Brevet FR2835924A1 — publié le 20030815

Procédé de dépôt d'une électrode sur au moins un tronçon de fibre optique, électrode et dispositif optique correspondants. Le domaine de l'invention est celui des fibres optiques, et plus particulièrement des télécommunications par fibre optique. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de dépôt d'une électrode métallique et transparente optiquement sur une fibre optique. De nombreux dispositifs optiques comprennent aujourd'hui une ou plusieurs fibres optiques, sur lesquelles il est nécessaire de déposer une électrode, afin d'effectuer un contrôle électrique du dispositif considéré. Ainsi, à titre d'exemple, on peut citer le dispositif optique présenté dans la demande de brevet européen n EP 02364009.7 intitulée"Procédé de fabrication d'un dispositif d'atténuation d'un signal véhiculé par fibre optique, dispositif d'atténuation, système d'atténuation et applications correspondants"au nom des mêmes déposants que la présente demande de brevet, et dont la présente demande revendique la priorité. Cette demande de brevet européen, non publiée à la date de la présente demande de brevet, présente un atténuateur optique variable, constitué par deux fibres optiques en vis-à-vis, entre lesquelles est insérée une cellule de cristal liquide dispersé dans du polymère (ou PDLC pour"Polymer Dispersed Liquid Crystal"). L'atténuation du signal lumineux véhiculé par les fibres optiques peut être contrôlée électriquement par application d'un champ électrique aux bornes de la cellule de PDLC. Ce champ est appliqué par l'intermédiaire d'électrodes déposées sur les extrémités des deux fibres optiques en vis-à-vis. Les électrodes ainsi déposées sur les fibres de ces dispositifs optiques doivent satisfaire à deux conditions, qui sont parfois difficilement compatibles : d'une part, ces électrodes doivent présenter la particularité d'être métalliques, afin d'assurer une conduction électrique du champ appliqué ; d'autre part, ces électrodes doivent être transparentes optiquement, afin de laisser passer les champs électromagnétiques qui se propagent dans la fibre optique. Il est en effet important que le dépôt effectué sur la fibre optique permette d'amener une tension en extrémité de la fibre, afin de réaliser un champ de potentiel autour de cette extrémité. Il est également très important que ce dépôt soit transparent optiquement, afin de laisser l'onde électromagnétique véhiculée par la fibre (de longueur d'onde classiquement égale à 1,3 ou 1,55 ! lm dans le domaine des télécommunications optiques) traverser le dépôt placé en extrémité avec un minimum de perte optique. On sait déjà réaliser des électrodes conductrices et transparentes, sur des substrats de type plaque de verre ou de plastique. Ces électrodes sont classiquement formées sous la forme d'un dépôt d'ITO (en anglais"Indium Tin Oxyde", pour le français"Oxyde d'étain et d'indium"), par exemple par dépôt en phase vapeur. Cette technologie est une technologie standard, utilisée classiquement par les industriels de la visualisation qui réalisent des afficheurs, par exemple sur des montres. Cependant, de tels électrodes d'ITO présentent de nombreux inconvénients. Notamment, la technique utilisée pour effectuer un tel dépôt d'électrode est particulièrement complexe et délicate à mettre en oeuvre. Un autre inconvénient de cette technique de l'art antérieur est qu'après dépôt d'ITO sur un échantillon de verre ou de fibre optique, il est généralement nécessaire d'effectuer un recuit de cet échantillon. Or les températures classiquement atteintes par l'échantillon au cours d'un tel recuit sont particulièrement élevées, et peuvent notamment être supérieures à la température de fusion des gaines des fibres optiques. En outre, comme indiqué précédemment, cette technique de dépôt d'électrode d'ITO est généralement utilisée pour déposer une électrode conductrice et transparente sur une plaque de verre. Or, dans la plupart des dispositifs optiques actuels, tels que l'atténuateur optique décrit ci-dessus, il est nécessaire de transformer la fibre optique elle-même en électrode. L'adaptation du procédé classique de dépôt d'électrode d'ITO au cas particulier des fibres optiques s'avère délicate : en effet, le dépôt métallique sur la fibre optique ne doit pas modifier le comportement de cette dernière, qui doit rester un moyen de transmission optique efficace. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de satisfaire le besoin fort existant dans le domaine des télécommunications optiques d'une technique de dépôt, sur une fibre optique, d'une électrode qui soit simultanément conductrice et transparente optiquement. Un autre objectif de l'invention est de mettre en oeuvre une telle technique qui soit plus simple que les techniques connues de l'art antérieur. L'invention a encore pour objectif de fournir une telle technique qui permette de réaliser des électrodes présentant une conductivité accrue, et induisant des pertes optiques réduites, par rapport aux électrodes de l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de mettre en oeuvre une telle technique qui soit adaptée au dépôt simultané d'électrodes sur une pluralité de fibres, notamment disposées en ruban de fibres. Un autre objectif de l'invention est de proposer une telle technique qui soit adaptée au dépôt d'électrodes sur une fibre optique dont l'extrémité doit être protégée. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un procédé de dépôt d'une électrode sur au moins un tronçon de fibre optique. Selon l'invention, un tel procédé comprend les étapes successives suivantes : dépôt d'au moins une première couche métallique conductrice d'une première épaisseur sur au moins une partie de la périphérie de ladite fibre ; dépôt d'au moins une deuxième couche métallique transparente à au moins certaines longueurs d'ondes et conductrice d'une deuxième épaisseur sur au moins une partie d'une extrémité de ladite fibre, lesdites première et deuxième couches étant en contact au voisinage de ladite extrémité, de façon à former une électrode. Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive du dépôt d'électrodes sur une fibre optique. En effet, l'invention repose notamment sur un dépôt direct sur la surface extérieure de la fibre optique, sans qu'il soit nécessaire de constituer préalablement l'électrode sur un substrat de type plaque de verre ou film plastique. En outre, le procédé de l'invention comprend deux étapes distinctes, à savoir une première étape au cours de laquelle un dépôt métallique est effectué en périphérie de la fibre, et une deuxième étape au cours de laquelle un dépôt métallique optiquement transparent est effectué en extrémité de la fibre. Il est ainsi possible de constituer des couches métalliques de propriétés distinctes en périphérie ou en extrémité de la fibre. Avantageusement, ladite première épaisseur est supérieure à ladite deuxième épaisseur. Préférentiellement, lesdites étapes de dépôt mettent en oeuvre une pulvérisation cathodique d'un matériau métallique. De manière avantageuse, un tel procédé comprend en outre, à l'issue de ladite étape de dépôt de ladite au moins une première couche métallique, une étape de fracture de ladite fibre optique, et ladite deuxième couche métallique transparente est déposée sur au moins une partie de l'extrémité de ladite fibre fracturée. Selon une première variante avantageuse de l'invention, ladite fracture est effectuée perpendiculairement à l'axe optique de ladite fibre optique. Selon une deuxième variante avantageuse de l'invention, l'extrémité de ladite fibre fracturée présente un angle non-nul par rapport à la normale à l'axe optique de ladite fibre optique. De manière préférentielle, un tel procédé comprend une étape préalable de masquage de l'extrémité de ladite fibre optique. Avantageusement, ladite étape de masquage met en oeuvre le dépôt d'une résine en extrémité de ladite fibre optique, et ladite résine est retirée de ladite extrémité, préalablement au dépôt de ladite deuxième couche métallique transparente. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un tel procédé est mis en oeuvre simultanément pour une pluralité de fibres disposées en ruban de fibres. Avantageusement, ledit tronçon de fibre optique se prolonge par au moins un élément de traitement optique sur lequel est déposée au moins partiellement ladite électrode. L'invention concerne aussi une électrode, formée au moins partiellement sur un tronçon de fibre optique et qui comprend : au moins une première couche métallique conductrice d'une première épaisseur déposée sur au moins une partie de la périphérie de ladite fibre ; au moins une deuxième couche métallique transparente à au moins certaines longueurs d'ondes et conductrice d'une deuxième épaisseur sur au moins une partie d'une extrémité de ladite fibre, lesdites première et deuxième couches étant en contact au voisinage de ladite extrémité. Selon une première variante avantageuse de l'invention, ladite deuxième couche est optiquement transparente pour les longueurs d'onde sensiblement égales à 1, 3 p. m. Selon une deuxième variante avantageuse de l'invention, ladite deuxième couche est optiquement transparente pour les longueurs d'onde sensiblement égales à 1,55 Rm. Préférentiellement, ladite première épaisseur est supérieure à ladite deuxième épaisseur. Avantageusement, lesdites première et deuxième couches sont au moins partiellement constituées de l'un des métaux appartenant au groupe comprenant : - l'or ; le cuivre ; - le palladium ; - le nickel ; le platine ; l'argent ; le chrome, et un alliage d'au moins deux de ces métaux. L'invention concerne aussi un dispositif optique comprenant au moins un tronçon de fibre optique sur lequel a été déposée une électrode telle que décrite précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 présente un tronçon de fibre optique sur lequel a été déposée une électrode conductrice et transparente selon l'invention ; la figure 2 illustre les différentes étapes du procédé de dépôt d'électrode mis en oeuvre pour obtenir le tronçon de fibre optique de la figure 1 ; la figure 3 décrit les différentes étapes du procédé de dépôt d'électrode selon l'invention lorsque l'extrémité du tronçon de fibre optique doit être protégé lors du dépôt de l'électrode. Le principe général de l'invention repose sur le dépôt, par pulvérisation cathodique, sur une fibre optique, d'une électrode constituée, d'une part d'une couche métallique épaisse sur la périphérie de la fibre, et d'autre part d'une couche plus fine, conductrice et transparente, en extrémité de la fibre. On présente, en relation avec la figure 1, un exemple de fibre optique sur laquelle a été déposée une électrode conformément à l'invention. La fibre optique 1 véhicule un faisceau optique 2. Cette fibre 1 peut être une fibre de type monomode, une fibre multimode à saut d'indice, une fibre multimode à gradient d'indice, ou tout autre type de fibre optique sur laquelle il peut s'avérer avantageux de déposer une électrode conductrice et transparente selon le procédé de l'invention. Par souci de simplification, on n'a pas représenté sur la figure 1 les éventuels coeur et gaine de la fibre optique 1. Un dépôt métallique épais 3 recouvre au moins partiellement la périphérie de la fibre 1. Ce dépôt, réalisé par pulvérisation cathodique, est un dépôt métallique de type or, or/palladium, cuivre, nickel, chrome, platine, argent ou l'un de leurs alliages. Cette liste de métaux, donnée à titre indicatif, n'est pas exhaustive, et il apparaîtra clairement pour l'Homme du Métier que tout autre métal présentant des propriétés de conductivité adéquates pourra être utilisé pour réaliser un tel dépôt par pulvérisation cathodique. Un fil électrique 4 est relié au dépôt métallique épais 3, par le biais d'un contact électrique 5. Il permet, via le contact électrique 5 et le dépôt métallique épais 3, de conduire des charges en extrémité de la fibre optique 1, de façon à créer un champ de potentiel autour de cette extrémité. L'extrémité de la fibre optique 1 est en outre recouverte d'une fiche couche métallique 6, qui est électriquement conductrice et optiquement transparente. En effet, il est important que les charges, véhiculées par le dépôt métallique épais 3, puisse s'accumuler en extrémité de la fibre 1 sur la fine couche métallique 6, de façon à y créer un potentiel. Il est également important que la fine couche métallique 6 puisse laisser passer l'onde électro-magnétique du faisceau optique 2 en induisant aussi peu de perte optique que possible. Dans le domaine des télécommunications, les longueurs d'onde véhiculées par fibre optique sont généralement égales à 1, 3, um ou 1, 55 um : il est donc particulièrement important que la fine couche métallique 6 soit optiquement transparente à ces longueurs d'onde, si la fibre optique 1 est utilisée dans un dispositif de télécommunications par fibre optique. Ainsi, le tronçon de fibre optique de la figure 1 peut être avantageusement utilisé pour réaliser un atténuateur optique variable, tel que celui décrit dans la demande de brevet européen n EP 02364009.7 du 13 février 2002 intitulée "Procédé de fabrication d'un dispositif d'atténuation d'un signal véhiculé par fibre optique, dispositif d'atténuation, système d'atténuation et applications correspondants", dont la présente demande de brevet revendique la priorité, et qui a déjà été décrite précédemment dans ce document. On notera que cette demande de brevet européen revendique elle-même la priorité de la demande de brevet français n 01 01967 intitulée"Dispositif d'atténuation d'un signal véhiculé par fibre optique sous la forme d'un faisceau lumineux, système d'atténuation et applications correspondantes". Cependant, cette demande de brevet français présente un dispositif d'atténuation, mais ne divulgue pas les caractéristiques du procédé de fabrication correspondant, ni l'invention décrite dans la présente demande. Cette dernière ne revendique donc la priorité de la demande européenne précitée que pour des aspects nouveaux par rapport à la demande française, et relatifs au dépôt d'électrode sur une fibre optique qu'elle contient. Dans l'atténuateur optique variable décrit dans la demande européenne précitée, deux fibres optiques 1 sont placées en vis-à-vis et une cellule de cristal liquide de type PDLC est insérée entre les deux extrémités en vis-à-vis des fibres optiques 1. Le PDLC est contrôlé par application d'un champ électrique à ses bornes, créé entre les deux fines couches métalliques 6 des deux fibres optiques 1 en vis-à-vis. Les charges accumulées sur les deux fines couches métalliques 6 y sont amenées via les deux fils métalliques 4, les deux contacts électriques 5, et les deux dépôts métalliques épais 3 des deux fibres optiques 1 en vis-à-vis. On décrit désormais plus en détails, en relation avec les figures 2 et 3, deux variantes de réalisation du procédé de dépôt d'une électrode sur un tronçon de fibre optique de l'invention. Selon une première variante de réalisation de l'invention, au cours d'une étape référencée 21, une fibre optique non clivée est disposée dans une chambre de dépôt, qui constitue l'enceinte sous vide dans laquelle va s'effectuer le dépôt. Au cours d'une étape référencée 22, une couche métallique épaisse est déposée sur la périphérie de la fibre optique, selon une direction de dépôt illustrée par la flèche 25. Ainsi qu'illustré sur la figure 2, cette couche métallique épaisse peut également se déposer au moins partiellement sur l'extrémité de la fibre optique. Un tel dépôt est réalisé préférentiellement par pulvérisation cathodique de métaux du type or, or/palladium, chrome, cuivre, nickel, argent, platine, etc. Selon cette technique, le matériau à déposer se présente sous forme d'une plaque, appelée cible. Cette cible est branchée à la cathode, et l'échantillon qui subit le dépôt est branché à l'anode. La cible est alors bombardée par un plasma, obtenu en remplissant l'enceinte par un gaz sous basse pression, et en appliquant une tension de plusieurs milliers de volts entre l'anode et la cathode. Ce gaz peut être non réactif (par exemple de l'argon), ou réactif (par exemple de l'oxygène). L'énergie cinétique des ions du plasma est transférée aux atomes de la cible qui sont projetés à grande vitesse sur l'échantillon. La fibre optique est ensuite fracturée (23), de façon que son extrémité soit nette, et puisse recevoir (24) le dépôt d'une fine couche métallique conductrice et transparente. A nouveau ce dépôt, effectué dans la direction illustrée par la flèche 26, est réalisé par pulvérisation cathodique de l'un des métaux précités ou d'un de leurs alliages. A titre indicatif, les conditions de dépôt d'une telle électrode peuvent être les suivantes : pour le plasma de la couche métallique épaisse en périphérie de la fibre : 2kV et 20mA pendant 200 secondes environ ; pour le plasma de la fine couche transparente et conductrice en extrémité de la fibre : 0,8kV et 7,5mA pendant 15 secondes environ. Les conditions de réalisation du plasma dépendent classiquement des tensions et intensités entre l'anode et la cathode, et ne seront donc pas décrites ici plus en détail. Au cours de l'étape de fracture référencée 23, le clivage de la fibre optique peut se faire perpendiculairement à l'axe optique de la fibre, ou avec un angle, en fonction de l'application à laquelle est destinée la fibre. Ainsi, pour le réalisation de l'atténuateur optique variable de la demande de brevet européen mentionnée précédemment, la fracture (23) de la fibre sera préférentiellement effectuée de façon que l'extrémité de la fibre soit perpendiculaire à l'axe optique. On présente désormais, en relation avec la figure 3, une variante de réalisation de l'invention pour les fibres optiques dont l'extrémité doit être protégée et/ou qui ne peuvent pas être fracturées. Selon cette variante, il est nécessaire de mettre en oeuvre une étape 31 de masquage de l'extrémité de la fibre 1. Ce masquage s'effectue par dépôt d'une résine 7 en bout de fibre 1. La résine utilisée peut par exemple être de type"Megaposit SPR220"de Shipley (marque déposée), qui est une résine positive photosensible. On procède en déposant la résine sur la fibre, puis en effectuant un chauffage pour la durcir. La résine peut également être préalablement chauffée pour obtenir des conditions de fluidité adéquates pour obtenir un accrochage de la résine uniquement sur l'extrémité de la cible. Après dépôt 31 de la résine 7, la fibre optique 1 est disposée dans la chambre de dépôt, en vue du dépôt d'électrode. Au cours d'une étape référencée 32, on dépose une couche métallique épaisse 3 sur la périphérie de la fibre 1, par pulvérisation cathodique, selon un mode opératoire similaire à celui décrit précédemment en relation avec la figure 2. Comme on le notera sur la figure 3, cette couche métallique épaisse peut également recouvrir au moins partiellement la résine 7 et l'extrémité de la fibre 1. On procède ensuite au retrait 33 de la couche de résine 7 (et éventuellement de la couche métallique 3 qui la recouvre) de l'extrémité de la fibre 1. Le retrait de la résine s'effectue par dissolution de cette dernière par une base, qui peut être par exemple la"microposit remover 1165"de Shipley (marque déposée), ou de l'acétone. En pratique, on trempe la fibre avec sa résine d'extrémité dans un récipient contenant la solution dissolvante. Au cours d'une étape référencée 34, on dépose, en extrémité de la fibre 1, une fine couche métallique transparente et conductrice 6. Ce dépôt s'effectue par pulvérisation cathodique de métaux, selon le mode opératoire décrit précédemment en relation avec la figure 2. La fine couche métallique transparente 6 et la couche métallique épaisse 3 sont en contact au niveau de l'extrémité de la fibre 1, de façon à former une électrode conductrice, et transparente en extrémité de la fibre 1. Une telle variante de réalisation est particulièrement avantageuse dans le cas où la fibre optique 1 se prolonge par un élément de traitement optique, et qu'il n'est donc pas possible de fracturer la fibre sans détériorer cet élément. On peut ainsi citer l'exemple particulier dans lequel une optique de couplage est soudée en extrémité de la fibre optique 1. Cette variante de réalisation est par exemple intéressante lorsque la fibre optique sur laquelle on veut déposer l'électrode est une fibre optique à coeur étendu, constituée par une fibre monomode à l'extrémité de laquelle a été rapport un tronçon de fibre multimode à gradient d'indice. A nouveau, le procédé illustré en figure 3 peut être appliqué simultanément à une pluralité de fibres, par exemple disposées en ruban de fibres. REVENDICATIONS 1. Procédé de dépôt d'une électrode sur au moins un tronçon de fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : dépôt d'au moins une première couche métallique conductrice d'une première épaisseur sur au moins une partie de la périphérie de ladite fibre ; dépôt d'au moins une deuxième couche métallique transparente à au moins certaines longueurs d'ondes et conductrice d'une deuxième épaisseur sur au moins une partie d'une extrémité de ladite fibre, lesdites première et deuxième couches étant en contact au voisinage de ladite extrémité, de façon à former une électrode. 2. Procédé de dépôt selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première épaisseur est supérieure à ladite deuxième épaisseur. 3. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites étapes de dépôt mettent en oeuvre une pulvérisation cathodique d'un matériau métallique. 4. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue de ladite étape de dépôt de ladite au moins une première couche métallique, une étape de fracture de ladite fibre optique, et en ce que ladite deuxième couche métallique transparente est déposée sur au moins une partie de l'extrémité de ladite fibre fracturée. 5. Procédé de dépôt selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite fracture est effectuée perpendiculairement à l'axe optique de ladite fibre optique. 6. Procédé de dépôt selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité de ladite fibre fracturée présente un angle non-nul par rapport à la normale à l'axe optique de ladite fibre optique. 7. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable de masquage de l'extrémité de ladite fibre optique. 8. Procédé de dépôt selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de masquage met en oeuvre le dépôt d'une résine en extrémité de ladite fibre optique, et en ce que ladite résine est retirée de ladite extrémité, préalablement au dépôt de ladite deuxième couche métallique transparente. 9. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre simultanément pour une pluralité de fibres disposées en ruban de fibres. 10. Procédé de dépôt selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit tronçon de fibre optique se prolonge par au moins un élément de traitement optique sur lequel est déposée au moins partiellement ladite électrode. 11. Electrode caractérisée en ce qu'elle est formée au moins partiellement sur un tronçon de fibre optique et en ce qu'elle comprend : au moins une première couche métallique conductrice d'une première épaisseur déposée sur au moins une partie de la périphérie de ladite fibre ; au moins une deuxième couche métallique transparente à au moins certaines longueurs d'ondes et conductrice d'une deuxième épaisseur sur au moins une partie d'une extrémité de ladite fibre, lesdites première et deuxième couches étant en contact au voisinage de ladite extrémité. 12. Electrode selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite deuxième couche est optiquement transparente pour les longueurs d'onde sensiblement égales à 1,3 u. m. 13. Electrode selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que ladite deuxième couche est optiquement transparente pour les longueurs d'onde sensiblement égales à 1,55 Rm. 14. Electrode selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que ladite première épaisseur est supérieure à ladite deuxième épaisseur. 15. Electrode selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que lesdites première et deuxième couches sont au moins partiellement constituées de l'un des métaux appartenant au groupe comprenant : - l'or ; le cuivre ; - le palladium ; le nickel ; le platine ; - l'argent ; - le chrome, et un alliage d'au moins deux de ces métaux. 16. Dispositif optique caractérisé en ce qu'il comprend au moins un tronçon de fibre optique sur lequel a été déposée une électrode selon l'une quelconque des revendications 11 à 15.