Comment s’appelle la couche de plastique coloré à l’extérieur du verre ? Est-il possible de le souder sans le retirer ?
Cette “peau” colorée en plastique est appelée gaine de fibre optique (Coating) en ingénierie optique.
1. Qu’est-ce que la gaine de fibre optique ?
Une fibre optique de communication standard se compose généralement de trois couches coaxiales :
- Cœur (Core) : Situé au centre de la fibre, c’est le canal de transmission du signal lumineux.
- Cladding (Cladding) : Enveloppe le cœur, confinant la lumière dans le cœur par réflexion totale. Pour une fibre monomode standard, le diamètre extérieur du cladding est généralement de 125\ \mu\text{m}. Son matériau est de la silice de haute pureté (verre de quartz, soit \text{SiO}_2 ).
- Gaine (Coating) : Enveloppe le cladding et sert à la protection mécanique, à l’amortissement des chocs, à l’étanchéité à l’humidité et à la prévention des rayures. Dans une fibre monomode ordinaire, le matériau est généralement du polyacrylate, et le diamètre extérieur de la gaine est d’environ 255\ \mu\text{m}. L’aspect coloré est dû à l’application d’encre de couleur sur la surface de la gaine, permettant une identification rapide des différentes fibres dans un câble à fibres multiples.
2. Peut-on souder une fibre sans enlever la gaine ?
Absolument pas. Avant de procéder au soudage de fibres, la gaine doit être complètement retirée de la zone de soudage à l’aide d’une pince à dénuder pour exposer le cladding de verre.
Si la gaine n’est pas retirée avant le soudage, cela entraînera les conséquences graves suivantes :
- Différence énorme de point de fusion des matériaux : Le point de fusion du verre de quartz (dioxyde de silicium) est d’environ 1700^\circ\text{C}, tandis que la limite de température des gaines polymères ne dépasse généralement que quelques centaines de degrés.
- Brûlage instantané et contamination sévère : La soudeuse de fibres utilise un arc électrique généré par des électrodes pour faire fondre le verre. Si la gaine n’est pas retirée, la chaleur de l’arc provoquera la combustion instantanée, la carbonisation et la vaporisation du polymère. Cela produira non seulement une fumée noire nocive, mais contaminera également gravement les électrodes, le microscope de collimation et la rainure en V de haute précision, entraînant des dommages ou une perte de précision permanente de la soudeuse.
- Échec du soudage et blocage du signal lumineux : Les résidus carbonisés et les impuretés résultant de la combustion seront directement mélangés au verre en fusion. Cela empêchera l’alignement des cœurs, entraînera une perte d’insertion extrêmement élevée du signal lumineux en raison des impuretés bloquantes, voire une interruption complète du passage du signal. La résistance mécanique du point de soudure sera également presque nulle, se cassant au moindre contact.
Le processus de soudage de base standard doit être : Dénudage de la gaine \rightarrow Nettoyage de la fibre nue avec de l’alcool de haute pureté \rightarrow Coupe précise de la face d’extrémité \rightarrow Insertion dans la soudeuse pour le soudage \rightarrow Reconstruction de la protection avec un manchon thermorétractable.
3. Différentes technologies de gainage et applications d’ingénierie
Dans l’ingénierie optique spéciale, pour s’adapter à différentes températures et environnements, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) propose plusieurs types de fibres spéciales avec différents matériaux de gaine :
-
Gaine standard en polyacrylate (Polyacrylate)
La gaine universelle la plus courante, offrant d’excellentes propriétés de flexion.- OFSCN® G.652D Optical Fiber : Fibre monomode standard, matériau de gaine polyacrylate, diamètre extérieur 255\ \mu\text{m}.
- OFSCN® G.657 Optical Fiber : Fibre monomode standard insensible à la courbure, matériau de gaine également polyacrylate, diamètre extérieur 255\ \mu\text{m}.
- OFSCN® G.652D Optical Fiber : Fibre monomode standard, matériau de gaine polyacrylate, diamètre extérieur 255\ \mu\text{m}.
-
Gaine en polyimide résistant aux hautes températures (Polyimide)
Dans les environnements à haute température, le polyacrylate ordinaire échoue et se décompose. Il faut alors utiliser une gaine en polyimide d’une résistance mécanique et d’une stabilité thermique extrêmement élevées.- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber : Utilise une gaine en polyimide, avec un diamètre extérieur plus fin de seulement 155\ \mu\text{m}, et une large plage de température de fonctionnement de -200^\circ\text{C} à 350^\circ\text{C}.
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber : Utilise une gaine en polyimide, avec un diamètre extérieur plus fin de seulement 155\ \mu\text{m}, et une large plage de température de fonctionnement de -200^\circ\text{C} à 350^\circ\text{C}.
-
Gaine plaquée or pour températures extrêmes (Gold)
Dans des domaines tels que l’aérospatiale, la métallurgie, où les températures sont extrêmement élevées ou basses, des gaines métalliques sont nécessaires pour remplacer les polymères.- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber : Son matériau de gaine est de l’or métallique, avec une plage de température de fonctionnement allant de -270^\circ\text{C} à 700^\circ\text{C}.
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber : Son matériau de gaine est de l’or métallique, avec une plage de température de fonctionnement allant de -270^\circ\text{C} à 700^\circ\text{C}.
4. Connaissances supplémentaires : Dégainage et procédés sans dégainage pour la gravure de dispositifs
Lors de la fabrication de capteurs à réseaux de Bragg en fibre optique (FBG), les procédés de traitement de la gaine ont également un impact considérable sur la résistance des dispositifs :
-
Procédé de dégainage et re-gainage :
Par exemple, pour les OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare), lors de la gravure au laser UV, le polyacrylate absorbant les rayons UV doit être retiré avant la gravure. Après la gravure, un équipement spécial est nécessaire pour appliquer une nouvelle couche de polyacrylate. -
Procédé de gravure femtoseconde à haute résistance sans dégainage :
Afin d’éliminer complètement les microfissures à la surface du verre causées par le dénudage et le frottement, les OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) utilisent un procédé avancé de gravure point par point au laser femtoseconde. En raison des propriétés d’absorption non linéaire du laser femtoseconde, il peut pénétrer directement la gaine polymère externe pour se concentrer sur le cœur et y graver, sans avoir besoin de retirer la gaine de fibre optique pendant tout le processus, préservant ainsi parfaitement la résistance mécanique d’origine de la fibre.
