BR0209900B1 - método para fabricar uma fibra óptica multi-modo adequada para altas taxas de transmissão, e, fibra óptica de multi-modo. - Google Patents

método para fabricar uma fibra óptica multi-modo adequada para altas taxas de transmissão, e, fibra óptica de multi-modo. Download PDF

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Description

"MÉTODO PARA FABRICAR UMA FIBRA ÓPTICA DE MULTI-MODOADEQUADA PARA ALTAS TAXAS DE TRANSMISSÃO, E, FIBRAÓPTICA DE MULTI-MODO"
A presente invenção relaciona-se a um método para fabricaruma fibra óptica adequada para altas taxas de transmissão, cujo método incluias etapas de:
i) prover um ou mais precursores de formação de vidro, epossivelmente um dopante, para um tubo de substrato de quartzo;
ii) formar um plasma no tubo de substrato de quartzo com opropósito de provocar uma reação na mistura reativa assim para formarcamadas de vidro, que podem ou não ser dopadas, no interior do tubo desubstrato;
iii) colapsar o tubo de substrato obtido na etapa ii) em umapré-forma, durante aquecimento;
iv) estirar uma fibra óptica da pré-forma durante aquecimento.
A presente invenção além disso relaciona-se a uma fibra ópticaadequada para altas taxas de transmissão.
Tal método é conhecido per se das patentes norte-americanasUS 4.793.843 e US 5.188.648 concedidas à Draka Fibre Technology Β. V. Detais documentos, é conhecido que parte do dopante nas camadas no centropode evaporar no colapso do tubo de substrato de quartzo duranteaquecimento. Tal evaporação resulta em uma perturbação do perfil de índicerefrativo na fibra final. Tal perturbação do perfil de índice refrativo tem umefeito adverso na largura de banda da fibra óptica.
Os futuros desenvolvimentos na indústria de telecomunicaçãoincluem uma transmissão de informação a taxas de bit sempre mais altas(bits/s) através de distâncias até mais longas. As redes de dados presentesusam taxas de bit relativamente baixas. Assim, diodos emissores de luz (LED)têm sido muito a fonte de luz mais comum nestas aplicações. Por causa dademanda por taxas de transmissão de dados que são mais altas do que acapacidade de modulação de LEDs, fontes de laser serão usadas em vez deLEDs. Esta mudança se manifesta no uso de sistemas que são capazes desuprir informação a taxas como definidas no Padrão de 'GigabitEthernet'(IEEE 802.3z.1998) e taxas mais altas. Padrão de 'GigabitEthernet'corresponde a uma taxa de transmissão de 1,25 Gigabit/s).
A fibra óptica de multi-modo que é atualmente usada emsistemas de telecomunicação foi principalmente projetada para ser usada comtais fontes de luz de LED. Além disso, a fibra de multi-modo não foiotimizada para uso com as fontes de laser que estão presentes em sistemasque foram projetados para transmitir informação a taxas iguais ou mais altasdo que 'GigabitEthernet'. Em outras palavras, fontes de laser impõemdemandas diferentes na qualidade e no projeto de uma fibra de multi-modo doque fontes de LED. Especialmente, o perfil de índice refrativo no centro donúcleo de fibras de multi-modo é de maior importância, em que, emparticular, um perfil parabólico precisamente definido é requerido assim paraprevenir uma diminuição das taxas de transmissão de informação. Porconseguinte, desvios menores no centro do perfil de fibra podem causarperturbações significantes no sinal de saída, cujas perturbações têm umainfluência maior no comportamento do sistema. Este efeito pode se manifestarna forma de uma largura de banda muito pequena ou uma instabilidade muitoalta, ou ambas.
Os comprimentos de onda aos quais a transmissão de dadosem tais fibras acontece são respectivamente, a banda de 850 nm, que édefinida como 770 nm - 920 nm aqui, e a banda de 1300 nm, que é definidacomo 1260 nm - 1360 nm aqui.
O objetivo da presente invenção é assim prover um métodopara fabricar uma fibra óptica adequada para ser usada em um sistema detransmissão de multi-modo que seja capaz de transmitir dados a taxas iguaisou mais altas do que 1 Gigabit/s. Tal sistema de transmissão de multi-modoinclui uma fonte de laser, que transmite informação a uma taxa de pelo menos1,25 Gigabit/s, e uma fibra óptica de multi-modo, que é irradiada pela fontede laser.
O objetivo da presente invenção é além disso prover um fibraóptica de multi-modo adequada para transmitir informação com'GigabitEthernet' na banda de 1300 nm através de uma distância de pelomenos 1000 m.
O objetivo da presente invenção é além disso prover uma fibraóptica de multi-modo adequada para transmitir informação com'GigabitEthernet' na banda de 1300 nm através de uma distância de pelomenos 550 m como também para transmitir informação com 'GigabitEthernetna banda de 850 nm através de uma distância de pelo menos 550 m.
O objetivo da presente invenção é além disso prover uma fibraóptica de multi-modo adequada para transmitir informação a uma taxa de pelomenos 10 Gigabit/s na banda de 850 nm através de uma distância de pelomenos 300 m.
O objetivo da presente invenção é além disso prover uma fibraóptica de multi-modo adequada para transmitir informação a uma taxa de pelomenos 10 Gigabit/s na banda de 850 nm através de uma distância de pelomenos 300 m, em que as fibras têm uma largura de banda de emissão saturada(conhecida em inglês como largura de banda OFL - iiOverfilled launchbandwidth") de mais de 500 MHz.km.
Outro objetivo da presente invenção é prover um método parafabricar fibras ópticas, cujas fibras ópticas são completamente compatíveispara uso com fontes de laser de alta taxa como também com fontes de LED.
De acordo com a presente invenção, o presente método comoreferido na introdução, é caracterizado pelo fato de que as camadas de vidro,que podem ou não ser dopadas, são depositadas no interior do tubo desubstrato de uma tal maneira que camadas separadas sejam depositadas emuma região tendo um diâmetro de no máximo 10 μπι no centro da fibra ópticaque é finalmente estirada, em que pelo menos uma das camadas separadastem uma área de superfície de no máximo 2 μπι , em que o valor de índicerefrativo na fibra que é finalmente estirada aumenta na direção do centro dela.
Usando tal método, uma estrutura em camadas muito bemdefinida do núcleo da fibra óptica é possível, como resultado de que um perfilde índice refrativo precisamente definido é obtido na fibra final, em que opulso de luz que é passado pela fibra somente se alargará a uma extensãomenor, como resultado de que a fibra terá uma alta capacidade detransmissão.
É em particular preferido para as camadas que tenham sidodepositadas separadamente em uma região tendo um diâmetro de no máximo10 μπι no centro da fibra óptica para ter valores de índice refrativomutuamente diferentes.
O valor de índice refrativo de cada camada pode serinfluenciado suprindo um dopante à mistura reativa de precursores deformação de vidro que têm um valor de índice refrativo mais alto do que ditosprecursores de formação de vidro. Dita influência pode acontecer, porexemplo, variando a composição da mistura gasosa que é para ser suprida aotubo de substrato de quartzo. A espessura de camada pode ser influenciadavariando a velocidade de gás, a velocidade à qual o plasma se move além dotubo de substrato e a própria capacidade de plasma.
É em particular preferido depositar as camadas de vidro, quepodem ou não ser dopadas, no interior do tubo de substrato de uma talmaneira que camadas separadas sejam depositadas em uma região tendo umdiâmetro de no máximo 10 μπι no centro da fibra que é finalmente estirada,em que cada camada individual tem uma área de superfície de no máximo 1μπι, em que o valor de índice refrativo na fibra que é finalmente estiradaaumenta na direção do centro dela.
A presente invenção além disso relaciona-se a uma fibra ópticaque é caracterizada pelo fato de que dita fibra óptica é adequada para taxas detransmissão de dados de pelo menos 1 Gigabit/s através de uma distância depelo menos 1000 m a um comprimento de onda na faixa de 1300 nm,compreendendo camadas separadas depositadas em uma região tendo umdiâmetro de no máximo 10 μιη no centro dela, em que pelo menos uma dascamadas separadas tem uma área de superfície de no máximo 2 μιη , emparticular 1 μιη , em que o valor de índice refrativo na fibra estirada aumentana direção do centro dela.
A presente invenção além disso relaciona-se a uma fibra ópticade multi-modo, que é caracterizada pelo fato de que é adequada paratransmitir informação a uma taxa de pelo menos 1 Gigabit/s na banda de 1300nm através de uma distância de pelo menos 550 m e que é adequada paratransmitir informação a uma taxa de pelo menos 1 Gigabit/s na banda de 850nm através de uma distância de pelo menos 550 m, compreendendo camadasseparadas depositadas em uma região tendo um diâmetro de no máximo 10μπι no centro da fibra estirada, em que pelo menos uma das camadasseparadas tem uma área de superfície de no máximo 2 μηι2, em particular 1μπι, em que o valor de índice refrativo na fibra estirada aumenta na direçãodo centro dela.
A presente invenção além disso provê uma fibra óptica demulti-modo adequada para transmitir informação a uma taxa de pelo menos10 Gigabit/s na banda de 850 nm através de uma distância de pelo menos 300m, compreendendo camadas separadas depositadas em uma região tendo umdiâmetro de no máximo 10 μιη no centro da fibra estirada, em que pelo menosuma das camadas separadas tem uma área de superfície de no máximo 2 μιη2,em particular 1 μιη , em que o valor de índice refrativo na fibra estiradaaumenta na direção do centro dela.A presente invenção é além disso caracterizada por uma fibraóptica de multi-modo adequada para transmitir informação a uma taxa de pelomenos 10 Gigabit/s na banda de 850 nm através de uma distância de pelomenos 300 m, em que ditas fibras têm uma largura de banda de OFL("Emissão Saturada", largura de banda medida na irradiação com um LED) demais de 500 MHz.km a 1300 nm, compreendendo camadas separadasdepositadas em uma região tendo um diâmetro de no máximo 10 μιη nocentro da fibra estirada, em que pelo menos uma das camadas separadas temuma área de superfície de no máximo 2 μιη , em particular 1 μιη , em que ovalor de índice refrativo na fibra estirada aumenta na direção do centro dela.
A presente invenção será explicada em seguida em maisdetalhe por meio de vários exemplos, em que deveria ser notado, porém, queas condições usadas nos exemplos são meramente descritas por meio deilustração e não deveriam ser interpretadas como sendo limitativas. O termo"diâmetro de blindagem" inclui o diâmetro global da fibra óptica, excluindoum revestimento externo capaz de ser descascado que pode estar presente.
Exemplos
Exemplo Comparativo 1
Uma fibra óptica de multi-modo foi produzida por meio datécnica de PCVD como descrita nas etapas i) - iv). Durante etapa i), 960camadas de núcleo tendo praticamente o mesmo volume foram depositadas notubo de substrato, com o índice refrativo de cada camada sendo aumentadoem comparação com a camada precedente mudando a proporção dosprecursores de formação de vidro S1CI4 e GeCl4, que foram supridos ao tubode substrato. O perfil de índice refrativo foi assim controlado que a fibra finalseria adequada para uso em ambas as bandas de comprimento de onda de 850nm e 1300 nm que são freqüentemente usadas no momento. A pré-formaassim obtida depois de colapsar de acordo com etapa iii) foi estirada em umafibra óptica tendo um diâmetro de núcleo de 62,5 μιη e um diâmetro deblindagem de 125 μηι. As camadas na fibra óptica assim obtida pareceram teruma área de superfície de 3,2 μηι2 cada.
A fibra foi sujeita a um teste de transmissão, usando um laserde 850 nm a uma taxa de transmissão de 1,25 Gigabit/s. A distância detransmissão máxima para esta fibra foi 350 m, cujo valor é baixo demais parasatisfazer os requisitos presentes.
Exemplo 1
Uma fibra óptica foi produzida efetuando as mesmas etapascomo no exemplo comparativo 1, com a diferença que 2750 camadas denúcleo foram depositadas assim para formar uma fibra tendo um diâmetro denúcleo de 62,5 μηι. As camadas na fibra óptica assim obtida cada uma tinhauma área de superfície de 1,1 μιη . Um teste de transmissão desta fibraresultou em uma distância de transmissão máxima de 600 ma 1,25 Gigabit/s eum laser de 850 nm.
Exemplo Comparativo 2
Fibras ópticas foram produzidas efetuando as etapas doexemplo 1, em que o perfil de índice refrativo era assim controlado, porém,que a fibra é otimizada para uso na banda de 850 nm. A fibra, cujas camadasindividuais cada uma tinha uma área de superfície de 3,2 μηι2, foi sujeita a umteste de transmissão de 10 Gigabit/s. A distância de transmissão máxima aesta taxa de bit por dita fibra resultou em 250 m, cujo valor não satisfaz opresente requisito com respeito à distância de transmissão.
Exemplo 2
Uma fibra óptica produzida efetuando as etapas do exemplo 1,em qual fibra as camadas individuais cada uma tinha uma área de superfíciede 1,1 μιη2, transmitiu um sinal a 10 Gigabit/s através de uma distânciamáxima de 350 m.
Exemplo 3
Várias fibras ópticas de multi-modo tendo um diâmetro denúcleo de 50 μπι foram produzidas por meio da técnica de PCVD comodescrita nas etapas i) - iv). Durante etapa i), ± 1600 camadas de núcleo tendopraticamente o mesmo volume foram depositadas no tubo de substrato, com oíndice refrativo de cada camada sendo aumentado em comparação com acamada precedente mudando a proporção dos precursores de formação devidro S1CI4 e GeCl4, que foram supridos ao tubo de substrato. Os vários perfisde índice refrativo foram assim controlados que um desempenho ótimo foiobtido na banda de 850 nm ou na banda de 1300 nm. As camadas depositadasem ditas fibras cada uma tinha uma área de superfície de 1,2 μιη cada.
As fibras foram sujeitas a testes de transmissão em ambas asbandas de transmissão a uma taxa de transmissão de 1,25 Gigabit/s, osresultados de quais testes estão resumidos abaixo. Da tabela, é aparente quetodos os valores medidos satisfazem os presentes requisitos com respeito àdistância de transmissão.
<table>table see original document page 9</column></row><table>
Exemplo 4
Uma fibra óptica de multi-modo foi produzida por meio datécnica de PCVD como descrita nas etapas i) - iv). Na etapa i), 550 camadasde núcleo tendo um volume relativamente grande foram primeiro depositadasno tubo de substrato, seguidas pela deposição de 120 camadas de núcleotendo um volume menor, com o índice refrativo de cada camada sendoaumentado em comparação com a camada precedente mudando a proporçãodos precursores de formação de vidro S1CI4 e GeCl 4, que foram supridos aotubo de substrato. O perfil de índice refrativo era assim controlado que a fibrafinal seria adequada para uso nas bandas de comprimento de onda de 850 nme 1300 nm. A pré-forma assim obtida depois de colapsar de acordo com etapaiii) foi estirada em uma fibra óptica tendo um diâmetro de núcleo de 62,5 μηιe um diâmetro de blindagem de 125 μιη. As camadas na fibra óptica assimobtida pareceram ter uma área de superfície de 1,1 μιη cada em uma regiãotendo um diâmetro de no máximo 10 μπι no centro da fibra. Um teste detransmissão desta fibra, usando um laser de 850nm, resultou em uma distânciade transmissão máxima de 600 m a uma taxa de transmissão de 1,25Gigabit/s. Disto se tornou aparente que em particular as camadas na porçãocentral do núcleo óptico da fibra devem ter uma área de superfície pequena afim de satisfazer o objetivo da invenção. As camadas fora da porção centralda fibra óptica tendo um diâmetro de 10 μιη, por outro lado, podem ter umaárea de superfície de mais de 2 μηι.

Claims (7)

1. Método para fabricar uma fibra óptica de multi-modoadequada para altas taxas de transmissão iguais ou mais altas do que 1Gigabit/s, cujo método compreende as etapas de:i) suprir um ou mais precursores de formação de vidro, epossivelmente um dopante, para um tubo de substrato de quartzo;ii) formar um plasma no tubo de substrato de quartzo com opropósito de provocar uma reação na mistura reativa de modo a formarcamadas de vidro, que podem ou não ser dopadas, no interior do tubo desubstrato;iii) colapsar o tubo de substrato obtido na etapa ii) em umapré-forma durante aquecimento; e,iv) estirar uma fibra óptica da pré-forma durante aquecimento,caracterizado pelo fato de que:as camadas de vidro, que podem ou não ser dopadas, sãodepositadas no interior do tubo de substrato de maneira que camadas-separadas sejam depositadas em uma região tendo um diâmetro de no máximoμπι no centro da fibra óptica estirada, onde pelo menos uma das camadasseparadas tem uma área de superfície de no máximo 2 μιη2, onde o valor deíndice refrativo na fibra estirada aumenta na direção do centro dela.
2. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelofato de que pelo menos uma das camadas separadas tem uma área desuperfície de no máximo 1 μηι, onde o valor de índice refrativo na fibraestirada aumenta na direção do centro dela.
3. Fibra óptica de multi-modo, caracterizada pelo fato de que éadequada para taxas de transmissão de dados de pelo menos 1 Gigabit/satravés de uma distância de pelo menos 1000 m a um comprimento de ondana faixa de 1300 nm, compreendendo camadas separadas depositadas em umaregião tendo um diâmetro de no máximo 10 μηι no centro da fibra óptica,onde pelo menos uma das camadas separadas tem uma área de superfície deno máximo 2 μπι2 , em particular no máximo 1 μηι2 , onde o valor de índicerefrativo na fibra aumenta na direção do centro dela.
4. Fibra óptica de multi-modo, caracterizada pelo fato de que éadequada para transmitir informação a uma taxa de pelo menos 1 Gigabit/satravés de uma distância de pelo menos 550 m ambos na banda de 1300 nm ena banda de 850 nm, compreendendo camadas separadas depositadas em umaregião tendo um diâmetro de no máximo 10 μηι no centro da fibra óptica,onde pelo menos uma das camadas separadas tem uma área de superfície deno máximo 2 μιη2 , em particular no máximo 1 μηι2, onde o valor de índicerefrativo na fibra aumenta na direção do centro dela.
5. Fibra óptica de multi-modo, caracterizada pelo fato de que éadequada para taxas de transmissão de pelo menos 10 Gigabit/s na banda de 850 nm através de uma distância de pelo menos 300 m, compreendendocamadas separadas depositadas em uma região tendo um diâmetro de nomáximo 10 μπι no centro da fibra óptica, onde pelo menos uma das camadasseparadas tem uma área de superfície de no máximo 2 μπι2, em particular deno máximo 1 μπι2, onde o valor de índice refrativo na fibra aumenta nadireção do centro dela.
6. Fibra óptica de acordo com a reivindicação 5, caracterizadapelo fato de que têm uma largura de banda de emissão saturada (OFL) demais de 500 MHz.km.
7. Fibra óptica de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizada pelo fato de que as camadas separadamente depositadasem uma região tendo um diâmetro de no máximo 10 μιη no centro da fibraóptica têm valores de índice refrativo mutuamente diferentes.
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