BRPI0212410B1

BRPI0212410B1 - fibra multimodo, e, método para fabricar a mesma

Info

Publication number: BRPI0212410B1
Application number: BRPI0212410A
Authority: BR
Inventors: Martinus Ludovicus; Myrna Boon; Petrus Wilhelmus Van Den Heuvel; Peter Johannes Theodorus Pleunis
Original assignee: Draka Fibre Technology Bv
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2016-06-14
Also published as: CN1630830A; NL1019004C2; US20040028360A1; AU2002328464A1; BR0212410A; JP2005521074A; US6790529B2; WO2003025645A3; EP1428051A2; WO2003025645A2

Abstract

"fibra multimodo, e, método para fabricar a mesma". a presente invenção relaciona-se a uma fibra multimodo possuindo um perfil de índice de refração, onde a área em torno do centro da fibra possui um perfil de índice de refração de tal modo que as respostas de uma medição dmd (retardo de modo diferencial) realizada em uma fibra possuindo uma extensão de pelo menos 300 m, são obtidas sem qualquer divisão de pulso, ocorrendo no centro da fibra.

Description

“FIBRA MULTIMODO, E, MÉTODO PARA FABRICAR A MESMA” DESCRIÇÃO A presente invenção relaciona-se a uma fibra multimodo possuindo um perfil de índice de reffação e também a um método para fabricar a mesma.

Do Pedido de Patente Internacional WO 00/50936 é conhecida uma fibra multimodo e um método de fabricação da mesma, cuja fibra multimodo possui uma área de núcleo de 62,5 μιη e um perfil DMD não linear que, se medido a um comprimento de onda de 1300 nm compreende uma primeira inclinação média, medida ao longo de uma primeira região, de (r/a)2 = 0,0 - 0,25 e uma segunda inclinação média, medida ao longo de uma segunda região, de (r/a)2 = 0,25 a 0,50, na qual a primeira inclinação média é maior que a segunda inclinação média. A fibra multimodo que é conhecida a partir do citado documento foi fabricada por meio de Deposição de Vapor Externa (OVD). Detalhes adicionais sobre divisão de pulso não são apresentados no citado documento. A fibra multimodo conforme referida na introdução é conhecida a partir da Patente U.S. 4.793.843. O citado documento descreve um método de fabricar uma pré forma, a partir da qual são obtidas pré formas de fibras ópticas, nas quais a pré forma possui um perfil de índice de refração que apresenta uma forte perturbação. Na fabricação de tal pré forma, o tubo de substrato oco é aquecido ao longo de toda a extensão deste, com o elemento de aquecimento sendo movido altemativamente a uma velocidade uniforme ao longo da extensão do tubo de substrato rotativo, após camadas de vidro terem sido depositadas na superfície interna. Sob a influência da tensão da superfície do material do tubo de substrato amolecido, o diâmetro do tubo de substrato diminui gradualmente até que o tubo de substrato se fecha inteiramente, provendo então uma pré forma na forma de uma barra maciça, a partir da qual uma fibra óptica é estirada, aquecendo uma extremidade desta.

Um dopante que é geralmente usado na fabricação de fibras ópticas a partir de vidro de quartzo, é o dióxido de germânio (Ge02). Quando um tubo de substrato oco contendo vidro de quartzo dopado com um dopante ligeiramente volátil, por exemplo, o dióxido de germânio, é submetido a contração, parte do dopante pode evaporar das camadas de vidro que tenham sido depositadas por último. Isto resulta em uma perturbação no perfil de índice de refração, cuja perturbação tem um efeito adverso na largura de faixa da fibra óptica. De acordo com a especificação da citada Patente U.S. surgiu que a assim chamada baixa no perfil de índice de refração de fibras ópticas pode ser evitado se, no momento do fechamento do tubo de substrato oco, um agente de gravação gasoso é passado através do tubo de substrato, que ainda está oco naquele ponto, de modo a obter uma barra maciça.

Para a nova geração de fibras ópticas, a transmissão de grandes quantidades de dados é da maior importância, e é desejável fabricar fibras multimodo para assim chamados sistemas Ethernet de 10-gigabit ou > 2,5 Gb, que possuem um perfil de índice de refração que é livre de perturbações. Tais perturbações de perfil especiais em uma fibra multimodo conduzem a uma perturbação indesejável da luz passando através da fibra. O objetivo da presente invenção é prover uma fibra multimodo que seja livre de perturbações em seu perfil de índice de refração.

De acordo com a presente invenção, a fibra multimodo conforme referida na introdução, é caracterizada pelo fato de que a área em tomo do centro da fibra possui um perfil de índice de refração tal que as respostas de uma medição de DMD (Retardo de Modo Diferencial) realizada sobre uma fibra possuindo uma extensão de pelo menos 300 m são obtidas sem qualquer divisão de pulso ocorrendo no centro da fibra.

Experiências realizadas mostraram que o centro da fibra é da maior importância com vistas à adequabilidade de uma fibra multimodo para transmissão de dados de alta velocidade. A adequabilidade de uma fibra multimodo para transmissão de dados de alta velocidade é avaliada por meio de uma assim chamada medição de DMD (Retardo de Modo Diferencial), na qual a transmissão de um pulso de luz é medida em diversas posições radiais através do núcleo da fibra óptica. Uma extensão de fibra de 300 m é uma extensão que é geralmente usada como a extensão máxima na prática. Ainda mais, a quantidade de desgaste de fibra será pequena quando uma medição DMD é realizada em uma fibra de tal comprimento. r E preferido realizar a medição DMD por meio de um laser a um comprimento de onda de 850 nm e uma duração de pulso curta e uma pequena largura espectral, na qual uma assim chamada fibra de modo único é usada para irradiar a fibra multimodo a ser medida. Se uma fibra multimodo apresenta um pequeno desvio na parte central do perfil de índice de refração ideal, o alargamento do pulso ou um assim chamado pulso duplo na curva DMD será observado. Como um resultado do citado alargamento do pulso, a luz passará através daquela parte do núcleo da fibra a velocidades variáveis, o que é indesejável. É desejável que a fibra multimodo que é usada na presente invenção possua um perfil de índice de refração de acordo com a seguinte equação: onde: ni = valor de índice de refração do centro da fibra r = posição radial na fibra (pm) Δ = contraste do índice de refração da fibra α = parâmetro de forma de perfil a = raio da fibra (pm) O parâmetro de forma de perfil ct determina o comprimento de onda no qual a largura de faixa máxima da fibra é medida. No caso de um valor de α maior, a largura de faixa máxima é medida a um comprimento de onda mais baixo. Mudando o valor de cc desta maneira, toma-se possível otimizar a largura de faixa de uma fibra a um comprimento de onda particular. Para a próxima geração de fibras ópticas, em particular fibras ópticas possuindo um raio de mais de 20 μτη, o parâmetro de forma de perfil α é mudado de modo a otimizar a largura de faixa da fibra a um comprimento de onda de 850 nm. Um perfil α muito preciso pode ser obtido depositando camadas possuindo um valor de índice de refração precisamente definido no interior do tubo de substrato oco. A presente fibra multimodo tem preferivelmente um núcleo possuindo um diâmetro de 50 pm. A presente invenção relaciona-se adicionalmente a um método para fabricar uma fibra multimodo conforme definido nas reivindicações anexas. O método para fabricar a presente fibra multimodo é conhecido da patente Alemã NL 1013944 do presente requerente, cujo conteúdo pode ser considerado plenamente incorporado aqui. O método que é conhecido da citada patente relaciona-se a um método para depositar camadas de vidro, que podem ou não ser dopadas, no interior de um tubo de substrato, por meio de uma técnica de deposição química em fase vapor (CVD) usando uma mistura de gás reativa, de modo a obter uma pré forma possuindo um perfil de índice de refração precisamente definido, cujo método compreende as etapas de: a) determinar o perfil de índice de refração desejado da pré forma a ser fabricada, b) ajustar precisamente ambas composição e taxa de fornecimento da mistura de gás reativa, para fabricar a pré forma pretendida em conformidade com o perfil de índice de refração determinado na etapa a) c) introduzir a mistura de gás reativa, sob condições ajustadas na etapa b), no tubo de substrato, e efetuando ali uma reação, de modo a obter a deposição dos óxidos de formação de vidro no interior do tubo de substrato, d) contrair o tubo de substrato obtido a partir do processo de deposição da etapa c) em uma pré forma e subseqüentemente submeter a citada pré forma a uma medição de perfil de índice de reffação, e) comparar o perfil de índice de reffação determinado na etapa a) com o perfil de índice de reffação medido na etapa d), e f) corrigir as diferenças nos perfis de índice de reffação medidos na etapa e), adaptando a composição da mistura do gás reativo como uma função do tempo, durante o processo de deposição subseqüente.

Usando as etapas anteriormente mencionadas a) - f), é possível obter perfis de índice de reffação precisamente definidos em uma pré forma, nos quais há realimentação da medição do perfil de índice de reffação na pré forma final e dosagem de gás usada no processo de deposição. Os resultados da medição do perfil de índice de reffação conforme obtidos na etapa d) são usados para ajustar o processo de produção na etapa c), para fabricar a pré forma. Com base na medição do perfil de índice de reffação obtido na etapa d) é então possível, de acordo com a invenção mencionada anteriormente, determinar a extensão à qual o processo, em particular a composição da mistura de gás reativa, deve ser ajustado no sentido de se aproximar do perfil de índice de reffação desejado da etapa a), tão próximo quanto possível. Após ambas composição e taxa de fornecimento da mistura de gás reativa ter sido precisamente ajustada de acordo com a etapa b) da invenção mencionada anteriormente, o processo de deposição de acordo com a etapa c) é realizado. Uma vez que o processo de deposição de acordo com a etapa c) tenha sido terminado, a pré forma então obtida é submetida a uma medição de perfil de índice de reffação na etapa d). O perfil de índice de reffação medido na etapa d) é então comparado com o perfil de índice de reffação determinado na etapa a), após o que uma correção das diferenças nos perfis de índice de reffação medidos na etapa e) pode ter lugar na etapa f), adaptando a composição da mistura de gás reativa a ela, como uma função do tempo, durante o processo de deposição subseqüente. Deveria ser entendido que a correção realizada na etapa f) pode requerer que a composição da mistura de gás reativa seja adaptada continuamente durante o processo de deposição subseqüente. Se as diferenças nos perfis de índice de refração que são medidas na etapa e) são aceitáveis dentro de tolerâncias específicas, entretanto, nenhuma correção da composição da mistura de gás reativa terá lugar durante o processo de deposição subseqüente. A correção terá lugar somente quando as diferenças medidas na etapa de deposição e) excederem a faixa de tolerância específica. O processo PCVD conforme descrito acima, toma possível fabricar uma fibra multimodo possuindo um perfil de índice de refração, na qual o núcleo é composto de vários milhares de camadas. O valor do índice de refração pode ser mudado para cada uma das citadas camadas, o que resulta em um perfil α muito preciso.

Ao desenvolver a próxima geração de fibras, verificou-se que a área em tomo do centro de uma fibra, que possui um diâmetro de 1 - 6 pm, é da maior importância para evitar a ocorrência de divisão de pulso no centro da fibra, ao realizar uma medição DMD, cuja medição tem lugar a um comprimento de onda de 850 nm com um MFD de irradiação (Diâmetro de Campo de Modo) < 6 pm. A presente invenção será explicada posteriormente por meio de um número de exemplos e figuras, que não constituem de modo algum uma limitação da presente invenção.

Figura 1 mostra o perfil de índice de refração e os resultados da medição DMD de uma fibra óptica de acordo com a técnica anterior.

Figura 2 mostra o perfil de índice de refração e os resultados da medição DMD de uma outra fibra óptica conhecida da técnica anterior.

Figura 3 mostra o perfil de índice de refração e os resultados da medição DMD de uma fibra multimodo de acordo com presente invenção.

Figura 1 mostra a metade do perfil de índice de refração da fibra de acordo com a técnica anterior do lado esquerdo, enquanto também o perfil α ideal de acordo com a fórmula acima é mostrado. Um aumento no desvio do valor do índice de refração é mostrado presente na área em tomo do centro da fibra. Do lado direito, a Figura 1 mostra os resultados da medição DMD, na qual o eixo X representa tempo e o eixo Y representa as várias medições nas várias posições ao longo do núcleo da fibra. O pulso inferior é a medição exatamente no centro da fibra e os outros pulsos são medições nas etapas de -1 e 1 pm através do núcleo, com a linha superior indicando então a medição a uma distância de 26 pm do núcleo. Figura 1 mostra claramente que o desvio valor do índice de refração do perfil α ideal se toma maior próximo ao centro da fibra, de tal modo que uma protuberância no perfil de índice de refração pode ser observada. Dos resultados da medição DMD segue que a citada protuberância resulta em um significativo alargamento do pulso ou divisão de pulso, em tomo do centro do núcleo. Este aumento no valor do índice de refração causa uma desaceleração na passagem de luz através desta parte do núcleo.

Figura 2 mostra esquematicamente o perfil de índice de refração de uma fibra de acordo com a técnica anterior, possuindo a mesma dimensão usada na Figura 1, com a divisão de pulso tendo lugar nas medições DMD também neste caso. O perfil de índice de refração mostra claramente que o valor de índice de refração medido é mais baixo que o perfil α ideal no centro do núcleo, e como um resultado do citado calor de índice de refração mais baixo, a luz passará a uma velocidade maior através desta parte da fibra. Verificou-se que este sério caso de divisão de pulso não foi causado pelo “mergulho” central resultante da contração do tubo de substrato oco em uma barra maciça, porém perturbações no valor do índice de refração na área em tomo do centro do núcleo, cuja área de índice de refração pode ser precisamente corrigida, usando o processo PCVD conhecido da Patente Alemã NL 1013944.

Figura 3 mostra o perfil de índice de retração de os resultados da medição DMD da presente fibra multimodo, cuja fibra foi obtida usando o método conhecido da Patente Alemã NL 1013944. Uma vez que o perfil de índice de retração medido corresponde substancialmente ao perfil α ideal, no qual não há desvio de perturbação, as respostas da medição DMD não apresentam qualquer divisão de pulso ou alargamento de pulso em qualquer posição na área em tomo do núcleo da presente fibra multimodo. Quando tal fibra é usada, uma taxa de transmissão de > 2,5 Gb/s ao longo de uma extensão de pelo menos 300 m desta fibra, é possível.

Claims

1. Fibra multimodo possuindo um perfil de índice de refração, caracterizada pelo fato de que a área em tomo do centro da fibra possui um perfil de índice de refração de tal modo que as respostas de uma medição DMD (Retardo de Modo Diferencial) realizada em uma fibra possuindo uma extensão de pelo menos 300 m, são obtidas sem qualquer divisão de pulso, ocorrendo no centro da fibra.

2. Fibra multimodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil de índice de refração é de acordo com a seguinte equação: onde: nj = valor de índice de refração do centro da fibra r = posição radial na fibra (pm) Δ = contraste do índice de refração da fibra α = parâmetro de forma de perfil a = raio da fibra (μιη)

3. Fibra multimodo de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a medição DMD é realizada a um comprimento de onda de 850 nm com um MFD (Diâmetro de Campo de Modo) de irradiação < 6 pm.

4. Fibra multimodo de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a área em tomo do centro de uma fibra tem um diâmetro de 1 - 6 pm.

5. Fibra multimodo de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o núcleo tem um diâmetro de 50 pm.

6. Método para fabricar uma fibra multimodo possuindo um perfil de índice de refração, onde as camadas de vidro, que podem ou não ser dopadas, são depositadas no interior de um tubo de substrato, por meio de uma técnica de deposição de vapor químico, usando uma mistura de gás reativa, de modo a obter uma pré forma possuindo um perfil de índice de refração precisamente definido, a partir de cuja pré forma uma fibra multimodo é estirada, caracterizado pelo fato de que a área em tomo do centro da fibra multimodo possui um perfil de índice de refração de tal modo que as respostas de uma medição DMD (Retardo de Modo Diferencial) realizadas em uma fibra possuindo uma extensão de pelo menos 300 m são obtidas sem qualquer divisão de pulso ocorrendo no centro da fibra.