Comment sont fabriqués les cordons de brassage pour fibres optiques ?

Depuis qu’Internet a commencé à changer la vie des gens, les ingénieurs tentent constamment de trouver un moyen d’offrir les meilleures performances possibles à leurs clients. En outre, ils se sont efforcés de fournir le meilleur service possible à leurs entreprises. L’un des développements les plus importants de l’ère Internet a été la technologie des réseaux optiques. Cette technologie a constitué un énorme pas en avant pour chaque utilisateur d’Internet et constitue le fondement principal des entreprises et des utilisateurs Internet d’aujourd’hui, exigeants en matière de hautes performances.

 

Cette technologie est basée sur la fibre optique qui constitue l’élément principal des réseaux optiques. La fibre optique est définie comme un filament unique, fin et issu de verre de silice fondu. Ces fibres optiques ont remplacé les fils de cuivre pour produire une transmission haute performance et haute capacité. Ils sont optimisés et purs pour que la lumière transmise par des dispositifs optiques tels que les émetteurs-récepteurs puisse les traverser, transportant le trafic réseau à travers une architecture réseau. Ce sont les émetteurs-récepteurs qui convertissent cette lumière en entrée électrique et vice-versa, afin que divers commutateurs, routeurs, pare-feu, etc. puissent comprendre le trafic.

 

Le principal ingrédient des fibres optiques est un produit chimique appelé dioxyde de silicium (SiO 2). En outre, il existe d'autres composés chimiques tels que le tétrachlorure de germanium (GeCl 4) et l'oxychlorure de phosphore (POC1 3), mais ceux-ci sont principalement utilisés pour produire la couche externe de la fibre, également connue sous le nom de gaine. Au début de cette technologie, les chercheurs essayaient de relier la pureté du verre utilisé à l'atténuation du signal et comme cela a été prouvé ces dernières années, l'accent principal est aujourd'hui mis sur le développement de fibres optiques en verre de silice avec la plus haute qualité possible. pureté. L’un des éléments les plus importants de la composition du verre est la teneur en fluorure. Il a été confirmé que le verre à haute teneur en fluorure améliore les performances globales grâce à sa pureté tout au long de la fibre. Cela le rend adapté au déploiement dans des solutions multimodes car les fibres multimodes transmettent simultanément des centaines de signaux d'ondes lumineuses discrets.

 

Dans les architectures de réseaux optiques, la lumière traverse de nombreuses fibres optiques individuelles qui sont liées ensemble autour d'un support en plastique à haute résistance. C'est ce qu'on appelle également l'âme du câble. De plus, le noyau est ensuite recouvert de quelques couches protectrices pour le protéger des contraintes extérieures. Les couches protectrices sont principalement constituées d’aluminium, de Kevlar et de polyéthylène, qui est l’ingrédient principal du revêtement. Le bardage joue un rôle très important dans le réseau. Cela est principalement dû au fait que la lumière rebondit constamment sur celle-ci lorsqu'elle traverse la fibre optique. La quantité d’énergie perdue lors du rebond est appelée atténuation. L'atténuation est mesurée en termes de perte (en décibels, une unité d'énergie) par distance de fibre. Une fibre optique de haute qualité ne doit pas perdre plus de 0,3 décibels par kilomètre. Cette atténuation entraîne éventuellement une perte de puissance de la lumière. Le signal doit donc être répété et renforcé à l'aide de répéteurs laser. Dans les réseaux haute performance d’aujourd’hui, ces répéteurs laser sont déployés tous les 30 kilomètres en moyenne. Cependant, la bonne nouvelle est que des études récentes ont montré que le verre ultra-pur nouvellement développé fournira à terme la fibre optique permettant d'atteindre la barre des 100 kilomètres sans avoir besoin d'un répéteur laser.

 

Comme pour tout appareil électronique que l’on trouve aujourd’hui, le processus de fabrication est l’une des parties les plus intéressantes de l’ensemble. En ce qui concerne les fibres optiques, il existe deux méthodes de fabrication et chacune de ces méthodes a son propre objectif. Pour produire une fibre multimode dans laquelle plusieurs ondes lumineuses la traverseront et rebondiront sur la gaine, réduisant ainsi la portée, la méthode dite du creuset est utilisée. Il s’agit de la méthode la plus facile et la plus simple des deux, car le verre de silice est simplement fondu et façonné pour produire une fibre optique plus grosse.

 

La deuxième méthode est appelée procédé de dépôt en phase vapeur. Les chercheurs ont développé trois techniques différentes de dépôt en phase vapeur :

 

Dépôt en phase vapeur externe

Dépôt axial en phase vapeur

Dépôt chimique en phase vapeur modifié (MCVD)

La technique la plus couramment utilisée actuellement est la technique MCVD. Avec cette technique, un cylindre solide de noyau est produit et un matériau de revêtement est placé dessus. Après ce processus, le noyau est chauffé et tiré dans une fibre monomode plus fine pour les communications longue distance. Le processus étape par étape présenté ci-dessous est bien plus intéressant :

 

En déposant des couches de dioxyde de silicium spécialement formulé sur la surface intérieure d'une tige de substrat creuse, une forme cylindrique est formée. Le dépôt se produit en appliquant de l’oxygène pur, sous forme gazeuse, sur la tige. Avec le gaz vaporisé, quelques produits chimiques importants sont ajoutés, notamment le tétrachlorure de silicium (SiCl 4), tétrachlorure de germanium (GeCl 4) et oxychlorure de phosphore (POC1 3). Grâce aux flammes situées en dessous, la surface de la tige est maintenue constamment chaude et lorsque l'oxygène entre en contact avec la tige, un dioxyde de silicium de haute pureté se forme à l'intérieur de la tige elle-même. Ce dioxyde de silicium de haute pureté constitue la base du cœur de la fibre optique.

 

Le deuxième processus de cette technique commence par mesurer l’épaisseur du dioxyde de silicium formé à l’intérieur de la tige. Lorsque l'épaisseur attendue est atteinte, la tige sera soumise à quelques procédures de chauffage pour éliminer l'excès de bulles et l'humidité emprisonnée à l'intérieur. Après cette deuxième étape, le dioxyde de silicium formé a généralement un diamètre de 10 à 25 mm.

La forme solide du dioxyde de silicium est ensuite transférée vers un système de fibrage automatique. Ce système peut atteindre deux étages et a la capacité de produire des fibres continues jusqu'à 300 km.

 

Dans le système ci-dessus, la fibre passe d’abord dans un four où elle sera chauffée jusqu’à 2 000 degrés Celsius. Au fur et à mesure que la fibre est tirée à travers le système, le matériau de la tige de substrat d'origine forme la couche externe appelée gaine.

 

Au fur et à mesure que la fibre est tirée et étirée, des capteurs spéciaux surveillent son diamètre et en même temps un dispositif séparé applique un revêtement protecteur sur le dessus. Le processus se termine lorsque la fibre optique atteint l’épaisseur souhaitée et est ensuite envoyée au contrôle qualité.

 

 

On peut affirmer sans se tromper que ce processus constitue la base de la production de fibres optiques ultra-pures. Aujourd'hui, les chercheurs tentent de trouver une autre solution offrant une atténuation encore plus faible. Ils concentrent leurs espoirs sur des fibres expérimentales riches en fluorure de zirconium (ZrF 4). Ces fibres ont été testées et leurs résultats d'atténuation sont étonnants, offrant une perte de performance de seulement 0,005 à 0,008 décibels par kilomètre. Lorsque ces fibres entreront en production et atteindront le marché des réseaux, elles ouvriront une immense fenêtre sur l’avenir et honnêtement, nous avons hâte que cela se produise !