FR2700619A1 - Optical fibre with mechanical and thermal protection - Google Patents
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Abstract
Description
FIBRE OPTIQUE A TENUE MECANIQUE ET THERMIQUE AMELIOREE. OPTICAL FIBER WITH IMPROVED MECHANICAL AND THERMAL RESISTANCE.
DESCRIPTION
L'invention concerne une fibre optique portant sur au moins une partie de sa longueur un revêtement extérieur de protection de faible épaisseur, permettant d'améliorer de façon sensible sa tenue mécanique et thermique, sans trop pénaliser son poids et son encombrement.DESCRIPTION
The invention relates to an optical fiber carrying on at least part of its length an outer protective coating of small thickness, making it possible to appreciably improve its mechanical and thermal resistance, without excessively penalizing its weight and its bulk.
Bien que l'invention puisse être utilisée dans de nombreux autres domaines et notamment dans le domaine du câblage, pour protéger des fibres optiques cheminant dans des zones particulièrement sensibles du point de vue des agressions mécaniques et/ou thermiques, elle s'applique avantageusement à la protection des fibres optique s qui relient les engins fibroguidés à leur pas de tir. Although the invention can be used in many other fields and in particular in the field of cabling, to protect optical fibers traveling in particularly sensitive areas from the point of view of mechanical and / or thermal attack, it advantageously applies to the protection of the optical fibers s which connect the fibroguidated machines to their launch pad.
On rappelle qu'une fibre optique est une baguette très fine d'un matériau étiré (verre de silice, borosilicate ou synthétique) dont l'aspect filiforme lui confère une grande souplesse. Une fibre optique constitue un guide de lumière de très faible diamètre (par exemple, pour la majorité des applications, environ 250 pm) permettant de véhiculer des informations dans les deux sens entre des points qui peuvent être très éloignés l'un de l'autre. It is recalled that an optical fiber is a very thin rod of a stretched material (silica glass, borosilicate or synthetic) whose filiform appearance gives it great flexibility. An optical fiber constitutes a light guide of very small diameter (for example, for the majority of applications, approximately 250 μm) making it possible to convey information in both directions between points which can be very far from each other .
De manière générale, une fibre optique comprend un cceur constituant le milieu diélectrique dans lequel se propagent les ondes lumineuses et une gaine optique dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du cceur. In general, an optical fiber comprises a core constituting the dielectric medium in which the light waves propagate and an optical sheath whose refractive index is lower than that of the core.
Compte tenu de la nature des matériaux qui les constituent, les fibres optiques sont très fragiles. Given the nature of the materials that make them up, optical fibers are very fragile.
Pour cette raison, les fabricants les équipent habituellement d'un revêtement primaire en matière plastique,
Dans de nombreuses applications, telles que celle qui concerne la liaison par fibre optique réalisée entre les engins fibroguidés et leur pas de tir, ce revêtement primaire est toutefois très insuffisant pour que la fibre optique puisse supporter sans dommage les contraintes mécaniques et thermiques auxquelles elle est soumise.For this reason, manufacturers usually equip them with a primary coating of plastic,
In many applications, such as that relating to the fiber optic connection produced between the fibroguidated machines and their launch pad, this primary coating is however very insufficient for the optical fiber to be able to withstand without damage the mechanical and thermal stresses to which it is subject.
De nombreuses solutions ont été proposées pour améliorer la tenue mécanique des fibres optiques et étendre l'utilisation de ces fibres à des domaines techniques dans lesquels une fibre optique simplement recouverte d'un revêtement primaire ne pourrait être utilisée. A titre d'exemple, le document FR-A-2 532 440 propose de placer une fibre optique dans un tube plastique souple réalisé soit en une matière plastique souple, soit en un matériau rigide découpé en hélice. Un ruban comprenant des fibres noyées dans une résine est en outre interposé entre la fibre optique et le tube, pour améliorer la tenue de la fibre à la compression longitudinale. Many solutions have been proposed to improve the mechanical strength of optical fibers and extend the use of these fibers to technical fields in which an optical fiber simply covered with a primary coating could not be used. For example, document FR-A-2 532 440 proposes placing an optical fiber in a flexible plastic tube made either of a flexible plastic material or of a rigid material cut in a helix. A ribbon comprising fibers embedded in a resin is also interposed between the optical fiber and the tube, to improve the resistance of the fiber to longitudinal compression.
Comme l'illustre bien cet exemple, les gainages de protection des fibres optiques qui existent actuel le ment ont pour conséquence une augmentation très sensible du diamètre de la fibre ainsi qu'un accroissement notable de son poids. As this example clearly illustrates, the protective sheaths of the optical fibers which currently exist result in a very appreciable increase in the diameter of the fiber as well as a notable increase in its weight.
Dans certaines applications, telles que celles qui concernent le câblage, ces inconvénients ne sont pas trop pénalisants, de sorte que les solutions existantes apparaissent satisfaisantes. In certain applications, such as those relating to cabling, these drawbacks are not too penalizing, so that the existing solutions appear satisfactory.
Cependant, il existe des applications telles que la liaison par fibre optique d'un engin fibroguidé à son pas de tir, dans lesquelles l'encombrement et le poids de la fibre doivent avoir des valeurs aussi faibles que possible. En effet, la fibre optique assurant la liaison est stockée sur une bobine portée par l'engin. However, there are applications such as the connection by optical fiber of a fibroguided machine at its launching point, in which the size and the weight of the fiber must have values as low as possible. Indeed, the optical fiber ensuring the connection is stored on a reel carried by the machine.
Par ailleurs, il est important d'observer que les conditions dans lesquelles le revêtement extérieur de protection est déposé sur les parties de la fibre à protéger doivent impérativement être telles qu'elles n'entraînent pas de choc thermique susceptible d'endommager la fibre et d'en affecter les caractéristiques optiques. Furthermore, it is important to observe that the conditions under which the external protective coating is deposited on the parts of the fiber to be protected must imperatively be such that they do not cause thermal shock liable to damage the fiber and to affect their optical characteristics.
L'invention a précisément pour objet une fibre optique dont la tenue mécanique et thermique est améliorée, au moins sur une partie de sa longueur, par un revêtement extérieur de protection n'entraînant pas une augmentation de diamètre et de poids trop importante de la fibre et dont le dépôt puisse être effectué sur cette dernière sans créer de choc thermique préjudiciable aux caractéristiques optiques de la fibre. The subject of the invention is precisely an optical fiber the mechanical and thermal resistance of which is improved, at least over part of its length, by an external protective coating which does not cause an excessive diameter and weight increase of the fiber and whose deposition can be carried out on the latter without creating a thermal shock detrimental to the optical characteristics of the fiber.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'une fibre optique comprenant un cceur recouvert d'une gaine optique, et un revêtement extérieur de protection, sur une partie au moins de sa longueur, caractérisé par le fait que le revêtement extérieur de protection est réalisé en un polymère du type
où X1 à X4 sont des atomes d'hydrogène ou des halogènes, et où n est supérieur à 5000. According to the invention, this result is obtained by means of an optical fiber comprising a core covered with an optical sheath, and an external protective coating, over at least part of its length, characterized in that the coating protective exterior is made of a polymer of the type
where X1 to X4 are hydrogen atoms or halogens, and where n is greater than 5000.
Les polymères de ce type, désignés par le nom commercial de "Parylène", forment un revêtement uniforme, de très faible épaisseur, qui confère à la fibre une tenue mécanique et thermique sensiblement améliorée. En particulier, un revêtement uniforme, d'épaisseur constante ou variable, peut être déposé sur la fibre, par exemple sur une épaisseur au plus égale à environ 40 Vm. Une telle épaisseur n'accroît pas de façon trop conséquente l'encombrement et le poids de la fibre, mais elle lui permet de résister très efficacement à l'usure qui se produit lors du déroulement de la fibre, ainsi qu'à la température à laquelle est soumise cette fibre, lorsqu'elle assure la liaison entre un engin fibroguidé et son pas de tir. Polymers of this type, designated by the trade name "Parylene", form a uniform coating, of very small thickness, which gives the fiber a significantly improved mechanical and thermal resistance. In particular, a uniform coating, of constant or variable thickness, can be deposited on the fiber, for example over a thickness at most equal to about 40 Vm. Such a thickness does not excessively increase the bulk and the weight of the fiber, but it allows it to resist very effectively the wear which occurs during the unwinding of the fiber, as well as the temperature at which is subjected to this fiber, when it provides the link between a fibroguided machine and its launch pad.
En outre, il est à noter que le dépôt et la polymérisation simultanés du "Parylène" s'effectuent à la température ambiante (environ 250C), sous une pression d'environ 13 Pa. Par conséquent, ils n'induisent dans la fibre aucun choc thermique susceptible d'en affecter les propriétés optiques. In addition, it should be noted that the simultaneous deposition and polymerization of "Parylene" takes place at room temperature (approximately 250C), under a pressure of approximately 13 Pa. Consequently, they do not induce in the fiber any thermal shock likely to affect its optical properties.
Comme on l'a déjà mentionné, l'invention s'applique avantageusement à une fibre optique assurant la liaison entre un engin fibroguidé et son pas de tir. As already mentioned, the invention advantageously applies to an optical fiber ensuring the connection between a fibroguided machine and its launch pad.
Le revêtement extérieur de protection en "Parylène" concerne alors au moins une partie de la fibre attenante au pas de tir.The external protective coating in "Parylene" then concerns at least part of the fiber adjacent to the launch pad.
Avantageusement, le revêtement extérieur de protection est réalisé en
où n est supérieur à 5000.Advantageously, the external protective coating is produced in
where n is greater than 5000.
Ce polymère particulier, appelé "Parylène D" a pour avantage de présenter une tenue en température accrue, jusqu'à des valeurs voisines de 3000C. This particular polymer, called "Parylene D" has the advantage of having an increased temperature resistance, up to values close to 3000C.
On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle de l'invention. A preferred embodiment of the invention will now be described, by way of nonlimiting example.
Une fibre optique réalisée conformément à l'invention comprend de façon classique un coeur, réalisé par exemple en verre de silice, et une gaine optique réalisée par exemple en un verre de silice différent, présentant un indice de réfraction inférieur à celui du coeur. Un revêtement primaire en matière plastique recouvre la gaine optique, pour assurer une protection sommaire de la fibre optique lorsqu'elle est livrée par le fabricant. An optical fiber produced in accordance with the invention conventionally comprises a core, produced for example from silica glass, and an optical sheath produced for example from a different silica glass, having a refractive index lower than that of the core. A plastic primary coating covers the optical sheath, to provide basic protection of the optical fiber when it is delivered by the manufacturer.
Conformément à l'invention, la fibre optique comporte également, sur au moins une partie de sa longueur, un revêtement extérieur de protection réalisé en un polymère du type commercialisé sous la dénomination "Parylène, dont la formule développée est
où X1, X2, X3 et X4 peuvent désigner soit un atome d'hydrogène, soit un halogène (fluor, chlore ou brome), et/ ou n est supérieur à 5000. Lorsqu'un ou plusieurs des
X1, X2, X3 et X4 désignent un halogène, celui-ci est de préférence du chlore.According to the invention, the optical fiber also includes, over at least part of its length, an external protective coating made of a polymer of the type sold under the name "Parylene, the structural formula of which is
where X1, X2, X3 and X4 can denote either a hydrogen atom or a halogen (fluorine, chlorine or bromine), and / or n is greater than 5000. When one or more of
X1, X2, X3 and X4 denote a halogen, this is preferably chlorine.
Dans l'application préférentielle de l'invention à une fibre optique bobinée dans un engin fibroguidé, de façon à assurer la liaison entre ce dernier et son pas de tir, le revêtement extérieur de protection est réalisé plus précisément en "Parylène D", dont la formule développée est
où n est supérieur à 5000. Ce polymère présente en effet une tenue thermique améliorée, qui permet à la fibre de supporter sans dommage des températures d'environ 3000C.In the preferred application of the invention to an optical fiber wound in a fibroguided machine, so as to ensure the connection between the latter and its launch pad, the external protective coating is produced more precisely in "Parylene D", of which the structural formula is
where n is greater than 5000. This polymer indeed has improved thermal resistance, which allows the fiber to withstand temperatures of about 3000C without damage.
Il est à noter que l'épaisseur du revêtement extérieur de protection, qui est uniforme sur toute la circonférence de la fibre optique, peut prendre des valeurs variables lorsqu'on se déplace le long de la fibre. Dans certains cas, une ou plusieurs parties de la fibre optique peuvent même être dépourvues de revêtement extérieur de protection. It should be noted that the thickness of the external protective coating, which is uniform over the entire circumference of the optical fiber, can take variable values when moving along the fiber. In some cases, one or more parts of the optical fiber may even be devoid of external protective coating.
Les parties de la fibre optique qui sont protégées par le revêtement sont les parties de cette fibre les plus exposées à des sollicitations mécaniques et/ou thermiques. Dans le cas d'une fibre optique assurant la liaison entre un engin fibroguidé et son pas de tir, il s'agit de la partie de la fibre attenante au pas de tir, qui se trouve soumise à la fois aux vibrations et à la chaleur dégagée lors de la mise à feu. A titre d'exemple, environ 20 à 50 mètres de la fibre optique bobinée dans l'engin peuvent être protégés par le revêtement extérieur de protection. The parts of the optical fiber which are protected by the coating are the parts of this fiber most exposed to mechanical and / or thermal stresses. In the case of an optical fiber ensuring the connection between a fibroguided machine and its launch pad, it is the part of the fiber adjoining the launch pad, which is subjected to both vibration and heat released during ignition. For example, about 20 to 50 meters of the optical fiber wound in the machine can be protected by the outer protective coating.
L'épaisseur donnée au revêtement extérieur de protection dépend de l'importance des sollicitations mécaniques et surtout thermiques auxquelles est soumise la partie concernée de la fibre optique. Cette épaisseur reste toutefois toujours relativement faible par rapport au diamètre de la fibre optique en l'absence de revêtement extérieur de protection. Ainsi, ce revêtement extérieur de protection a une épaisseur maximale d'environ 40 iim, alors que le diamètre de la fibre dépourvue de revêtement est d'environ 250 pm. A titre d'exemple, une épaisseur d'environ 20 Vm est suffisante pour assurer une protection mécanique satisfaisante à une température d'environ 3000C. The thickness given to the external protective coating depends on the importance of the mechanical and especially thermal stresses to which the concerned part of the optical fiber is subjected. However, this thickness always remains relatively small compared to the diameter of the optical fiber in the absence of an external protective coating. Thus, this external protective coating has a maximum thickness of approximately 40 μm, while the diameter of the fiber without coating is approximately 250 μm. For example, a thickness of around 20 Vm is sufficient to provide satisfactory mechanical protection at a temperature of around 3000C.
Afin de déposer le "Parylène" sur le revêtement primaire, on procède à la sublimation du dimère stable cristallin correspondant au polymère que l'on désire déposer. Cette sublimation s'effectue sous vide à environ 2500C. Les vapeurs de dimère ainsi obtenues sont pyrolisées à environ 6800C pour obtenir le monomère correspondant, à l'état gazeux. In order to deposit the "Parylene" on the primary coating, the sublimation of the crystalline stable dimer corresponding to the polymer which it is desired to deposit is carried out. This sublimation takes place under vacuum at around 2500C. The dimer vapors thus obtained are pyrolized at around 6800C to obtain the corresponding monomer, in the gaseous state.
Ce monomère est introduit dans une chambre contenant la fibre optique ou la partie de la fibre optique que l'on désire revêtir. Cette chambre est à température ambiante (environ 250C) et à une pression d'environ 13 Pa. En pénétrant dans la chambre, le monomère est immédiatement absorbé et polymérisé à la surface de la fibre optique présente dans la chambre et non recouverte d'un cache. Il est à noter que la température de la fibre ne dépasse jamais la température ambiante de plus de quelques degrés. Tout choc thermique est ainsi évité. This monomer is introduced into a chamber containing the optical fiber or the part of the optical fiber which it is desired to coat. This chamber is at ambient temperature (approximately 250C) and at a pressure of approximately 13 Pa. Upon entering the chamber, the monomer is immediately absorbed and polymerized on the surface of the optical fiber present in the chamber and not covered with a hidden. It should be noted that the temperature of the fiber never exceeds the ambient temperature by more than a few degrees. Any thermal shock is thus avoided.
Dans le cas particulier où seuls les premiers mètres d'une fibre optique bobinée doivent être revêtus du revêtement extérieur de protection, comme c'est le cas lorsque la fibre assure la liaison entre un engin fibroguidé et son pas de tir, la bobine peut être placée en totalité dans la chambre et recouverte d'un cache, sauf en ce qui concerne les premiers mètres que l'on désire revêtir. In the particular case where only the first few meters of a coiled optical fiber must be coated with the external protective coating, as is the case when the fiber provides the link between a fibroguided machine and its launch pad, the coil can be placed entirely in the room and covered with a cover, except for the first meters that you want to cover.
Si une très grande longueur de fibre doit être revêtue du revêtement extérieur de protection, ce revêtement peut aussi être réalisé en continu, en faisant défiler à vitesse contrôlée la fibre optique dans la chambre, afin que la fibre soit revêtue d'un revêtement extérieur de protection présentant l'épaisseur désirée. Il est alors possible, si nécessaire, de faire varier l'épaisseur du dépôt sur la longueur de la fibre, en modifiant la vitesse de défilement de la fibre dans la chambre et/ou la quantité de polymère introduite dans la chambre à lrétat de monomère. If a very long length of fiber has to be coated with the outer protective coating, this coating can also be carried out continuously, by scrolling at a controlled speed the optical fiber in the chamber, so that the fiber is coated with an outer coating of protection with the desired thickness. It is then possible, if necessary, to vary the thickness of the deposit over the length of the fiber, by modifying the speed of travel of the fiber in the chamber and / or the quantity of polymer introduced into the monomer lorate chamber. .
Il est à noter que le revêtement extérieur de protection conforme à l'invention peut être déposé indifféremment soit sur le revêtement primaire soit directement sur la gaine optique. It should be noted that the external protective coating according to the invention can be deposited either on the primary coating or directly on the optical sheath.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |