Influence des défauts de la structure du verre sur la résistance mécanique des fibres optiques

(Reçu le 8 nobembre 1990, révisé le 3 mars 1992, accepté le 27 août 1992)

Abstract
For silica (pure and doped) optical fibers prepared from preforms irradiated by thermal neutrons and Ar ⁺ ions, the measurements of lifetime under transverse stress were carried out. It is found that the neutron bombardment leads to decrease of the lifetime and the strength of fiber while the ion implantation results in increasing of these parameters. The influence of particle irradiation on the glass strength is explained by the generation of structural defects which were observed by the infrared an Raman spectroscopy methods. The direction of the change of mechanical properties of fibers is determined by the type of defects and their distribution in the cross-section of fiber.

Résumé
Des préformes de fibres optiques de silice ont été exposées à un bombardement par des faisceaux de neutrons thermiques et d'ions Ar ⁺ à énergie de 40 keV afin d'engendrer des défauts de la structure respectivement dans le volume ou dans la couche superficielle des échantillons. Les fibres obtenues des préformes irradiées et non irradiées ont été mises en charge de flexion. On a déterminé leur temps de rupture sous diverses contraintes de traction sur la surface extérieure de la fibre en flexion. On a observé une diminution du temps de rupture des fibres après le bombardement neutronique et une augmentation après l'implantation ionique. L'analyse de la nature des défauts en faisant appel à la spectroscopie infrarouge et Raman a fait ressortir que l'irradiation aux ions entraînait essentiellement des liaisons chimiques dans une fine couche superficielle de l'échantillon alors que l'irradiation aux neutrons occasionnait une déformation des zones du réseau silicique dans toute la section de la préforme et de la fibre. L'amélioration de la résistance mécanique s'explique par une augmentation de la mobilité des éléments structuraux de la matrice de verre par suite d'une rupture partielle des liaisons chimiques et sa diminution par l'apparition de concentrateurs supplémentaires de contraintes à l'échelle moléculaire.