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Maintenant que nous comprenons le fonctionnement et l'utilité des systèmes à fibres optiques, comment sont-ils fabriqués ? Les fibres optiques sont composées de verre optique d'une pureté extrême. On considère généralement une vitre comme transparente, mais plus le verre est épais, moins il est transparent à cause des impuretés qu'il contient. Or, le verre d'une fibre optique est beaucoup plus pur que celui d'une vitre. Une entreprise décrit ainsi la qualité de ce verre : si vous étiez à la surface d'un océan constitué de kilomètres de fibres optiques à cœur solide, vous pourriez en voir le fond parfaitement.
La fabrication de fibres optiques nécessite les étapes suivantes :
Fabrication d'un cylindre de verre préformé
Étirer les fibres à partir de la préforme
Tester les fibres
Fabrication de la préforme vierge
Le verre utilisé pour la préforme est fabriqué par un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur modifié (MCVD).
En MCVD, de l'oxygène est insufflé dans des solutions de chlorure de silicium (SiCl4), de chlorure de germanium (GeCl4) et/ou d'autres produits chimiques. La composition précise du mélange détermine les différentes propriétés physiques et optiques (indice de réfraction, coefficient de dilatation, point de fusion, etc.). Les vapeurs gazeuses sont ensuite acheminées à l'intérieur d'un tube (gaine) en silice synthétique ou en quartz, placé dans un tour spécial. Pendant la rotation du tour, une torche est déplacée verticalement le long de la paroi extérieure du tube. La chaleur intense dégagée par la torche provoque deux phénomènes :
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 du verre.
Le tour tourne en continu pour obtenir un revêtement uniforme et une ébauche homogène. La pureté du verre est préservée grâce à l'utilisation de plastique résistant à la corrosion dans le système d'alimentation en gaz (blocs de vannes, tuyauterie, joints) et par un contrôle précis du débit et de la composition du mélange. Le processus de fabrication de l'ébauche est hautement automatisé et dure plusieurs heures. Après refroidissement, l'ébauche est soumise à un contrôle qualité.
Étirage des fibres à partir de la préforme vierge
Une fois l'ébauche testée, elle est chargée dans une tour d'étirage de fibres.
L'ébauche est introduite dans un four à graphite (entre 1 900 et 2 200 °C) et son extrémité fond jusqu'à ce qu'une gouttelette en fusion se forme par gravité. En tombant, elle refroidit et se transforme en filament.
L'opérateur enfile le brin de fibre optique à travers une série de godets d'enrobage (couches tampons) et de fours de polymérisation aux ultraviolets, sur une bobine actionnée par un tracteur. Ce dernier tire lentement la fibre de la préforme chauffée et est contrôlé avec précision par un micromètre laser qui mesure le diamètre de la fibre et transmet l'information au tracteur. Les fibres sont tirées de la préforme à une vitesse de 10 à 20 m/s (33 à 66 pi/s) et le produit fini est enroulé sur la bobine. Il n'est pas rare que ces bobines contiennent plus de 2,2 km (1,4 mile) de fibre optique.
Test de la fibre optique finie
La fibre optique finie est testée pour les points suivants :
Résistance à la traction : doit supporter une charge de 100 000 lb/po² ou plus.
Profil d'indice de réfraction - Détermination de l'ouverture numérique et contrôle des défauts optiques
Géométrie de la fibre : le diamètre du cœur, 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 avec la distance.
Capacité de transmission d'informations (bande passante) - Nombre de signaux pouvant être transportés simultanément (fibres multimodes)
Dispersion chromatique - Répartition des différentes longueurs d'onde de la lumière à travers le noyau (important pour la bande passante)
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 les fibres optiques validées, elles sont vendues aux opérateurs de téléphonie, aux câblodistributeurs et aux fournisseurs de réseaux. De nombreuses entreprises remplacent actuellement leurs anciens systèmes à base de cuivre par de nouveaux systèmes à fibre optique afin d'améliorer la vitesse, la capacité et la qualité du signal.
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