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EuroWire – Juillet 2008
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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.
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.
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
Figure 1
▲
▲
:
Contraintes thermiques triaxiales dans un
système de revêtement à double couche
Figure 2
▲
▲
:
Contraintes thermiques calculées dans un
système de revêtement à double couche
Rayon μm
Contraintes thermiques
(MPa)