Brevet FR2863606A1 — publié le 20050617

PROCEDE DE REALISATION D'UNE PREFORME A FIBRE OPTIQUE, PREFORME A FIBRE OPTIQUE ET FIBRE OPTIQUE ASSOCIEES L'invention concerne le domaine des fibres optiques, des préformes à fibre optique et des procédés de réalisation d'une préforme finale à fibre optique obtenue par recharge plasma autour d'une préforme primaire. Il existe plusieurs familles de procédés d'obtention des préformes primaires. On distingue les technologies avec tube de type CVD (de l'anglais chemical vapor deposition ), consistant à déposer de la matière à l'intérieur d'un tube, et les technologies sans tube, de type VAD (de l'anglais vapor axial deposition ), consistant à déposer de la matière axialement, ou de type OVD (de l'anglais outside vapor deposition ), consistant à déposer de la matière à l'extérieur d'un mandrin. L'invention ne concerne pas les technologies d'obtention de préformes primaires avec tube, c'est-à-dire de type CVD. L'invention concerne les technologies d'obtention de préformes primaires sans tube, c'est-à-dire de type VAD ou bien OVD. Selon un art antérieur, des préformes primaires obtenues par VAD ou par OVD sont manchonnées à l'aide d'un tube manchon de très grande épaisseur et de diamètre important pour donner la préforme finale à fibre optique par fibrage de laquelle est obtenue la fibre optique. Le manchonnage à l'aide de ces tubes manchons très volumineux est extrêmement coûteux, car le prix de ces gros tubes manchons est lui-même très élevé. La technologie d'obtention de préformes finales par recharge plasma de préformes primaires avec du grain, naturel ou synthétique, est bien connue pour les préformes primaires obtenues par CVD. Elle est beaucoup moins coûteuse que la technologie de manchonnage, car le grain, naturel ou synthétique, est nettement moins cher qu'un tube manchon d'épaisseur élevée. A la connaissance de la Déposante, il n'existe pas d'art antérieur obtenant une préforme finale à fibre optique par recharge avec du grain d'une préforme primaire obtenue par VAD ou par OVD. Or, une telle préforme finale permettrait sans doute d'obtenir une fibre optique présentant une meilleure atténuation, due à l'utilisation d'un procédé d'obtention de préforme primaire VAD ou OVD au lieu d'un procédé CVD, tout en conservant un coût de revient attractif grâce à l'emploi de la recharge avec du grain au lieu du manchonnage avec tube manchon de forte épaisseur pour l'obtention de la préforme finale à partir de la préforme primaire. Cependant, ce n'est pas le cas! Si l'on considère qu'une bonne atténuation pour une fibre optique obtenue par CVD correspond à 0.195 dB/km, de manière surprenante, l'utilisation d'une recharge plasma avec du grain naturel sur des préformes primaires de type VAD ou OVD, loin d'amener l'atténuation des fibres optiques obtenues par exemple de 0.195 dB/km vers 0.190 dB/km, l'éloigneraient au contraire vers 0.210 dB/km, soit une dégradation énorme de l'atténuation. Il a été constaté que la présence intrinsèque d'un tube entre la préforme primaire et la couche rechargée avec du grain dans le cas du CVD faisait barrière physique pour les impuretés et empêchait les impuretés contenues dans la couche rechargée de diffuser vers la préforme primaire tandis que l'absence de ce même tube dans le cas du VAD ou de la même manière de l'OVD permettait une diffusion importante des impuretés de la recharge vers la préforme primaire. D'où l'idée de disposer un tube manchon de relativement faible épaisseur entre la préforme primaire obtenue par VAD ou par OVD et la couche rechargée avec du grain pour bloquer la migration des impuretés en provenance de la couche rechargée avec du grain à l'interface physique existant entre la surface extérieure du tube manchon et la surface intérieure de la couche rechargée avec du grain, cette interface étant un lieu privilégié de rétention des impuretés en provenance de la couche rechargée avec du grain vers la préforme primaire qui correspond après fibrage au coeur actif de la fibre optique. L'interface joue son rôle de lieu privilégié de rétention des impuretés aussi bien au stade de la préforme finale qu'au stade de la fibre optique dans laquelle ladite interface subsiste. Plus l'épaisseur du tube manchon est faible, plus la couche rechargée avec du grain est proportionnellement volumineuse et moins le coût de revient de la préforme finale ainsi que de la fibre optique est élevée. Toutefois, pour des raisons de propriétés mécaniques, le tube manchon doit garder une épaisseur minimale en dessous de laquelle il risque de devenir trop fragile. Le fait d'intercaler, entre la préforme primaire obtenue par VAD ou par OVD et la couche rechargée avec du grain, un tube manchon de relativement faible épaisseur, permet, au niveau des fibres optiques obtenues ensuite, à la fois de conserver la bonne atténuation intrinsèque aux procédés VAD et OVD ainsi que le coût de revient relativement faible intrinsèque au procédé de recharge plasma avec du grain. Le procédé de fabrication de la préforme comprend une étape supplémentaire, l'insertion d'un tube manchon entre préforme primaire et recharge avec du grain, mais le surcoût lié à cette étape supplémentaire se révèle être largement compensée par le gain obtenu en remplaçant le tube manchon de forte épaisseur par du grain lors de l'obtention de la préforme finale à partir de la préforme primaire. Le tube manchon de faible épaisseur inséré entre la préforme primaire obtenue par VAD ou par OVD et la couche rechargée avec du grain est choisi en silice plutôt pure, c'est-à-dire ne contenant pas d'impuretés mais pouvant contenir des dopants, il est par exemple du même type que les tubes utilisés par les procédés de dépôt CVD. L'invention concerne, aussi bien pour les procédés d'obtention de préforme primaire VAD que pour les procédés d'obtention de préforme primaire 20 OVD, le procédé d'obtention de la préforme finale à partir de la préforme primaire, la préforme finale obtenue, et la fibre optique obtenue par fibrage de la préforme finale. Selon l'invention, il est prévu un procédé de réalisation d'une préforme finale à fibre optique comprenant successivement, une étape de réalisation d'une préforme primaire obtenue par procédé de dépôt VAD, une étape de réalisation d'une préforme primaire manchonnée obtenue par manchonnage de la préforme primaire à l'aide d'un tube manchon de silice, une étape de réalisation d'une préforme finale à fibre optique obtenue par recharge de la préforme primaire manchonnée avec du grain de silice. Selon l'invention il est aussi prévu un procédé de réalisation d'une préforme finale à fibre optique comprenant successivement, une étape de réalisation d'une préforme primaire obtenue par procédé de dépôt OVD, une étape de réalisation d'une préforme primaire manchonnée obtenue par manchonnage de la préforme primaire à l'aide d'un tube manchon de silice, une étape de réalisation d'une préforme finale à fibre optique obtenue par recharge de la préforme primaire manchonnée avec du grain de silice. Selon l'invention, il est également prévu une préforme finale à fibre optique comprenant, une préforme primaire obtenue par procédé de dépôt VAD, 10 un tube manchon de silice entourant la préforme primaire, une couche rechargée à partir de grain de silice entourant le tube manchon de silice. Selon l'invention, il est encore prévu une préforme finale à fibre optique comprenant, une préforme primaire obtenue par procédé de dépôt OVD, un tube manchon de silice entourant la préforme primaire, une couche rechargée à partir 15 de grain de silice entourant le tube manchon de silice. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints, donnés à titre d'exemples, où : - la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'une préforme finale selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'une préforme finale selon l'invention. Au centre se situe le coeur optique 1 de la préforme finale. Le coeur optique 1 est obtenu par VAD ou par OVD. Le coeur optique 1 est entouré par la gaine optique 2. La gaine optique 2 est obtenue par VAD ou par OVD. La gaine optique 2 est en contact avec le coeur optique 1. Le coeur optique 1 et la gaine optique 2 appartiennent à la préforme primaire 3. La gaine optique 2 ainsi que la préforme primaire 3 sont entourés par et en contact avec le tube manchon 4 de faible épaisseur. Le tube manchon 4 est de faible 2863606 5 épaisseur par rapport au gros tube manchon classiquement utilisé pour manchonner les préformes primaires obtenue par VAD ou par OVD; son épaisseur est donc plus faible et de préférence nettement plus faible. Le tube manchon 4 est en silice pure, c'est-à-dire ne contenant pas d'impuretés, cette silice pouvant être dopée ou non dopée; cette silice pure étant de préférence synthétique. Le tube manchon 4 est entouré et en contact avec une couche 5 rechargée avec du grain de silice. La couche 5 rechargée peut être homogène ou être constituée de plusieurs sous-couches rechargées avec des grains différents, selon le type de fibre optique et notamment de qualité différente, la moins bonne qualité étant vers l'extérieur. Le grain de silice peut être dopé ou non dopé, selon le type de profil de fibre optique recherché. Le grain de silice peut être naturel ou synthétique. Le grain de silice naturel est moins coûteux mais de moins bonne qualité que le grain de silice synthétique. Toutefois, pour le type de préforme finale concerné par l'invention, le grain synthétique rend le fibrage plus délicat, c'est pourquoi le grain naturel, c'est-à-dire du quartz, est préféré. Le coeur optique 1 a un rayon extérieur a et un diamètre extérieur 2a. La gaine optique 2 a un rayon extérieur b et un diamètre extérieur 2b. La préforme primaire 3 a un rayon extérieur b et un diamètre extérieur 2b. Le tube manchon 4 a un rayon extérieur c et un diamètre extérieur 2c. La couche rechargée 5, constitué d'une couche homogène ou d'un ensemble de sous-couches distinctes entre elles et pouvant être constituées de grains de silice différents les uns des autres, a un rayon extérieur d et un diamètre extérieur 2d ainsi qu'une épaisseur f. Le tube manchon 4 a une épaisseur e. Le diamètre extérieur d'une préforme primaire vaut par exemple environ 30mm. Le rapport entre d'une part le diamètre extérieur 2d de la couche rechargée 5 qui est aussi le diamètre extérieur 2d de la préforme finale et d'autre part le diamètre 2a du coeur optique 1 vaut par exemple environ 14. Lorsque le procédé de fibrage de la préforme finale qui est utilisé présente une température de four relativement élevée, la diffusion des impuretés étant facilitée, le procédé selon l'invention est d'autant plus intéressant qu'il empêche 30 cette diffusion d'impuretés. La température du four sera plus importante lorsque le fluide gazeux situé dans le four aura une conductivité thermique plus faible, ce qui est le cas d'un mélange mi-hélium mi-argon par exemple par opposition à l'emploi d'hélium seul lequel est toutefois plus coûteux. L'invention est par conséquent particulièrement intéressante dans les procédés bas coût en général. Afin de conserver de bonnes propriétés de résistance mécanique, le tube manchon 4 a de préférence une épaisseur e au moins égale à 1.5mm. Afin de diminuer le coût de revient de la préforme finale ainsi que le coût de revient de la fibre optique obtenue par fibrage de la préforme finale, la préforme finale présente une ou plusieurs des propriétés suivantes. De préférence, le diamètre extérieur 2c du tube manchon 4 vaut au plus une fois et demie le diamètre extérieur 2b de la préforme primaire 3. De préférence, l'épaisseur e du tube manchon 4 vaut au plus 3mm. La couche rechargée 5 présente dans le même but l'une et ou l'autre des propriétés suivantes. De préférence, le diamètre extérieur 2d de la couche rechargée 5 est supérieur à 10 fois le diamètre extérieur 2a du coeur optique 1. De préférence, l'épaisseur f de la couche rechargée 5 est au moins égale au diamètre extérieur 2b de la préforme primaire 3. Afin d'optimiser le compromis entre le coût de revient et les propriétés mécaniques de la préforme finale, la préforme finale présente l'une et ou l'autre des propriétés suivantes. De préférence, l'épaisseur e du tube manchon 4 vaut entre 5% et 12% du diamètre extérieur 2b de la préforme primaire 3. De préférence, le diamètre extérieur 2c du tube manchon 4 est compris entre 4,5 fois et 5,5 fois le diamètre extérieur 2a du coeur optique 1. Le tube manchon 4 de la préforme finale fait de préférence suffisamment barrière à la diffusion des impuretés de la couche rechargée 5 vers la préforme 25 primaire 3 pour que l'atténuation de ladite fibre optique obtenue par fibrage de ladite préforme finale vaille au plus 0.200 dB/km, de préférence au plus 0.195 dB/km, avantageusement au plus 0.190 dB/km. Les fibres optiques selon l'invention, obtenues par fibrage des préformes finales selon l'invention, sont de préférence utilisées dans un système de 30 communication bas coût qui peut être un système de communication longue distance bas coût, longue distance signifiant typiquement de quelques centaines à quelques milliers de km, ou bien un système de communication métro bas coût, métro signifiant moyenne distance, c'est-à- dire de quelques km à quelques dizaines de km. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une préforme finale à fibre optique comprenant successivement, une étape de réalisation d'une préforme primaire (3) obtenue par procédé de dépôt VAD, une étape de réalisation d'une préforme primaire manchonnée obtenue par manchonnage de la préforme primaire (3) à l'aide d'un tube manchon (4) de silice, une étape de réalisation d'une préforme finale à fibre optique obtenue par recharge de la préforme primaire manchonnée avec du grain de silice. 2. Procédé de réalisation d'une préforme finale à fibre optique comprenant successivement, une étape de réalisation d'une préforme primaire (3) obtenue par procédé de dépôt OVD, une étape de réalisation d'une préforme primaire manchonnée obtenue par manchonnage de la préforme primaire (3) à l'aide d'un tube manchon (4) de silice, une étape de réalisation d'une préforme finale à fibre optique obtenue par recharge de la préforme primaire manchonnée avec du grain de silice. 3. Préforme finale à fibre optique comprenant, une préforme primaire (3) obtenue par procédé de dépôt VAD, un tube manchon (4) de silice entourant la préforme primaire (3), une couche rechargée (5) à partir de grain de silice entourant le tube manchon (4) de silice. 4. Préforme finale à fibre optique comprenant, une préforme primaire (3) obtenue par procédé de dépôt OVD, un tube manchon (4) de silice entourant la préforme primaire (3), une couche rechargée (5) à partir de grain de silice entourant le tube manchon (4) de silice. 5. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisée en ce que le diamètre extérieur (2c) du tube manchon (4) vaut au plus une fois et demie le diamètre extérieur (2b) de la préforme primaire (3). 6. Préforme selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'épaisseur (e) du tube manchon (4) vaut entre 5% et 12% du diamètre extérieur (2b) de la préforme primaire (3). 7. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que l'épaisseur (e) du tube manchon (4) vaut au moins 1.5mm. 8. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que l'épaisseur (e) du tube manchon (4) vaut au plus 3mm. 9. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que la préforme primaire (3) a un coeur optique (1) et une gaine optique (2) et en ce que le diamètre extérieur (2c) du tube manchon (4) est compris entre 4,5 fois et 5,5 fois le diamètre extérieur (2a) du coeur optique (1). 10. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que la préforme primaire (3) a un coeur optique (1) et une gaine optique (2) et en ce que le diamètre extérieur (2d) de la couche rechargée (5) est supérieur à 10 fois le diamètre extérieur (2a) du coeur optique (1). 2863606 10 11. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisée en ce que l'épaisseur (f) de la couche rechargée (5) est au moins égale au diamètre extérieur (2b) de la préforme primaire (3). 12. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 1 1, caractérisée en ce que le grain de silice est naturel. 13. Préforme selon l'une quelconque des revendications 3 à 1 1, caractérisée en ce que le grain de silice est synthétique. 14. Fibre optique obtenue par fibrage d'une préforme finale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube manchon (4) de la préforme finale fait suffisamment barrière à la diffusion des impuretés de la couche rechargée (5) vers la préforme primaire (3) pour que l'atténuation de ladite fibre optique obtenue par fibrage de ladite préforme finale vaille au plus 0.200 dB/km. 15. Fibre optique obtenue par fibrage d'une préforme finale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube manchon (4) de la préforme finale fait suffisamment barrière à la diffusion des impuretés de la couche rechargée (5) vers la préforme primaire (3) pour que l'atténuation de ladite fibre optique obtenue par fibrage de ladite préforme finale vaille au plus 0.195 dB/km. 16. Fibre optique obtenue par fibrage d'une préforme finale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube manchon (4) de la préforme finale fait suffisamment barrière à la diffusion des impuretés de la couche rechargée (5) vers la préforme primaire (3) pour que l'atténuation de ladite fibre optique obtenue par fibrage de ladite préforme finale vaille au plus 0.190 dB/km. 17. Système de communication longue distance bas coût comprenant des fibres optiques selon l'une quelconque des revendications 14 à 16. 18. Système de communication métro bas coût comprenant des fibres optiques selon l'une quelconque des revendications 14 à 16.