FR2475032A1

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Publication number: FR2475032A1
Application number: FR8102043A
Authority: FR
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1981-08-07
Also published as: US4343638A; DE3103771C2; GB2071080B; DE3103771A1; JPS56109839A; GB2071080A; US4380588A; FR2475032B1; JPS603025B2

Abstract

MATIERE DE VERRE POUR FIBRES OPTIQUES LAISSANT PASSER LES RAYONS INFRAROUGES ET PROCEDE POUR FABRIQUER DES FIBRES DE VERRE A PARTIR D'UNE MATIERE POUR FIBRES DE VERRE LAISSANT PASSER LES RAYONS INFRAROUGES. LA MATIERE DE VERRE POUR FIBRES OPTIQUES LAISSANT PASSER LES RAYONS INFRAROUGES COMPREND UNE MATIERE A TROIS COMPOSANTS CONSTITUEE PAR UNE COMPOSITION A BASE DE 28 EN MOLE A 38 EN MOLE DE BAF; 2 EN MOLE A 7 EN MOLE DE GDF; 58 EN MOLE A 69 EN MOLE DE ZRF.

Description

Matière de verre pour fibres optiques laissant passer les rayons

infrarouges et procédé pour fabriquer des fibres de verre à partir d'une matière pour fibres de verre laissant

passer les rayons infrarouges.

La présente invention concerne une matière pour fibres de verre laissant passer les rayons infrarouges en vue de permettre le passage de rayons infrarouges ayant une longueur d'onde allant de 2 à 6,pm et un procédé pour fabriquer des

fibres de verre à partir de la matière pour fibres optiques.

Généralement, on utilise comme matière pour fibres de verre, par exemple du verre, des matières plastiques, etc. qui contiennent du dioxyde de silicium (SiO2) comme composant principal. Dans ces matières, une région de longueur d'onde ayant les pertes de transmission plus faibles est restreinte à une région partant de la zone des longueurs d'ondes des radiations visibles de 0,6 à 1,7 Mm à une zone du proche infrarouge, par suite de l'absorption des rayons infrarouges et de la dispersion Rayleigh. Cependant, aucune matière de verre n'est connue qui permette de fabriquer des fibres optiques à pertes faibles quand elles sont utilisées dans la région des rayons infrarouges. Considérées du point de vue d'une matière transparente pour la région des longueurs d'ondes infrarouges, des matières de verreJ telles que des verres à base de BeF2 ou

de ZnCl2)fabriquées principalement en halogénures sont'connues.

Le verre d'halogénures est transparent pour une région de longueurs d'ondes plus étendue que le verre à base de SiO2, tandis que par ailleurs, le verre à base de BeF2 est plus toxique et, comme le verre à base de ZnCl2, plus déliquescent et non approprié pour être utilisé comme matière pour fibres optiques extrêmement fiables. Une matière de verre à base de

ZrF4-BaF2-NaF et une matière de verre à base de ZrF4-BaF2-

LnF3 (Ln désigne des terres rares) ainsi que des matières à base de ZrF4BaF2-ThF4 et ZrF4-BaF2-UF4 décrites dans le brevet US no 4 141 741, sont connues comme verre d'optique autre que la matière à base de BeF2 et la matière à base de ZnCl2. Dans

le verre d'halogénures du brevet US n0 4 141 741, une diffi-

culté pratique est rencontrée par suite de la présence d'un élément radioactif tel que Th et U. La même chose peut être

constatée pour le verre à base d'autres fluorures mentionnés ci-

dessus. Dans ce cas, cependant, ces verres sont instables vis-

à-vis de la cristallisation, dans l'opération d'étirage du procédé de fabrication des fibres de verre et on ne peut pas obtenir de fibres homogènes. Bien que le verre utilisé comme verre à vitres ordinaire ou verre d'optique, utilisables pour des applications spéciales, soit un verre à multicomposants, il ne peut pas être utilisé pour la matière des fibres optiques parce qu'il n'est pas stable vis-à-vis de la cristallisation dans l'opération d'étirage du processus de fabrication des fibres de verre. C'est-à-dire que la gamme de compositions formant le verre est fondamentalement différente de la gamme de compositions de la matière pour fabriquer les fibres de verre. La gamme de compositions de la matière des fibres de verre, ainsi qu'un procédé pour la fabrication d'une fibre de verre à partir de la matière de verre mentionnée ci-dessus

est restée inconnue jusqu'ici.

Par conséquent, l'objet de la présente invention est la fourniture d'une matière de verre pour fibres optiques laissant passer les rayons infrarouges qui est transparente à des rayons infrarouges ayant des longueurs d'ondes de 2 à 6pm et qui est excellente comme matière pour fibres de verre et un procédé pour la fabrication d'une fibre de verre utilisant la

matière pour fibres de verre laissant passer les rayons infra-

rouges. Afin de réaliser l'objet mentionné ci-dessus, la matière de verre destinée à la matière pour fibres optiques laissant passer les rayons infrarouges de la présente invention est constituée par une matière à trois composants se trouvant avec les taux de composition suivants: 28% en mole à 38% en mole pour BaF 2-2% en mole à 7% en mole pour GdF 3- 58% en mole à 69% en mole pour ZrF4. Le procédé de fabrication des fibres de verre à partir de la matière pour fibres optiques laissant passer les rayons infrarouges de la présente invention, comprend l'opération de mélange de BaF2, GdF3 et ZrF4 avec des taux respectifs dans la composition finale de 28% en mole à 38% en mole, 2% en mole à 7% en mole et 58% en mole à 69% en mole; la fusion du mélange pour obtenir une masse fondue; le coulage de la masse fondue dans un moule métallique avec une section

creuse qui est préchauffée à une température de 1000C ou au-

dessus, mais à une température inférieure à la température de ramollissement du verre; le recuit de la masse fondue dans un moule métallique pour former une tige de verre, ladite opération de recuit comprenant le chauffage de la masse fondue à une température de 2000C ou au-dessus, mais à une température inférieure à la température de ramollissement du verre, et l'abandon pour refroidissement de la tige de verre chauffée; l'enlèvement de la tige de verre obtenue du moule métallique et son polissage optique à la fois aux extrémités et sur les côtés; l'étirage du bout de la tige de verre avec une faible traction, l'opération d'étirage comprenant le chauffage du bout de la tige de verre et l'étirage du bout de la tige de verre chauffée à une température fixe. La fibre optique formée à partir de la matière pour fibre optique ayant les taux de composition mentionnés ci-dessus, peut être transparente aux rayons infrarouges dont la longueur d'ondes va de 2 à 6,nm et peut théoriquement avoir une perte faible de 10 dB/Km pour une longueur d'onde allant de 3 à 4pm. En outre, elle n'est pas toxique et a une excellente résistance vis-à-vis de l'attaque par l'eau. Si une fibre optique à mode unique est fabriquée à partir de la matière pour fibres optiques,le diamètre de la fibre optique peut être aussi arand qu'environ 401m et il est possible d'obtenir une fibre optique à perte faible et de grande capacité qui est plus facile à relier à la source lumineuse et dont l'assemblage est facile. Si elle est utilisée conjointement avec un laser chimique à grande puissance, tel qu'un laser DF, ayant une longueur d'onde d'environ 3,8pm, l'application à la transmission de puissance avec un rayon infrarouge tel qu'un faisceau laser devient possible. La transmission directe d'une image infrarouge peut être réalisée en utilisant un faisceau de fibres optiques

formées à partir de la tige de verre de la présente invention.

Selon un procédé de fabrication des fibres de verre à partir de la matière pour fibres optiques de la présente invention, la tige de verre peut être étirée avec une vitesse de tirage de 1 à 30 m/minuteet à une viscosité appropriée, pour obtenir une fibre optique homogène ayant un diamètre de

à 500,Pm.

La présente invention sera mieux comprise à partir de

la description détaillée ci-après en référence aux dessins

ci-joints sur lesquels les figures lA à 1D représentent les spectres optiques de chaque échantillon de matières de verre ayant des taux de composition différents tels qu'utilisés pour expliquer

la réalisation de la présente invention; -

la figure 2 est un diagramme triangulaire montrant la

relation d'une gamme de matières de verre à base de BaF 2-

GdF3-ZrF4 de formation du verre par rapport à celle d'une matière de verre classique à base de BaF2-LaF3-ZrF 4; la figure 3 est un diagramme triangulaire montrant le

rapport existant entre les indices de réfraction et la compo-

sition du système pour verre à base de BéF -GdF -ZrF avec des

2 3 4

taux de composition différents; la figure 4 est un diagramme triangulaire montrant le

rapport existant entre les coefficients de dilatation ther-

mique et la composition du système pour verre à base de BaF 2-

GdF3 -ZrF4 avec différents taux de composition utilisés pour expliquer la réalisation de la présente invention; la figure 5 est un diagramme triangulaire montrant le rapport existant entre la température de ramollissement et la composition du système pour verre à base de BaF 2GdF 3-ZrF4 utilisée pour expliquer la réalisation de la présente invention; la figure 6 est un diagramme triangulaire montrant le rapport existant entre la température de transformation du verre, et la composition du système pour verre à base de BaF2-GdF3-ZrF4 avec des taux de composition différents utilisée pour expliquer la réalisation de la présente invention;

la figur.e 7 est une vue de face montrant schémati-

quement un moule, partiellement en coupe, utilisé dans le procédé de la présente invention; la figure 8 est une vue en coupe effectuée suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7; la figure 9 est une vue en coupe réalisée suivant la ligne IX-IX de la figure 7; la figure 10 est un diagramme triangulaire montrant la gamme de compositions de verre du système à base de BaF 2-GdF 3-ZrF4 avec des taux de composition différents, utilisées dans la présente invention et la région o se forme un verre ayant la composition classique ZrF 4-LnF 3-BaF2(Ln désignant un élément des terres rares);

la figure 11 est une vue schématique montrant un ap-

pareil de fabrication d'une fibre optique à partir d'une ma-

tière de la présente invention pou fibres optiques laissant passer les infrarouges; la figure 12 est une vue schématique agrandie montrant le mécanisme-support pour la tige de verre, représenté sur la figure 11; la figure 13 est une vue latérale montrant une douille de serrage représenté sur la figure 12; la figure 14 est une vue en plan montrant la douille de serrage de la figure 13, vuedans la direction indiquée par une flèche; la figure 15 est une vue de face montrant un four

électrique (désigné par la suite par four de platine) utili-

sant du platine comme résistance chauffante représentée sur la figure 11; la figure 16 est une vue latérale du four électrique utilisant le platine comme résistance chauffante montrée sur

la figure 11.

On va maintenant expliquer une réalisation de la

présente invention-en se référant aux dessins.

Quatre échantillons de matières de verre à base de BaF 2- GdF3- ZrF4 ayant différents taux de composition montrée

dans le tableau 1 sont mesurés pour leurs propriétés spectro-

scopiques montrant le rapport de transmission (%) en fonction de la longueur d'onde sum). Comme résultat de ces mesures, les auteurs de la présente invention ont découvert qu'on obtient

des spectres indiqués sur les figures lA à 1D pour les échan-

tillons 1 à 4, respectivement.

Tableau 1

No 1 2 3 4 BaF2 30 30 42 40 (% en mole) GdF3 2 10 5 - (% en mole) ZrF4 68 60 60 60 (% en mole) Pour ces matières de verre, le déplacement des bords de la bande d'absorption dans la région de l'ultraviolet, et dans la région infrarouge provenant de la différence dans la

composition, est nettement observé et une transmission supé-

rieure à 90% est mesurée dans la région des longueurs d'onde allant de 0, 35 /u à 7,5,Pm. Le premier échantillon est obtenu

en particulier de la façon suivante: on mélange une poudre-

constituée par 2,32 g de BaF2, 0,19 g de GdF3' et 5 g de ZrF4, soit en tout 7,51 g, et la broie dans un mortier, l'introduit dans un creuset de platine et on la chauffe dans un four

électrique à 9000C pendant 30 minutes afin qu'elle soit fondue.

Cette opération de fusion doit être effectuée dans une gamme de température allant de préférence de 8000C à 10000C. A une température inférieure à 800'C, le mélange n'est pas fondu et à une température de 10000C ou supérieure, le ZrF4 se sublime et disparaît. Ensuite, la masse fondue est coulée sur une plaque de cuivre pour obtenir un bloc de verre analogue à une plaque ayant 0,7 mm à 3 mm d'épaisseur. Le bloc de verre pèse 7,50 g. Une matière de verre ayant des taux de composition de 30% en mole de BaF2, 2% en mole de GdF3, 68% en mole de ZrF4, est ainsi obtenue sans qu'il se produise une variation importante de la composition due à la volatilisation. La matière de verre est polie optiquement et un échantillon ayant la forme d'un parallélépipède rectangle de 3 x 7 x 8 mm est mesuré pour l'indice de réfraction ND et pour l'indice d' Abbe YD un échantillon ayant la forme d'un parallélépipède rectangle de 3 x 4 x 15 mm est mesuré pour déterminer le coefficient de dilatation thermique, la température de transformation du verre et la température de ramollissement, et un échantillon analogue

à une plaque ayant 10 x 15 x 0,5 mm est mesuré pour les pro-

priétés spectroscopiques.

On a obtenu les résultats suivants: indice de réfraction ND = 1,5221; indice d'Abbe YD = 77,2; coefficient

de dilatation thermique o0= 155 x 10 7; température de trans-

formation du verre Tg = 2960C et température de ramollissement

Td = 3080C. Comme résultat des mesures des propriétés spectro-

scopiques, on a trouvé que la lumière passe à travers la

matière de verre dans une plage de longueurs d'ondes relati-

vement large allant de 0,3/mm à 8ym. Pour une matière de verre ayant des taux de composition BaF2 -GdF3-ZrF4 différents,

les blocs de verre sont fabriqués de la même façon en utili-

sant les échantillons correspondants aux marques respectives sur la ligne pleine du diagramme triangulaire représenté sur la figure 2, sauf que pour une composition renfermant 70% en mole de ZrF4, ou davantage, et 10% en mole de GdF3, ou davantage, le mélange est chauffé et fondu à 990 C pendant minutes. Comme résultat, on obtient un bloc de verre. Dans le diagramme triangulaire mentionné ci-dessus, les marques blanches o, les marques triangulaires a et les marques x correspondant respectivement à un verre transparent, à un verre partiellement dévitrifié et à un verre complètement dévitrifié, montrent les taux de composition. Une région rassemblant les marques 4 peut être regardée comme une région

de formation du verre comportant du verre à l'état partiel-

lement dévitrifié représentant une limite de vitrification.

A titre de comparaison avec la région de vitrification de la présente invention, la région de vitrification d'une matière de verre à base de BaF2-LaF3-ZrF4 ayant des taux de composition différents, rapportée par M. Poulain (A. Lecoq et M. Poulain; J. Non Crystalline Solids. Vol. 34, p. 101, 1979) est indiquée dans une région entourée par la ligne en traits interrompus sur la figure 2. A partir de ces régions, on comprend que le verre à base de BaF2-GdF3- ZrF4 de la présente invention soit dans la région de vitrification plus large que la région de vitrification de cette référence. Cependant, la région de

vitrification dépend souvent largement du procédé de fabri-

cation du verre, en particulier, dans la différence concernant la vitesse de trempe de l'échantillon et pour une matière de verre à base de BaF2LaF3-ZrF4, des échantillons sont fabriqués par le même procédé que celui de la présente invention et sa région de vitrification est identifiée. Comme échantillons, on utilise ceux ayant 4 taux de composition différents, et les

poids, montrés sur le tableau 2.

Tableau 2

BaF2-LaF3-ZrF4 (% en mole) BaF2-LaF3-ZrF4 (g) No 1 33 - 2- 65 5,3 - 0,4 10

2 34 - 6 - 60 5,9 - 1,2 - 10

3 30 - 15 -55 5,7 - 3,2 - 10

4 35 - 11 - 54 6,8 - 2,4 - 10

Apres avoir été prélevés et pesés, les échantillons sont broyés et mélangés dans un, mortier. Ensuite, le mélange est introduit dans un creuset de platine et chauffé dans le four électrique à 900 C pendant 30 minutes afin qu'il soit fondu. La masse fondue est coulée sur une plaque de cuivre pour obtenir une matière vitreuse analogue à une plaque ayant 0, 7 mm à 2 mm d'épaisseur. Parmi ces matières vitrifiables, le premier échantillon ayant les taux de composition suivants: 33% en mole de BaF2; 2% en mole de LaF3; 65% en mole de ZrF4 montre un coefficient de dilatation thermiquetLde 177 x 10 7, une température de transformation du verre Tg de 294 C et une température de ramollissement du verre Td de 302 C, et le second échantillon ayant les taux de-composition suivants: 34% en mole de BaF2; 6% en mole de LaF3; 60% en mole de ZrF4 montre un indice de réfraction ND de 1,5256, un coefficient de dilatation thermiquec'6de 173 x 10 7, une température de transformation du verre Tg de 304 C et une température de ramollissement du verre Td de 320 C. Les marques correspondant aux taux de composition des premier etsecond échantillons sont indiquées par les marques'' en pointillés sur le diagramme triangulaire de la figure 2 et il s'est confirmé que' ces marques en pointillés sont présentes dans la région de vitrification

mentionnée par M. Poulain. Cependant, pour le troisième échan-

tillon ayant les taux de composition suivants 30% en mole de BaF2, 15% en mole de LaF3, 55% en mole de ZrF4, et le quatrième échantillon ayant les taux de composition: 35% en mole de BaF2, 11% en mole de LaF3, 54% en mole de ZrF4, des grains cristallisés se sont développés dans la plus grande partie de la matière vitreuse. Ces points correspondant aux taux de

composition des troisième et quatrième échantillons sont indi-

% - qués par les marques,. sur le diagramme triangulaire de la

figure 2 et il a Avé trouvé que les marques",- mentionnées ci-

dessus sont à l'extérieur de la région de vitrification de M. Poulain. De ce qui précède, on peut comprendre que le résultat des essais continués par les auteurs de la présente invention sont en accord avec les résultats de M. Poulain en ce qui concerne leur région de vitrification. Il aeté découvert

que, même si le procédé de fabrication de M. Poulain est dif-

férent du procédé de fabrication de la présente invention, la

région de vitrification est déterminée par les taux de composi-

tion de l'échantillon. Les valeurs des propriétés physiques de la matière de verre à base de BaF2-GdF3-ZrF4 ainsi obtenues

sont indiquées sur le diagramme triangulaire.

La figure 3 montre une différence dans l'indice de réfraction de la matière de verre comportant des taux de composition différents. Comme le montre la figure 3, l'indice de réfraction ND est compris entre 1,520 et 1,530 et l'indice de réfraction diminue quand la teneur en ZrF4 s'accroit et il

augmente quand les taux de GdF3 et de BaF2 augmentent.

La figure 4 montre la différence dans le coefficient de dilatation thermiqueOc des matières de verre ayant des taux

de composition différents. Le coefficient de dilatation ther-

mique diminue quand le taux de ZrF4 augmente et il diminue quand le taux de GdF_ augmente. Plus les tiges de verre sont J faciles à fabriquer, plus bas est le coefficient de dilatation thermique. De plus, le risque de fragmentation dans l'opération d'étirage dû à un changement de température est moindre, de sorte que plus les taux de ZrF4 et de GdF3 sont élevés, mieux

la matière de verre convient comme matière pour fibres optiques.

La figure 5 montre une différence dans la température de ramollissement Td (0C) des matières de verre ayant des taux de composition différents. La variation de la température des matières de verre est plus petite que celle du verre à base d'oxydes et la température de ramollissement s'étale dans une plage allant de 3000C à 3400C. Plus les taux de GdF3 et de BaF2 sont élevés, plus la température de ramollissement est élevée. La température de ramollissement diminue quand le taux de ZrF4 augmente. Cette tendance est également observée dans l'étalement de la tèmpérature de transformation du verre des

matières de verre ayant des taux de composition différents.

Puisque les matières de verre ont une température de ramol-

lissement du verre et une température de transformation du verre plus faibles, c'est un avantage de pouvoir étirer une fibre optique à partir de la'matière dé verre à des températures

plus basses pendant la fabrication de la fibre optique. Ega-

lement, il y a moins de variation thermique de l'indice de

réfraction. Pour les matières de verre à basé de BaF -GdF -

2 -3 ZrF4 ayant des taux de composition montrés dans le tableau 1, une transparence supérieure à 90% est mesurée dans la région des longueurs d'onde allant de 0,35%pm à 7,5>um commedéjà mentionné ci-dessus. D'après les explications ci-dessus, on peut voir que dans la région de vitrification du diagramme triangulaire de la figure 2, la matière de verre à base de BaF2-GdF3-ZrF4 de la présente invention convient comme matière pour fibres de verre. Dans la fabrication réelle des fibres de verre à partir de la matière pour fibres de verre, cependant,

il est nécessaire que la matière pour fibres de verre ne cris-

tallise pas pendant l'opération d'étirage des fibres de verre.

Si des fibres de verre sont étirées par le procédé en zone fondue généralement connu, il est nécessaire de former une tige de verre ronde ayant un diamètre prédéterminé. Dans la réalisation indiquée plus loin, la matière pour fibres optiques de la région de vitrification montrée sur la figure 2, peut être fabriquée sous la forme d'une tige de verre de 7 mm de diamètre et une longueur supérieure à 100 mm. Maintenant, la gamme des compositions de la matière de verre qui résiste

à la cristallisation et à la fragmentation, sera donnée ci-

il dessous. Une matière de verre à base de 6,1 g de BaF2, 0,75 g de GdF3, 13 g de ZrF4, correspondant pondéralement à la matière de verre à base de 30% en lole de BaF2, 3% en mole de GdF3,

67% en mole de ZrF4, est choisie d'après la région de vitri-

fication montrée sur la figure 2 et un échantillon de mélange en poudre est préparé. L'échantillon de mélange en poudre est introduit dans un creuset de platine et chauffé à 950C pendant minutes afin qu'il soit fondu. La masse fondue est coulée dans un moule préchauffé à 280C pendant plus d'une heure,

recuite à 2800C pendant quatre heures et laissée refroidir.

Après 12 heures de repos, le moule est ouvert et on obtient une tige de verre. Le moule est constitué par une paire de demi-moules (ou coquilles) 71,71' et comporte une partie creuse cylindrique 70 comme le montre les figures 7 et 8. Les coquilles 71,71' sont réunies par des colliers d'assemblage 73 et 73', placés vers chaque partie longitudinale formant les extrémités du moule et par des vis 74 et 74' se vissant dans les trous taraudés 72 et 72' des colliers 73 et 73', respectivement. On forme ainsi la partie cylindrique creuse 70. Une pièce formant le fond 75 comportant une proéminence est montée sur l'ouverture d'une extrémité longitudinale du moule pour empêcher la masse fondue de s'écouler une fois que cette masse est versée dans la partie creuse cylindrique

du moule.

L'explication ci-dessus a été donnée pour la réali-

sation utilisant un moule en laiton. Dans la réalisation o

de l'or est appliqué par évaporation sur la surface inté-

rieure du moule en laiton, les coquilles sont préchauffées

à 280C pendant plus d'une heure. La température de préchauf-

fage du moule est de préférence dans une plage allant de

1000C à une température inférieure à la température de ramol-

lissement du verre. Pour une température de préchauffage inférieure à 100'C, la matière de verre tend à se fragmenter parce que le coefficient de dilatation thermique du verre est plus grand. Quand la température de préchauffage est supérieure à la température de ramollissement du verre, la matière de verre risque d'être dévitrifiée. Comme échantillon de mélange en poudre, une matière de verre à base de 4,85 g de BaF2; 0,99 g de GdF3; 10 g de ZrF4, correspondant pondéralement à la composition pour verre à base de 30% en mole de BaF2, 5% en mole de GdF3, 65% en mole de ZrF4, est choisie dans la région de vitrification de la figure 2. Le mélange en poudre est introduit dans le creuset de platine

et chauffé à 9500C pendant 30 minutes afin qu'il soit fondu.

La masse fondue est coulée dans le moule en laitonpréchauffé, dont la surface intérieure à été dorée par évaporation, et

recuite à 2800C pendant 4 heures. Pour une température de -

recuit inférieure à 2000C, il faut, d'une façon non souhaitable,

avoir une durée plus longue pour recuire la matière de verre.

Si la température de recuit est supérieure à la température

de ramollissement, la matière de verre risque d'être dévitri-

fiée. Ensuite, on laisse le moule se refroidir. Après 12 heures de repos, le moule est ouvert et une tige de verre est obtenue. Le verre est facilement enlevé du moule et le moule peut résister à plusieurs opérations successives. Un effet similaire est également obtenu sur un moule dont la surface intérieure a été argentée par évaporation. L'or peut être plaqué par évaporation sur la surface intérieure d'un moule

en cuivre ou d'un moule en fer.

Les tiges de verre sont fabriquées par le procédé de fabrication mentionné ci-dessus sur des coquilles en laiton

dont la surface intérieure a été dorée par évaporation en -

utilisant des échantillons de matières de verre à base de BaF 2-

GdF 3-ZrF4 ayant des taux de composition différents. La figure montre la région de vitrification de ces matières de verre sur le diagramme triangulaire. Sur ce diagramme triangulaire, les

marques 0 signifient qu'on a obtenu des tiges de verre homo-

gènes; les marques J4 signifient que l'on a obtenu des tiges de verre fragmentées ou avec des écailles et des cristallites et les marques x désignent les tiges de verre renfermant des

parties dévitrifiées. La ligne pleine sur le diagramme trian-

gulaire montre une plage de compositionsconvenant à la matière pour fibres optiques. Dans cette gamme, BaF2 est de 28% en mole à 38% en mole1 GdF de 2% en mole à 7% en mole.et ZrF4 de 58% en mole à 69% en mole. Cette gamme de compositions est-plus

étroite que la région de vitrification sur le diagramme tri-

angulaire de la figure 2. Ceci montre que la région de vitri-

fication ne correspond pas toujours à une région o, une fois

que la tige de verre a été fabriquée, elle puisse être uti-

lisée comme matière appropriée pour tiges de verre. La figure

montre dans la ligne en pointillés une région de vitrifi-

cation du verre à base de BaF 2-LnF 3-ZrF4 telle que révélée

par exemple dans le brevet US no 4 141 741 mentionné ci-dessus.

Appartenant à la région de vitrification telle que montrée par les lignes en pointillés, on trouve qu'une gamme de matière de verre à base par exemple de 30% en mole de BaF2, 10% en mole de GdF3, 60% en mole de ZrF4 ou d'une matière de verre à base de 34% en mole de BaF2, 9% en mole de GdF3, 57% en mole de ZrF4 entraîne une dispersion de cristallites dans les

tiges de verre quand on les examine après leur fabrication.

Cette plage est trouvée non appropriée à l'obtention des matières pour fibres de verre. La tige de verre constituée par la matière de verre à base de BaF 2-GdF 3-ZrF4 se trouvant dans la gamme de compositions de la présente invention, après avoir été enlevéedu moule comme le montre la figure 7, est polie optiquement sur toutes ses faces, donnant ainsi une tige de verre cylindrique ayant 7,1 mm de diamètre et 110 mm de long. Latige de verre est étirée par un dispositif d'étirage (figure 11) en fibres optiques. Comme le montre la figure 11, la tige de verre est maintenue de façon à ce qu'elle soit placée au centre d'un four de platine 93, une de ses extrémités

étant fixée sur un mécanisme-support de tiges 91. Le mécanisme-

support de tiges 91 est monté sur un support classique 94 et

le support 92 du four de platine peut être déplacé vertica-

lement au moyen d'un mécanisme à engrenage 95 le long du sup-

port classique. Le mécanisme-support de tiges 91 comprend, comme le montre la figure 12, une douille de serrage 96 par laquelle l'extrémité de la tige de verre 90 est maintenue d'une façon circonférentielle, un mandrin de serrage 97 entourant le périmètre extérieur de la douille de serrage 96 et un écrou 98 qui sert comme élément de serrage pour serrer le périmètre extérieur du mandrin de serrage 97. La tige de verre 90 est insérée dans la douille de serrage 96 et le mandrin de serrage 97 est serré étroitement par l'écrou 98. Comme résultat, la tige de verre 9g est serrée par l'intermédiaire du mandrin

de serrage 97 pour la maintenir en place. La douille de ser-

rage 96 est constituée par exemple par du téflon (copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexafluoropropylène) et comporte trois fentes longitudinales 99 qui agissent quand le mandrin de serrage est complètement serré. Comme le montre la vue en plan de la figure 15, et sur la vue latérale de la figure 16, le four de platine 93 montré sur la figure 11 est constitué par un fil de platine 110, ayant un diamètre de 0, 5 mm et une longueur de 300 mm, enroulé sur une matière résistante à la chaleur 111 constituée par du verre de quartz. Dans le four de platine 93, le bout de la tige de verre 90 fixée sur le mécanisme-support de tiges 91 est centrée par déplacement d'une façon réglable et verticale au moyen du mécanisme à engrenage 95 suivant la direction longitudinale du support

classique. Un poids de 1 gramme est suspendu depuis l'extré-

mité avant de la tige de verre 90 en utilisant unfil de platine de 0,2 mm de diamètre et de 200 mm de long. Dans ce cas, la traction est de préférence de 1,0 mg/mm2 à 50 mg/mm2. Pour une traction inférieure à 1 mg/mm2, la température de la tige de verre doit être légèrement augmentée afin de permettre au bout de la tige de verre d'être étiré vers le bas sous la forme d'une fibre de verre. Ceci entraîne le risque de dévitrifier la tige de verre. Pour une traction supérieure à 50 mg/mm2, la section transversale d'une fibre optique obtenue à partir de la tige de verre devient elliDsoldale ou bien cette fibre

casse. Ensuite, le four de platine 93 est monté à une tempé-

rature de 3000C et est maintenu à cette température pendant minutes. A chaque élévation de température à raison de 1C/minute à 50C/minute, l'extrémité de la tige de verre est étirée vers le bas, tout en étant fondue. A ce moment, la température du four de platine 93 est fixe. Au moment o la tige de verre 90 est étirée vers le bas en une fibre de verre d'environ l00P>m de diamètre extérieur, le bout de la fibre est étiré avec une vitesse de tirage de lm/minute à 30m/minute par un cabestan 114 comme le montre la figure 11 et la-fibre de

verre ainsi formée est enroulée sur un tambour de réception 115.

Par examen au microscope, il se confirme que la fibre de verre ainsi obtenue est très homogène, exempte de cristallites et

de défauts.

Claims

REVENDICATIONS

1. Matière de verre laissant passer les rayons infrarouges pour fibres optiques, caractérisé par le fait qu'elle est constituée par une matière à trois composants contenant 28% en mole à 38% en mole de BaF,, 2% en mole à 7%

en mole de GdF3 et 58% en mole à 69% en mole de ZrF4.

2. Procédé pour la fabrication de fibres de verre utilisant une matière pour fibres de verre laissant passer les rayons infrarouges, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations suivantes:

(1) Mélange de BaF2, GdF3 et ZrF avec des taux res-

pectifs de 28% en mole à 38% en mole, 2% en mole à 7% en mole et 58% en mole à 69% en mole, pour obtenir un mélange; (2) Fusion du mélange pour obtenir une masse fondue;

(3) Coulage de la masse fondue dans un moule métal-

lique comportant une partie creuse qui est préchauffée à une température de 1000C, ou au-dessus, mais à une température inférieure au point de ramollissement du verre; (4) Recuit de ladite masse fondue dans ledit moule

métallique pour former une tige de verre, l'opération de for-

mation de ladite tige de verre comprenant le chauffage de la masse fondue dans une plage de température allant d'environ 2000C à une température inférieure au point de ramollissement du verre et le refroidissement de ladite masse fondue; (5) Enlèvement de ladite tige de verre dudit moule

- métallique et polissage optique de la tige à la fois aux ex-

trémités et sur les côtés; et étirage du bout de la tige de verre tout en appliquant une traction sur le bout de la tige de verre, ladite opération d'étirage comprenant le chauffage du bout de ladite tige de verre et l'étirage de la partie chauffée de ladite tige de verre en une fibre de verre tout en maintenant constante la

température de la partie extrême de ladite tige de verre.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite opération pour obtenir ladite masse fondue comprend la fusion de ladite masse fondue dans une plage de

température allant de 8000C à 10000C.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite opération de coulée comprend la coulée de ladite masse fondue dans un moule métallique fabriqué dans un

des métaux cuivre, laiton, fer et aluminium, la surface inté-

rieure dudit moule étant dorée ou argentée par évaporation.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite opération de chauffage de la tige de verre

de ladite opération d'étirage, comprend la montée de la tempé-

rature de la tige de verre depuis environ 300'C, avec une

vitesse de montée en température de 10C/minute à 50C/minute.

6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite opération d'étirage comprend l'étirage du bout de ladite tige de verre sous une traction de 1,0 mg/mm2

à 50 mg/mm2.