Brevet FR2861719A1 — publié le 20050506

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PREFORME La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une préforme de fibre optique. Une fibre optique est en effet réalisée en étirant une préforme sur une tour de fibrage. La géométrie de la préforme doit donc respecter parfaitement les rapports des indices de réfraction et des diamètres du coeur et de la gaine de la fibre. La fabrication de la préforme est donc une étape essentielle de la fabrication d'une fibre optique. Classiquement, une préforme de 10 cm de diamètre et d'un mètre de long peut former une fibre de 500km et de 125 microns de diamètre par exemple. Une préforme comprend généralement une préforme primaire constituée d'un barreau de verre de très haute qualité, d'environ 30mm de diamètre et qui forme une partie de la gaine et le coeur de la fibre. Cette préforme primaire est ensuite rechargée pour augmenter son diamètre et former une préforme utilisable sur une tour de fibrage. L'opération de fibrage consiste à placer la préforme verticalement dans une tour et à tirer un brin de fibre d'un bout de la préforme. Pour cela, une haute température est appliquée localement à une extrémité de la préforme jusqu'à ce que la silice soit ramollie, la vitesse de fibrage et la température sont ensuite contrôlées en permanence pendant le fibrage car ils déterminent le diamètre de la fibre. L'amorce de fibrage se fait donc par une extrémité de la préforme chauffée. Cette extrémité de la préforme est de préférence conformée en cône afin de faciliter cette amorce de fibrage. La fabrication d'un tel cône sur une extrémité de préforme est en particulier décrite dans le document EP 1 035 080 Al. Par ailleurs la publication US 2001 00 23598 décrit un procédé de fabrication d'un cône de manière à obtenir une forme améliorée pour l'amorce. Le cône de la préforme doit être suffisamment long pour garantir une bonne amorce de fibrage et suffisamment petit pour ne pas perdre trop de matière. En effet, l'extrémité de préforme servant à l'amorce de fibrage est en général endommagée par l'outil de fibrage qui doit étirer la fibre. La portion en cône de la préforme est donc généralement perdue pour la fibre optique. Selon les types de fibres à réaliser et les procédés de fabrication utilisés, les préformes peuvent présenter des diamètres plus ou moins important. Or, le diamètre de la préforme a un impact sur la forme du cône. En effet, on peut établir la relation suivante: L= (D / 2*tga, qui lie la 5 longueur L et l'angle a du cône au diamètre cté de la préforme. Ainsi, comme illustré schématiquement sur la figure 1, une préforme 10 de diamètre c l) , aura un cône 1 1 formant un angle a, avec l'axe de la préforme; et une préforme 20 de diamètre cD2, supérieur à (DI, aura un cône 12 formant un angle a2 supérieur à a,. Cette augmentation de l'angle a du cône lorsque le diamètre de la préforme augmente est imposée par la contrainte de n'utiliser qu'une portion minimale de la préforme de longueur L pour réaliser le cône, cette portion étant perdue pour la fibre optique. Cependant, un angle a de cône plus élevé rend le démarrage du fibrage plus difficile car les régulations de tension et de vitesse de fibrage sont sensibles à cet angle. Par ailleurs, un angle a de cône constant impose un allongement du cône dans le cas d'une préforme de plus gros diamètre, avec la perte de matière que cela implique. La présente invention a ainsi pour objectif de proposer un procédé de fabrication d'une préforme qui permette la création d'un cône sur une extrémité en optimisant la quantité de préforme utilisée à cet effet, tout en assurant une géométrie du cône optimal pour amorcer le fibrage. Plus spécifiquement, l'invention propose un procédé de fabrication d'une préforme comprenant les étapes de: - fabrication d'une préforme primaire; - étirage d'une portion d'extrémité de ladite préforme primaire; recharge de la préforme primaire; formation d'un cône sur une extrémité de la préforme correspondant à ladite extrémité étirée de la préforme primaire. Selon une caractéristique, l'étirage de la préforme primaire est réalisé sur 30 une portion d'extrémité inférieure ou égale à 5% de la longueur initiale de ladite préforme primaire. Selon une caractéristique, l'étirage de la portion d'extrémité de la préforme primaire est réalisé de manière à augmenter la longueur de ladite portion d'au moins 100%. Selon une caractéristique, l'étirage de la portion d'extrémité de la préforme 5 primaire est réalisé par échauffement et traction de ladite portion. L'invention concerne par ailleurs une préforme de fibre optique comprenant: - une préforme primaire comprenant une portion d'extrémité étirée; une recharge entourant la préforme primaire; un cône disposé sur une extrémité de la préforme correspondant à l'extrémité étirée de la préforme primaire. Selon une caractéristique, la longueur de la portion d'extrémité étirée de la préforme primaire est comprise entre 4 et 15 cm pour une préforme d'une longueur sensiblement égale à 1 m. Selon une caractéristique, la longueur de la portion d'extrémité étirée de la préforme primaire est proportionnelle au diamètre de la préforme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre 20 d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent: - figure 1, déjà décrite, un schéma de deux préformes superposées de diamètres différents; - figure 2, un schéma d'une préforme selon un premier mode de réalisation de l'invention; - figure 3, un schéma d'une préforme selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; -figures 4a à 4c, des schémas des étapes du procédé de fabrication d'une préforme selon l'invention. L'invention propose une préforme de fibre optique comprenant une préforme primaire et une recharge entourant la préforme primaire. La préforme primaire comprend une portion d'extrémité étirée. Un cône est disposé sur une extrémité de la préforme correspondant à l'extrémité étirée de la préforme primaire. La longueur du cône peut donc être adaptée en fonction du diamètre de la préforme par une portion étirée de préforme primaire plus ou moins importante. L'invention propose par ailleurs un procédé de fabrication d'une telle préforme, consistant à fabriquer une préforme primaire; à étirer une portion d'extrémité de cette préforme primaire; à recharger la préforme primaire; et à former un cône sur une extrémité de la préforme correspondant à ladite extrémité étirée de la préforme primaire. En étirant une extrémité de la préforme primaire, on limite globalement la portion de préforme primaire perdue pour la formation du cône tout en optimisant la 10 longueur et l'angle du cône pour une bonne amorce de fibrage. La préforme selon l'invention va être plus amplement décrite en référence aux figures 2 et 3 qui illustrent deux modes de réalisation de l'invention pour deux préformes de diamètres différents. Une préforme 100 est constituée d'une préforme primaire 110 et d'une recharge 120 entourant ladite préforme primaire. Comme décrit précédemment, la préforme primaire 110 est un barreau d'environ 30mm de diamètre qui forme une partie de la gaine et le coeur de la fibre. Pour la fabrication de la préforme primaire 110, le barreau est généralement monté horizontalement et maintenu à ses deux extrémités par des barreaux de verre 150 dans un tour verrier. Le barreau est mis en rotation et chauffé localement pour le dépôt de composants déterminant la composition de la préforme primaire. Cette composition détermine les caractéristiques optiques de la future fibre. Différentes techniques de fabrication connues peuvent être utilisées pour réaliser la préforme primaire à partir d'un barreau de silice, telle que le dépôt chimique en phase vapeur modifié (MCVD) ou le dépôt chimique en phase vapeur par plasma (PCVD ou PMCVD) ou une quelconque autre technique de dépôt vapeur interne au barreau (lVD). La recharge 120 constitue ensuite un complément de matière entourant la préforme primaire 110 afin, d'une part de rendre la préforme utilisable sur une tour de fibrage, et d'autre par pour obtenir une préforme 100 d'un diamètre prédéfini en fonction de la fibre à étirer. La recharge 120 peut être obtenue à partir de poudre de silice projetée fondue sur la préforme primaire 1 10 selon une technique connue. Un cône 130 est alors formé sur une extrémité de la préforme. Un tel cône peut être formé directement lors de la recharge, en réduisant la quantité de grain de silice projeté et en étirant simultanément la préforme. Le cône peut également être réalisé après l'étape de recharge, en chauffant et en étirant une extrémité de la préforme 100. Par exemple, pour détacher la préforme du tour verrier, on désolidarise une extrémité de l'un des barreaux de maintien, l'autre extrémité restant solidaire d'un barreau de maintien 150, pour former une poignée de manutention. Lors de cette opération, on peut chauffer l'extrémité de la préforme à désolidariser tout en étirant le barreau de maintien 150 avant de le détacher, et former ainsi le cône. Selon l'invention, la préforme primaire 110 est étirée sur une extrémité 115 avant la formation du cône. L'élongation d'une extrémité 115 de la préforme primaire dépend de la forme finale souhaitée de la préforme 100. En effet, le cône 130 est destiné à être ensuite réalisé sur cette portion étirée 115 de la préforme primaire 110. Ainsi, en reprenant la relation précédente, L= cI / 2*tga, plus le diamètre de la préforme finale sera grand (figure 3), plus l'extrémité 115 de la préforme primaire 110 sera étirée afin de permettre la réalisation d'un cône plus long et de conserver ainsi un angle de cône a sensiblement constant. De préférence, on cherche à maintenir un angle a compris entre 20 et 45 . Néanmoins, même dans le cas d'un diamètre de préforme 100 plus faible (figure 2), une extrémité 1 15 de la préforme primaire 110 peut également être étirée afin de réduire la proportion de préforme primaire perdue par le cône 130. En effet, comme exposé précédemment, la préforme primaire 110 exige une fabrication de grande précision. II est donc avantageux de pouvoir utiliser un maximum de la longueur de cette préforme primaire 110 pour la réalisation d'une fibre et d'en perdre le moins possible au niveau du cône pour l'amorce de fibrage. Par exemple, pour une préforme primaire 110 d'une longueur sensiblement égale à 1 m, une portion d'extrémité 115 de 2 cm est étiré sur 3 cm pour former une extrémité étirée de 5 cm, ce qui constitue une longueur appropriée pour un cône 130 sur une préforme finale 100 de 6cm de diamètre. De même, dans le cas d'une préforme de 12cm de diamètre par exemple, la préforme primaire 110 peut présenter une extrémité 115 de 3cm étirée de 7cm pour permettre la formation d'un cône 130 de 10cm de long mais présentant un angle sensiblement égal à celui d'une préforme de 6cm de diamètre. La durée d'affinage de la fibre, lors du démarrage de l'opération de fibrage, peut ainsi être considérablement réduite. Les figures 4a à 4c illustrent schématiquement les étapes du procédé de fabrication d'une préforme selon l'invention. Une préforme primaire 110 est fabriquée, selon une quelconque technique connue (figure 4a). Une extrémité 115 de cette préforme primaire 110 est alors étirée (figure 4b). L'étirage de la préforme primaire peut être réalisé sur une portion d'extrémité 115 inférieure ou égale à 5% de la longueur initiale de ladite préforme primaire 1 1 0; et l'étirage de cette portion d'extrémité 1 15 peut être réalisé de manière à augmenter la longueur de ladite portion 115 d'au moins 100%. Les longueurs initiale et étirée de cette extrémité 115 de la préforme primaire 110 dépendent de la forme souhaité pour le cône 130 de la préforme finale 100. Par exemple, sur une préforme primaire d'une longueur d'environ lm, une portion 1 15 de 2 cm est étirée de 3 cm pour atteindre une longueur de 5 cm. Cette portion étirée 1 15 ne doit pas forcement présenter les qualités optiques requises pour la fibre finale, puisque cette portion 115 est destinée à supporter le cône qui est rejeté après le fibrage. Les conditions d'étirement de cette portion 115 sont donc purement mécaniques et n'ont pas à respecter les contraintes d'un étirement pour des raisons d'homogénéisation optique de la préforme primaire. L'étirage de la portion d'extrémité 115 de la préforme primaire 110 peut ainsi être simplement réalisé par échauffement et traction de ladite portion. Par exemple, une torche à plasma ou un chalumeau peut être utilisé pour chauffer une extrémité 115 de la préforme primaire 110 et un tour verrier adapté peut permettre de déplacer un barreau de maintien afin d'allonger cette extrémité 115. La préforme primaire 110, avec sa portion étirée 1 15 est ensuite rechargée et un cône est formé (figure 4c) sur l'extrémité de la préforme 100 correspondant à l'extrémité étirée de la préforme primaire. Le cône 130 est formé selon une quelconque technique connue, par exemple celle décrite précédemment consistant à chauffer et étirer la préforme 100 rechargée en écartant un des barreau de maintien 150. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. En particulier, les techniques de fabrication de la préforme primaire et de recharge peuvent être adaptées selon les types de fibre à réaliser et le cône, formé sur la partie étirée de la préforme primaire, peut être réalisé selon une quelconque technique connue de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Un procédé de fabrication d'une préforme (100) comprenant les étapes de: - fabrication d'une préforme primaire (110) ; - étirage d'une portion d'extrémité (115) de ladite préforme primaire (110) ; - recharge (120) de la préforme primaire; - formation d'un cône (130) sur une extrémité de la préforme correspondant à ladite extrémité étirée (115) de la préforme primaire. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étirage de la préforme primaire (110) est réalisé sur une portion d'extrémité (115) inférieure ou égale à 5% de la longueur initiale de ladite préforme primaire. 3. Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étirage de la portion d'extrémité (115) de la préforme primaire (110) est réalisé de 15 manière à augmenter la longueur de ladite portion d'au moins 100%. 4. Un procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étirage de la portion d'extrémité (115) de la préforme primaire (110) est réalisé par échauffement et traction de ladite portion. 5. Préforme de fibre optique comprenant: - une préforme primaire (110) comprenant une portion d'extrémité étirée (115); - une recharge (120) entourant la préforme primaire (110) ; - un cône (130) disposé sur une extrémité de la préforme correspondant à l'extrémité étirée (115) de la préforme primaire. 6. Préforme selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur de la portion d'extrémité étirée (115) de la préforme primaire (110) est comprise entre 4 et 15 cm pour une préforme (100) d'une longueur sensiblement égale à lm. 7. Préforme selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la longueur de la portion d'extrémité étirée (115) de la préforme primaire (110) est proportionnelle au diamètre de la préforme.