ES2916334T3 - Fibra monomodo insensible a la pérdida por flexión, con una trinchera poco profunda y sistema óptico correspondiente - Google Patents
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Abstract
Una fibra (10) óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión que tiene un diámetro de campo de modo mayor o igual que 9,0 μm a una longitud de onda de 1310 nm, teniendo dicha fibra (10) óptica un núcleo (101) rodeado por un revestimiento (103, 104), teniendo el perfil de índice de refracción de núcleo una forma similar a trapezoide, en la que una parte central de dicho núcleo (101) tiene un radio r0 y un índice de refracción n0 y una parte de transición del perfil de índice de refracción de núcleo similar a trapezoide varía del radio r0 a un radio r1>r0 con una relación trapezoidal **(Ver fórmula)** de dicha parte central de dicho radio de núcleo r0 a dicho radio de la parte de transición r1 entre 0,1 y 0,6, en la que dicho revestimiento (103, 104) comprende al menos una región de índice de refracción deprimida, denominada una trinchera (103), que varía del radio r2>= r1 al radio r3>r2 y que tiene un índice de refracción nt, y un revestimiento (104) exterior que varía del radio r3 al extremo de una parte de vidrio de la fibra monomodo y que tiene un índice de refracción n4, caracterizada porque la diferencia de índice de refracción de dicha trinchera (103) con respecto a dicho revestimiento (104) exterior Δnt = nt - n4 se encuentra entre -2x10-3 y -0,9x10-3, y porque dicho núcleo (101) tiene una integral de la superficie V01 de entre aproximadamente 20x10-3 μm y 24x10- 3 μm, definiéndose la integral de la superficie de acuerdo con la siguiente ecuación: **(Ver fórmula)**, en la que Δn(r) es la diferencia de índice de refracción de dicho núcleo (101) con respecto a dicho revestimiento (104) exterior como una función del radio r, en la que dicho revestimiento (103, 104) tiene una integral de la superficie V02 de entre aproximadamente - 25x10-3 μm y -9x10-3 μm, definiéndose la integral de la superficie de acuerdo con la siguiente ecuación: **(Ver fórmula)**, en la que Δn(r) es la diferencia de índice de refracción de dicho revestimiento con respecto a dicho revestimiento (104) exterior como una función del radio r, y en la que dicha fibra óptica monomodo satisface el siguiente criterio: 25,7 x 10-3 <= V01 - 0,2326V02 <= 26,8 x 10-3.
Description
DESCRIPCIÓN
Fibra monomodo insensible a la pérdida por flexión, con una trinchera poco profunda y sistema óptico correspondiente
1. Campo de la invención
La invención se refiere a fibras ópticas monomodo usadas en sistemas de transmisión óptica, comprendiendo los sistemas de transmisión óptica tales fibras monomodo, y procedimientos de fabricación de las mismas. Más específicamente, la presente invención se refiere a fibras ópticas monomodo, que son insensibles a la pérdida por flexión y compatibles con la norma ITU-T G.657.A2.
2. Antecedentes
Los sistemas de telecomunicación requieren fibra óptica, que puede transmitir señales para una larga distancia sin degradación. Tales sistemas de transmisión de fibra óptica a menudo usan fibras ópticas monomodo (SMF), tales como, por ejemplo, las denominadas fibras monomodo "convencionales" (SSMF), que se usan en sistemas de transmisión terrestre.
Para facilitar la compatibilidad entre sistema ópticos de diferentes fabricantes, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) ha definido varias normas con las que debiera cumplir una fibra de transmisión óptica convencional. Entre estas normas, la recomendación ITU-T G. 652 (última revisión de noviembre de 2016) describe las características de una fibra monomodo y redes basadas en cable, que pueden responder a la demanda creciente de servicios de banda ancha. La recomendación ITU-T G. 652 tiene varios atributos (es decir A, B, C y D) que definen los atributos de fibra de una fibra óptica monomodo.
Como el uso específico en una red de acceso óptica impone diferentes demandas en la fibra y el cable, lo que impacta sus características de rendimiento óptimo, la recomendación ITU-T G. 657 se enfoca de manera más precisa en las fibras ópticas monomodo insensibles a la pérdida por flexión, que muestran un rendimiento de flexión fuertemente mejorado en comparación con las fibras y cables monomodo ITU-T G.652 existentes. En realidad, es necesario tal rendimiento de flexión mejorado, debido a la red de alta densidad de distribución y a los cables de acometida en la red de acceso, así como al espacio limitado y las muchas manipulaciones necesarias, que exigen un rendimiento de fibra fácil de manejar para el operador y una baja sensibilidad a la flexión.
La recomendación ITU-T G. 657 describe dos categorías (A y B) de cable de fibra óptica monomodo que son adecuadas para su uso en redes de acceso, que incluyen los interiores de los edificios al extremo de estas redes. Ambas categorías A y B contienen dos subcategorías que difieren en la pérdida por macroflexión.
Las fibras de categoría A están optimizadas para pérdida por macroflexión reducida y especificaciones dimensionales más estrictas en comparación con las fibras de ITU-T G.652.D y pueden desplegarse a través de toda la red de acceso. Estas fibras son adecuadas para usarse en la banda O, E, S, C y L (es decir, a través del intervalo 1260 a 1625 nm). Las fibras y los requisitos en esta categoría son un subconjunto de ITU-T G.652.D y, por lo tanto, compatibles con las fibras ITU-T G.652.D y tienen las mismas propiedades de transmisión e interconexión.
Las fibras de la subcategoría ITU-T G.657.A1 son apropiadas para un radio de diseño mínimo de 10 mm. Las fibras de la subcategoría ITU-T G.657.A2 son apropiadas para un radio de diseño mínimo de 7,5 mm.
La Tabla 1 en la recomendación ITU-T G.657 (atributos de la ITU-T G.657 categoría A; emisión de noviembre de 2016) proporciona los intervalos o límites en valores de las características de fibra monomodo para que cumplan con la recomendación ITU-T G.657.A.
La pérdida por macroflexión observada en fibras no cableadas varía con la longitud de onda, el radio de flexión y el número de vueltas alrededor de un mandril con un radio especificado. Para que una SMF cumpla con la recomendación ITU-T G.657.A, la pérdida por macroflexión no debe superar el valor máximo dado en la tabla a continuación para la longitud o longitudes de onda especificadas, radios de flexión y número de vueltas.
Aunque la recomendación ITU-T G.657.A no proporciona ningún requisito específico en lo que respecta al perfil de índice de refracción de la fibra óptica, que no necesita ser conocido de acuerdo con la norma, debe indicarse que se han introducido en el mercado las fibras ópticas monomodo con perfiles de índice de refracción asistidos por trinchera. Gracias a este diseño, puede alcanzarse las pérdidas por macroflexión mejoradas, en comparación con diseños de índice de paso heredados. Hoy en día, es este tipo de diseño de perfil el que se usa para fabricar fibras compatibles con la recomendación ITU-T G. 657. A2.
Tabla 1 - ITU-T G.657.A atributos
Más precisamente, hasta el día de hoy, para cumplir con la especificación ITU-T G. 657. A2 más estricta, las fibras monomodo insensibles a flexión requieren una trinchera profunda en el revestimiento. En realidad, por el momento, las fibras monomodo sin una trinchera profunda de este tipo en el revestimiento pueden cumplir con la categoría G.657.A peor, es decir, G.657.A1, pero no con la categoría G.657.A2, debido a su alto nivel de pérdidas por macroflexión para radios de flexión de 7,5 mm y 10 mm.
Además, como aparece en la tabla anterior, la especificación ITU-T G. 657. A2 acepta el diámetro de campo de modo (MFD) nominal a una longitud de onda de 1310 nm comprendida entre 8,6 pm y 9,2 pm. La norma ITU-T G. 652.D también acepta el diámetro de campo de modo (MFD) nominal en una longitud de onda de 1310 nm comprendida entre 8,6 pm y 9,2 pm. Sin embargo, mientras que las fibras G. 652.D comercializadas que tienen como objetivo en
general un MFD nominal a 1310 nm en el extremo superior de la especificación, es decir, entre 9,0 pm y 9,2 pm, las fibras G. 657.A actualmente comercializadas están diseñadas en general para tener un diámetro de campo de modo en el extremo inferior de la especificación, es decir entre 8,6 pm y 8,8 pm. En realidad, la mayoría de los fabricantes de fibras G. 657.A tuvieron que jugar con el diámetro de campo de modo, y reducirlo, para conseguir los requisitos exigentes de la norma G. 657.A en lo que respecta a las pérdidas por macroflexión.
Para mejorar la compatibilidad hacia atrás (en particular con respecto a los empalmes y reducir la interpretación incorrecta con OTDR ("Reflectómetro Óptimo del Dominio del Tiempo")) con fibras de índice de paso G.652.D convencionales, se prefiere tener una fibra G.657.A2 sin trinchera y que tenga como objetivo un MFD nominal a 1310 nm entre 9,0 y 9,2 pm.
El documento de patente WO2015/092464, a nombre del solicitante, describe una fibra óptica monomodo que tiene un núcleo y un revestimiento, teniendo el perfil de índice de refracción de núcleo una forma similar a trapezoide. La parte de transición del perfil de índice de refracción de núcleo similar a trapezoide se obtiene cambiando gradualmente una concentración de al menos dos dopantes a partir de una concentración en la parte central del núcleo hasta una concentración en una parte de revestimiento adyacente al núcleo.
En realidad, la forma de núcleo trapezoidal es una solución bien conocida para controlar las pérdidas adicionales o para diseñar fibras desplazadas con dispersión distinta de cero, y también es más fácil de fabricar que las formas de núcleo alfa bien conocidas, usadas para fibras multimodo. Sin embargo, los diseños de perfil desvelados en el presente documento de patente no son compatibles con la recomendación ITU-T G.657.A2, y tienen diámetros de campo de modo a 1310 nm por debajo de 9,0 pm.
El documento de patente US 7.187.833 desvela una fibra guiaondas óptica que tiene un núcleo multi-segmentado rodeado por un revestimiento, teniendo el núcleo un segmento central y un segmento anular que rodea el segmento central. El segmento central tiene un perfil de índice de refracción relativo positivo, y el segmento anular tiene un perfil de índice de refracción relativo negativo. La fibra óptica muestra un área efectiva mayor que aproximadamente 75 pm2 a una longitud de onda de aproximadamente 1550 nm, una pendiente de dispersión menor que 0,07 ps/nm2/km a una longitud de onda de aproximadamente 1550 nm, una longitud de onda de dispersión cero de entre aproximadamente 1290 nm y 1330 nm, y una atenuación menor que 0,20 dB/km y, preferentemente, menor que 0,19 dB/km, a una longitud de onda de aproximadamente 1550 nm.
Al contrario del documento de patente WO2015/092464, el presente documento no desvela un núcleo trapezoidal. Además, el respectivo núcleo y los volúmenes de trinchera desvelados en el presente documento no permiten conseguir un perfil de fibra monomodo que satisfaga los requisitos anteriormente enumerados.
El documento de patente US 8.849.082 desvela una fibra óptica que comprende: (I) una región de núcleo central dopado con germanio que tiene un radio exterior n y (II) un índice de refracción relativo máximo A1máx y una región de revestimiento que incluye (i) una primera región de revestimiento interior que tiene un radio exterior r2>5 micrómetros e índice de refracción A2; (ii) una segunda región de revestimiento interior que tiene un radio exterior r3>9 micrómetros y que comprende un índice de refracción A3; y (iii) una región de revestimiento exterior que rodea la región de revestimiento interior y que comprende el índice de refracción A4, en la que A1máx>A4, A2>A3, y en la que 0,01 %^A4-A3^0,09 %, dicha fibra muestra un corte de cable de 22 m menor o igual que 1260 nm, y 0,25^n/r2^0,85.
Al contrario del documento de patente WO2015/092464, el presente documento no desvela un núcleo trapezoidal. Además, aunque las fibras monomodo desveladas en el presente documento son compatibles con la norma ITU-T G.652, no queda evidente si también cumplen con los requisitos de la norma ITU-T G.657.A2 en lo que respecta a las pérdidas por macroflexión.
En resumen, ninguno de estos diseños de la técnica anterior corresponde a una fibra monomodo que sería compatible con la recomendación ITU-T G.657.A2, cuyo revestimiento no comprendería una trinchera profunda, y que podría tener como objetivo un MFD nominal a 1310 nm que varía de 9,0 pm a 9,2 pm.
Por lo tanto, existe una necesidad de un perfil de fibra monomodo mejorado, que sería compatible con la recomendación ITU-T G.657.A2, mientras que se empalme fácilmente con una fibra monomodo convencional sin trinchera, compatible con la norma ITU-T G. 652.D.
3. Sumario
En una realización de la presente divulgación, se desvela una fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión que tiene un diámetro de campo de modo mayor o igual que 9,0 pm a una longitud de onda de 1310 nm. Una fibra monomodo de este tipo tiene un núcleo rodeado por un revestimiento, teniendo el perfil de índice de refracción de núcleo una forma similar a trapezoide.
Una parte central del núcleo tiene un radio r0 y un índice de refracción n0 y una parte de transición del perfil de índice de refracción de núcleo similar a trapezoide varía del radio r0 a un radio n>r0 con una relación de trapezoide r° /r í de la parte central del radio del núcleo r0 al radio de la parte de transición n entre 0,1 y 0,6, preferentemente, entre 0,2 y 0,5, y más preferentemente entre 0,25 y 0,45.
El revestimiento comprende al menos una región de índice de refracción deprimida, denominada una trinchera, que varía del radio r2> n al radio r3>r2 y que tiene un índice de refracción nt, y un revestimiento exterior que varía del radio r3 al extremo de una parte de vidrio de la fibra monomodo y que tiene un índice de refracción n4. La diferencia de índice de refracción de la trinchera con respecto al revestimiento exterior Ant = nt - n4 se encuentra entre -2x10-3 y -0,9x10-3 El núcleo tiene una integral de la superficie V01 entre 20x10-3 pm y 24x10-3 pm, definiéndose la integral de la superficie de acuerdo con la siguiente ecuación: V01 = f^AnCr). . dr, en la que An(r) es la diferencia de índice de refracción del núcleo con respecto al revestimiento exterior como una función del radio r.
El revestimiento tiene una integral de la superficie V02 entre - 25x10-3 pm y - 9x10-3 pm, definiéndose la integral de la superficie de acuerdo con la siguiente ecuación: V02 = Jr“ An(r) . dr, en la que An(r) es la diferencia de índice de refracción del revestimiento con respecto al revestimiento exterior como una función del radio r.
Además, la fibra óptica monomodo satisface el siguiente criterio:
25,7 x 10-3 < V01 - 0,2326 V02 < 26,8 X 10-3
Por lo tanto, la presente divulgación se basa en un enfoque novedoso e inventivo para el diseño de fibras monomodo insensibles a la pérdida por flexión. En realidad, una fibra óptica monomodo de acuerdo con una realización de la presente divulgación tiene un núcleo con un perfil de índice de refracción que muestra una forma trapezoidal, en lugar de la forma de saltos más habitual. Es bien conocido que una forma trapezoidal de este tipo permite reducir las pérdidas de dispersión adicionales en la fibra óptica monomodo, sin degradar la dispersión de Rayleigh, o para diseñar fibras desplazadas de dispersión distinta de cero. Sin embargo, se usa en este punto una forma trapezoidal de este tipo para posibilitar que la fibra óptica monomodo sea compatible con la norma ITU-T G.657.A2, mientras que evita añadir una trinchera profunda en el revestimiento. En su lugar, se combina una forma trapezoidal del núcleo de este tipo con una trinchera grande, pero poco profunda, en el revestimiento (como se define por el intervalo de valores permitidos para V02), que sustituye ventajosamente la trinchera profunda necesaria hasta ahora para conseguir el cumplimiento con la norma ITU-T G.657.A2.
Sustituir la trinchera profunda por una trinchera poco profunda y grande facilita el empalme con una SMF convencional compatible con ITU-T G. 652.D, que no tiene trinchera.
Además, una forma trapezoidal de este tipo es más fácil de fabricar, en comparación con el perfil de índice de refracción con forma alfa de la técnica anterior, lo que no es adecuado para el diámetro de núcleo pequeño de las fibras ópticas monomodo.
Puede conseguirse una forma trapezoidal de este tipo a través de un cambio gradual en la concentración de dos o más dopantes en la parte de transición desde la parte central del núcleo al revestimiento, como se desvela, por ejemplo, en el documento de patente WO2015/092464.
Además, una fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de este tipo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación tiene un diámetro de campo de modo nominal en la longitud de onda de 1310 nm, que se encuentra entre 9,0 pm y 9,2 pm, es decir, en el extremo superior del intervalo normalizado de ITU-T G.657.A2: estos valores de MFD nominales son compatibles, por lo tanto, con aquellos de las fibras monomodo compatibles con ITU-T G.652.D comercializadas. Su empalme es más fácil para el usuario, ya que no induce artefactos en el OTDR. Además, para un MFD nominal a 1310 nm entre 9,0 pm y 9,2 pm, los inventores han observado que era necesario tener 25,7 x 10'3 < V01 - 0,2326 V02, para conseguir pérdidas por macroflexión en radios de flexión de 15 mm y 10 mm compatibles con los requisitos de la recomendación ITU-T G. 657.A2.
También han observado que era necesario tener V01 - 0,2326 V02 < 26,8 x 10'3 para garantizar una longitud de onda de corte de cable dirigida por debajo de 1240 nm, cuando el diámetro de campo de modo a 1310 nm se encuentra en 9,0 pm.
En realidad, es conocido que las pérdidas por macroflexión se reducen cuando aumenta la superficie del núcleo integral V01 y cuando se reduce la integral de la superficie de revestimiento V02. Por lo tanto, los inventores han calculado que debe haber un número positivo k, que permite describir pérdidas por macroflexión por una función matemática del tipo:
f - V01 - k x V02.
Se aplica el mismo razonamiento con la longitud de onda de corte de cable, que tiende a aumentar cuando aumenta la superficie del núcleo integral V01 y cuando se reduce la integral de la superficie de revestimiento V02. Por lo tanto, debe haber también un número positivo g, que permite describir el comportamiento de la longitud de onda de corte de cable por una función matemática del tipo:
f = V01 - g x V02.
Mediante ensayo y error, los inventores han hallado que para k=g=0,2326, hay una correlación intensa entre la función
f y las pérdidas por macroflexión en radios de flexión de 15 mm y 10 mm, por una parte, y la longitud de onda de corte de cable, por otra parte.
Por lo tanto, han derivado que la fibra óptica de la presente divulgación debe cumplir el criterio: 25,7 x 10-3 < V01 -0,2326 V02 < 26,8 x 10-3, para que cumpla con los requisitos de la recomendación ITU-T G.657.A2 en un MFD a 1310 nm entre 9,0 y 9,2 micrómetros.
Además, un intervalo de la relación r° /r í entre 0,1 y 0,6 se requiere que tenga una longitud de onda de dispersión cromática cero (ZDW) entre 1300 nm y 1324 nm (que se requiere para su cumplimiento con la norma ITU G657.A2). Un intervalo preferido para r° /r i se encuentra entre 0,2 y 0,5, mientras que un intervalo incluso más estrecho entre 0,25 y 0,45 proporciona un intervalo de trabajo robusto.
De acuerdo con una primera realización de la presente divulgación, r2 = n y una trinchera que varía de r2 a r3 rodea el núcleo. La superficie del núcleo integral puede aproximarse, por lo tanto, como V ^ ¿n 0(r1+r0)+¿n t(r1-r0), en la que Arn = na - n4 es la diferencia de índice de refracción de la parte central del núcleo con respecto al revestimiento exterior, y la integral de la superficie de revestimiento puede aproximarse como V02 “ (13 - r2) x Án.
De acuerdo con una segunda realización de la presente divulgación, el revestimiento comprende un revestimiento intermedio que varía del radio n al radio r2>n y que tiene un índice de refracción n2, y la trinchera rodea el revestimiento intermedio.
Un revestimiento intermedio de este mundo facilita el procedimiento de fabricación de fibra óptica cuando se basa en la técnica OVD ("Deposición por vapor exterior").
De acuerdo con esta segunda realización, la superficie del núcleo integral puede aproximarse, por lo tanto, como V01 ~ ¿n0(r1+r0)+¿n2(r1-r0), en la que Ar0 = n0 - n4 es la diferencia de índice de refracción de dicha parte central de dicho núcleo con respecto a dicho revestimiento exterior y en la que Án2 = n2 - n4 es la diferencia de índice de refracción de dicho revestimiento intermedio con respecto a dicho revestimiento exterior, y la integral de la superficie de revestimiento puede aproximase como V02 = (r2 - n) x Án2 + (13 - r2) x Án.
De acuerdo con un aspecto preferido de esta segunda realización, la diferencia de índice de refracción del revestimiento intermedio con respecto al revestimiento exterior Án2 = 0. El revestimiento intermedio, por lo tanto, presenta un índice de refracción que es equivalente al del revestimiento exterior. Un revestimiento intermedio de este tipo está vacío de cualquier dopante y constituye una zona de amortiguamiento entre el núcleo dopado hacia arriba y la trinchera dopada hacia abajo.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, el radio exterior del núcleo n se encuentra entre 5,4 pm y 8,0 pm.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, el radio exterior de trinchera r3 se encuentra entre 16 pm y 22 pm.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, la diferencia de índice de refracción de la parte central del núcleo con respecto al revestimiento exterior Án0 = n0 - n4 se encuentra entre 5x10'3 y 6x10'3.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, una fibra óptica de este tipo tiene un diámetro de campo de modo a 1310 nm entre 9,0 pm y 9,2 pm.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, dicha fibra óptica tiene una longitud de onda de corte de cable máxima de 1240 nm.
En realidad, la recomendación ITU-T G.657.A2 especifica un valor máximo de la longitud de onda de corte de cable de 1260 nm. Sin embargo, parece razonable tener como objetivo una longitud de onda de corte de cable máxima inferior, alrededor de 1240 nm, para garantizar que todas las fibras ópticas fabricadas pasarán la recomendación de corte de cable. Tener como objetivo la longitud de onda de corte de cable a 1260 nm no es robusto ya que induciría el 50 % de las fibras ópticas producidas fuera de la recomendación G. 657. A2, debido a los defectos de fabricación. Es necesario tener como objetivo la longitud de onda de corte de cable por debajo de 1240 nm para garantizar una producción robusta.
A través de todo el presente documento, la longitud de onda de corte de cable (CCO) corresponde a la longitud de onda de corte en el cable Acc tal como se define por el subcomité 86A de la Comisión Electrotécnica Internacional en la norma IEC 60793-1-44.
De acuerdo con una realización de la presente divulgación, dicha fibra óptica cumple con los requisitos de la norma ITU-T G.657.A2.
La presente invención también se refiere a un sistema de transmisión de fibra óptica que comprende al menos una
fibra monomodo de acuerdo con la invención.
4. Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de las realizaciones de la invención deberán aparecer a partir de la siguiente descripción, dada por medio de un ejemplo indicativo y no exhaustivo y a partir de los dibujos adjuntos, de los cuales:
- La Figura 1 representa esquemáticamente una vista isométrica de una fibra óptica monomodo ilustrativa de acuerdo con una o más realizaciones descritas en el presente documento;
- La Figura 2 proporciona gráficamente el perfil de índice de refracción ilustrativo de fibras ópticas monomodo de acuerdo con una primera realización de la presente divulgación;
- La Figura 3 proporciona gráficamente el perfil de índice de refracción ilustrativo de fibras ópticas monomodo de acuerdo con una segunda realización de la presente divulgación;
- Las Figuras 4A, 4B y 4C proporcionan resultados de simulación para pérdidas por macroflexión y longitud de onda de corte de cable de fibras ilustrativas expresados como una función de f=V01;
- Las Figuras 5A, 5B y 5C proporcionan resultados de simulación para pérdidas por macroflexión y longitud de onda de corte de cable de fibras ilustrativas expresados como una función de f=V01-V02;
- Las Figuras 6A a 6G proporcionan resultados de simulación para pérdidas por macroflexión y longitud de onda de corte de cable de fibras ilustrativas expresados como una función de f=V01-0,2326xV02;
- La Figura 7 ilustra un enlace óptico de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Los componentes en las figuras no están necesariamente a escala, sino que se hace énfasis en su lugar en ilustrar los principios de la invención.
5. Descripción detallada
Se hará ahora referencia en detalle a realizaciones de fibras ópticas monomodo, ejemplos de las que se ilustran en los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible, se usarán los mismos números de referencia a través de todos los dibujos para hacer referencia a las mismas partes o similares.
Una realización de una fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de acuerdo con la presente divulgación se representa esquemáticamente en vista isométrica en la Figura 1. La fibra 10 óptica tiene en general un núcleo 101 de vidrio rodeado por un revestimiento de vidrio. Más precisamente, la fibra 10 óptica comprende tres o cuatro regiones concéntricas colindantes, en concreto:
- un núcleo 101 trapezoidal, con un radio exterior n;
- un revestimiento 102 intermedio opcional, con un radio interior n y un radio exterior r2;
- una trinchera, o revestimiento deprimido, 103, con un radio interior r2 y un radio exterior r3;
- un revestimiento 104 exterior, que varía de un radio interior r3 al extremo de la parte de vidrio de la fibra, con un índice de refracción na.
En las realizaciones de la presente divulgación sin revestimiento 102 intermedio, la trinchera 103 se apoya directamente en el núcleo 101, y varía de un radio interior n a un radio exterior r3.
En las realizaciones de la presente divulgación, el núcleo 101 de vidrio en general tiene un radio exterior n entre 5,4 |jm y 8,0 |jm. Además, el revestimiento deprimido 103 tiene un radio exterior r3 entre 16 jim y 22 jim. El núcleo 101 tiene una forma trapezoidal, con un radio de base pequeño r0 y un radio de base grande n. La relación trapezoidal de base pequeña sobre la base grande rü/n se encuentra en el intervalo de 0,1 a 0,6, típicamente en el intervalo de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 0,5, preferentemente de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 0,45.
En las realizaciones mostradas y descritas en el presente documento, el núcleo 101 y el revestimiento comprenden en general sílice, específicamente vidrio de sílice. La sección transversal de la fibra 10 óptica puede ser en general circular-simétrica con respecto al centro del núcleo 101. En algunas realizaciones descritas en el presente documento, el radio de la porción de vidrio de la fibra 10 óptica es aproximadamente 62,5 jm . Sin embargo, debería entenderse que las dimensiones del revestimiento pueden ajustarse de modo que el radio de la porción de vidrio de la fibra óptica pueda ser mayor o menor que 62,5 jm . La fibra 10 óptica también comprende un recubrimiento que rodea el revestimiento. Un recubrimiento de este tipo puede comprender varias capas y, puede ser, en particular, un recubrimiento de capa dual, aunque estas diferentes capas no se muestran en la figura 1.
Las diferentes porciones en el revestimiento pueden comprender vidrio de sílice puro (SO 2), vidrio de sílice con uno o más dopantes, que aumenta el índice de refracción (por ejemplo GeO2 o cualquier otro dopante conocido), tal como cuando la porción del revestimiento está "dopada hacia arriba" (por ejemplo, para el revestimiento 102 intermedio), o vidrio de sílice con un dopante, que reduce el índice de refracción, tal como el flúor, tal como cuando la porción del revestimiento está "dopada hacia abajo" (por ejemplo, por la trinchera 103).
La forma trapezoidal del núcleo 101 puede obtenerse ajustando gradualmente la concentración de al menos dos dopantes en la parte central del núcleo.
Las Figuras 2 y 3 muestran diagramas del perfil de índice de una fibra que constituye una primera realización (referenciada como Ej1) y una segunda realización (referenciada como Ej3) de la invención.
En la primera realización ilustrada por la figura 2, el perfil de índice es un perfil de índice de tipo trapezoide con una trinchera, y presenta, empezando desde el centro de la fibra:
- una parte central del núcleo que tiene un índice de refracción sustancialmente constante n0 mayor que el del revestimiento n4;
- una primera porción anular del núcleo, en la que el índice se reduce sustancialmente de manera lineal, desde el índice n0 de la parte central del núcleo hasta el índice nt del revestimiento 103 deprimido. Una porción anular de este tipo del núcleo también se denomina "parte de transición" del perfil de índice similar a trapezoide del núcleo, a través de todo el presente documento;
- un revestimiento deprimido, o trinchera 103;
- un revestimiento 104 exterior.
La fibra en su conjunto, constituye por lo tanto una fibra que tiene un denominado perfil "similar a trapezoide".
La parte central del núcleo 101 tiene un radio r0 y una diferencia de índice An0 con relación al revestimiento exterior. En la parte de transición del núcleo, la diferencia de índice de refracción se reduce sustancialmente de manera lineal. El índice de refracción del núcleo típicamente tiene una forma trapezoidal. Por consiguiente, la diferencia de índice de refracción An(r) entre el núcleo central y el revestimiento exterior depende de la distancia r desde el centro de la fibra óptica (por ejemplo, reduciéndose a medida que aumenta la distancia desde el centro de la fibra óptica). Como se usa en el presente documento, la expresión "diferencia de índice de refracción" no excluye una diferencia de índice de refracción de cero.
El revestimiento deprimido o la trinchera enterrada, 103 tiene un radio r3 y una diferencia de índice de refracción Ant con respecto al revestimiento exterior que es típicamente constante. Como se usa en el presente documento, la expresión "trinchera enterrada" se usa para designar una porción radial de la fibra óptica que tiene un índice de refracción menor que el índice de refracción del revestimiento exterior.
El revestimiento 104 exterior varía de un radio r3 hasta el extremo de la parte de vidrio de la fibra monomodo.
En la segunda realización ilustrada por la figura 3, el perfil de índice es un perfil de índice de tipo trapezoide con una trinchera, y presenta, empezando desde el centro de la fibra:
- una parte central del núcleo que tiene un índice de refracción sustancialmente constante n0 mayor que el del revestimiento n4;
- una primera porción anular del núcleo, en la que el índice se reduce sustancialmente de manera lineal, desde el índice n0 de la parte central del núcleo hasta el índice n2 del revestimiento 102 intermedio. Una porción anular de este tipo del núcleo también se denomina "parte de transición" del perfil de índice similar a trapezoide del núcleo, a través de todo el presente documento;
- un revestimiento 102 intermedio;
- un revestimiento deprimido, o trinchera 103;
- un revestimiento 104 exterior.
La fibra en su conjunto, constituye por lo tanto una fibra que tiene un denominado perfil "similar a trapezoide".
Como en la realización de la figura 2, la parte central del núcleo 101 tiene un radio r0 y una diferencia de índice An0 con relación al revestimiento exterior. En la parte de transición del núcleo, la diferencia de índice de refracción se reduce sustancialmente de manera lineal. El índice de refracción del núcleo típicamente tiene una forma trapezoidal. Por consiguiente, la diferencia de índice de refracción An(r) entre el núcleo central y el revestimiento exterior depende de la distancia r desde el centro de la fibra óptica (por ejemplo, reduciéndose a medida que aumenta la distancia desde el centro de la fibra óptica). Como se usa en el presente documento, la expresión "diferencia de índice de refracción" no excluye una diferencia de índice de refracción de cero.
El revestimiento 102 intermedio tiene un radio r2 y una diferencia de índice de refracción An2 con respecto al revestimiento exterior que es típicamente constante. En la realización peculiar ilustrada por la figura 3, An2 = 0. Sin embargo, en otras realizaciones, esta diferencia de índice de refracción puede ser diferente de cero (véase la realización ilustrativa Ej4 descrita más adelante en el presente documento). El revestimiento deprimido o la trinchera enterrada, 103 tiene un radio r3 y una diferencia de índice de refracción Ant con respecto al revestimiento exterior que es típicamente constante. Como se usa en el presente documento, la expresión "trinchera enterrada" se usa para designar una porción radial de la fibra óptica que tiene un índice de refracción menor que el índice de refracción del revestimiento exterior.
El revestimiento 104 exterior varía de un radio r3 hasta el extremo de la parte de vidrio de la fibra monomodo.
Las Figuras 2 y 3 difieren entre sí por la presencia de un revestimiento 102 intermedio entre el núcleo trapezoidal y la trinchera.
En ambas figuras 2 y 3, los índices de refracción (r) se proporcionan a una longitud de onda de 633 nm (es decir la longitud de onda en la que se mide el perfil gracias al aparato comercial) con relación al índice de revestimiento exterior n4. Estos índices se denominan por lo tanto "índice delta". Más en general, a través de todo el presente documento, todos los índices de refracción se proporcionan a una longitud de onda A = 633 nm.
La Tabla 2 a continuación extrae una comparación de los diseños de índice de refracción de dos realizaciones ilustrativas Ej1 y Ej2 de la figura 2 con una fibra monomodo de índice de paso equivalente Ej. Comp. Los valores en la Tabla 2 corresponden a los perfiles de índice de refracción teóricos.
La primera columna de la Tabla 2 enumera las fibras ópticas de ejemplo y comparativas. Las siguientes columnas proporcionan, para cada fibra monomodo enumerada en la primera columna:
- la relación r^n de la parte central del radio de núcleo a la parte de transición del radio exterior del núcleo;
- el radio exterior ri de la parte de transición del núcleo, expresado en pm;
- el radio exterior r3 de la trinchera, expresado en pm;
- el índice delta An0 de la parte central del núcleo;
- el índice delta Ant de la trinchera.
Las diferencias de índice de refracción en la Tabla 2 (así como en todas las otras tablas a través de todo el presente documento) se han multiplicado por 1000, ya que son los valores de las ordenadas en las Figuras 2 y 3 (por ejemplo, para la primera realización de ejemplo de la invención Ej 1, el índice delta de la parte central del núcleo es 5,29,x10'3). Los valores de índice de refracción se midieron en una longitud de onda de 633 nanómetros.
La Tabla 3 a continuación detalla el diseño de índice de refracción de las realizaciones ilustrativas Ej3 y Ej4 de la figura 3. Los valores en la Tabla 3 corresponden a los perfiles de índice de refracción teóricos. Debe observarse que, el perfil de índice de refracción global de la realización ilustrativa Ej4 corresponde al representado en la figura 3, excepto por el hecho de que la diferencia de índice de refracción del revestimiento intermedio no es cero.
TABLA 3
La primera columna de la Tabla 3 proporciona la referencia de las fibras ópticas ilustrativas. Las siguientes columnas proporcionan las fibras monomodo enumeradas en la primera columna:
- la relación rü/n de la parte central del radio de núcleo a la parte de transición del radio exterior del núcleo;
- el radio exterior n de la parte de transición del núcleo, expresado en pm;
- el radio exterior r2 del revestimiento intermedio, expresado en pm;
- el radio exterior r3 de la trinchera, expresado en pm;
- el índice delta An0 de la parte central del núcleo;
- el índice delta An2 del revestimiento intermedio;
- el índice delta Ant de la trinchera.
En ambas de las realizaciones de las figuras 2 y 3, el índice de núcleo An0 varía típicamente de aproximadamente 5,0 x 10'3 a aproximadamente 6,0 x 10'3; el índice de trinchera Ant varía típicamente de aproximadamente -2,0 x 10'3 a aproximadamente -0,9 x 10'3.
La Tabla 4 (a continuación) muestra características de transmisión óptica para fibras monomodo ópticas que tienen los perfiles de índice de refracción representados en la Tabla 2 y Tabla 3, en comparación con las características de transmisión óptica recomendadas en la norma ITU-T G.657.A2. La primera columna identifica el rango recomendado mínimo y máximo G.657.A2, y las fibras ópticas ilustrativas y comparativas. Las siguientes columnas proporcionan, para cada fibra óptica:
- la longitud de onda de corte de cable (CCO) expresada en nm;
- el diámetro de campo de modo a 1310 nm (MFD 1310) expresado en pm;
- el diámetro de campo de modo a 1550nm (MFD 1550) expresado en pm;
- la longitud de onda de dispersión cromática cero (ZDW) expresada en nm;
- la pendiente de dispersión cero (ZDS) expresada en ps/nm2-km;
- la dispersión cromática en las respectivas longitudes de onda 1550 nm (CC 1550) y 1625 nm (CC 1625) expresadas en ps/nm-km.
TABLA 4
El ejemplo comparativo Ej. Comp., que corresponde a una fibra monomodo de índice de paso, presenta el mismo MFD a 1310 nm y corte de cable que en los ejemplos Ej1 a Ej3. Sin embargo, todos los ejemplos Ej1 a Ej4 son compatibles con la recomendación ITU-T G.657.A2, que no es el caso del ejemplo comparativo Ej. Comp.
Debe observarse que el objetivo de corte de cable necesita ser significativamente inferior al nivel aceptado máximo de 1260 nm. Tener como objetivo un corte de cable a 1260 nm no es tan robusto como será por definición inducir el 50 % de la producción fuera de los rangos de valores recomendados por la norma G.657.A2. En los ejemplos anteriores, la longitud de onda de corte de cable tiene como objetivo ser alrededor de 1210 nm que es garantizar la producción robusta, es decir, casi todas las fibras pueden pasar la recomendación de corte de cable. Más en general, se recomienda tener como objetivo el corte de cable por debajo de 1240 nm para garantizar una producción robusta.
Como puede observarse en la Tabla 4, todas las fibras ilustrativas Ej1 a Ej4 tienen un objetivo de diámetro de campo de modo nominal a 1310 nm de 9 micrómetros.
La Tabla 5 (a continuación) muestra pérdidas por macroflexión por fibras ópticas que tienen los perfiles de índice de refracción representados en las Tablas 2 y 3 para las longitudes de onda de 1550 nanómetros y 1625 nanómetros para radios de curvatura de 15 milímetros, 10 milímetros, 7,5 milímetros y 5 milímetros, tales como:
- R15mm pérdida de macro flexión a 1550 nm (R15BL a 1550), expresada en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas;
- R10mm pérdida de macro flexión a 1550 nm (R10BL a 1550), expresada en dB/1T, en la que 1T indica 1 vuelta; - R7,5mm pérdida de macro flexión a 1550 nm (R7,5BL a 1550), expresada en dB/1T, en la que 1T indica 1 vuelta; - R5mm pérdida de macro flexión a 1550 nm (R5BL a 1550), expresada en dB/1T, en la que 1T indica 1 vuelta; - R15mm pérdida de macro flexión a 1625 nm (R15BL a 1625), expresada en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas;
- R10mm pérdida de macro flexión a 1625 nm (R10BL a 1625), expresada en dB/1T, en la que 1T indica 1 vuelta; - R7,5mm pérdida de macro flexión a 1625 nm (R7,5BL a 1625), expresada en dB/1T, en la que 1T indica 1 vuelta; - R5mm pérdida de macro flexión a 1625 nm (R5BL a 1625), expresada en dB/1T, en la que 1T indica 1 vuelta.
La Tabla 5 también proporciona el valor recomendado máximo por la norma ITU-T G.657.A2.
TABLA 5
continuación
De acuerdo con las Tablas 4 y 5 (anteriores), las fibras ópticas de acuerdo con las realizaciones de la invención muestran pérdidas de flexión, que son menores que la fibra óptica comparativa, que tiene un perfil de índice de paso. Los cuatro ejemplos de perfil de índice de refracción Ej 1, Ej2, Ej3 y Ej4 de acuerdo con las realizaciones de la invención, descritos en las Tablas 2 a 5, así como en las figuras 1 y 2, cumplen con la recomendación ITU-T G.
657.A2.
La Tabla 6 a continuación proporciona las características de las tres otras fibras ópticas ilustrativas Ej5 a Ej7, cuyo perfil de índice de refracción corresponde al representado en la figura 2, pero que, al contrario de las fibras ilustrativas de la Tabla 2, tienen como objetivo un MFD a 1310 nm de 9,2 micrómetros.
La estructura y unidades de la Tabla 6 es idéntica a la de la Tabla 2 y, por lo tanto, no se detalla en este punto. De manera similar, la Tabla 7 a continuación corresponde a la Tabla 4 anterior y proporciona las características ópticas de las fibras ópticas ilustrativas Ej5-Ej7; La Tabla 8 a continuación corresponde a la Tabla 5 anterior y proporciona las pérdidas por macroflexión de las fibras ópticas ilustrativas Ej5-Ej7.
TABLA 7
TABLA 8
continuación
Presentamos ahora herramientas y procedimientos interesantes para definir intervalos de perfil aceptables para fibras ópticas monomodo de acuerdo con la presente divulgación.
Cada sección del perfil de fibra óptica puede definirse usando integrales de superficie. El término "superficie" no debería entenderse geométricamente, sino, en su lugar, debería entenderse como un valor que tiene dos dimensiones.
Por consiguiente, el núcleo central puede definir una integral de la superficie V01 y el revestimiento puede definir una integral de la superficie V02 respectivamente definida por las siguientes ecuaciones:
VB2 = j A n ( r U r ~ ( r 2 - r i ) x A„ 2 + (r3 - r2) x A„t
rl
Para fibras ópticas ilustrativas cuyo perfil de índice de refracción corresponde a la primera realización de la figura 2, la integral de la superficie de revestimiento puede expresarse como:
V02 ~ (r3 - r2) x Ant
La Tabla 9 (a continuación) completa las Tablas 2, 3 y 6 (anteriores) con los valores de las integrales de superficie V01 y V02 anteriormente descritas para las realizaciones ilustrativas de la invención Ej 1 a Ej7, así como para su fibra monomodo de índice de paso comparativa Ej. Comp. Por lo tanto, todos los ejemplos en la Tabla 9 son los mismos que en las Tablas 2, 3 y 6. Los valores en la Tabla 9 corresponden a los perfiles de índice de refracción teóricos.
La primera columna en la Tabla 9 enumera las fibras ópticas ilustrativas y comparativas. Las otras tres columnas proporcionan respectivos valores para las integrales de superficie V01 y V02, así como para el polinomio V01-0,2326V02. Las integrales en la Tabla 9 se han multiplicado por 1000.
TABLA 9
Las Tablas 10 a 13 (a continuación) proporcionan las características de las fibras ópticas ilustrativas adicionales Ej8 a Ej35, de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación, cuyo perfil de índice de refracción corresponde al representado en la figura 2. Más precisamente, la Tabla 10 corresponde a la Tabla 6, y proporciona:
- la relación r0/n de la parte central del radio de núcleo a la parte de transición del radio exterior del núcleo;
- el radio exterior ri de la parte de transición del núcleo, expresado en pm;
- el radio exterior r3 de la trinchera, expresado en pm;
- el índice delta Ano de la parte central del núcleo;
- el índice delta Ant de la trinchera.
TABLA 10
De manera similar, la Tabla 11 a continuación corresponde a la Tabla 4 anterior y proporciona las características ópticas de las fibras ópticas ilustrativas Ej8-Ej35; La Tabla 12 a continuación corresponde a la Tabla 5 anterior y proporciona las pérdidas por macroflexión de las fibras ópticas ilustrativas Ej8-Ej35. Finalmente, la Tabla 13 a continuación corresponde a la Tabla 9 anterior y proporciona los valores de las integrales de superficie Voi y V02 anteriormente descritas para las realizaciones ilustrativas de la invención Ej8 a Ej35. La estructura y unidades en las Tablas 10-13 son las mismas que en las correspondientes tablas previamente descritas.
TABLA 11
TABLA 12
TABLA 13
Las fibras ópticas de acuerdo con las realizaciones de la invención típicamente tienen como objetivo un MFD a 1310 nm mayor o igual que 9 micrómetros, y tienen las siguientes propiedades:
- una relación r0/r1 de la parte central del radio del núcleo a la parte de transición del radio del núcleo varía entre 0,10 y 0,60 (que se requiere para mantener la longitud de onda de dispersión cromática cero ZDW entre 1300 nm y 1324 nm), preferentemente que varía entre 0,20 y 0,50, más preferentemente entre 0,25 y 0,45 (que proporciona un intervalo de trabajo más robusto);
- una integral de superficie de núcleo V01 que varía preferentemente entre aproximadamente 20x10'3 pm y aproximadamente 24x10-3 pm;
- una integral de superficie de revestimiento V02 que varía preferentemente entre -25x10-3 pm y -9x10-3 pm;
- la relación V01-0,2326xV02 entre la superficie del núcleo integral y la integral de la superficie de revestimiento que varía preferentemente entre 25,7x10'3 pm y 26,8x10'3 pm.
En realidad, es conocido que las pérdidas por macroflexión se reducen cuando aumenta la superficie del núcleo integral V01 y cuando se reduce la integral de la superficie de revestimiento V02. Por lo tanto, los inventores han calculado que debe haber un número positivo k, que permite describir pérdidas por macroflexión por una función matemática del tipo:
f = V01 - k x V02.
Se aplica el mismo razonamiento con la longitud de onda de corte de cable, que tiende a aumentar cuando aumenta la superficie del núcleo integral V01 y cuando se reduce la integral de la superficie de revestimiento V02. Por lo tanto, debe haber también un número positivo g, que permite describir el comportamiento de la longitud de onda de corte de cable por una función matemática del tipo:
f = V01 - g x V02.
Mediante ensayo y error, los inventores han hallado que para k=g=0,2326, hay una correlación intensa entre la función f y las pérdidas por macroflexión en radios de flexión de 15 mm y 10 mm, por una parte, y la longitud de onda de corte de cable, por otra parte.
Las Figuras 4 a 6 permiten ilustrar este hallazgo. Más precisamente las figuras 4A y 4B ilustran respectivamente en el eje y, las pérdidas por macroflexión, para fibras ópticas de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación que tienen como objetivo un MFD a 1310 nm de 9 micrómetros para la longitud de onda de 1550 nanómetros para radios de curvatura de 15 milímetros y 10 milímetros (R15BL a 1550 nm y R10BL a 1550 nm), expresados en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada /, cuando k=0, en el eje x. La Figura 4C ilustra la longitud de onda de corte de cable (CCO), expresada en nm, para fibras ópticas de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación que tienen como objetivo un MFD a 1310 nm de 9 micrómetros, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando g=0, en el eje x.
Como puede observarse, los valores de pérdidas por macroflexión y de longitud de onda de corte de cable están dispersados.
Lo mismo puede observarse en las figuras 5A a 5C, que son similares a las figuras 4A a 4C, excepto por el hecho de que los parámetros k y g se establecen a 1.
Sin embargo, las figuras 6A a 6G ilustran el hecho de que hay una correlación intensa entre la función anteriormente expresada f y tanto las pérdidas por macroflexión como la longitud de onda de corte de cable cuando k=g=0,2326. T odas estas figuras se representan a través de simulaciones llevadas a cabo para fibras ópticas ilustrativas de acuerdo con la presente divulgación, teniendo como objetivo ambas un MFD a 1310 nm de 9 o 9,2 micrómetros, que corresponde a los límites inferior y superior de la presente divulgación.
La Figura 6A proporciona las pérdidas por macroflexión para tales fibras ópticas para la longitud de onda de 1550 nanómetros para un radio de curvatura de 15 milímetros (R15mm BL a 1550 nm), expresadas en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando k=0,2326, en el eje x.
La Figura 6B proporciona las pérdidas por macroflexión para tales fibras ópticas para la longitud de onda de 1550 nanómetros para un radio de curvatura de 10 milímetros (R10mm BL a 1550 nm), expresadas en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando k=0,2326, en el eje x.
La Figura 6C proporciona las pérdidas por macroflexión para tales fibras ópticas para la longitud de onda de 1550 nanómetros para un radio de curvatura de 7,5 milímetros (R7,5mm BL a 1550 nm), expresadas en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando k=0,2326, en el eje x.
La Figura 6D proporciona las pérdidas por macroflexión para tales fibras ópticas para la longitud de onda de 1625 nanómetros para un radio de curvatura de 15 milímetros (R15mm BL a 1625 nm), expresadas en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando k=0,2326, en el eje x.
La Figura 6E proporciona las pérdidas por macroflexión para tales fibras ópticas para la longitud de onda de 1625 nanómetros para un radio de curvatura de 10 milímetros (R10mm BL a 1625 nm), expresadas en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando k=0,2326, en el eje x.
La Figura 6F proporciona las pérdidas por macroflexión para tales fibras ópticas para la longitud de onda de 1625 nanómetros para un radio de curvatura de 7,5 milímetros (R7,5mm BL a 1625 nm), expresadas en dB/10T, en la que 10T indica 10 vueltas, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando k=0,2326, en el eje x.
La Figura 6G proporciona la longitud de onda de corte de cable para tales fibras ópticas, expresadas en nanómetros, como una función de la función anteriormente expresada f, cuando g=0,2326, en el eje x.
Por lo tanto, como puede observarse en las figuras 6D y 6E, para un MFD nominal a 1310 nm entre 9,0 pm y 9,2 pm, es necesario tener 25,7 x 10'3 < V01 - 0,2326V02, para conseguir pérdidas por macroflexión en radios de flexión de 15 mm y 10 mm compatibles con los requisitos de la recomendación ITU-T G. 657.A2, cuyo nivel aceptado máximo se
muestra por la línea discontinua horizontal.
La Figura 7 ilustra un enlace 70 óptico de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Un enlace óptico de este tipo comprende p tramos de fibras ópticas, con p > 2, que se empalman juntas. La Figura 7 muestra únicamente la fibra óptica 701 y la fibra óptica 70p, simbolizándose todas las otras fibras ópticas potenciales en el enlace óptico por líneas discontinuas. Al menos una de las fibras ópticas en el enlace 70 óptico es de manera que comprende las características de una realización anteriormente descrita. En otras palabras, al menos una de las fibras ópticas cumple con los requisitos de la recomendación ITU-T G.657.A2, tiene como objetivo un diámetro de campo de modo a 1310 nm mayor o igual que 9 micrómetros y muestra el diseño específico del perfil de índice de refracción anteriormente descrito en relación con las figuras 2 y 3, y, en particular, un núcleo trapezoide, con una trinchera grande pero poco profunda. Esta fibra óptica puede empalmarse en el enlace 70 óptico con una fibra óptica monomodo convencional compatible con los requisitos de la recomendación ITU-T.G. 652.D.
Describimos ahora un procedimiento ilustrativo de fabricación de una fibra óptica de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación. Un procedimiento de fabricación de este tipo comprende una primera etapa de deposición de vapor químico para formar una varilla de núcleo. Durante la deposición de vapor químico dopado o no dopado se depositan capas de vidrio. Las capas de vidrio depositadas forman el perfil de índice de refracción de núcleo del final óptico. En una segunda etapa, la varilla de núcleo se proporciona con un sobrerecubrimiento exterior para aumentar su diámetro para formar una preforma. El sobrerecubrimiento puede derivarse de tubos de sílice pre-formados o mediante deposición de capas de vidrio en la circunferencia externa de la varilla del núcleo. Podrían usarse diversas técnicas para proporcionar un sobrerecubrimiento mediante deposición de capas de vidrio, tales como deposición de vapor exterior (OVD) o deposición de plasma y vapor avanzada (APVD). En una tercera etapa, se obtiene la fibra óptica estirando la preforma en una torre de trefilado de fibra.
Para fabricar el núcleo-varilla, se monta un tubo o sustrato horizontalmente y se sujeta en un torno de fabricación de vidrio. Posteriormente, el tubo o sustrato se rota y calienta o se le da energía localmente para depositar componentes que determinan la composición del núcleo-varilla. Los expertos en la materia apreciarán que la composición del núcleovarilla determina las características ópticas de la fibra.
En este sentido, tanto la parte central como la parte de transición del núcleo, el revestimiento intermedio y la trinchera se obtienen típicamente usando deposición de vapor químico de plasma (PCVD) o deposición de vapor químico de horno (FCVD), que posibilita que se incorporen grandes cantidades de flúor y germanio en la sílice y que posibilitan un cambio gradual de sus concentraciones en la parte de transición del núcleo. La técnica de PCVD se describe, por ejemplo, en el documento de patente US Re30.635 o US 4.314.833.
Podrían usarse también otras técnicas para formar el núcleo-varilla, tal como deposición axial de vapor (VAD) o deposición de vapor exterior (OVD).
Las fibras ópticas de acuerdo con la presente invención son bien adecuadas para su uso en diversos sistemas de comunicación óptica. Son particularmente adecuadas para sistemas de transmisión terrestre, así como para sistemas de fibra-hasta-el-hogar (FTTH).
Además, son típicamente compatibles con fibras ópticas convencionales, que las hacen apropiadas para su uso en muchos sistemas de comunicación óptica. Por ejemplo, las fibras ópticas de acuerdo con las realizaciones de la invención son típicamente compatibles con fibras ópticas convencionales con respecto un diámetro de campo de modo, facilitando de esta manera un buen acoplamiento de fibra a fibra.
En la memoria descriptiva y/o las figuras, se han desvelado realizaciones típicas de la invención. La presente invención no está limitada a tales realizaciones de ejemplo.
Claims (14)
1. Una fibra (10) óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión que tiene un diámetro de campo de modo mayor o igual que 9,0 pm a una longitud de onda de 1310 nm, teniendo dicha fibra (10) óptica un núcleo (101) rodeado por un revestimiento (103, 104), teniendo el perfil de índice de refracción de núcleo una forma similar a trapezoide,
en la que una parte central de dicho núcleo (101) tiene un radio r0 y un índice de refracción n0 y una parte de transición del perfil de índice de refracción de núcleo similar a trapezoide varía del radio r0 a un radio n>r0 con una relación trapezoidal r° /r i de dicha parte central de dicho radio de núcleo r0 a dicho radio de la parte de transición n entre 0,1 y 0,6,
en la que dicho revestimiento (103, 104) comprende al menos una región de índice de refracción deprimida, denominada una trinchera (103), que varía del radio r2^ n al radio r3>r2 y que tiene un índice de refracción nt, y un revestimiento (104) exterior que varía del radio r3 al extremo de una parte de vidrio de la fibra monomodo y que tiene un índice de refracción n4,
caracterizada porque la diferencia de índice de refracción de dicha trinchera (103) con respecto a dicho revestimiento (104) exterior Ant = nt - m se encuentra entre -2x10'3 y -0,9x10'3,
y porque dicho núcleo (101) tiene una integral de la superficie V01 de entre aproximadamente 20x10-3 pm y 24x10' 3 pm, definiéndose la integral de la superficie de acuerdo con la siguiente ecuación:
E i = C An(r). dr, en la que An(r) es la diferencia de índice de refracción de dicho núcleo (101) con respecto a dicho revestimiento (104) exterior como una función del radio r, en la que dicho revestimiento (103, 104) tiene una integral de la superficie V02 de entre aproximadamente - 25x10-3 pm y -9x10-3 pm, definiéndose la integral de la superficie de acuerdo con la siguiente ecuación: V02 = f™ A n(r). dr, en la que An(r) es la diferencia de índice de refracción de dicho revestimiento con respecto a dicho revestimiento (104) exterior como una función del radio r, y en la que dicha fibra óptica monomodo satisface el siguiente criterio:
25,7 x 10-3 < V01 - 0,2326 V02 < 26,8 x 10'3.
2. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de la reivindicación 1, en la que dicha relación trapezoidal r° /r1 de dicha parte central de dicho radio de núcleo r0 a dicho radio de la parte de transición n se encuentra entre 0,2 y 0,5.
3. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de la reivindicación 1 o 2, en la que dicha relación trapezoidal r° /r i de dicha parte central de dicho radio de núcleo r0 a dicho radio de la parte de transición n se encuentra entre 0,25 y 0,45.
4. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho revestimiento comprende un revestimiento intermedio que varía del radio n al radio r2>n y que tiene un índice de refracción n2, y en la que dicha trinchera rodea dicho revestimiento intermedio.
5. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de la reivindicación 4, en la que dicha integral de la superficie de núcleo V01 ~ ¿n°(ri r°)+¿n2(ri~r°), en la que An0 = na - n4 es la diferencia de índice de refracción de dicha parte central de dicho núcleo con respecto a dicho revestimiento exterior y en la que An2 = n2 - n4 es la diferencia de índice de refracción de dicho revestimiento intermedio con respecto a dicho revestimiento exterior, y en la que dicha integral de superficie de revestimiento V02 = (r2 - n) x An2 (r3 - r2) x Ant.
6. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de la reivindicación 4 o 5, en la que la diferencia de índice de refracción de dicho revestimiento intermedio con respecto a dicho revestimiento exterior An2 = 0.
7. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que r2 = n y en la que dicha integral de superficie de núcleo V01 ~ ¿no(ri ro)+¿nt(r1-r0), en la que An0 = n0 - n4 es la diferencia de índice de refracción de dicha parte central de dicho núcleo con respecto a dicho revestimiento exterior, y en la que dicha integral de superficie de revestimiento V02 “ (r3 - r2) x Ant.
8. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el radio exterior de núcleo n se encuentra entre 5,4 pm y 8,0 pm.
9. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el radio exterior de la trinchera r3 se encuentra entre 16 pm y 22 pm.
10. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la diferencia de índice de refracción de dicha parte central de dicho núcleo con respecto a dicho revestimiento exterior An0 = n0 - n4 se encuentra entre 5x10'3 y 6x10'3.
11. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que dicha fibra óptica tiene una longitud de onda máxima de corte de cable de 1240 nm.
12. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que dicha fibra óptica tiene un diámetro de campo de modo a 1310 nm entre 9,0 pm y 9,2 pm.
13. La fibra óptica monomodo insensible a la pérdida por flexión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la que dicha fibra óptica cumple con los requisitos de la norma ITU-T G.657.A2.
14. Sistema de transmisión de fibra óptica que comprende al menos una fibra monomodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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