Maintenant que nous savons comment fonctionnent les systèmes à fibres optiques et pourquoi ils sont utiles — comment les fabrique-t-on ? Les fibres optiques sont faites de verre optique extrêmement pur. Nous pensons qu’une fenêtre en verre est transparente, mais plus le verre est épais, moins il est transparent en raison des impuretés qu’il contient. En revanche, le verre d’une fibre optique contient beaucoup moins d’impuretés que le verre d’une fenêtre. Une entreprise a décrit la qualité du verre comme suit : Si vous étiez au sommet d’un océan constitué de kilomètres de fibre optique à cœur solide, vous pourriez voir le fond clairement.
La fabrication des fibres optiques nécessite les étapes suivantes :
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- Fabrication d’un cylindre de verre préformé
- Etirer les fibres de la préforme
- Tester les fibres
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Fabrication de l’ébauche de préforme
Le verre de la préforme est fabriqué par un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur modifié (MCVD).
Dans le MCVD, on fait barboter de l’oxygène dans des solutions de chlorure de silicium (SiCl4), de chlorure de germanium (GeCl4) et/ou d’autres produits chimiques. Le mélange précis régit les diverses propriétés physiques et optiques (indice de réfraction, coefficient de dilatation, point de fusion, etc.). Les vapeurs de gaz sont ensuite conduites à l’intérieur d’un tube de silice synthétique ou de quartz (gaine) dans un tour spécial. Pendant que le tour tourne, une torche est déplacée de haut en bas sur l’extérieur du tube. La chaleur extrême de la torche provoque deux choses :
- Le silicium et le germanium réagissent avec l’oxygène, formant du dioxyde de silicium (SiO2) et du dioxyde de germanium (GeO2).
- Le dioxyde de silicium et le dioxyde de germanium se déposent à l’intérieur du tube et fusionnent pour former le verre.
Le tour tourne en continu pour réaliser un revêtement uniforme et une ébauche cohérente. La pureté du verre est maintenue par l’utilisation d’un plastique résistant à la corrosion dans le système d’alimentation en gaz (blocs de vannes, tuyaux, joints) et par le contrôle précis du débit et de la composition du mélange. Le processus de fabrication de l’ébauche de préforme est hautement automatisé et prend plusieurs heures. Après le refroidissement de l’ébauche de préforme, elle est testée pour le contrôle de la qualité (indice de réfraction).
Étirer des fibres de l’ébauche de préforme
Une fois que l’ébauche de préforme a été testée, elle est chargée dans une tour d’étirage de fibres.
L’ébauche est descendue dans un four à graphite (3 452 à 3 992 degrés Fahrenheit ou 1 900 à 2 200 degrés Celsius) et la pointe est fondue jusqu’à ce qu’un globe fondu tombe par gravité. En tombant, il refroidit et forme un fil.
L’opérateur enfile le brin à travers une série de coupelles de revêtement (revêtements tampons) et de fours de durcissement à la lumière ultraviolette sur une bobine contrôlée par un tracteur. Le mécanisme du tracteur tire lentement la fibre de l’ébauche de préforme chauffée et est contrôlé avec précision en utilisant un micromètre laser pour mesurer le diamètre de la fibre et renvoyer l’information au mécanisme du tracteur. Les fibres sont tirées de l’ébauche à une vitesse de 10 à 20 m/s (33 à 66 pieds/s) et le produit fini est enroulé sur la bobine. Il n’est pas rare que les bobines contiennent plus de 2,2 km (1,4 miles) de fibres optiques.
Test de la fibre optique finie
La fibre optique finie est testée pour les éléments suivants :
- Résistance à la traction – Doit résister à 100,000 lb/in2 ou plus
- Profil d’indice de réfraction – Déterminer l’ouverture numérique ainsi que le dépistage des défauts optiques
- Géométrie de la fibre – Diamètre du noyau, les dimensions de la gaine et le diamètre du revêtement sont uniformes
- Atténuation – Déterminer dans quelle mesure les signaux lumineux de différentes longueurs d’onde se dégradent sur la distance
- Capacité de transport de l’information (bande passante) – Nombre de signaux pouvant être transportés en même temps (fibres multimodes)
- Dispersion chromatique -. Propagation des différentes longueurs d’onde de la lumière à travers le noyau (important pour la largeur de bande)
- Plage de température/humidité de fonctionnement
- Dépendance de l’atténuation à la température
- Capacité à conduire la lumière sous l’eau – Important pour les câbles sous-marins
Une fois que les fibres ont passé le contrôle de qualité, elles sont vendues aux compagnies de téléphone, aux compagnies de câble et aux fournisseurs de réseaux. De nombreuses entreprises remplacent actuellement leurs anciens systèmes à base de fils de cuivre par de nouveaux systèmes à base de fibres optiques pour améliorer la vitesse, la capacité et la clarté.