Rinaldi-mareel, Delphine (2005) Improvement of the optical properties of glass fibres used in telecommunication. PhD thesis Mécanique Numérique, ENSMP - CEMEF Centre de Mise en Forme des Matériaux, ENSMP 2005ENMP1439 p.119.

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Abstract

The optical fibres are very much used in telecommunication. The study of the manufacturing process of these glass fibres is very important taking into account qualities of transmission which one wants to obtain.

This study presents the modelling of the manufacturing process of glass fibres. A first model 1D is the support of a linear analysis of stability. This one makes it possible to predict the appearance of hydrodynamic instabilities during fibre drawing. We will show the influence of the conditions of manufacture on the stability of the process. A second model, 3D this one, makes it possible to make direct simulation thanks to the Rem3D software (developed by the CEMEF). Because of the strong rates of drawing imposed on fibre, the variations of diameter are very important thus the use of the adaptation of grid is essential to obtaining useable results. We present in this thesis the method of adaptation of grid used in the code and the advantages of its use. The difficulties of simulation are on the one hand that the material is multi-layer what was taken into account in this work. In addition, the thermal properties of glass utilize terms of radiation in the enclosure of furnace which are particularly difficult to model. The results presented take into account a coefficient of heat exchange equivalent based on experimental statements.

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Table of content

Introduction

1 Qu’est-ce qu’une fibre optique?

1.1 Principe de fonctionnement d’une fibre optique

1.1.1 Un peu d’optique géométrique

1.1.2 Propagation dans une fibre optique à saut d’indice

1.1.3 Profil d’indice d’une fibre optique

1.2 Description du procédé

1.2.1 Influence de la composition sur le profil d’indice

1.2.2 Fabrication de la préforme

1.2.3 Le procédé de fibrage

1.3 Qualité et défauts d’une fibre optique

1.3.1 Rôle des différentes couches - définition d’une « bonne fibre »

1.3.2 Les défauts d’une fibre optique : problématique

1.3.3 Le problème thermique

1.3.4 Objectifs et stratégie de cette thèse

2 Bibliographie

2.1 Les qualités optiques [GUENOT,1997]

2.1.1 Quelques notions de base sur les propriétés optiques d’une fibre

2.1.1.1 Atténuation spectrale

2.1.1.2 Modèles physiques interprétant les excès de pertes dans les fibres optiques

2.1.2 Résultats des mesures de diffusion optique

2.1.3 Conclusion de l’étude optique

2.2 La modélisation des transferts radiatifs en milieux semi-transparents

2.2.1 L’équation de transfert radiatif [MULLER, 1994]

2.2.2 Flux radiatif et puissance volumique radiative [MULLER, 1994]

2.2.2.1 Flux radiatif

2.2.2.2 Équation aux limites opaques

2.2.2.3 Équation de conservation de l’énergie radiative

2.2.3 Résolution du transfert radiatif

2.3 La thermique dans le four: application au fibrage

2.3.1 Le rayonnement mutuel [MYERS, 1989]

2.3.2 Le problème thermique du fibrage vu par M. Myers [MYERS, 1989]

2.3.3 Résultats et conclusions

2.4 Conclusion de l’étude bibliographique

3 Les équations mécaniques et la rhéologie

3.1 Equations Mécaniques

3.2 Conditions aux interfaces

3.3 Les équations générales du modèle 1D

3.3.1 Continuité

3.3.2 Comportement

3.3.3 Équilibre dynamique

3.3.4 Equation thermique

3.4 Rhéologie

3.5 Conclusion

4 La modélisation unidimensionnelle

4.1 Introduction

4.2 Le problème stationnaire

4.2.1 Le système d’équations stationnaires

4.2.2 Résolution du système et résultats

4.2.3 La thermique

4.2.3.1 Influence des différentes contributions (convection et rayonnement) sur le profil de température

4.2.3.2 Bilan

4.3 Etude de stabilité linéaire

4.3.1 Définition

4.3.2 Les équations linéarisées

4.3.4 La résolution

4.3.4.1 Résolution par la méthode matricielle

4.3.4.2 Résolution de l’équation aux valeurs propres

4.3.5 Les résultats

4.3.6 Influence du profil de température sur la stabilité

4.3.6.1 Stratégie et données de l’étude

4.3.6.2 Résultats

4.3.7 Conclusion sur la stabilité

Statistiques de consultation

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