ES2695199T3

ES2695199T3 - Fibra óptica de modos múltiples con amplio ancho de banda y el correspondiente sistema óptico de modos múltiples

Info

Publication number: ES2695199T3
Application number: ES14830540T
Authority: ES
Inventors: Marianne Bigot; Denis Molin; Pierre Sillard
Original assignee: Draka Comteq BV
Current assignee: Draka Comteq BV
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2019-01-02
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: EP3191882A1; CN106716197A; EP3191882B1; WO2016038414A1; DK3191882T3; US20170248755A1; US9921369B2; CN106716197B

Abstract

Fibra óptica de modos múltiples que comprende un núcleo central rodeado por un revestimiento óptico exterior, teniendo dicho núcleo central, (i) un radio exterior R1 , (ii) un índice de refracción máximo n1, (iii) un índice de refracción mínimo n0, y (iv) un perfil de índice gradual n(r) que es función de la distancia radia r desde el centro de dicho núcleo central, estando definido dicho perfil de índice gradual n(r) mediante la siguiente ecuación:**Fórmula** donde y estando comprendido α entre 1,96 y 2,05 siendo α un parámetro adimensional que es indicativo de la forma del perfil de índice, con n0 y n1 en una longitud de onda de funcionamiento λ, teniendo dicho núcleo central un valor N comprendido entre 7 y 52, donde N está definido por la siguiente ecuación;**Fórmula** con la longitud de onda de funcionamiento λ tal que λ >= 950nm en la que dicho revestimiento óptico comprende una región de índice de refracción deprimido n2, llamada zanja, que rodea el núcleo óptico, teniendo dicha zanja un radio interior R1, un radio exterior R2 > R1, una diferencia de índice de refracción Dn2 = (n2 - nCl) X 1000 respecto de dicho revestimiento óptico teniendo en su borde exterior un índice de refracción nCl, con n2 y nCl en la longitud de onda de funcionamiento λ, y un volumen**Fórmula** y donde dicha zanja satisfice el criterio:**Fórmula** y **Fórmula**

Description

DESCRIPCION

Fibra optica de modos multiples con amplio ancho de banda y el correspondiente sistema optico de modos multiples.

Ambito de la invencion

[0001] La presente invencion se refiere al campo de las transmisiones por fibra optica, y mas esped ficamente, a las fibras de modos multiples utilizadas en sistemas de largo alcance relativo y alta tasa binaria. Mas esped ficamente, la invencion se refiere a fibras opticas de modos multiples disenadas para cumplir con los requisitos de alta tasa binaria de los sistemas de 400 GbE de proxima generacion

Antecedentes

[0002] Las fibras de modos multiples se utilizan con exito en redes de datos de alta velocidad junto con fuentes de alta velocidad que utilizan tfpicamente laseres emisores de superficie de cavidad vertical de multiples modos transversal, mas simplemente llamados VCSEL. Las fibras de modos multiples que funcionan a 850 nm y 1300 nm son bien conocidas.

[0003] Las fibras de modos multiples se ven afectadas por la dispersion intermodal, que resulta del hecho de que, en una fibra de modos multiples, para una longitud de onda particular, varios modos opticos se propagan simultaneamente a lo largo de la fibra, llevando la misma informacion, pero viajando con diferentes velocidades de propagacion. La dispersion modal se expresa en terminos de retardo de modo diferencial (DMD), que es una medida de la diferencia en el retardo de impulso (ps/m) entre los modos mas rapidos y mas lentos que atraviesan la fibra.

[0004] Tfpicamente, una fibra optica debena tener el ancho de banda mas amplio, para que sean utilizables en aplicaciones de alto ancho de banda. Para una longitud de onda dada, el ancho de banda se puede caracterizar de varias maneras diferentes. Por lo general, se hace una distincion entre el ancho de banda denominado condicion de inyeccion saturada (OFL) y la llamada condicion modal efectiva de ancho de banda (EMB). La adquisicion del ancho de banda OFL armoniza el uso de una fuente de luz que presenta una excitacion uniforme sobre toda la superficie radial de la fibra optica (utilizando un diodo laser o un diodo emisor de luz (LED)). El ancho de banda modal efectivo calculado (EMBc) derivado de la medicion de DMD se ha desarrollado para estimar el ancho de banda modal efectivo irnnimo de la fibra con diametro de nucleo de 50 pm bajo una excitacion no homogenea sobre su superficie radial, tal como resulta cuando se usa como fuente un laser de emision de superficie de cavidad vertical (VCSEL) funcionando a 850 nm.

[0005] Las realizaciones del procedimiento para medir el DMD y calcular el ancho de banda modal efectivo se pueden encontrar en la norma FOTP 220, mientras que el ancho de banda medido en condiciones de inyeccion saturada se describe en IEC 66793-1-41 (TIA-FOTP-204).

[0006] Con el fin de minimizar la dispersion modal, las fibras opticas de modos multiples utilizadas en las comunicaciones de datos generalmente comprenden un nucleo, generalmente dopado con germanio, y muestran un mdice de refraccion que disminuye progresivamente desde el centro de la fibra hasta su union con un revestimiento. En general, el perfil de mdice viene dado por una relacion conocida como "perfil a", como sigue:

donde

ni es un mdice de refraccion en un eje optico de una fibra;

r es una distancia desde dicho eje optico;

a es un radio del nucleo de dicha fibra;

A es un parametro adimensional, indicativo de una diferencia de mdice entre el nucleo y un revestimiento de la fibra; y

a es un parametro adimensional, indicativo de una forma del perfil de mdice.

[0007] Cuando una senal luminosa se propaga en un nucleo de este tipo que tiene un mdice gradual, los diferentes modos experimentan un medio de propagacion diferente, que afecta a su velocidad de propagacion de manera diferente. Mediante el ajuste del valor del parametro a, es posible obtener teoricamente una velocidad de grupo, que es virtualmente igual para todos los modos y, por lo tanto, una dispersion intermodal reducida para una longitud de onda particular.

[0008] En la practica, sin embargo, las fibras de modos multiples se fabrican con un nucleo central de mdice gradual rodeado por un revestimiento exterior de mdice de refraccion constante. Por lo tanto, el nucleo de la fibra de modos multiples nunca corresponde a un perfil alfa teoricamente perfecto, porque la interfaz del nucleo (que tiene un perfil alfa) con el revestimiento exterior (que tiene un mdice de refraccion constante) interrumpe el perfil alfa. El revestimiento exterior acelera los modos de orden superior en comparacion con los modos de orden inferior y aparecen algunas diferencias de retardo de tiempo dentro de los grupos de modo de orden superior. Este fenomeno se conoce como efecto de revestimiento. En la medicion del DMD, las respuestas adquiridas para las posiciones radiales mayores (es decir, mas cercanas al revestimiento exterior) exhiben multiples impulsos, lo que da como resultado una dispersion temporal de la senal de respuesta. Por lo tanto el ancho de banda se ve disminuido por este efecto de revestimiento.

[0009] El perfil en alfa de mdice gradual y la interfaz nucleo-revestimiento de las fibras de modos multiples estan optimizados para funcionar con VCSEL de Ga As que pueden modularse directamente en corriente para soportar sistemas de 10 Gbps y 25 Gbps a 850 nm. La compatibilidad con versiones anteriores para su uso a 1300 nm con fuentes de LED tambien esta garantizada para la mayona de las fibras de modos multiples de 50 pm y 62,5 pm actualmente en uso. Las prestaciones de tales fibras de optimizacion laser, fibras de modos multiples de 50 pm de amplio ancho de banda, tambien llamadas fibras OM4, han sido estandarizadas por la Organizacion Internacional de Normalizacion en el documento ISO / IEC 11801, asf como en la norma TIA / EIA 492AAAD.

[0010] Sin embargo, la explosion en la demanda de ancho de banda en redes empresariales esta impulsando una necesidad urgente de velocidades de red Ethernet mas altas. Para aumentar aun mas la tasa binaria de datos para los sistemas de 400GbE de la proxima generacion, el uso de los VCSEL de In Ga As que funcionan a 40-56Gb/s entre alrededor de 1060 nm, aparece como una solucion prometedora, ya que permitira alcanzar una mayor velocidad con mayor fiabilidad, menor temperatura de funcionamiento y menor coste de los VCSEL. Ademas, en esta longitud de onda, la fibra exhibe menor atenuacion, menor dispersion cromatica y mayor ancho de banda modal potencial debido a que hay menos grupos modales si el perfil de forma alfa de mdice gradual esta optimizado para operar en esta longitud de onda espedfica.

[0011] Aunque ahora se pueden proponer tales VCSEL para aplicaciones de alta velocidad, faltan las fibras optimizadas para estos VCSEL que operen a una longitud de onda superior a 950nm.

[0012] En realidad, el experto en la tecnica sabe bien que la dispersion intermodal puede reducirse adaptando el perfil en alfa y la interfaz nucleo-revestimiento a la longitud de onda de funcionamiento.

[0013] El valor alfa se puede evaluar facilmente probando diferentes perfiles en alfa, el alfa optimo vana monotonamente con la longitud de onda para una composicion dada, sea cual sea el radio del nucleo y el mdice del nucleo. Sin embargo, definir la geometna optima para la interfaz nucleo-revestimiento es mas delicado ya que no existe una relacion simple entre longitud de onda y la geometna de la interfaz nucleo-revestimiento, independientemente del radio del nucleo y el mdice del nucleo.

[0014] Para longitudes de onda mayores a 850 nm, debido a la menor cantidad de grupos modales, la proporcion de grupos modales directamente afectados por la geometna nucleo-revestimiento es mayor. Por lo tanto, su optimizacion es mas delicada y su impacto en el ancho de banda total aumenta. De la misma manera, con un radio de nucleo pequeno, debido a la menor cantidad de grupos modales, el impacto de la geometna nucleorevestimiento en el ancho de banda total tambien aumenta.

[0015] Hasta ahora se han realizado muchos estudios para disenar fibras de modos multiples, cuyo ancho de banda sea suficientemente alto en un intervalo de longitud de onda relativamente grande.

[0016] El documento EP 1503230, a nombre de DRAKA Comteq BV, revela una fibra optica de modos multiples que tiene un perfil de mdice de refraccion, que comprende un nucleo de grna de luz rodeado por una o mas capas de revestimiento. De acuerdo con este documento, las fibras opticas de modos multiples pueden obtenerse utilizando dos o mas dopantes para construir el mdice de gradiente de nucleo, en particular mediante el uso de codopado con fluor F y germanio GeO2. Mediante la variacion de la concentracion de dopantes en el radio del nucleo, las caractensticas de dispersion intermodal de la fibra optica de modos multiples se pueden adaptar de tal manera que el ancho de banda sea menos dependiente de la longitud de onda.

[0017] Un inconveniente de esta tecnica es que los anchos de banda logrados con tales fibras de modos multiples y que se informan en este documento de la tecnica anterior no son lo suficientemente amplios.

[0018] El documento EP 2482 106, tambien a nombre de DRAKA Comteq BV, revela una fibra optica de modos multiples, que incluye un nucleo central que tiene un perfil de mdice gradual con un valor delta de aproximadamente 1,9 por ciento o mayor. El perfil del nucleo de mdice gradual tiene, al menos, dos valores de parametro alfa diferentes a lo largo del radio del nucleo, a saber, un primer valor en una zona interna del nucleo central y un segundo valor en una zona externa del nucleo central. El segundo valor del parametro alfa suele ser menor que el primer valor del parametro alfa. El perfil del nucleo de mdice gradual y su primera derivada suelen ser sustancialmente continuos en todo el ancho del nucleo del mdice gradual.

[0019] Las fibras descritas en este documento de la tecnica anterior muestran una alta apertura numerica NA con anchos de banda optimizados para una unica longitud de onda a 850 nm. Ademas, el alto valor de NA requiere un nucleo de mdice gradual con dos o mas valores de a.

[0020] El documento US 7.315.677 describe fibras opticas de modos multiples que comprenden germanio (GeO2) y fluor co-dopando en el nucleo de la fibra. Los perfiles de concentracion de dopantes estan definidos por un par de parametros alfa, a1 y a2. La ventana operativa, o la ventana de ancho de banda, se amplfa y la atenuacion, o perdidas, son bajas. En algunas realizaciones, dos las ventanas operativas estan disponibles para transmision.

[0021] El documento US 7.315.677, por lo tanto, ilustra "perfiles alfa dobles" basados en co-dopado con fluor F y germanio GeO2; cada perfil de dopante exhibe su propio alfa. Tales perfiles son diffciles de producir desde un punto de vista de proceso. En realidad, la forma de concentracion de Ge y F es diffcil de controlar.

[0022] El documento US 7.903.918 describe fibras opticas resistentes a curvatura, que son de modos multiples a 1300 nm e incluyen un nucleo, un revestimiento interior, un anillo de bajo mdice y un revestimiento exterior. El nucleo tiene un mdice de refraccion graduado con un perfil alfa del nucleo donde 1,9 < a < 2,1, un porcentaje de mdice de refraccion relativo maximo A1Max% y una apertura numerica NA mayor de 0,23. El revestimiento interior rodea al nucleo y tiene un porcentaje de mdice de refraccion relativo maximo A2Max%, un porcentaje de mdice de refraccion relativo mmimo A2Min% y un espesor radial de 0,5 micrometros, en donde AiMax% > A2Max%. El anillo de mdice bajo rodea el revestimiento interior y tiene un porcentaje de mdice de refraccion relativo A3%, un grosor radial de, al menos. 0,5 micrometros, un volumen de perfil con una magnitud absoluta mayor de 50%-pm2, en donde A2Min% ^ A3%. El revestimiento exterior rodea el anillo de mdice bajo y tiene un porcentaje de mdice de refraccion relativo del A4%, de manera que AiMax% > A4% s A2Max%.

[0023] Las fibras descritas en este documento muestran valores altos de NA, zanjas profundas y altos volumenes de zanja. Y los mismos estan optimizados para funcionar a 1300 nm.

[0024] El documento US 2010/0303428, revela fibras opticas de modos multiples resistentes a curvatura que comprenden una region central y una region de revestimiento que rodea y directamente adyacente a la region central, comprendiendo la region de revestimiento una region anular de mdice deprimido; el lfmite interno de la region de mdice deprimido es una extension del nucleo de mdice gradual, teniendo la region deprimida un volumen de foso mayor que 105% -pm2. Tales fibras muestran zanjas profundas zanjas y altos volumenes de zanja.

[0025] El documento US2013/0077926, revela varias realizaciones de fibras de modos multiples, en las que se anaden zanjas para mejorar las perdidas por curvatura. Segun algunas realizaciones, una fibra optica de modos multiples comprende un nucleo de vidrio de mdice gradual con un mdice de refraccion A1, un mdice de refraccion maximo delta A1MAX y un radio de nucleo de entre 10 y 40 micrometros; y la region de revestimiento que rodea el nucleo que comprende un mdice de refraccion A4, en el que la fibra muestra un ancho de banda saturado a una longitud de onda de funcionamiento en un rango de longitud de onda de 900 a 1250 nm superior a 2,5 GHz.km. De acuerdo con algunas realizaciones, la fibra exhibe un ancho de banda saturado en una longitud de onda entre 950 y 1100 nm, que es mayor que 4 GHz.km. De acuerdo con algunas realizaciones, la fibra exhibe un ancho de banda saturado en una longitud de onda entre 950 y 1100 nm, que es mayor que 10 GHz.km. Los volumenes de las zanjas descritos en este documento son muy grandes. Ademas, los perfiles revelados son bastante complejos de disenar.

[0026] El documento US2013/0039626 tambien describe fibras de modos multiples en las que se anade una zanja en el revestimiento, con el fin de mejorar los comportamientos a curvatura de la fibra de modos multiples. La fibra optica de modos multiples descrita incluye un nucleo de vidrio de mdice gradual que tiene un diametro en el rango de 24 micrometros a 40 micrometros, un mdice gradual que tiene un perfil alfa inferior a 2,12 y un mdice de refraccion relativo maximo en el rango de entre 0,6% y 1,9%. La fibra tambien incluye un revestimiento rodeando y en contacto con el nucleo. El revestimiento incluye una parte anular de mdice deprimido. Ademas, la fibra tiene un ancho de banda saturado superior a 2,0 GHz-km a 1310nm.

[0027] Los volumenes de las zanjas descritos en este documento son muy grandes. La zanja se anade para mejorar el rendimiento a curvatura de las MMF con pequeno diametro de nucleo.

[0028] En vista de lo anterior, sena deseable disenar una fibra optica de modos multiples adaptada a aplicaciones de alta velocidad (sistemas de proxima generacion de 400GbE con VCSEL transmitiendo a 25 Gb/s o mas) y que muestre mejoras con respecto a la tecnica anterior.

[0029] Mas precisamente, sena deseable disenar una fibra optica de modos multiples de este tipo, que mostrara un ancho de banda OFL superior a 10000MHz.km a una longitud de onda de funcionamiento de entre 950 nm y 1310 nm.

[0030] Otra fibra de modos multiples que comprende una zanja anadida en el revestimiento se describe en el documento US2012328255. Tambien sena deseable disenar fibras opticas de modos multiples con geometna de revestimiento-nucleo optimizada de acuerdo con el numero de grupos de modos soportados por la MMF en la longitud de onda de funcionamiento.

Sumario

[0031] En una realizacion particular de la invencion, se propone una fibra optica de modos multiples, que comprende un nucleo central rodeado por un revestimiento optico externo, teniendo dicho nucleo central (i) un radio exterior R1, (ii) un mdice de refraccion maximo n1, (iii) un mdice de refraccion mmimo n0, y (iv) un perfil de mdice gradual n(r) que es funcion de la distancia radial r desde el centro de dicho nucleo central. El perfil de mdice gradual del nucleo central n(r) se define mediante la siguiente ecuacion:

y estando a comprendida entre 1,96 y 2,05, siendo a un parametro adimensional que es indicativo de la forma del perfil de mdice, con n0 y n en una longitud de onda de funcionamiento A, teniendo dicho nucleo central un valor N de entre 7 y 52, donde N se define por la siguiente ecuacion:

con la longitud de onda de funcionamiento A tal que A > 950nm.

[0032] Ademas, dicho revestimiento optico comprende una region de mdice de refraccion deprimido n2, llamada zanja, que rodea el nucleo optico, teniendo dicha zanja un radio interior Ri, un radio exterior R2, con R2 > Ri, una diferencia de mdice de refraccion Dn² = (n2 - ncl) x 1000 con respecto a dicho revestimiento optico que tiene en su borde exterior un indice de refraccion nci, con n2 y nci a la longitud de onda de funcionamiento A, y un volumen

satisfaciendo dicha zanja los criterios:

— 2.20 < D n2 < 0.0

y

220xLn(JV) - 1100 < V2 < 220xLn(JV) - 865.

[0033] La presente invencion se basa asf en un enfoque nuevo e inventivo de las fibras opticas de modos multiples. En realidad, propone una fibra optica de modos multiples adaptada a aplicaciones de alta velocidad que utilizan VCSEL emitiendo luz por encima de 950 nm (preferiblemente entre 950 y 1310 nm), con una geometna de revestimiento de nucleo optimizada de acuerdo con el numero de grupos de modos soportados por la MMF en la longitud de onda de funcionamiento.

[0034] De hecho, una fibra optica de modos multiples segun las formas de realizacion de la invencion se adapta a una longitud de onda de funcionamiento igual 0 superior a 950 nm, y se disena optimizando la geometria nucleo

N = ( r f ) (n f — n jj),

revestimiento de acuerdo con el criterio ' * ' que es proporcional al numero de modos soportados por la MMF. Con una pequena zanja directamente adyacente al nucleo de la diferencia de mdice Dn² y del volumen V2 que satisface -2,20 < Dn² < 0,0 y 220xLn (N) -1100 < V2 <220 X Ln (N) - 865, las realizaciones de la invencion permiten disenar las MMF facilmente con ancho de banda OFL grande en una longitud de onda superior a 950nm.

[0035] De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, dicho nucleo central tiene una abertura numerica

^{NA =} V(ni ^{“ n o) de entre 0,185 y 0,215 a 633 nm.}

[0036] De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, dicho radio de nucleo exterior R1 esta comprendido entre 15 y 40 pm.

[0037] De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, dicha longitud de onda de funcionamiento A esta entre 950 nm y 1310 nm.

[0038] Segun otro aspecto de la presente invencion, dicha longitud de onda de funcionamiento es preferentemente de alrededor de 1060 nm.

[0039] Segun aun otro aspecto, para al menos una longitud de onda comprendida entre 950 nm y 1310 nm, dicha fibra optica de modos multiples tiene un ancho de banda de inyeccion saturada (BW-OFL) superior a 10000MHz.km.

[0040] La presente invencion se refiere ademas a un sistema optico de modos multiples que comprende, al menos, una porcion de una fibra optica de modos multiples como se describio anteriormente. Dicho sistema optico de modos multiples comprende un transmisor, un receptor y una fibra optica de modos multiples como se describio anteriormente. Dicho sistema es preferiblemente un sistema de comunicacion optica de multiples canales, mientras que la presente invencion tambien se refiere a un sistema de comunicacion optica de un solo canal.

Breve descripcion de los dibujos

[0041] La invencion puede entenderse mejor con referencia a la siguiente descripcion y dibujos, dados a modo de ejemplo y sin limitar el alcance de la proteccion, y en los que:

- La figura 1, muestra un perfil de indice de refraccion para un ejemplo de una fibra optica de acuerdo con una realizacion de la invencion;

- La figura 2, muestra el rango del volumen de la zanja Vtrench para una fibra optica de acuerdo con realizaciones de la invencion, en funcion de N, para obtener una BW-OFL a mas de 10000MHz.km;

- La figura 3, ilustra el valor medio del retardo de tiempo por grupo de modo para varias MMF, una de las cuales cumple con los requisitos de la invencion, mientras que las otras no lo hacen.

[0042] Los componentes de las figuras no estan necesariamente a escala, sino que se hace hincapie en la ilustracion de los principios de la invencion.

Descripcion detallada

[0043] A lo largo de este documento, los terminos de longitud de onda de funcionamiento designan la longitud de onda entregada por la fuente de luz del VCSEL utilizado (VCSEL con luz transmitida a 25 Gb/s o mas en una o mas longitudes de onda entre 950 y 1310 nm).

[0044] Ademas, debe recordarse que el ancho de banda de inyeccion saturada BW-OFL es el procedimiento de medicion de ancho de banda de fibra originalmente estandarizado en el que la fuente emite luz de manera uniforme en todos los modos de la fibra de modos multiples. Al inyectarse de manera uniforme en todos los grupos de modos, esta medida es sensible a la interfaz nucleo/revestimiento de la fibra y permite diferenciar la interfaz nucleo/revestimiento optimizada de las no optimizadas.

[0045] La fibra de modos multiples segun una realizacion de la invencion comprende un nucleo central rodeado por un revestimiento optico exterior. El nucleo central tiene (i) un radio exterior R-i, (ii) un mdice de refraccion maximo n-i, (iii) un mdice de refraccion mmimo n0 y (iv) un perfil de mdice gradual n(r) que es una funcion de la distancia radial r desde el centro de dicho nucleo central. El mdice de refraccion mmimo no del nucleo central tambien corresponde generalmente al mdice del revestimiento (con mayor frecuencia en silice).

[0046] El nucleo y el revestimiento forman la porcion de vidrio de la fibra optica. En algunas realizaciones, el revestimiento esta recubierto con uno o mas recubrimientos, por ejemplo con un polfmero de acrilato.

[0047] La figura 1 muestra una forma de perfil de mdice de refraccion de una fibra de modos multiples segun una realizacion de la invencion, expresada como la diferencia del mdice de refraccion Dn en funcion del radio. Como se puede observar, el nucleo central de radio exterior Ri muestra que un perfil de mdice gradual n(r) se define mediante la siguiente ecuacion:

A = 0*1 ~»o)

donde 2” i y estando comprendida a entre 1,96 y 2,05.

[0048] El nucleo esta rodeado por un revestimiento optico, que comprende una capa interna de mdice de refraccion deprimido que rodea directamente el nucleo. Dicha trinchera tiene un radio interno Ri y un radio externo R2, y muestra una diferencia de mdice de refraccion Dn2.

[0049] Las realizaciones de la invencion permiten disenar las MMF que funcionan a una longitud de onda mayor de 850 nm, preferentemente entre 950 y 1.310 nm, y preferentemente alrededor de 1060 nm. Para optimizar el ancho de banda de la MMF, el volumen Vtrench (tambien llamado V2 en el presente documento) y la diferencia de indice de refraccion Dn2 de la zanja ubicada en la interfaz nucleo-revestimiento se designan conforme al criterio N

proporcional al numero de modos guiados por la MMF en la longitud de onda de funcionamiento A.

_[0050] _{El volumen de la zanja Vtrench se puede expresar como} V2 = ^{7 r ( /? f —} Rl)xDn2 _{(en 1 0 pm2), con Dn2}(n2 - nci) x 1000 (en 10' ) y n2 el indice de refraccion minimo de la zanja en la longitud de onda de funcionamiento.

[0051] Para alfa entre 1,96 y 2,05, Ri entre 15 y 40 pm, NA = * T “ no) entre 0,185 y 0,215 a 633 nm y A >950 nm,

• Dn2 debe satisfacer: -2,2 < Dn2 < 0,0 y

• Vtrench debe satisfacer: 220xLn (N) -1100 < Vtrench < 220xLn (N) - 865, para tener fibras con BW-OFL > 10000MHz.km.

[0052] La tabla 1 a continuacion describe algunos ejemplos (Ej. 1 a Ej. 17) de fibras opticas de modos multiples segun realizaciones de la invencion, que muestran una forma de perfil segun la figura 1.

Tabla 1

[0053] Los ejemplos 1, 2 y 3 de la tabla 1 describen tres MMF optimizados para tener un ancho de banda maximo alrededor de una longitud de onda de funcionamiento A = 1060nm con un radio de nucleo de Ri = 23 pm y una apertura numerica NA que vana de 0,185 (ejemplo 2) a 0,205 (ejemplo 3). El criterio N, que es proporcional al numero de modos soportados por la MMF, vana de 16 (ejemplo 2) a 19 (ejemplo 3). La diferencia del mdice de zanja (Dn²) y el volumen de zanja Vtrench se han elegido para limitar el efecto del revestimiento (es decir, para limitar el aumento de la velocidad de grupo de los ultimos grupos de modo) para obtener una BW-OFL mayor de 10000MHz.km. El ancho de banda de inyeccion saturada BW-OFL alcanza asf 19489 MHz.km para la MMF del ejemplo 1, 16251 MHz.km por ejemplo, para el ejemplo 2 y 10249MHz.km por ejemplo, para el ejemplo 3.

[0054] Los ejemplos 4 a 17 de la tabla 1 describen otros ejemplos de fibras de modos multiples segun realizaciones de la invencion con radios centrales R1 que vanan de 15 a 38 pm, apertura numerica NA que vana de 0,185 a 0,215 y una longitud de onda de funcionamiento que vana de 950 nm (ejemplo 6 ) a 1310nm (ejemplo 7). Puede observarse que cuanto mas pequeno sea el criterio N, mas sensible sera a las variaciones de N el volumen de la zanja en la interfaz nucleo/revestimiento.

[0055] Cuando el radio del nucleo R1 se reduce fuertemente hasta 15 pm (ver ejemplos 16 y 17), el numero de modos soportados por la fibra se reduce, especialmente cuando la longitud de onda de funcionamiento se desplaza a 950 nm y mas. En tales condiciones, el criterio N esta por debajo de 10 y el impacto de la geometna del nucleo/revestimiento en el ancho de banda total aumenta. Los ejemplos 16 y 17 representan algunas MMF con radios de nucleo iguales a 15 pm, con Vtrench = -435x10-3pm2 y Vtrench = -606x10-3pm2 respectivamente pero exhibiendo una BW-OFL mayor de 10000MHz.km. En realidad, la fibra optica de modos multiples del ejemplo 16 muestra un ancho de banda de inyeccion saturada BW-OFL = 11568MHz.km, y la fibra optica de modos multiples del ejemplo 17 muestra un ancho de banda de inyeccion saturada BW-OFL = 12723MHz.km.

[0056] La tabla 2 a continuacion presenta algunos ejemplos comparativos que, al contrario de los ejemplos en la tabla 1 anterior, estan fuera del alcance de la presente invencion.

Tabla 2

[0057] La figura 2 representa el rango del volumen de la zanja Vtrench para una fibra optica de acuerdo con realizaciones de la invencion, expresada en 10-3 pm2, en funcion del criterio N, para obtener una BW-OFL mayor de 10000MHz.km. Las lfneas discontinuas muestran los lfmites inferior y superior del volumen de la zanja Vtrench en funcion de N, para fibras opticas de modos multiples con alfa comprendido entre 1,96 y 2,05, radio del nucleo R1 comprendido entre 15 y 40 pm y apertura numerica NA comprendida entre 0,185 y 0,215, cualquiera que sea la longitud de onda de funcionamiento A > 950nm.

[0058] Ademas, los ejemplos 1 a 17 de las fibras opticas de modos multiples enumeradas en la tabla 1 se agregaron en forma de puntos negros en la figura 2. Como se puede observar, todos los puntos negros correspondientes estan comprendidos entre los lfmites inferior y superior de Vtrench, como todos los ejemplos de la tabla 1 cumpla el criterio: 220xLn (N) -1100 < Vtrench < 220xLn (N) - 865.

[0059] Los ejemplos comparativos, 1c a 9c de la tabla 2 tambien se han trazado en la figura 2, como triangulos. La mayorfa de los triangulos caen fuera del rango de volumenes permitidos Vtrench, excepto en los ejemplos comparativos, 2c y 8c. Sin embargo, las fibras opticas de modos multiples de ejemplos comparativos 2c y 8c tambien estan fuera del alcance de las realizaciones de la invencion, ya que exhiben una diferencia de fndice de refraccion de la zanja Dn² < -2.2x10-3.

[0060] Como se puede observar en la tabla 2, los ejemplos comparativos 1c, 2c y 3c muestran la misma apertura numerica NA = 0,205, el mismo alfa a = 2,02 y el mismo radio del nucleo R1 = 23 pm (y por lo tanto, el mismo valor del criterio N = 19) que el ejemplo 3 de la tabla 1. Sin embargo, las tres fibras opticas de modos multiples de los ejemplos 1c, 2c y 3c tienen prestaciones de ancho de banda mas bajo que el ejemplo 3.

[0061] Se recuerda que los grupos de modo de orden bajo viajan cerca del centro del nucleo, mientras que los grupos de modo de orden superior viajan mas cerca de la interfaz de nucleo-revestimiento. Para reducir la dispersion modal DMD y, por lo tanto, aumentar el ancho de banda de la fibra optica, la diferencia en los retardos de tiempo de los grupos de modos que viajan a traves de la fibra debe ser lo mas pequena posible. El diseno cuidadoso del volumen de la zanja, de acuerdo con las realizaciones de la invencion, permite modificar los retardos de tiempo de los grupos de modos cerca de la interfaz nucleo-revestimiento.

[0062] Las dimensiones de la zanja del ejemplo 3 (es decir, el volumen de la zanja y el rndice de la zanja) se han elegido para minimizar el efecto de la interfaz nucleo/revestimiento. Como se puede observar en la figura 3, que muestra el valor de la media del retardo de tiempo (expresado en ps/m) por grupo de modo (expresado en numero de grupo de modo), por ejemplo, en el ejemplo 3 de la tabla 1 y los ejemplos comparativos 1c, 2c y 3c de la tabla 2, solo el ultimo grupo de modos del ejemplo 3 tiene un retardo de tiempo muy reducido en comparacion con los otros grupos de modos.

[0063] El ejemplo comparativo 1c tiene un volumen de zanja mas pequeno (Vtrench = -108) que el ejemplo 3 (Vtrench = -295) (en absoluto valor). Los retardos de tiempo de los tres ultimos grupos de modo (es decir, de alto orden) (es decir, grupos de modo n° 11, n° 12 y n° 13) se reducen considerablemente en comparacion con los grupos de modo de orden mas bajo.

[0064] Como consecuencia del pequeno volumen de zanja Vtrench del ejemplo comparativo 1c, y por lo tanto de los retardos de tiempo muy reducidos de los tres ultimos grupos de modos, la BW-OFL de la fibra optica de modos multiples del ejemplo comparativo 1c esta por debajo de 10000MHz.km.

[0065] El ejemplo comparativo 2c tiene un volumen de zanja (Vtrench = -434 (en 10-3pm2)) suficiente para compensar la interfaz nucleo/revestimiento. Pero el rndice de zanja es demasiado bajo (Dn² = -2.94) y no cumple con el criterio establecido en las realizaciones de la invencion (-2.2 < Dn² < 0.0). Aunque la diferencia de retardo de tiempo del ultimo grupo de modos (grupo de modos n° 13) se reduce considerablemente, en comparacion con los ejemplos comparativos 3c y 1c, los ultimos cuatro grupos de modos (es decir, grupos de modos n° 10, n° 11, n° 12 y n° 13) estan todos perturbados por la zanja. Por lo tanto, aunque la diferencia en los retardos de tiempo entre los grupos de modos no es tan alta, la gran cantidad de grupos de modos influenciados por la zanja tiene un impacto negativo en el ancho de banda, por lo que el ancho de banda de inyeccion saturada BW-OFL se reduce a aproximadamente 2300MHz.km.

[0066] En el ejemplo comparativo 3c, tanto el volumen de la zanja como la profundidad de la zanja son demasiado grandes. En realidad, como puede leerse en la tabla 2, Vtrench = -772 (en 10-3pm2) y Dn² = -2.94 (en 10-3). Como consecuencia, los ultimos cuatro grupos de modos (es decir, los grupos de modos n° 10, n° 11, n° 12 y n° 13) estan demasiado perturbados por la zanja y la BW-OFL se reduce aun mas a aproximadamente 1700MHz.km.

[0067] Los ejemplos comparativos 4c, 5c y 6c representan algunas MMF con radios centrales iguales a 25 pm (ejemplo 4c) y 32 pm (ejemplos 5c y.6c). Con respecto a los ejemplos comparativos 4c y 5c, el volumen de la zanja es demasiado grande segun el criterio N: los triangulos correspondientes representados en la figura 2 estan por debajo del lfmite inferior establecido para Vtrench. Respecto al ejemplo comparativo 6c, el volumen de la zanja es demasiado pequeno segun el criterio N: el triangulo correspondiente trazado en la figura 2 esta por encima del lfmite superior establecido para Vtrench.

[0068] Los ejemplos comparativos 7c, 8c y 9c representan algunas MMF con radios de nucleo igual a 15 pm tambien. Con respecto a los ejemplos comparativos 7c y 9c, el volumen de la zanja es demasiado grande segun el criterio N: los triangulos correspondientes representados en la figura 2 estan por debajo del lfmite inferior establecido para Vtrench. Respecto al ejemplo comparativo 8c, aunque el volumen de la zanja cumple el criterio 220xLn (N) -1100 < Vtrench <220xLn (N) -865, la diferencia del rndice de refraccion Dn2 de la zanja es demasiado bajo (Dn² = -2.45 (en 10-3)).

[0069] Los criterios establecidos en las realizaciones de la invencion permiten aumentar el ancho de banda OFL de una fibra de modos multiples a mas de 10000MHz.km a una longitud de onda de funcionamiento entre 950nm y 1310nm. La relacion 220xLn (N) - 1100 < Vtrench <220xLn (N) - 865 que vincula los valores mmimos y maximos aceptables para el volumen de la zanja Vtrench con el parametro N permite disenar facilmente el volumen optimo de la zanja y definir la optima geometna nucleo-revestimiento, cualquiera que sea el tamano del nucleo y la longitud de onda de funcionamiento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Fibra optica de modos multiples que comprende un nucleo central rodeado por un revestimiento optico exterior, teniendo dicho nucleo central,

(i) un radio exterior Ri , (ii) un mdice de refraccion maximo ni, (iii) un mdice de refraccion mmimo no, y (iv) un perfil de mdice gradual n(r) que es funcion de la distancia radia r desde el centro de dicho nucleo central, estando definido dicho perfil de indice gradual n(r) mediante la siguiente ecuacion:

(rcj-ng)

donde A = _{2 n \}

y estando comprendido a entre 1,96 y 2,05 siendo a un parametro adimensional que es indicativo de la forma del perfil de indice,

con n0 y n en una longitud de onda de funcionamiento A, teniendo dicho nucleo central un valor N comprendido entre 7 y 52, donde N esta definido por la siguiente ecuacion;

con la longitud de onda de funcionamiento A tal que A > 950nm

en la que dicho revestimiento optico comprende una region de indice de refraccion deprimido n2, llamada zanja, que rodea el nucleo optico, teniendo dicha zanja un radio interior R1, un radio exterior R2 > R1, una diferencia de indice de refraccion Dn² = (n2 - ncl) X 1000 respecto de dicho revestimiento optico teniendo en su borde exterior un indice de refraccion nci, con v^\2 y nci en la longitud de onda de funcionamiento A, y un volumen

y donde dicha zanja satisfice el criterio:

2.20 < D n2 < 0.0

y

220xLn(JV) - 1100 < V2 < 220xLn(JV) - 865.

2. Fibra optica de modos multiples de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dicho nucleo central tiene una apertura numerica vv 1 ox comprendida entre 0,185 y 0,215 a 633 nm.

3. Fibra optica de modos multiples de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, en la que dicho radio exterior de nucleo R1 esta comprendido entre 15 y 40 pm.

4. Fibra optica de modos multiples de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicha longitud de onda de funcionamiento A se encuentra comprendida entre 950 nm y 1310 nm.

5. Fibra optica de modos multiples de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que dicha longitud de onda de funcionamiento A es preferentemente de aproximadamente 1060 nm.

6. Fibra optica de modos multiples de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que para al menos una longitud de onda comprendida entre 950 nm y 1310 nm, dicha fibra optica de modos multiples tiene un ancho de banda de inyeccion saturada (BW-OFL) mayor de 10000 MHz.km.

7. Sistema optico de modos multiples que comprende al menos una porcion de una fibra optica de modos multiples segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.