Si vous soudez deux fibres optiques ensemble, le signal du réseau de fibre optique peut-il toujours passer ?
Joindre deux fibres optiques par « soudure électrique », appelé techniquement épissurage par fusion dans les domaines des télécommunications et de la détection par fibre optique.
Pour répondre à votre question : Oui, le signal de la grille de Bragg (FBG) passe non seulement sans problème, mais pratiquement sans aucun effet négatif.
Voici une analyse détaillée des principes physiques et d’ingénierie :
1. Nature physique de l’épissurage par fusion (« soudure électrique »)
L’épissurage par fusion est un processus qui utilise une décharge d’arc électrique à haute tension générée par une machine à épissurer pour faire fondre et fusionner instantanément les extrémités de deux fibres optiques en dioxyde de silicium (verre de quartz), tout en effectuant un alignement de haute précision au niveau micrométrique pour former une fibre continue.
Étant donné que le diamètre du cœur d’une fibre optique monomode (le canal principal de transmission du signal lumineux) n’est généralement que d’environ 9\ \mu\text{m}, la machine à épissurer aligne le cœur à l’aide d’un dispositif d’imagerie de haute précision dans un espace tridimensionnel pour assurer une correspondance parfaite du canal lumineux, évitant ainsi la diffusion et la perte d’énergie lumineuse.
2. Pourquoi le signal de la grille de Bragg passe-t-il après épissurage ?
- Très faible perte d’insertion : Dans des conditions d’exploitation standard, une épissure de fibre optique de haute qualité génère une perte supplémentaire inférieure à 0,02\ \text{dB}. Même dans des conditions de chantier généralement médiocres, la perte peut être maintenue en dessous de 0,1\ \text{dB}. Cela signifie que plus de 98\ % de l’énergie lumineuse peuvent passer par le point d’épissure sans perte.
- Caractéristique de codage de longueur d’onde : Les capteurs à réseau de Bragg dans fibre optique (FBG) (par exemple, les réseaux de Bragg en fibre optique) transmettent le signal de mesure en fonction de la longueur d’onde centrale réfléchie (la formule de la longueur d’onde de Bragg est : \lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \Lambda), plutôt qu’en fonction de l’intensité lumineuse absolue. Même si une atténuation extrêmement faible se produit au point d’épissure, tant que le démodulateur de réseau de Bragg peut détecter le pic du spectre de réflexion, les données de température ou de contrainte mesurées ne seront affectées d’aucune manière. Par conséquent, l’épissurage n’interfère pratiquement pas avec la précision de mesure du système de détection de réseau de Bragg.
3. Application d’ingénierie : Mise en cascade de réseaux de Bragg multiples
C’est précisément en raison de la perte extrêmement faible de l’épissurage par fusion et de sa non-altération de la longueur d’onde spectrale que, dans les applications d’ingénierie, nous connectons souvent plusieurs capteurs à réseau de Bragg avec différentes longueurs d’onde centrales en série sur une seule fibre optique par épissurage.
Par exemple, les OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) peuvent être réalisés par épissurage ou par gravure directe de plusieurs points de mesure (chaînes de réseaux) sur une seule fibre continue, permettant des mesures multi-points quasi-distribuées sur un seul canal.
4. Considérations d’ingénierie après épissurage
Bien que le signal puisse passer sans problème, deux points doivent être pris en compte lors de l’épissurage des capteurs à réseau de Bragg :
- Protection de la résistance mécanique : Pour l’épissurage, la couche de revêtement d’origine de la fibre optique doit être retirée. Le verre nu (diamètre de seulement 125\ \mu\text{m}) au point d’épissure est directement exposé à l’air, sa résistance mécanique est considérablement réduite et il est très facile de le casser. Par conséquent, après l’épissurage, une protection physique doit être assurée à l’aide d’un manchon thermorétractable (manchon d’épissurage) ou d’une reconstruction du revêtement.
- Limites de la plage de température de fonctionnement : Dans des environnements de détection à haute température (par exemple, lorsque la température atteint 300^\circ\text{C}), les manchons de protection ordinaires en polyacrylate fondent et deviennent inefficaces. Si des réseaux de Bragg résistants aux hautes températures sont utilisés, le point d’épissure doit être protégé par un manchon résistant aux hautes températures, un encapsulage dans un capillaire en acier inoxydable ou un procédé spécial de re-revêtement résistant aux hautes températures, sinon le point d’épissure risque de se casser facilement à haute température en raison de l’oxydation ou de l’expansion de micro-fissures.