EoW July 2008

article technique

Revêtements primaires à haute résistance à la cavitation pour les fibres optiques Par 1 Huimin Cao, DSM Desotech Inc, Elgin, Illinois, EE UU, 2 Markus Bulters et 2 Paul Steeman, de DSM Research, Geleen, Pays Bas

Résumé Il bien connu que, dans les fibres optiques à double revêtement, le système constitué par un revêtement primaire souple combiné avec un revêtement secondaire rigide offre une bonne protection de la fibre contre les microcourbures. Toutefois, ce système de revêtement à double couche génère également des contraintes thermiques résultant de la différence entre la dilatation et la contraction thermique des deux couches de revêtement. Lorsque soumis à une contrainte triaxiale, le revêtement primaire souple peut subir des ruptures internes. La cavitation du revêtement primaire représente une possible modalité de rupture susceptible de compromettre les performances de l’atténuation de la fibre. Cet article analyse le mécanisme de cavitation du revêtement quant aux différents types de forces déterminant le phénomène. La résistance à la cavitation du revêtement primaire est présentée comme une propriété clé permettant d’obtenir un système de revêtement robuste, à prestations élevées, avec une basse sensibilité aux microcourbures associée à une haute résistance à la cavitation. 1. Introduction Un des principaux avantages du système de revêtement à double couche pour les fibres optiques consiste à obtenir une meilleure protection contre les microcourbures par rapport au revêtement à une seule couche. Le système constitué par un revêtement primaire souple, faisant fonction de couche tampon, associé à un revêtement secondaire rigide, faisant fonction de couche de protection, offre une résistance à la flexion idéale aux fibres optiques pour supporter les contraintes externes typiques des réseaux de câblage.

[1] La contrainte thermique dans le sys- tème de revêtement à double couche est inévitable du fait des différentes dilatations et contractions thermiques du verre, du revêtement primaire et du revêtement secondaire. Les fibres standard monomodales ou multimodales caractérisées par des revêtements à double couche haute qualité ne présen- tent aucune augmentation de l’atténuation en dehors des spécifications au cours de la variation cyclique de la température, puisque les contraintes thermiques sont distribuées uniformément autour de la fibre. Toutefois, dans les fibres présentant une certaine quantité de défauts dans le système de revêtement, surtout dans le revêtement primaire, l’on peut remarquer un haut niveau d’atténuation à température ambiante dû aux pertes par microflexion, et l’atténuation peut augmenter drastiquement au rythme de la diminution de la température due à la contrainte thermique non uniforme transmise par les défauts. Les défauts potentiels dans le revêtement primaire comprennent des particules et des gelées, des formations de cristaux, des irrégularités géométriques, le délaminage et des cavités. Le délaminage et les cavités sont associés aux contraintes thermiques dans le revêtement primaire induites thermiquement ou mécaniquement. Alors que le délaminage du verre du revête- ment primaire a été étudié à fond, [3, 4] la possibilité de formation de cavités dues à la rupture interne du revêtement primaire n’a pas été suffisamment analysée. Bien que les revêtements primaires présentent en général une haute valeur d’allongement lorsqu’ils sont soumis à des contraintes uniaxiales, le matériau de revêtement peut développer des ruptures internes si soumis à des contraintes triaxiales. Une recherche approfondie a été menée auprès de DSM Desotech pendant ces dernières années pour étudier ce mode de rupture potentiel.

Figure 1 ▲ ▲ : Contraintes thermiques triaxiales dans un système de revêtement à double couche

Le mécanisme de formation de cavités dans le revêtement primaire a été étudié et, à travers une conception moléculaire appropriée de la structure de réticulation des revêtements, on a développé des revêtements primaires à haute résistance à la cavitation. Figure 2 ▲ ▲ : Contraintes thermiques calculées dans un système de revêtement à double couche Rayon μm Contraintes thermiques (MPa)

2. Mécanisme de

formation des cavités dans la couche de revêtement primaire

La cause de formation des cavités dans le revêtement primaire est représentée par la contrainte triaxiale qui, pour des valeurs élevées, peut dépasser la résistance à la cavitation du revêtement et causer la rupture de cohésion de la

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EuroWire – Juillet 2008