CHAPITRE 7 – LA MISE EN FORME DU VERRE
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l’indice d’un verre de borosilicate contenant Tl
+ par échange avec K
+ . Les
éléments découpés dans une baguette ainsi traitée sont de petites lentilles. Des rangées de telles lentilles (SELFOC Lens Array ou SLA) sont utilisées dans les photocopieurs pour projeter l’image du document à photocopier à une très faible distance. De même ces lentilles sont utilisées
pour la lecture des compact disques ou pour projeter une image formée
par un panneau d’affichage à matrice active.
4.4.2. Les fibres pour télécommunications
À partir de 1960 l’invention du laser offrait la possibilité de transmettre
un signal par voie optique. En 1966, C. Kao de Standard Telecommunications Laboratories montra l’intérêt que pouvait présenter un système de
communication reposant sur un faisceau laser guidé par une fibre optique sans défauts [220]. Malheureusement les fibres optiques provenaient
à cette époque de verres élaborés par la fusion de matières premières solides et n’avaient pas la transparence suffisante pour assurer une transmission sur une grande distance. Cependant depuis 1934 et les travaux
de J.F. Hyde on savait dans les laboratoires de Corning produire de la
poudre de silice très pure en injectant des vapeurs de chlorure de silicium
dans la flamme d’une torche (Chap. 5, Sect. 7). En 1970 une équipe de
chercheurs de cette société, R. Maurer, D. Beck et P. Schultz, parvint à
adapter cette méthode pour produire une préforme de fibre optique [221].
Les fibres qui furent obtenues à partir de cette préforme avaient un cœur
dopé au titane. Elles étaient d’une qualité telle qu’elles rendaient possibles les télécommunications par voie optique.
Les procédés actuels de fabrication de préforme reposent tous sur le
principe de dépôt chimique en phase vapeur (voir A.4). Dans une disposition fréquemment décrite, le substrat est un tube de silice qui contiendra
les vapeurs réagissantes (Fig. 7.39a). Ce tube est monté horizontalement
sur un tour. Il est chauffé par un chalumeau et subit une rotation sur luimême pendant la durée du dépôt. Les gaz sont injectés à une extrémité
du tube et ressortent, après réaction, à l’extrémité opposée. Les réactions
sont des oxydations ou des hydrolyses :
SiCl 4 + O 2 → SiO 2 + 2 Cl 2
SiCl 4 + 2 H 2 O → SiO 2 + 4 HCl.
La silice est produite sous forme d’une « suie » qui se dépose sur la paroi
du tube. À la température à laquelle le tube est porté, chaque couche de
suie se consolide rapidement et se transforme par frittage en verre transparent avant d’être recouverte de la couche suivante. Pour que l’indice à
cœur soit plus élevé que celui de la gaine, on ajoute un dopant, par exemple
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l’indice d’un verre de borosilicate contenant Tl
+ par échange avec K
+ . Les
éléments découpés dans une baguette ainsi traitée sont de petites lentilles. Des rangées de telles lentilles (SELFOC Lens Array ou SLA) sont utilisées dans les photocopieurs pour projeter l’image du document à photocopier à une très faible distance. De même ces lentilles sont utilisées
pour la lecture des compact disques ou pour projeter une image formée
par un panneau d’affichage à matrice active.
4.4.2. Les fibres pour télécommunications
À partir de 1960 l’invention du laser offrait la possibilité de transmettre
un signal par voie optique. En 1966, C. Kao de Standard Telecommunications Laboratories montra l’intérêt que pouvait présenter un système de
communication reposant sur un faisceau laser guidé par une fibre optique sans défauts [220]. Malheureusement les fibres optiques provenaient
à cette époque de verres élaborés par la fusion de matières premières solides et n’avaient pas la transparence suffisante pour assurer une transmission sur une grande distance. Cependant depuis 1934 et les travaux
de J.F. Hyde on savait dans les laboratoires de Corning produire de la
poudre de silice très pure en injectant des vapeurs de chlorure de silicium
dans la flamme d’une torche (Chap. 5, Sect. 7). En 1970 une équipe de
chercheurs de cette société, R. Maurer, D. Beck et P. Schultz, parvint à
adapter cette méthode pour produire une préforme de fibre optique [221].
Les fibres qui furent obtenues à partir de cette préforme avaient un cœur
dopé au titane. Elles étaient d’une qualité telle qu’elles rendaient possibles les télécommunications par voie optique.
Les procédés actuels de fabrication de préforme reposent tous sur le
principe de dépôt chimique en phase vapeur (voir A.4). Dans une disposition fréquemment décrite, le substrat est un tube de silice qui contiendra
les vapeurs réagissantes (Fig. 7.39a). Ce tube est monté horizontalement
sur un tour. Il est chauffé par un chalumeau et subit une rotation sur luimême pendant la durée du dépôt. Les gaz sont injectés à une extrémité
du tube et ressortent, après réaction, à l’extrémité opposée. Les réactions
sont des oxydations ou des hydrolyses :
SiCl 4 + O 2 → SiO 2 + 2 Cl 2
SiCl 4 + 2 H 2 O → SiO 2 + 4 HCl.
La silice est produite sous forme d’une « suie » qui se dépose sur la paroi
du tube. À la température à laquelle le tube est porté, chaque couche de
suie se consolide rapidement et se transforme par frittage en verre transparent avant d’être recouverte de la couche suivante. Pour que l’indice à
cœur soit plus élevé que celui de la gaine, on ajoute un dopant, par exemple