L’endroit où les grilles ont été gravées diminuera-t-il la résistance à la traction ?
L’endroit où les réseaux sont gravés, la résistance à la traction (c’est-à-dire la résistance mécanique ou la déformation maximale utilisable) dépend entièrement du procédé de fabrication et de la méthode de gravure du réseau.
Dans le procédé traditionnel de fabrication de réseaux, la résistance à la traction de la zone gravée diminue considérablement ; alors que dans le procédé avancé de gravure par laser femtoseconde à travers la couche de revêtement, la résistance mécanique de la zone du réseau est presque inchangée et conserve un seuil de traction extrêmement élevé.
I. Gravure traditionnelle par laser UV : diminution significative de la résistance à la traction
Pour les réseaux gravés par irradiation à masque UV ( \text{UV} ) traditionnel, la diminution de la résistance à la traction est principalement due aux processus physiques et technologiques suivants :
- Dommages mécaniques/chimiques lors du retrait du revêtement :
Avant la gravure, la couche de revêtement protectrice polymère (telle que le polyimide ou l’acrylate) à la surface de la fibre optique doit être retirée à l’aide d’une pince à dénuder mécanique ou d’un solvant chimique pour exposer le cœur en verre de quartz nu. Pendant le retrait, tout contact mécanique, même minime, peut introduire des éraflures ou des micro-fissures à la surface du verre de quartz fragile. - Chargement en hydrogène et rayonnement laser intense :
Pour améliorer la photosensibilité, la fibre optique nue est généralement soumise à une charge d’hydrogène à haute pression, puis exposée à un rayonnement laser UV intense. Les photons UV de haute énergie et le processus de chargement en hydrogène provoquent l’expansion des micro-fissures existantes à la surface du quartz sous contrainte interne. - Le re-revêtement ne peut pas inverser les dommages au verre :
Bien que la fibre dénudée soit re-revêtue (revêtue de polyimide ou d’acrylate) après la gravure, le re-revêtement ne peut fournir qu’une protection anti-humidité et une protection physique de base, et ne peut pas réparer les micro-fissures déjà présentes à la surface de la matrice de verre. Lorsque la fibre optique est soumise à une force de traction, la contrainte se concentre fortement au niveau de ces micro-fissures (concentration de contrainte), ce qui rend la fibre optique très susceptible de subir une rupture fragile dans la zone gravée (zone du réseau).
Par conséquent, la plage de déformation utilisable des réseaux UV traditionnels re-revêtus est généralement limitée à environ $\le 10000\ \mu\varepsilon$.
II. Gravure par laser femtoseconde à travers la couche de revêtement : Maintien de la résistance à la traction d’origine
Pour résoudre complètement le problème de la diminution de la résistance à la traction dans la zone gravée des réseaux traditionnels, les procédés de fabrication avancés actuels utilisent la technologie de gravure par laser femtoseconde à travers la couche de revêtement :
- Aucun retrait de revêtement requis :
En utilisant la puissance de crête extrêmement élevée et l’effet d’absorption multiphotonique non linéaire du laser femtoseconde, le faisceau laser peut pénétrer la couche de revêtement polymère externe d’origine, se focaliser directement à l’intérieur du cœur de la fibre et provoquer une modulation de l’indice de réfraction. - Aucun dommage mécanique :
Comme le processus de gravure ne nécessite aucun retrait du revêtement, la surface du verre de quartz n’est pas soumise à un contact mécanique, chimique ou environnemental après avoir quitté l’usine. L’intégrité physique de la surface est parfaitement préservée, sans introduction de micro-fissures. - Limite de traction extrêmement élevée :
En l’absence de sources de concentration de contrainte, la résistance mécanique de ces réseaux est presque identique à celle de la fibre d’origine à haute résistance avant gravure, offrant une résistance à la traction et à la fatigue exceptionnelle.
III. Solutions de réseaux à haute résistance de Da Cheng Yong Sheng (OFSCN®)
Si votre système nécessite que les réseaux de fibres optiques supportent des forces de traction extrêmes, des contraintes de flexion élevées ou une fatigue mécanique fréquente, Beijing Da Cheng Yong Sheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) a développé des produits de réseaux nus correspondants basés sur des procédés laser femtoseconde :
1. OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
Ce produit utilise la gravure par laser femtoseconde point par point. La gravure n’endommage pas le revêtement de la fibre optique, et la fibre utilisée est une fibre monomode en polyimide à haute résistance sélectionnée.
- Déformation maximale utilisable :
$\ge 25000\ \mu\varepsilon$(résistance à la traction et taux d’élongation limite bien supérieurs aux réseaux ordinaires). - Diamètre extérieur : 155 micromètres.
2. OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare)
Utilisant également la technologie avancée de gravure par laser femtoseconde à travers la couche de revêtement, ce produit maintient une résistance mécanique élevée tout en offrant une large adaptabilité de température.
- Déformation utilisable à température ambiante :
$\le 15000\ \mu\varepsilon$. - Plage de température :
$-270^\circ\text{C}$à$+800^\circ\text{C}$(après traitement spécial).
