CH627857A5 - Procede de realisation d'une fibre optique. - Google Patents

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CH627857A5 CH1142078A CH1142078A CH627857A5 CH 627857 A5 CH627857 A5 CH 627857A5 CH 1142078 A CH1142078 A CH 1142078A CH 1142078 A CH1142078 A CH 1142078A CH 627857 A5 CH627857 A5 CH 627857A5
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Jean-Pierre Dumas
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Description

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une fibre optique et plus particulièrement un procédé de réalisation d'une fibre optique apte à transmettre un rayonnement infrarouge.
Des matériaux massifs aptes à transmettre le rayonnement infrarouge ont été déjà élaborés en vue de réaliser par exemple des fenêtres pour rayonnement laser. Ces matériaux sont soit des cristaux, tels que des composés halogénures alcalins obtenus sous forme mono ou polycristalline, soit des verres tels que les verres chalcogénures.
Des tentatives ont été effectuées pour réaliser des fibres optiques à l'aide de ces matériaux. Dès 1968, BARR et STROUD à fait des fibres optiques avec des verres au trisul-fure d'arsenic (voir la revue américaine INFRARED PHY-SICS 1968-A. J. WORRAU volume 8 pages 49-58). Plus récemment, HUGHES AIRCRAFT C° Research Laboratories a préparé des fibres optiques par extrusion à partir de matériaux alcalins (voir la revue américaine ELECTRONICS du 15.9.1977 page 197).
Mais les fibres optiques ainsi réalisées ont donné des résultats peu satisfaisants à cause de leurs pertes importantes par unité de longueur.
La présente invention a pour but de réaliser des fibres optiques aptes à conduire le rayonnement infrarouge avec une atténuation plus faible.
La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une fibre optique, consistant successivement - à introduire dans une ampoule verticale en verre munie d'une ouverture à son extrémité supérieure un mélange des éléments d'un composé apte à transmettre un rayonnement lumineux,
- à chauffer l'ampoule pour successivement former le composé par fusion du mélange et ramollir la partie de la paroi de l'ampoule entourant le composé
- et à tirer une portion inférieure de la paroi de l'ampoule de façon à obtenir une fibre optique formée d'un cœur entouré par une gaine, le cœur étant constitué du composé et la gaine étant constituée du verre de l'ampoule, caractérisé en ce que, ledit composé étant apte à transmettre un rayonnement infrarouge, il consiste en outre, après l'introduction du mélange et avant le chauffage, à chasser l'air de l'ampoule par son ouverture puis à obturer l'ouverture.
Des modes particuliers de réalisation du procédé selon l'invention sont décrits ci-dessous à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente en coupe longitudinale un dispositif à l'aide duquel il est possible de mettre en œuvre le procédé selon l'invention.
Le dispositif représenté sur la figure comporte une ampoule 1, constituée par exemple d'un verre alumino-sili-cate, sensiblement cylindrique et disposée verticalement. La partie inférieure de cette ampoule comporte un prolongement 2 en verre plein, de faible diamètre. La partie supérieure de cette ampoule est munie d'une ouverture 3 reliée par une canalisation 4 à une pompe à vide 5 par l'intermédiaire d'une vanne 6. Sur la canalisation 4 peut être disposée une canalisation dérivée 7 qui fait communiquer l'ouverture 3, par l'intermédiaire d'une vanne 9, à un réservoir 8 rempli préalablement d'un gaz neutre tel que l'argon.
Dans la partie médiane et inférieure de l'ampoule 1 est disposé un mélange 10, par exemple de cadmium et de tellure en proportions stoechiométriques. Ce mélange a été introduit avant fermeture au chalumeau de la partie inférieure de l'ampoule.
Un four vertical 11 tel qu'un four électrique entoure l'ampoule 1. Les moyens d'alimentation (non représentés) du four 11 comportent un dispositif de programmation, grâce auquel il est possible de faire varier en fonction du temps la température du four selon un programme prédéterminé.
La vanne 9 étant fermée et la vanne 6 ouverte, on met en marche la pompe à vide 5 afin de chasser l'air contenu dans l'ampoule 1. On ferme ensuite la vanne 6 et on ouvre la vanne 9 jusqu'à ce que la pression d'argon dans l'ampoule s'établisse à une pression prédéterminée choisie de façon que la pression de gaz à l'intérieur de l'ampoule soit sensiblement égale à la pression atmosphérique lorsque le mélange est en fusion.
La vanne 9 étant fermée, on met en marche le four 11 de façon à chauffer le mélange 10 jusqu'à sa température de fusion qui est de l'ordre de 1040°C. On porte ensuite la température du four 11 à une valeur de l'ordre de 1060 degrés C. de façon à ramollir la paroi de l'ampoule 1 qui entoure le composé fondu.
On tire enfin vers le bas le prolongement 2 de l'ampoule 1 de façon à obtenir une fibre optique comportant un cœur axial constitué du composé, ce cœur étant entouré d'une gaine constituée du verre de l'ampoule.
Après le fibrage, on peut faire subir à la fibre ainsi obtenue un recuit à une température légèrement inférieure à la température de fusion du mélange, à l'aide d'un autre four vertical analogue à celui représenté sur la figure. Ce recuit permet de faire passer si necessaire à l'état mono-cristallin le cœur de la fibre. En effet ce cœur peut être obtenu à l'état amorphe ou polycristalin suivant la vitesse de fibrage, par suite de la trempe consécutive à cette opération.
La fibre ainsi obtenue est apte à conduire la lumière infrarouge, entre les longueurs d'onde de 1 micron et de 26 microns. Elle présente l'avantage d'avoir une très faible atténuation optique par unité de longueur. Cet avantage est dû en grande partie au fait que le procédé selon l'invention permet s
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de maintenir le mélange à l'abri de l'influence néfaste de l'oxygène et de l'humidité de l'air pendant les opérations de fusion et de fibrage. En effet, l'apparition d'impuretés telles que l'oxygène et les ions OH- induisent dans le composé des bandes d'absorption dans la gamme des longueurs d'ondes infrarouges. Ce phénomène expliquerait les mauvais résultats obtenus avec les fibres optiques selon l'art antérieur précité.
Dans une variante du procédé décrit ci-dessus, un élément dopant apte à améliorer la transmission des rayonnements infrarouges peut être introduit dans l'ampoule en même temps que le mélange. Si ce mélange est constitué de cadmium et de tellure, l'élément dopant peut être l'indium.
L'introduction dans l'ampoule du mélange 10 et de l'élément dopant peut être effectué par dépôt en phase vapeur. Ce dépôt peut résulter d'une réaction chimique entre les éléments vaporisés, ce qui permet d'effectuer une purification.
Par ailleurs, l'introduction d'un gaz neutre dans l'ampoule peut être supprimée si la tension de vapeur des produits contenus dans l'ampoule (mélange et éventuellement dopant) est sensiblement égale à la pression atmosphérique pour la température de fusion du mélange.
Le composé obtenu au cours du procédé selon l'invention doit être apte à transmettre un rayonnement infrarouge. Lorsqu'on désire obtenir un composé mono ou polycristallin, le mélange est constitué de préférence de deux ou plusieurs éléments choisis dans le tableau suivant I, extrait de la classification périodique des éléments:
Tableau I Groupes
Groupes m
IV
VI
VII
Li K
Mg Al
F Cl
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I
il m
IV
v
VI
vu
Rb
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Cs
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
T1
Pb
Bi
Dans ce cas, le mélange est avantageusement constitué io d'un élément du groupe II et d'un élément du groupe VI, ou d'un élément du groupe III et d'un élément du groupe V, ou d'un élément du groupe I et d'un élément du groupe VII.
Lorsqu'on désire obtenir un composé vitreux, le mélange est constituée de plusieurs éléments choisis dans la liste sui-15 vante:
Ge, P, As, Sb, S, Se, Te, Br et I
Par exemple, un mélange permettant d'obtenir un composé vitreux peut être constitué de:
28% de Ge 12%deSb et 60% de Se.
Les dopants peuvent être choisis parmi les éléments du tableau I.
25 La verre constituant les parois de l'ampoule doit être choisi de façon qu'il soit à une viscosité permettant le fibrage lorsqu'il est porté à une température égale ou supérieure à la température de fusion du mélange. Il est également préférable que le coefficient de dilatation du verre de l'ampoule soit du 30 même ordre de grandeur que celui du composé.
Les fibres optiques obtenues par le procédé selon la présente invention peuvent être appliquées dans le domaine médical, par exemple pour transmettre dans un organe du corps humain l'énergie d'un laser à gaz carbonique afin d'ef-35 fectuer des cautérisations internes. Elles peuvent être appliquées aussi à la transmission d'images infrarouges.
1 feuille dessins

Claims (6)

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1. Procédé de réalisation d'une fibre optique, consistant successivement
- à introduire dans une ampoule verticale en verre munie d'une ouverture à son extrémité supérieure un mélange des éléments d'un composé apte à transmettre un rayonnement lumineux,
- à chauffer l'ampoule pour successivement former le composé par fusion du mélange et ramollir la partie de la paroi de l'ampoule entourant le composé
- et à tirer une portion inférieure de la paroi de l'ampoule de façon à obtenir une fibre optique formée d'un cœur entouré par une gaine, le cœur étant constitué du composé et la gaine étant constituée du verre de l'ampoule, caractérisé en ce que, ledit composé étant apte à transmettre un rayonnement infrarouge, il consiste en outre, après l'introduction du mélange et avant le chauffage, à chasser l'air de l'ampoule par son ouverture puis à obturer l'ouverture.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit en outre dans l'ampoule un élément dopant avec le mélange.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'introduction du mélange et de l'élément dopant dans l'ampoule s'effectue par dépôt en phase vapeur.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à introduire un gaz neutre dans l'ampoule après en avoir chassé l'air et avant de la chauffer.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à faire subir une opération de recuit à la fibre optique.
6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dépôt est obtenu par réaction chimique dans ladite phase vapeur.
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