CHAPITRE 2 : PRESENTATION D'UNE FIBRE OPTIQUE
2.1. INTRODUCTION
La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les
propriétés réflectrices de la lumière.
Elle est habituellement constituée d'un coeur
entouré d'une gaine (figure 2.1), le coeur de la fibre optique a une
indice de réfraction légèrement plus élevée
que la gaine confine la lumière qui se trouve entièrement
réfléchie plusieurs fois à l'interface entre deux
matériaux (en raison du phénomène réflexion totale
interne).
L'ensemble est généralement recouvert d'une gaine
plastique de protection.
2.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique à
l'une de ses extrémités avec un angle adéquat, il subit de
multiples réflexions totales internes.
Ce rayon se propage alors jusqu'à l'autre
extrémité de la fibre optique sans perte, en empruntant un
parcours en zigzag.
La propagation de la lumière dans la fibre peut se
faire avec très peu de pertes même lorsque la fibre est
courbée.
Figure 2.1 : fibre optique
Un câble des fibres optiques contient
généralement plusieurs paires de fibre. Chacune d'elle conduit un
signal lumineux dans chaque sens.
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2.3. FABRICATION
Pour la fabrication d'une fibre optique, la première
étape est la réalisation d'une « préforme » :
barreau de silice très pure, qui est composé d'un diamètre
de plusieurs centimètres.
Il existe un grand nombre de processus pour concevoir une
préforme des internes comme la méthode PCVD (Plasma Chemical
Vapor Deposition), ou externes comme la méthode VAD (Vapor Axial
Deposition).
Le paragraphe suivant décrit la méthode MCVD
(Modified Chemical Vapor Deposition, dépôt chimique en phase
vapeur modifiée) qui est la plus utilisée.
Un tube substrat est placé en rotation horizontale dans
un tour verrier, des gaz sont injectés à l'intérieur et
vont se déposer à l'intérieur sous l'effet de la chaleur
produite par un chalumeau.
Ces gaz vont modifier les propriétés du verre
(par exemple l'aluminium permet d'augmenter l'indice).
Les couches déposées sont ensuite
vitrifiées au passage du chalumeau. Ensuite le tube est chauffé
à haute température et va se refermer sur lui-même pour
former la préforme (28).
L'opération de manchonnage permet par la suite de
rajouter une couche de silice autour de la préforme pour obtenir la
ration coeur/gaine voulue pour la future fibre.
La société ALCATEL a développé une
technologie propriétaire APVD (Advanced Plasma and Vapor Deposition)
pour remplacer l'opération de manchonnage qui est très
coûteuse.
Le procédé APVD (communément
appelé recharge plasma) consiste à faire fondre des grains de
quartz naturel très pur sur la préforme primaire à l'aide
d'un chalumeau plasma inductif.
L'association du procédé MCVD et de la recharge
plasma pour la fabrication des fibres optiques monomodes qui a
été mis au point en 1994 par la société ALCALTE.
Le procédé concerné consiste
essentiellement à nourrir le plasma en grains de silice naturels ou
synthétiques avec un composé additionnel fluoré ou
chloré mélangé à un gaz porteur (29).
28 MAURY, J., Étude et
caractérisation d'une fibre optique amplificatrice et compensatrice de
dispersion chromatique (Thèse), Université de Limoges,
2003.
29 Il a révolutionné la fibre
optique, in Arts et Métiers Magazine n°317, mars
2009
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Ce procédé de purification constitue la seule
alternative rentable connue aux techniques de dépôt externe.
Lors de la seconde étape, la préforme est
placée en haut d'une tour de fibrage d'une quinzaine de mètres de
hauteur.
L'extrémité de la préforme est alors dans
un four porté à une température voisine de 2 000
°C.
Elle est alors transformée en une fibre de plusieurs
centaines de kilomètres, à une vitesse d'un kilomètre par
minute.
La fibre est ensuite revêtue d'une double couche de
résine protectrice (cette couche peut être déposée
par la tour de fibrage, juste après l'étirement) avant
d'être enroulée sur une bobine.
Cette couche est particulièrement importante pour
éviter toute humidité, car la fibre devient cassante sous l'effet
de l'eau : l'hydrogène interagit avec la silice.
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