharge plasma est aussi connue, et décrite par exemple dans la demande de brevet EP-A1-0.450.465. La préforme finale ainsi obtenue, appelée plus généralement simplement préforme, est destinée à fabriquer une fibre optique par fibrage. 0 La demande de brevet EP-A1-0.875.489 décrit un procédé de fabrication de préforme de fibre optique, qui comprend le déplacement en rotation d'une préforme cylindrique primaire le long de son axe, le déplacement relatif en translation de la préforme et d'une torche à plasma, et l'introduction d'une poudre de verre dans la flamme plasma, la poudre de verre étant accélérée avant qu'elle15 ne pénètre dans la flamme plasma par un gaz accélérateur introduit dans le courant de poudre de verre progressant par gravité. Le réglage de l'accélération est effectué par débit du gaz accélérateur. Le gaz accélérateur peut subir un pré- traitement tel qu'un chauffage ou l'introduction de matière de dopage en son sein. L'axe de la flamme du plasma et l'axe de la préforme sont décalés, d'une valeur20 généralement fonction de l'accélération de la poudre. Or il est difficile avec un procédé tel que décrit dans la demande de brevet EP-A1-0.875.489 d'optimiser le rendement de dépôt de silice, parce qu'il faut gérer l'évacuation de la chaleur générée par la torche à plasma, ce qui peut gêner le dépôt de silice sur la préforme. En effet la mise en place d'une évacuation efficace de la chaleur implique une extraction d'air, et donc une perturbation du flux du gaz accélérateur. Par suite le grain arrive de façon désordonnée, non maîtrisée, sur la préforme et ainsi tout l'avantage de l'utilisation de gaz accélérateur se trouve compromis voire perdu. Le procédé selon l'invention vise principalement à augmenter le rendement de dépôt du procédé de dépôt externe. Il vise aussi à permettre dans de bonnes conditions l'évacuation de la chaleur de la torche plasma sans perturber l'introduction de poudre dans la flamme plasma. A cet effet, I'invention concerne un procédé de fabrication de préforme de fibre 0 optique, qui comprend le déplacement en rotation d'une préforme cylindrique primaire le long de son axe, le déplacement relatif en translation de la préforme et d'une torche à plasma, et l'introduction d'une poudre de verre dans la flamme plasma, la poudre de verre étant accélérée avant qu'elle ne pénètre dans la flamme plasma par un gaz accélérateur introduit dans le courant de poudre de verre progressant par gravité, ledit procédé étant caractérisé en ce que le procédé de fabrication s'effectue dans une enceinte et en ce que l'introduction de poudre de verre se fait dans l'enceinte dans une atmosphère gazeuse à pression inférieure à la pression extérieure à l'enceinte, la différence de pression entre ladite enceinte et le milieu extérieur à l'enceinte étant régulée. La pression extérieure à l'enceinte, ou la pression dumilieu extérieur à l'enceinte, est généralement la pression de stockage de la poudre de verre avant son introduction dans la flamme du plasma, en dehors de l'enceinte. Généralement, la différence de pression est régulée à une valeur comprise le plus souvent entre -0,3.1 02 et -2.102 Pa. Par exemple elle est de _0,9.1 02 Pa. La régulation de la dépression se fait généralement par étalonnage sur des préformes qui servent de préformes d'essais. En effet, une telle dépression de référence est principalement fonction de différents paramètres du système. Pour l'étalonnage, il faut donc, par une ou plusieurs préformes d'essais, évaluer différentes valeurs de dépression par rapport au débit de gaz accélérateur, à atmosphère extérieure (température et degré d'humidité) donnée, pour un type de5 préforme donnée et une poudre de verre de granulométrie donnée. L'invention concerne également un dispositif de fabrication de préforme de fibre optique, qui comprend une torche à plasma, un dispositif de déplacement en rotation d'une préforme primaire le long de son axe, un dispositif de déplacement o relatif en translation de ladite préforme et de ladite torche, un dispositif d'alimentation en poudre de verre de la flamme de ladite torche, ledit dispositif d'alimentation comportant lui-même un moyen d'injection de gaz d'accélération, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte pour la fabrication de préforme et en ce que ladite enceinte est reliée à un dispositif de15 régulation de la pression dans l'enceinte. Avantageusement, ledit dispositif de régulation permet de maintenir la pression dans l'enceinte à une pression inférieure à la pression extérieure à l'enceinte. La pression extérieure à l'enceinte est le plus généralement la pression de stockage de la poudre de verre avant son introduction dans la flamme du plasma, en dehors de l'enceinte. Généralement, ledit dispositif de régulation de pression maintient la différence de pression dans l'enceinte (c'est-à-dire la pression de l'enceinte à laquelle il faut retrancher la pression extérieure) à une valeur comprise le plus souvent entre 0,3.102 et -2.102 Pa, par exemple de _0,9.102 Pa, par rapport à la pression extérieure à l'enceinte. La régulation de la dépression se fait généralement par étalonnage sur des préformes qui servent de préformes d'essais. En effet, une telle dépression de référence est principalement fonction de différents paramètres du système. Pour l'étalonnage, il faut donc, par une ou plusieurs préformes d'essais, évaluer différentes valeurs de dépression par rapport au débit de gaz accélérateur, à atmosphère extérieure (température et degré d'humidité) donnée, pour un type de préforme donnée et une poudre de verre de granulométrie donnée. Selon un mode de réalisation, ledit dispositif comprend un dispositif de mesure de 0o la différence de pression entre l'enceinte et le milieu extérieur à l'enceinte. Selon un mode de réalisation, différent ou non du mode de réalisation précédent, ledit dispositif comprend en outre un moyen de soufflage d'air dans l'enceinte. Selon un mode de réalisation, différent ou non du mode de réalisation précédent, ledit dispositif comprend en outre un moyen d'extraction d'air de l'enceinte vers le milieu extérieur à l'enceinte. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, par référence aux figures 1 à 3. La figure 1 représente de façon très schématique un dispositif de recharge plasma dans lequel est mis en ceuvre le procédé de l'invention. La figure 2 représente de façon très schématique une vue verticale, selon les axes X et Y, des pièces 3, 4 et 5 de la figure 1. La figure 3 représente de façon très schématique une vue de ladite pièce 5. La figure 1 représente de façon très schématique un dispositif de recharge plasma. Les figures 2 et 3 permettent de préciser des pièces de la figure 1. Le dispositif de recharge plasma selon l'invention comprend une enceinte 1, pourvue d'une fenêtre transparente 2, une préforme 3 vue de bout, d'axe longitudinal X, vers laquelle5 sont dirigées une torche 4 à plasma, d'axe longitudinal Y, et une buse d'alimentation en grains de recharge 5, d'orifice 5a, d'axe longitudinal Z. Ainsi que l'on peut le voir sur la figure 2, le chauffage est généré par une boucle d'induction 16, et la torche 4 génère une flamme 1 7 de plasma. A l'extérieur de l'enceinte 1, une caméra CCD 6, disposée derrière la fenêtre 2, est pointée sur la préforme 3. o Elle fournit une mesure du diamètre de la préforme 3, à l'endroit o elle est pointée, sous la forme d'une valeur transmise par une liaison 7 à un dispositif 8 de commande du processus de recharge. La pression extérieure, atmosphérique, a pour valeur P1. La pression dacins I'enceinte 1 a pour valeur P2, généralement strictement inférieure à P1. La différence de pression P2 - P1 est déterminée par un dispositif 15 de mesure, situé en bordure de l'enceinte 1. En particulier selon l'invention le dispositif 8 reçoit du dispositif 15 par une liaison 20 la mesure de la différence de pression P2 - P1. Une valeur de référence est déterminée au départ, éventuellement après des mesures sur une ou plusieurs préformes de référence, en fonction de l'atmosphère extérieure (principalement sur les paramètres de température et de degré d'humidité) et du type de préforme fabriquée. La différence de pression P2-P1, ou pression de consigne, est une pression constante ou variable, c'est-à-dire qu'elle peut être fixée à l'avance pour toute la fabrication, ou bien qu'elle peut varier au cours de la fabrication d'une préforme donnée en fonction d'éléments déterminés à l'avance au niveau de la régulation du dispositif 8 de commande. Le dispositif 8 de commande peut ainsi réguler le débit d'air au sein de l'enceinte 1 par une liaison 22 de commande à un extracteur d'air 13 situé en bordure de l'enceinte 1, et/ou par une liaison 21 de commande à un souffleur d'air 14 situé en bordure de l'enceinte 1. Bien sûr, I'air qui entre dans l'enceinte 1 par le souffleur5 d'air 14 est d'une pureté compatible avec la fabrication d'une préforme 3 pour fibre optique. Ainsi qu'illustré sur la figure 3, la buse 5 présente, outre une extrémité 5a, une partie supérieure 5d d'alimentation de grain par gravimétrie, à laquelle se jointIo l'alimentation de gaz accélérateur par le conduit 5b, pour former la partie inférieure 5c. Le dispositif 8 de commande du processus de recharge reçoit, par une liaison multiple 9, d'autres indications sur des conditions du processus de recharge. Sous I5 l'effet d'un programme interne de conduite du processus de recharge, le dispositif 8 peut fournir par exemple, sur une liaison de sortie 10 alimentant un dispositif de commande 11, une valeur de commande du positionnement de la buse 5 par rapport à la torche 4 et à la préforme 3, qui positionne en conséquence la buse 5 par déplacement de ladite buse 5 le long d'un axe parallèle à l'axe longitudinal X20 de la préforme 3. De préférence un tel positionnement est fixe pendant toute la durée du procédé de recharge de la préforme 3. Plus généralement, le dispositif 8 fournit, sur une liaison multiple de sortie 12, d'autres valeurs de commande déterminant d'autres aspects du processus de commande. Tous les éléments du dispositif illustré par la figure 1 sont bien connus de l'homnne du métier. D'autres, qui ne sont pas représentés, sont également bien connus. C'est ainsi que des moyens d'évaluation des positions relatives des pièces 3, 4 et 5, sont par exemple décrits dans la demande de brevet européen EP-A1] -0.440. 1 30. La recharge plasma s'opère par passes, de droite à gauche, puis de gauche à droite, au cours desquelles la torche à plasma 4 et la buse 5 balaient la longueur de la préforme 3. Selon une variante, le positionnement de la buse 5 par rapport à la torche 4 varie au cours du processus en étant asservi au diamètre de la préforme 3. De plus, ainsi qu'il est visible sur la figure 3, les axes X de la préforme 3 et Y de la torche 4 sont séparés par une distance référencée x sur la figure 1. La granulométrie de la poudre de silice, qui est éventuellement dopée, utilisée dans la fabrication selon l'invention, est connue de l'homme du métier.10 Typiquement elle est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, par exemple de 0,1 à 0,2 mm. Grâce au dispositif selon l'invention, tout le processus de commande est optimisé pour obtenir un rendement important de la quantité de dépôt de silice, à vitesse de15 translation donnée. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication de préforme (3) de fibre optique, qui comprend le déplacement en rotation d'une préforme (3) cylindrique primaire le long de son axe X, le déplacement relatif en translation de la préforme (3) et d'une torche (4) à plasma, et l'introduction (5) d'une poudre de verre dans la flamme plasma, la poudre de verre étant accélérée avant qu'elle ne pénètre dans la flamme plasma par un gaz accélérateur introduit dans le courant de poudre de verre progressant par gravité, o ledit procédé étant caractérisé en ce que le procédé de fabrication s'effectue dans une enceinte et en ce que l'introduction de poudre de verre se fait dans une atmosphère gazeuse à pression (P2) inférieure à la pression (P1) extérieure à l'enceinte, la différence de pression entre ladite enceinte et le milieu extérieur à l'enceinte étant régulée. 2. / Procédé selon la revendication 1 tel que la différence de pression (P2-P1) est régulée à une valeur comprise entre -0,3.1 02 et -2.102 Pa. 3. / Dispositif de fabrication de préforme (3) de fibre optique, qui comprend une torche (4) à plasma, un dispositif de déplacement en rotation d'une préforme primaire (3) le long de son axe, un dispositif de déplacement relatif en translation de ladite préforme (3) et de ladite torche (4), un dispositif (5) d'alimentation en poudre de verre de la flamme de ladite torche (4), ledit dispositif d'alimentation comportant lui-même un moyen (5b) d'injection de gaz d'accélération, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte (1) pour la fabrication de préforme et en ce que ladite enceinte (1) est reliée à un dispositif (13, 14, 15, 20, 21, 22, 8) de régulation de la pression dans l'enceinte (1). 4. / Dispositif selon la revendication 3 tel que ledit dispositif de régulation de pression maintient la pression dans l'enceinte à une valeur comprise entre -0,3.1 02 et -2.1 02 Pa, par rapport à la pression extérieure à l'enceinte. 5./ Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 tel que ledit dispositif comprend un dispositif (15) de mesure de la différence de pression entre l'enceinte (1) et le milieu extérieur à l'enceinte (1). 6./ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5 tel que ledit dispositif comprend en outre un moyen (14) de soufflage d'air dans l'enceinte (1). 7./ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6 tel que ledit dispositif comprend en outre un moyen (13) d'extraction d'air de l'enceinte (1) vers le milieu extérieur à l'enceinte (1).