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L'ABSORPTION DANS LES MATI~,RIAUX POUR FIBRES OPTIQUES

p a r

A l c i b i a d e Z A G A N I A R I S G 6 r a r d B O U V Y D.E.A. d 'dlectronique appliqu~e aux t616communications * Docteur-Ing6nieur **

R~SUMt~. - - Les auteurs prdsentenl une mdthode calorimdlrique permeltant de mesurer le coefficient l'absorption dans les verres pour fibres optiques. Ce coefficient est atleint de deux fa~ons inddpendantes d~ partir du mdme thermogramme et les rdsultats sont lr~s voisins. La sensibilild esl infdrieure ~ 1 ddcibel par kilom~tre et peut ~tre augmentde; etle est suffisante pour t o u s l e s matdriaux optiques dont on dispose actuetlement.

DEAN. - - Introduction. I : L'absorption dans les verres. I I : Le disposit i f calorimdtrique. I I I : Rdsultats expdri- mentaux. Conclusion. Bibliographic (8 rd/.).

I N T B O D U C T I O N

L a q u a l i t 6 d ' u n s y s t ~ m e de t 6 1 d c o m m u n i c a t i o n s

o p t i q u e s d 6 p e n d en g r a n d e p a r t i e de son mi l i eu de

t r a n s m i s s i o n . Les f i b r e s o p t i q u e s s e m b l e n t p a r t i c u -

l i ~ r e m e n t a d a p t d e s h ce r61e d a n s la m e s u r e o h l ' a f f a i -

b l i s s e m e n t d u s i g n a l l u m i n e u x es t s u f f i s a m m e n t p e t i t .

L a r e c h e r c h e d e m a t d r i a u x d e h a u t e t r a n s p a r e n c e a

c o n d u i t h l ' o b t e n t i o n d e f i b re s a y a n t u n af fa ib l i s -

s e m e n t de 4 d B / k m : il p a r a i t p o s s i b l e d ' a p p r o c h e r

la l i m i t e t h 6 o r i q u e q u i e s t de 2 d B / k m [1].

L a m e s u r e d e si f a i b l e s a t t d n u a t i o n s d d p a s s e les

p o s s i b i l i t 6 s des m 6 t h o d e s o p t i q u e s c o u r a n t e s ; de p lus

les 6 c h a n t i l l o n s d o n t o n d i s p o s e s o n t de f a ib les d i m e n -

s ions , ce q u i e n t r a i n e u n e d i m i n u t i o n de la s ens ib i l i t d

d e s s p e c t r o p h o t o m ~ t r e s [2, 3, 4] .

E n g6n6ra l , o n c a l c u l e l a t r a n s m i s s i o n d ' u n 6 c h a n -

t i l l o n en f a i s a n t l a d i f f d r e n c e e n t r e la p u i s s a n c e l u m i -

n e u s e i n e i d e n t e I i e t t r a n s m i s e I t , e t en a p p l i q u a n t

la loi de L a m b e r t :

It - - 11%'1%'2 e - a t ,

off : x~, ~2 s o n t les t r a n s m i s s i o n s des faces ,

e s t le c o e f f i c i e n t d ' a t t 6 n u a t i o n en c m -~,

e t l e s t l a l o n g u e u r de l ' 6 c h a n t i l l o n .

C e t t e m ~ t h o d e e s t l a p l u s s i m p l e e t e s t u t i l i s6e p o u r

de s m a t 6 r i a u x d e t r a n s p a r e n c e m o y e n n e . E l l e c o n d u i t

u n e e r r e u r r e l a t i v e s u r at, i n v e r s e m e n t p r o p o r t i o n -

ne l l e a u p r o d u i t ~l :

Ains i , m ~ m e eu p r e n a n t u n cas f a v o r a b l e oh la

s o m m e des e r r e u r s s u r I e t ~ e s t de 5 %, l ' a t t 6 n u a t i o n

d ' u n v e r r e h 200 d B / k m s e r a 6 v a l u 6 e h 1 000 % pros ,

p o u r u n ~ c h a n t i l l o n l o n g d e 10 cm. P o u r u n v e r r e de

20 d B / k m , l a m e s u r e de g a u r a e n c o r e m o i n s de sens ,

p u i s q u e l ' e r r e u r a u r a d 6 c u p l ~ .

U n a u t r e i n c o n v 6 n i e n t de s m e s u r e s o p t i q u e s e s t

q u e ces d e r n i ~ r e s d o n n e n t u n i q u e m e n t le coe f f i c i en t

g l o b a l d ' a t t 6 n u a t i o n . O r ce c o e f f i c i e n t e s t c o n s t i t u ~

d e d e u x c o m p o s a n t s c o r r e s p o n d a n t a u x p e r t e s p a r

d i f f u s i o n ~a e t a u x p e r t e s p a r a b s o r p t i o n ~a :

~ ~ d ~- 0Ca.

Ces p h d n o m ~ n e s 6 t a n t d ' o r i g i n e s d i f f d r e n t e s , il

s e r a i t s o u h a i t a b l e de les d d t e r m i n e r s d p a r 6 m e n t .

C ' e s t p o u r q u o i d e u x m 6 t h o d e s i n d d p e n d a n t e s , d i s -

t i n g u a n t les d e u x ef fe ts , o n t 6 t6 m i s e s a u p o i n t a u

C N E T - L a n n i o n [5].

D e p l u s , il e s t i m p o r t a n t de c o m p a r e r les d i f f 6 r e n t e s

p e r t e s de l u m i ~ r e d a n s le v e r r e e t d a n s les f ib res

t i r 6 e s h p a r t i r de ce v e r r e , a f i n d ' d v a l u e r la c o n t a m i -

n a t i o n a p p o r t 6 e iors de l a l n i s e s o u s f o r m e de f ibres .

N o u s a l l o n s d 6 c r i r e ici u n p r o c 6 d ~ e a l o r i m d t r i q u e ,

p e r m e t t a n t de m e s u r e r le c o e f f i c i e n t d ' a b s o r p t i o n

d a n s les v e r r e s . U n e m d t h o d e s i m i l a i r e d o u n a n t le

r a p p o r t ~a]a.d dar ts les v e r r e s e t les f i b re s o p t i q u e s

e s t en c o u r s d ' 6 t u d e .

I . L ' A B S O R P T I O N D A N S L E S V E R B E S

L e b u t de la m d t h o d e e s t d e m e s u r e r ~a en f o n c t i o n

d e l a l o n g u e u r d ' o n d e , d a n s d e p e t i t s d e h a n t i l l o n s n o n

f l u o r e s c e n t s . L ' 6 n e r g i e l u m i n e u s e a b s o r b 6 e es t a l o r s

t o t a l e m e n t t r a n s f o r m 6 e e n c h a l e u r q u i ~l~ve la t e m p 6 -

r a t u r e d u co rps . Ce t d c h a u f f e m e n t p e u t n o u s r e n s e i -

g n e r s u r l a c a p a c i t 6 d u m a t ~ r i a u d ' a b s o r b e r la l u m i ~ r e .

* S t a g i a i r e a u C N E T - L a n n i o n , g r o u p e m e n t TRANSMISSION, SYST~ME~ DE MODULATION ET ACOUSTIQUE, d 6 p a r t e m e n t I~QUIPEMENTS DE TRANSMISSION ET LASER.

** I n g 6 n i e u r c o n t r a c t u e l a u C N E T - L a n n i o n , g r o u p e m e n t COMPOSANTS, PHYSIQUE ET MESURE, d 6 p a r t e m e n t PHYSIQUE, .~,IATI~ARIAUX ET TECHNOLOGIE.

1/6 A. TEL~C., 29, n ~ 5-6, 1974 pp. 189-194

190 A. Z A G A N I A R I S . -- L ' A B S O R P T I O N D A N S L E S ] ~ I A T ] ~ R I A U X P O U R F I B R E S O P T I Q U E S

P r i n c i p e de l a m e s u r e .

L e e a t c u l de ~a s ' e f f e c t u e h p a r t i r de l ' 6 c h a u f f e m e n t

d ' u n m o r c e a u d e v e r r e t r a v e r s d p a r n n f a i s c e a u de

l u m i ~ r e m o n o c h r o m a t i q u e . L a t e m p 6 r a t u r e 0 de

l ' 6 c h a n t i l l o n e s t s u p p o s 6 e u n i f o r m e d a n s l ' c s p a c e . De

p l u s o n a d m e t la v a l i d i t d de l a loi de N e w t o n en p r e -

n a n t les p e r t e s de c h a l e u r p r o p o r t i o n n e l l e s h la

p r e m i e r e p u i s s a n c e de 0 - - 0 0 .

L e b i l a n 6 n e r g 6 t i q u e s ' 6 c r i t [6], a p r ~ s ces h y p o -

t h e s e s :

d 0 0ca I I o , ~ + 0 - s h '

I o e s t l a p u i s s a n c e l u m i n e u s e i n i t i a l e h l ' i n t 6 r i e u r

de l ' 6 c h a n t i l l o n ,

S e s t sa s u r f a c e t o t a l e ,

c l a c h a l c u r s p d c i f i q u e ,

h le c o e f f i c i e n t d ' 6 c h a n g e s u p e r f i c i e l e n t r e l ' 6 c h a n -

t i l l o n e t s o n e n v i r o n n e m e n t ,

m c c n f i n o n a pos6 r = ~ , ~ 6 t a n t u n e c o n s t a n t e

de t e m p s e t m l a m a s s e de l ' d c h a n t i l l o n .

L a c o n d i t i o n i n i t i a l e e s t 0 = 0 o p o u r t = 0, ce q u i

c o n d u i t h l a s o l u t i o n :

/ 0 ~ 0 0 ~ a l I ~ ~ a l I o

-s~ / e - t ~ , + s h "

S u p p o s o n s m a i n t e n a n t q u ' u n e fois l ' 6 q u i l i b r e a t t e i n t ,

o n s u p p r i m e le f a i s c e a u ; l ' 6 q u a t i o n d u r e f r o i d i s s e m e n t

s e r a :

0 = 01 e-e/~

01 6 t a n t la t e m p e r a t u r e a u p o i n t d ' ~ q u i l i b r e .

L e c y c l e c o m p l e t a la f o r m e r e p r d s e n t 6 e su r la

f i g u r e 1. L e c a l c u l de ~r p e u t m a i n t e n a n t se fa i re ,

~

0

i i

t (en seconde)

FIG. 1. - - Courbe d 'dchauffement et de refroidissement d 'un 6chanti l lon de verre.

s e lon le r 6 g i m e off l ' o n se p l a c e , de d e u x fa~ons

i n d d p e n d a n t e s .

- - E n r d g i m e t r a n s i t o i r e , h l ' i n s t a n t t = 0 + ~, o n

a u r a :

0"

- - E n r ~ g i m e p e r m a n e n t , la p c r t e de c h a l e u r ~qu i -

l i b r e l ' a p p o r t c a l o r i f i q u e de la l umi~re , e t ~a d 6 p e n d

de la t e m p e r a t u r e 01 a t t e i n t e :

0 1 m c

~ a - - l i o , v �9

L a m e s u r e de l ' 6 c h a u f f e m e n t s ' e f f e c t u e a u m o y e n

d ' u n e t h e r m o p i l e h n 616men t s en sdrie. O n pose :

E : la fo rce 6 1 e c t r o m o t r i c e a u x b o r n e s de la s o n d e ,

d E so = dO : le p o u v o i r t h e r m o d l e c t r i q u e ,

K : u n c o e f f i c i e n t de c o n t a c t t h e r m i q u e e n t r e l a

s o n d e e t la s u r f a c e d u v e r r e ,

m e A -

n K z o I o l "

Apr~s cela , les e x p r e s s i o n s d d f i n i t i v e s de ~a s o n t :

0 C a = A o

e t \ 7 /

M e s u r e d e s t e m p 6 r a t u r e s s u p e r f i c i e l l e s . L e f a c t e u r de c o n t a c t t h e r m i q u e .

Le c o n t a c t d ' u n t h e r m o m S t r e su r la s u r f a c e d ' u n

m a t 6 r i a u e s t u n e r 6 g i o n de d i s c o n t i n u i t 6 des coeffi-

c i e n t s t h e r m i q u e s , e t m o d i f i e a i n s i l ' 6 c o u l e m e n t de

la c h a l e u r . Si ce t h e r m o m ~ t r e c o n s t i t u e u n e s o u r c e

ou u n p u i t s d e c h a l e u r , la m e s u r e se ra fauss6e .

Le t h e r m o m ~ t r e n ' i n d i q u e q u e sa p r o p r e t e m p 6 -

r a t u r e . P a r c o n s d q u e n t , s o n u t i l i s a t i o n s e r a d ' a u t a n t

p lu s eff icace q u e sa t e m p 6 r a t u r e se ra p l u s p r o c h e de

cel le de la s u r f a c e e n c o n t a c t . E n r6a l i t~ , la t e m p 6 -

r a t u r e lue e s t i n t e r m 6 d i a i r e e n t r e celle d u c o r p s e t

cel le d u m i l i e u c x t ~ r i e u r . N o u s a v o n s d o n c ~t6 a m e n 6 s

h i n t r o d u i r e u n f a c t e u r d e c o n t a c t 6gal h :

A 0 o b s e r v 6 e K - A 0 rde l le ~< 1,

q u e l ' o n s u p p o s e i n d 6 p e n d a n t de la n a t u r e de l ' d c h a n -

t i l l on , de s o r t e q u e les r d s u l t a t s s ' e x p r i m e n t a u m ~ n l e

f a c t e u r pr~s.

L ' e r r e u r c o m m i s e s e r a d ' a u t a n t p lu s i m p o r t a n t e

q u e s e r o n t g r a n d s :

- - les d i m e n s i o n s g l o b a l e s d u t h e r m o m + t r e ,

- - les s u r f a c e s d e c o n t a c t ,

- - les g r a d i e n t s t h e r m i q u e s .

Grfice h l e u r t a i l l e r 6 d u i t e , les t h e r m o c o u p l e s n o u s

s e m b l e n t les m i e u x a d a p t d s a u x m e s u r e s des t e m p 6 -

r a t u r c s supe r f i c i e l l e s .

A. T~L~C., 29, n ~ 5-6, 1974 2/6

A. Z A G A N I A R I S . -- L ' A B S O R P T I O N D A N S L E S M A T I ~ R I A U X P O U R F I B R E S O P T I Q U E S 191

II. LE DISPOSITIF CALOBIM~,TBIOUE

L a f igu re 2 m o n t r e l ' a l l u r e g d n d r a l e d u d i spos i t i f .

U n l a s e r h g a z A r - K r m 6 l a n g 6 s s e r t de s o u r c e de

l u m i ~ r e e t f o u r n i t u n s p e c t r e de 12 ra i e s e n t r e 500

e t 700 n m , D e p l u s o n d i s p o s e d ' u n l a s e r Y A G 6met .

l ' e n v i r o n n e m e n t v a r i e u n p e u d a n s le t e m p s . L ' o r i e n -

t a t i o n p r d c i s e des d c h a n t i l l o n s e s t a s s u r 6 e p a r u n

s u p p o r t c o m p o s 6 d e m i c r o m o u v e m e n t s m o d u l a i r e s .

L e coe f f i c i en t d e c o n v e c t i o n sous p r e s s i o n a t m o -

s p h 6 r i q u e e s t v o i s i n d e 10 -4 c a l . c m - ~ . s - l . ~ -1, e t

v a r i e p r o p o r t i o n n e i l e m e n t h t a r a c i n e c a r r d e d e l a

p r e s s i o n [8, p. 11] . P o u r c e t t e r a i s o n n o u s a v o n s 6 t6

a m e n 6 s h e f f e c t u e r l a m e s u r e sous v i d e .

L a f i g u r e 3 e s t u n e r u e d ' e n s e m b l e d u m o n t a g e .

Source de

lumi~re

Mesureur I Groupe de pu ssance I de pompage

1 ~] Enceintes thermiques - 6chantillon ~ I Enregistreur

FIG. 2. - - Sch6ma du montage calorim6trique.

t a n t h 1 ,06 F e t d ' u n l a s e r H e - N e r6g16 & 3,39 ~ e t

h 1 ,15 ~,. L e l a s e r p r d s e n t e , v i s - a - v i s des s o u r c e s n o n

c o h 6 r e n t e s , l ' i n e o n v 6 n i e n t de d o n n e r u n s p e c t r e dis-

c o n t i n u . P a r e o n t r e , il 6 m e t u n f a i s c e a u p u i s s a n t , de

f a i b l e s e c t i o n , b i e n pa ra i l61e e t de b o n n e s t a b i l i t 6 . E n

o u t r e c ' e s t le seu l m o y e n d ' o b t e u i r u n e l u m i 6 r e m o n o -

c h r o m a t i q u e s a n s p e r d r e en p u i s s a n c e , c o n d i t i o n

n d c e s s a i r e p o u r a p p l i q u e r c o r r e c t e m e n t l a loi de Beer .

Les e n c e i n t e s t h e r m i q u e s s u e c e s s i v e s s o n t en m d t a l

b o n c o n d u e t e u r e t s d p a r 6 e s p a r u n i s o l a n t t h e r m i q u e .

L e u r r61e e s t d ' a m o r t i r les c h o c s t h e r m i q u e s v e n a n t

de l ' e x t 6 r i e u r e t & les r d p a r t i r s u r t o u t e la s u r f a c e de

l ' e n c e i n t e i n t e r n e . P a r a i l l e u r s el les s e r v e n t de b l i n -

d a g e 6 1 e e t r o m a g n 6 t i q u e p o u r le c i r c u i t d e m e s u r e qu i

se t r o u v e h l ' i n t d r i e u r .

L a s o n d e q u ' o n u t i l i s e a e t u e l l e m e n t e s t u n e pi le

t h e r m o 6 l e c t r i q u e d i f f d r e n t i e l l e e n C T E / B T E (*),

2 • 3 s o u d u r e s . L o r s de sa c o n s t r u c t i o n , n o u s a v o n s

p r i s so in d ' a s s u r e r u n e b o n n e i s o l a t i o n t h e r m i q u e

e n t r e les s o u d u r e s c h a u d e s e t f ro ides . L es b o r n e s de

la s o n d e s o n t s e r t i e s h ce l les d u cf ible de m e s u r e e t

les p o i n t s d e j o n c t i o n s o n t p l a c 6 s d a n s u n b loc de

c u i v r e a s s u r a n t l ' i s o t h e r m i e , p o u r 61 iminer les forces

6 1 e c t r o m o t r i c e s p a r a s i t e s . L e s i g n a l e s t e n s u i t e a m p l i f i 6

p a r u n n a n o v o l t m ~ t r e e t e n r e g i s t r 6 . O n e n v i s a g e de

c o n s t r u i r e u n e t h e r m o p i l e ~ c o u c h e s m i n c e s 6 v a p o r d e s

sous v i d e [7] o u m f i m e u n e s o n d e h t h e r m i s t a n c e s ,

a f i n d ' a u g m e n t e r l a s e n s i b i l i t 6 .

Les d c h a n t i l l o n s s o n t p a r a l l 6 l ~ p i p d d i q u e s de d i m e n -

s ions (5 • 5 • 35 r a m ) . I ls s o n t po l i s s u r r o u t e la

s u r f a c e , ce q u i d i m i n u e les p e r t e s de c h a l e u r p a r

r a y o n n e m e n t . L ' u n es t t r a v e r s 6 p a r le f a i s c e a u , t a n d i s

q u e l ' a u t r e s e r t de t 6 m o i n . A i n s i o n o b t i e n t u n z6ro

e x p 6 r i m e n t a l t r ~ s s t a b l e , m S m e si la t e m p f r a t u r e de

(*) CTE (cons tan tan) : 60 C u - - 4 0 Ni, BTE (chromel) : 90 N i - - 1 0 Cr.

Mode op6ratoire.

Les 6 c h a n t i l l o n s d e m e s u r e e t d e r 6 f f r e n c e s o n t

t a i l l6 s a u m 6 m e e n d r o i t d ' u n b l o c d e v e r r e . L ' 6 t a t

de s u r f a c e d o i t 8 t r e i d e n t i q u e p o u r t o u s les v e r r e s

6 tud i6s . L e p o l i s s a g e s ' e f f e e t u e t o u j o u r s de l a m f i m e

f a s e t a u m f i m e d e g r 6 : p o u r ce la o n p o l i t u n g r a n d

h o m b r e d ' d c h a n t i l l o n s s i m u l t a n 6 m e n t .

L e n e t t o y a g e a l i eu d a n s u n e s o l u t i o n a q u e u s e d e

d 6 t e r g e n t , p l a c 6 e d a n s u n b a c h u l t r a s o n s , e t l ' 6 c h a n -

t i l l o n e s t r i n c 6 a v e c d e l ' e a u b i d i s t i l l 6 e , sdch6 e t p l a c d .

d a u s u n d e s s i c c a t e u r .

O n 6 v a l u e l ' e r r e u r d u e h des 6 t a t s d e s u r f a c e d i f fd-

r e n t s en i n t e r c h a n g e a n t les 6 e h a n t i l l o n s de m e s u r e e t

de r 6 f d r e n c e , a i n s i q u e les f aces de c h a e u n d ' e u x . D e

t e l s essa i s o n t d o n n ~ des ~ c a r t s d e l ' o r d r e d e 5 %.

L a p o s i t i o n d e l ' 6 c h a n t i l l o n s u r l a s o n d e e s t t r ~ s

r e p r o d u c t i b l e . D e s m e s u r e s r 6 p 6 t 6 e s s u r le m ~ m e

6 c h a n t i l l o n o n t d o n n 6 des r 6 s u l t a t s t r~ s p r o c h e s ,

m o i n s de 1 % p ros , h c o n d i t i o n d ' ~ l o i g n e r les s o u d u r e s

des s u r f a c e s d ' e n t r 6 e e t de s o r t i e d u f a i s c e a u .

P o u r c h a q u e p a i r e d ' 6 c h a n t i l l o n s , o n p r o c & d e su i -

r a n t p l u s i e u r s 6 t a p e s .

1. P r 6 p a r a t i o n de s 6 c h a n t i l l o n s e t f i x a t i o n d e l a

s o n d e .

2. R 6 g l a g e d e l ' o r i e n t a t i o n de s 6 c h a n t i l l o n s p o u r

l ' i n c i d e n c e p e r p e n d i c u l a i r e d u f a i s c e a u ; c e lu i - c i d o i t

c o u v r i r p r e s q u e t o u t e l a s e c t i o n de l ' 6 c h a n t i l l o n d e

m e s u r e .

3. Mise e n m a r c h e d u g r o u p e de p o m p a g e e t

a t t e n t e d e l ' 6 q u i l i b r e t h e r m i q u e .

4. E n r e g i s t r e m e n t d e l ' d c h a u f f e m e n t e t d u r e f r o i -

d i s s e m e n t e t ceci p o u r p l u s i e u r s r a i e s s p e c t r a l e s , e n

c o m m e n s p a r les m o i n s 6 n e r g 6 t i q u e s [6].

3 /6 A. T~L~C., 29, n ~ 5-6~ 1974

l ( ) ~ A. Z A G A N I A R I S . -- L ' A B S O R P T I O N D A N S LES M A T E R I A U X P O U R F I B R E S O P T I Q U E S

Fro. 3. - - Rdalisation du montage calorim6trique.

L ' a l I u r e g 6 n 6 r a l e de s s p e c t r e s d ' a b s o r p t i o n e n t r e

350 n m e t 3 ~ e s t o b t e n u e h l ' a i d e d ' u n s p e c t r o -

p h o t o m ~ t r e (*).

III. B~ .SULTATS E X P ~ B I M E N T A U X

Le c o n t a c t t h e r m i q u e e n t r e l a s o n d e e t l ' 6 c h a n t i l l o n

de v e r r e n o u s i m p o s e , d a n s le ca l cu l , l ' i n t r o d u c t i o n

d ' u n f a c t e u r i n c o n n u a p r i o r i . Celu i -c i s e r a s u p p o s 6

i n d 6 p e n d a n t de l a n a t u r e d e l ' d c h a n t i l l o n .

Les r 6 s u l t a t s des m e s u r e s d e ~a s e r o n t doric d o n n 6 s

h u n f a c t e u r m u l t i p l i c a t i f pr~s .

L e t a b l e a u I d o n n e l a v a l e u r d u coe f f i c i en t ~ en

d B / k m p o u r q u e l q u e s m a t 6 r i a u x o p t i q u e s p a r r a p p o r t

h l ' a b s o r p t i o n d u v e r r e F 7 d e S c h o t t , q u i a 6 t6 p r i s e

6ga le h 200 r i B / k i n p o u r u n e l o n g u e u r d ' o n d e de 647,1 rim.

TABLEAU I

Coefficient d'absorption en d B / k m de quelques maldriaux

k n m

647,1 568,2 520,8 501,7

Tetrasi l S.E.

(Quartz et Silice)

Silice (Fort)

34

45

85

130

Silice (Heraeus)

42

45

90

170

Verre F 7 (Schott)

200 215 320 370

(*) Beckman.

A. TIkLEC., 29, n ~ 5-6, I974

L es r 6 s u l t a t s s e n t c o m p a r 6 s ~ c e u x d e l ' a n a l y s e

des t r a c e s cn ions m 6 t a l l i q u e s d e t r a n s i t i o n . P o u r les

v e r r c s F 2 e t F 7 p a r e x c m p l e , n o u s a e o n s o b s e r v 6

u n e b a n d e h f a i b l e a t t 6 n u a t i o n e n t r e 550 e t 650 n m

(F ig . 4). en a c c o r d a v e c les f a i b l e t e n e u r s en Ni 2+

e t Cr 3+, t a n d i s q u e l ' a u g m e n t a t i o n d e l ' a b s o r p t i o n

a p r ~ s 650 n m s e r a i t d u e h la p r 6 s e n c e d e Cu 2+ e t

F e 2 § en effet , ces d e u x ~16men t s o n t 6t6 d6cel6s en

t e n e u r s p l u s i m p o r t a n t c s .

Influence de la lumi~re diffus6e.

D a n s les v e r r e s o p t i q u e s o r d i n a i r e s , les p e r t e s d u e s

h la d i f f u s i o n s e n t n d g l i g e a b l e s d e v a u t cel les d u e s h

l ' a b s o r p t i o n e t n e p e r t u r b e n t p a s le t h e r m o g r a m m e

q u i g a r d e l a f o r m e t h 6 o r i q u e d e l a f i gu re 1. P a r c e n t r e ,

p o u r les v e r r e s t r~ s p u r s , l a d i f f u s i o n , d u m ~ m e o r d r e

de g r a n d e u r q u e l ' a b s o r p t i o n , i n t e r f e r e a u d d b u t de

l ' 6 c h a u f f e m e n t a v e c c e t t e d e r n i ~ r e e t c o m p l i q u e le

t h e r m o g r a m m e e x p 6 r i m e n t a l (F ig . 5).

P o u r 6 v i t e r ce p h 6 n o m b n e d ' i n t e r f 6 r e n c e , des p l a -

q u e t t e s po l ies d ' a r g e n t s e n t p l a c 6 e s e n t r e le v e r r e e t

les t h e r m o c o u p l e s d e f a ~ o n h rd f l6ch i r la l u m i ~ r e

d i f fus6e e t ~ p e r m e t t r e u n m e i l l e u r c o n t a c t t h e r m i q u e .

Augmentat ion de la sensibilit6.

L a s e n s i b i l i t 6 de la m e s u r e d d p e n d e s s e n t i e l l e m e n t de

la p u i s s a n c e l u m i n e u s e d e n t on d i spose . E l l e e s t infd-

r i e u r e h 1 d6c ibe l p a r k i l o m ~ t r e p o u r u n f a i s c e a u de

4 /6

A. Z A G A N I A R I S . -- L ' A B S O R P T I O N DANS LES MAT]~RIAUX P O U R F I B R E S O P T I Q U E S lq3

600

500

400

Absorption (en dB/km)

300

200

450 500 550 600 650 ;k (en nm)

Fro . 4. - - Spectre d 'absorpt ion du verre F 7 de Schot t .

E (nV

I000

500

100 200 300 400 t (en ran)

F~G. 5. - - T h e r m o g r a m m e enregistr6 pour le Tetras i l S . E . de Quartz et Sil iee .

100 m W . C e t t e s e n s i b i l i t 6 e s t amdl iorde p a r la m i s e au p o i n t d ' u n p r o c 6 d 6 q u i p e r m e t d ' a u g m e n t e r le c h e m i n o p t i q u e & l ' i n t d r i e u r d e l ' 6 c h a n t i l l o n .

P o u r ce la , d e u x m i r o i r s s o n t rdal is6s sur les d e u x f a c e s o p p o s 6 e s d u verre , p a r m 6 t a l l i s a t i o n s o u s v ide . L a l u m i ~ r e r e s s o r t apr~s p l u s i e u r s r d f l e x i o n s sur ces m i r o i r s , c o m m e i n d i q u 6 sur la f i gure 6. L e h o m b r e des r d f l e x i o n s e s t f o n c t i o n de l ' a n g l e d ' i n e i d e n c e du

f a i s c e a u . U n e r d f l e x i o n se t r a d u i t par u n p o i n t l u m i -

n e u x sur l e m i r o i r : e e l a p e r m e t de c o n n a i t r e le n o m b r e

d e r 6 f l e x i o n s e t par s u i t e le c h e m i n o p t i q u e . P o u r le

c a l c u l de ~ a , o n d o i t t e n i r c o m p t e d e ce c h e m i n

o p t i q u e e t d u p o u v o i r r d f l e c t e u r des d 6 p 6 t s m 6 t a l -

l i q u e s . L a f i g u r e 7 m o n t r e ce d i s p o s i t i f q u i e s t tr~s e f f i c a c e d a n s le eas de m a t d r i a u x u l t r a p u r s .

~ ~ - ~ f l

FIG. 6. - - A u g m e n t a t i o n du c h e m i n o p t i q u e dans u n 6chan- t i l l o n de verre.

C O N C L U S I O N

L a m 6 t h o d e q u e n o u s v e n o n s de d 6 c r i r e a p e r m i s d a n s u n e p r e m i e r e d t a p e , d ' e f f e c t u e r d e s m e s u r e s d ' a b s o r p t i o n r e l a t i v e s e t u n c l a s s e m e n t d e d i v e r s

5/6 A. TELEC., 29, n ~ 5-6, 1974

194 A. Z A G A N I A R I S . -- L ' A B S O R P T I O N DANS LES MATI~RIAUX P O U R F I B R E S O P T I Q U E S

FIG. 7. - - Montage pour l 'augmentation du chemin optique. Point d ' impact du faisceau.

m a t d r i a u x o p t i q u e s . Les p r e m i e r s essais o n t m o n t r 6 q u e les r 6 s u l t a t s o b t e n u s en r 6 g i m e t r a n s i t o i r e et per -

m a n e n t s o n t tr~s r a p p r o c h d s e t r e p r o d u c t i b l e s [6].

D e plus , ces r 6 s u l t a t s s o n t q u a l i t a t i v e m e n t en

a c c o r d a v e c c e u x des dosages des t r a c e s en ions m6ta l - l i ques de t r a n s i t i o n .

D a n s u n e d e u x i 6 m e 6 t ape , n o u s e n v i s a g e o n s l ' 6 ta -

l o n n a g e de c e t t e m d t h o d e d a n s la i nesu re oh nous

p o u r r o n s d i spose r de v e r r e s d ' a b s o r p t i o n connue ,

a f in d ' a t t e i n d r e des v a l e u r s a b s o l u e s de ZCa. Ces m e s u r e s e f fec tudes h p l u s i e u r s l o n g u e u r s d ' o n d e pou r -

r o n t n o u s r e n s e i g n e r su r les c o n c e n t r a t i o n s , les va l ences

e t le n o m b r e de c o o r d i n a t i o n des ions a b s o r b a n t s .

M a n u s c r i l recu le 18 m a r s 1974.

B I B L I O G R A P H I E

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A. TELE(]., 29, n ~ 5-6, 1974 6/6