ES2313804T3 - Fibra optica para sistemas de redes de acceso o redes metropolitanas. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de comunicación óptica metropolitano o de acceso de alta velocidad (10), que comprende: un transmisor (12) de señal óptica que trabaja en una banda de longitudes de onda (32, 34) alrededor de al menos una de una primera longitud de onda de trabajo a alrededor de 1310 nm y una segunda longitud de onda a alrededor de 1550 nm; una línea de transmisión óptica (14) acoplada en un extremo al transmisor de señal óptica (12), que comprende al menos una fibra óptica monomodo con un núcleo y un revestimiento, que presenta una máxima diferencia de índice de refracción localizada en una capa del susodicho núcleo; un receptor (16) acoplado a un extremo opuesto de la línea de transmisión óptica (14); caracterizada por el hecho de que la susodicha fibra presenta una longitud de onda de corte de cable menor de 1300 nm, una dispersión positiva con un valor absoluto entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a una de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión negativa con un valor absoluto entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a la otra de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión cero a una longitud de onda entre las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, y un área efectiva a una longitud de onda alrededor de 1550 nm mayor de alrededor de 60 mum 2 .
Description
Fibra óptica para sistemas de redes de acceso o
redes metropolitanas.
La presente invención se refiere en general a un
sistema de comunicación óptica para transmisión de señales. Más
particularmente, la invención se refiere a una fibra de transmisión
óptica que puede ser utilizada en una red de acceso o una red
metropolitana.
Las redes de transmisión óptica emplean líneas
de comunicación óptica compuestas por una serie de extensiones de
fibra óptica que conectan un transmisor a un receptor. A la red que
cubre la mayor distancia se le conoce como red de transporte. La
red de transporte se emplea típicamente para realizar una conexión
punto a punto entre ciudades y se compone normalmente de
extensiones de fibra de 80 km. A menudo se conectan amplificadores
de señal entre las extensiones de fibra para contrarrestar las
pérdidas de potencia en la línea de transmisión.
Las redes de transporte generalmente están
conectadas a redes más pequeñas llamadas redes metropolitanas. Las
redes metropolitanas emplean una estructura de espina dorsal
utilizada para distribuir las señales recibidas de la red de
transporte. La distancia cubierta por una red metropolitana es
típicamente equivalente a una extensión de la red de transporte.
Sin embargo, esta distancia puede en general llegar hasta 150 km
para cubrir grandes áreas metropolitanas. Las redes metropolitanas
se utilizan para recoger y distribuir las señales provenientes de y
hacia la ciudad. Las redes metropolitanas se comprenden de mejor
modo si se ven como la interfaz entre el transporte directo de
larga distancia y las redes más pequeñas de distribución conectadas
al receptor final.
Generalmente se hace referencia a las redes más
cortas de distribución como redes de distribución o redes de
acceso. Para mayor simplicidad, se utilizará el término redes de
acceso con la intención de incluir las redes de acceso y las redes
de distribución, así como cualquier otra red que consiga el mismo
propósito. Las redes de acceso son las redes más cortas y sirven
para conectar el receptor final a la red metropolitana.
Debido a que cada categoría de red está
destinada a cumplir un propósito diferente, las características de
transmisión de la fibra óptica utilizada en cada red son
preferiblemente diferentes. Por ejemplo, el propósito primario de
una red de transporte es transportar una señal a lo largo de una
gran distancia. De ese modo, la fibra óptica óptima para una red de
transporte debería presentar unas pérdidas de potencia pequeñas, o
baja atenuación. Al presentar una baja atenuación disminuirá el
número de amplificadores requerido para enviar la señal a lo largo
de la distancia de transmisión y aumentará la eficacia global de la
red.
El principal propósito de las redes
metropolitanas y las redes de acceso es distribuir la señal recibida
de la red de transporte. Ya que ambas redes se centran en
distribuir la señal, la fibra óptima para ambas redes presentará
características de transmisión similares. Más particularmente, la
fibra óptima para ambas redes debería ser capaz de soportar un gran
número de señales a una cadencia de transmisión elevada. La fibra
debería permitir que las señales se separen fácilmente. Además, la
fibra debería presentar una atenuación baja (de igual modo que la
fibra de la red de transporte) para evitar la necesidad de
amplificaciones excesivas y un área efectiva bastante amplia para
permitir acoplamientos (por ejemplo, por medio de empalmes y/o
conectores).
La llamada área de núcleo efectiva, o
brevemente, área efectiva, se define como
\hskip3cm100
donde r es la coordenada radial de
la fibra y F(r) es el modo fundamental de distribución
radial.
Otras características deseadas de una fibra de
red metropolitana incluyen la capacidad de soportar una gran
cantidad de potencia óptica y la presencia de una baja pendiente de
dispersión. La frecuencia de separación de las señales ópticas que
viajan por la red metropolitana requiere que señales con una gran
cantidad de potencia se acoplen al inicio de la fibra. Por
consiguiente, la fibra metropolitana debería presentar una baja
atenuación y debería presentar un coeficiente de
no-linealidad \gamma bastante bajo para poder
afrontar efectos no lineales inducidos por la señal de alta
potencia. Una pendiente de dispersión baja ayuda a igualar la
dispersión entre los canales WDM.
La fuerza de los efectos no lineales que
aparecen en la propagación de pulsos en fibras ópticas está
relacionada con el producto entre el coeficiente de
no-linealidad \gamma y la potencia P. La
definición del coeficiente de no-linealidad, tal
como se da en el trabajo "propagación de pulso no lineal en una
guía dieléctrica monomodo" por Y. Kodama y otros, IEEE Journal
of Quantum Electronics, vol. QE-23, No. 5, 1987, es
la siguiente:
\hskip3cm101
donde n_{eff} es índice de
refracción del modo efectivo, \lambda es la longitud de onda de
una señal, n(r) es la distribución radial del índice de
refracción, y n_{2}(r) es la distribución radial del
coeficiente de índice no
lineal.
Los solicitantes han identificado que la
ecuación (2) toma en consideración la dependencia radial del
coeficiente de índice no lineal n_{2} que se debe a la variación
de la concentración de los dopantes de fibra empleados para
aumentar (o disminuir) el índice de refracción con respecto al del
sílice puro.
Si se desprecia la dependencia radial del
coeficiente de índice no lineal n_{2} se obtiene una expresión
comúnmente empleada para el coeficiente \gamma.
(3)\lambda =
\frac{2\pi n_{2}}{\lambda
A_{eff}}
La aproximación (3), en contraste con la
definición (2) no distingue entre perfiles radiales del índice de
refracción que presentan el mismo valor A_{eff} de núcleo efectivo
pero valores de \gamma diferentes. Mientras que se utiliza a
menudo 1/A_{eff} como medida de la fuerza de los efectos no
lineales en una fibra de transmisión, realmente \gamma tal como
se define en la ecuación (2), proporciona una mejor medida de la
fuerza de esos efectos.
Además, la fibra utilizada en las redes de
acceso y metropolitanas debe ser compatible con la fibra utilizada
en las redes de transporte y en los sistemas ya instalados. La mayor
parte de los sistemas instalados actualmente presentan longitudes
de onda de trabajo dentro de una banda de longitudes de onda
alrededor de o bien 1310 nm o 1550 nm. Generalmente, las
transmisiones de larga distancia precisan de una baja atenuación,
que se puede obtener con longitudes de onda mayores. Para sacar
provecho de la baja atenuación, la tendencia actual en los
amplificadores ópticos es permitir la amplificación de longitudes de
onda mayores. Los amplificadores de nueva generación están
extendiendo la banda de amplificación de longitudes de onda
alrededor de 1550 nm para incrementarla hasta e incluir 1625 nm
como una longitud de onda de trabajo posible. Las redes de acceso
trabajan típicamente en una banda de longitudes de onda alrededor de
1310 nm y se han desarrollado una serie de componentes para
trabajar también a esa longitud de onda. Además, los sistemas CATV
trabajan generalmente alrededor de 1550 nm pero pueden incluir un
canal de servicio que trabaja alrededor de 1310 nm. Además, se está
desarrollando la amplificación óptica en la banda de longitudes de
onda alrededor de 1310 nm.
Para tomar en cuenta esas consideraciones, la
fibra óptima metropolitana o de acceso debería ser capaz de
trabajar en el interior de las bandas de longitudes de onda que se
encuentran alrededor de las longitudes de onda de 1310 nm y 1550 nm
y soportar tanto sistemas de dispersión positiva como negativa. Al
trabajar de modo satisfactorio en estas bandas de longitudes de
onda, la fibra de red metropolitana soportará componentes
disponibles actualmente instalados para sistemas de 1310 nm y
también se adaptará a futuras generaciones de componentes que
trabajen con longitudes de onda hasta 1625 nm.
Para satisfacer la condición de alta capacidad,
las redes metropolitanas y de acceso probablemente sacarán provecho
de una tecnología de multiplexación por división de longitud de onda
(WDM) para aumentar el número de canales de transmisión. La
tecnología WDM está limitada por el fenómeno de mezcla de cuatro
ondas (FWM) que da como resultado la mezcla de señales que viajan
en diferentes canales de transmisión. Se puede minimizar o evitar
este fenómeno utilizando fibras monomodo que presentan un valor
absoluto de dispersión que es mayor de cero alrededor de las
longitudes de onda de trabajo. Sin embargo, si el valor de
dispersión de la fibra es demasiado grande, las señales se
distorsionarán durante la transmisión a menos que se incluyan
dispositivos de compensación de distorsión en la línea de
transmisión.
Existen muchos tipos de fibra óptica que se
utilizan actualmente en sistemas WDM, cada uno de los cuales, por
las razones explicadas más abajo, es incapaz de satisfacer los
requerimientos de una red metropolitana o de acceso. La fibra
monomodo, de índice escalonado (SM), por ejemplo, presenta una
dispersión cero a una longitud de onda de trabajo de 1310 nm y una
dispersión positiva elevada (17 ps/nm/km) a una longitud de onda de
trabajo de 1550 nm. Este tipo de fibra no es apropiado para ser
utilizado en redes metropolitanas o de acceso ya que las
simulaciones muestran que no se pueden conseguir transmisiones de 10
Gbit/s a 1550 nm sin compensación de dispersión para una fibra SM
de 50 km. Además, la fibra SM no es compatible con sistemas que
requieran una dispersión negativa por encima de 1310 nm. Además, la
fibra SM no soporta transmisiones WDM a alrededor de 1310 nm debido
a la baja dispersión.
Las fibras de dispersión desplazada (DS)
presentan una dispersión cero a la longitud de onda de trabajo de
1550 nm y una alta dispersión negativa a la longitud de onda de 1310
nm. De ese modo, las fibras DS son susceptibles de presentar
problemas de FWM alrededor de la longitud de onda de 1550 nm y
requerirían corrección de dispersión a la longitud de onda de 1310
nm. Además, las fibras DS son incompatibles con sistemas que
requieran una dispersión positiva por debajo de 1550 nm. De ese
modo, las fibras DS no son muy apropiadas para redes metropolitanas
o de acceso.
Las fibras de gran área efectiva (LEA) también
pueden ser utilizadas en sistemas WDM. Sin embargo, esas fibras
presentan a menudo una longitud de onda de corte por encima de 1310
nm y, por lo tanto, no son monomodales a la longitud de onda de
1310 nm. Esta condición redujo la utilización de las fibras LEA
únicamente a sistemas alrededor de 1550 nm. Por lo tanto, tampoco
las fibras LEA son apropiadas para su utilización en redes
metropolitanas o de acceso.
Las fibras con dispersión no cero (NZD) también
se emplean típicamente en sistemas WDM. Sin embargo, estas fibras
presentan a alrededor de 1310 nm un valor absoluto de dispersión
elevado. De este modo, las fibras NZD requieren compensación de
dispersión a alrededor de 1310 nm para mantener una cadencia de
transmisión de datos aceptable.
Los solicitantes han observado que las fibras
NZD, así como las fibras DS, presentan típicamente valores pico de
diferencia de índice de refracción en el centro del núcleo mayores
de 0.0100, por ejemplo de 0.0120.
Además, se han diseñado fibras de dispersión no
cero de pendiente de dispersión reducida (RDS-NZD)
para satisfacer las necesidades de sistemas de larga distancia WDM o
DWDM. Estas presentan una dispersión baja y una pendiente de
dispersión baja en una banda de longitudes de onda alrededor de 1550
nm, y un valor absoluto de dispersión relativamente pequeño
alrededor de 1310 nm. Por ejemplo, Lucent Technologies publicaron
una nota de prensa en Junio 1998 presentando su fibra Truwave® RS
que presenta una pendiente de dispersión baja. Según la nota, la
nueva fibra presenta una pendiente de dispersión a lo largo de una
banda de longitudes de onda de aproximadamente
1530-1620 nm con un valor bajo, de modo que la
dispersión se encuentra aproximadamente entre
3.5-7.5 ps/nm/km. La fibra Truewave® RS es
comercializada actualmente por Lucent Technologies.
Los Solicitantes han determinado que el área
efectiva de una fibra Truewave® RS a una longitud de onda de
alrededor de 1550 nm es aproximadamente 55 \mum^{2}. En general,
los Solicitantes han determinado que se alcanza una pendiente de
dispersión reducida en fibras RDS-NZD a expensas de
un área efectiva bastante pequeña. Por consiguiente, las fibras
RDS-NZD distan mucho de ser óptimas debido a sus
características de acoplamiento y de separación.
Varias publicaciones divulgan fibras ópticas que
presentan una variedad de diferentes características de
transmisión. Por ejemplo, Meter Klaus Bachmann, "Fibras Monomodo
de Dispersión Desplazada y Dispersión Aplanada; Situación
Mundial", ECOC, 1986, pp. 17-25, describe una
variedad de fibras monomodo, incluyendo fibras de dispersión
desplazada y dispersión aplanada que presentan perfiles de índice de
refracción diferentes. De modo similar, B. James Ainslie y Clive R.
Day, "Un Examen de Fibras Monomodo con Características de
Dispersión Modificadas", Journal of Lightwave Technology,
Vol.LT-4, No.8, Agosto 1986, describen fibras de
dispersión desplazada que presentan perfiles de índices de
refracción para producir una longitud de onda de dispersión cero a
1300 nm o a 1510 nm.
También se han divulgado técnicas para conseguir un espectro de dispersión relativamente plano a lo largo de un intervalo amplio de longitudes de onda.
También se han divulgado técnicas para conseguir un espectro de dispersión relativamente plano a lo largo de un intervalo amplio de longitudes de onda.
La patente U.S. No. 4,402,570 de Chang, trata un
método para fabricar fibras ópticas que presenten una atenuación y
dispersión minimizada a longitudes de onda de trabajo de 1.3 \mum
y 1.55 \mum. La atenuación y dispersión minimizadas se obtienen
gracias a una cancelación entre las dispersiones del material y de
la longitud de onda que se debe a la propia selección de
parámetros.
La patente U.S. No. 4,412,722 de Carnevale y
otros trata una fibra óptica que soporta una transmisión monomodo a
una longitud de onda típicamente entre 0.6 \mum y 1.7 \mum. El
índice de refracción del material del núcleo es gradual en la
dirección radial de modo que proporciona a la fibra óptica una
dispersión total muy baja y por lo tanto gran ancho de banda.
La patente U.S. No. 4,715,679 de Bhagavatula
trata una fibra óptica que comprende un núcleo rodeado por una capa
de material de revestimiento. El núcleo se caracteriza por el hecho
de que incluye una región de índice de refracción negativo.
Eligiendo adecuadamente las características de la depresión del
índice del núcleo, se puede diseñar una fibra que presente
características deseadas de dispersión de guía de ondas. De ese
modo, se puede obtener una minimización de la dispersión a lo largo
de un intervalo amplio de longitudes de onda sin efectos adversos
de pérdidas de sistema.
La patente U.S. No. 4,744,631 de Eichenbaum y
otros trata un cable de cinta de fibra óptica monomodo. El cable
incluye un componente de relleno y/o fibras que presentan un
recubrimiento que comprende un recubrimiento interno de módulo bajo
y un recubrimiento externo de módulo elevado. El cable de
comunicación según la patente '631 es capaz de transmitir una señal
con una atenuación de menos de 0.1 dB/km.
La patente U.S. No. 4,852,968 de Reed trata una
fibra óptica monomodo. El perfil del índice de refracción de la
fibra presenta una región con índice negativo o de trinchera en la
región del núcleo. La ventaja principal de esta estructura de fibra
es la facilidad de ajustar las características de la fibra por medio
de un ajuste del tamaño o emplazamiento de la región negativa.
Según Reed una ventaja adicional de su invención es la posibilidad
de conseguir un confinamiento de la potencia mejorado.
La patente U.S. No. 5,613,027 de Bhagavatula
trata una fibra óptica de guía de ondas monomodo diseñada para
transmisiones de datos de alta velocidad. Una característica
relevante del núcleo de guía de ondas es que el índice de
refracción mínimo de la región central del núcleo es menor que el
índice mínimo de la región anular adyacente. Esta característica
permite una longitud de onda previamente seleccionada con dispersión
cero y una magnitud de dispersión a lo largo de un intervalo de
longitudes de onda objetivo. La patente '027 trata la alteración de
la longitud de onda de dispersión cero para coincidir con la
longitud de onda de trabajo para reducir la dispersión total de la
transmisión.
La solicitud de patente EP 862,069 (Nippon
Telegraph and Telephone) divulga, entre otras, una fibra óptica
capaz de eliminar efectos ópticos no lineales. El FWM es eliminado
haciendo variar la dispersión cromática de la fibra óptica a lo
largo de la dirección longitudinal. La la figura 14 de esta
solicitud muestra un cambio en la longitud de onda de dispersión
cero cuando se cambia cada diferencia relativa de índice mientras se
mantiene una relación de índice dada entre un núcleo y un primer,
un segundo y un tercer revestimiento. Cambiando la combinación de
diferencias relativas de índices, se puede conseguir una dispersión
cero en la banda de longitudes de onda de 1.3 a 1.6 \mum o en una
banda de longitudes de onda más larga.
La solicitud de patente EP 779,524 (Coming
Incorporated) divulga una guía de ondas óptica monomodo que limita
los efectos no lineales tanto en la ventana de trabajo de 1300 nm
como en la ventana de trabajo de 1550 nm como resultado de su
amplia área efectiva.
La solicitud de patente EP 721, 119 (Coming
Incoprporated) divulga una guía de ondas óptica monomodo que
presenta dispersión no cero baja a lo largo de un intervalo
preseleccionado de longitudes de onda. La magnitud absoluta de la
dispersión total se mantiene en el intervalo de 0.5 a 3.5
ps/nm-km a lo largo del intervalo de longitudes de
onda preseleccionado.
Los solicitantes han determinado que un factor
de mérito (FOM) en una fibra óptica para una red metropolitana o de
acceso es el producto entre el número de canales WDM, la velocidad
de transferencia de datos del canal y la longitud máxima de fibra
sobre la que se puede mantener la susodicha velocidad de
transferencia de datos para cada canal. Específicamente, los
solicitantes han descubierto que la fibra convencional no puede
soportar transmisiones de alto FOM en la banda de longitudes de
onda alrededor de 1310 nm.
Los solicitantes han averiguado que otra
característica relevante de una fibra óptica para una red
metropolitana o de acceso es la facilidad de empalme y conexión.
Los solicitantes han percibido que las fibras
convencionales y las fibras divulgadas en las publicaciones
descritas son incapaces de satisfacer las necesidades de una red
metropolitana o de acceso, en particular por el hecho de que no
proporcionan un alto valor del FOM definido más arriba en
combinación con capacidades deseables de empalme y
acoplamiento.
Por consiguiente, la presente invención está
dirigida a un aparato para una red metropolitana o de acceso que
obvia fundamentalmente una o más de las limitaciones y desventajas
de las disposiciones anteriores descritas. Los objetos y ventajas
de la invención se realizarán y alcanzarán por medio de los
elementos y combinaciones señalados en particular en las
reivindicaciones en anexo. Los objetos y ventajas adicionales de la
invención se expondrán en parte en la descripción que viene a
continuación, y en parte se harán evidentes a partir de la
descripción, o pueden ser aprendidos por medio de la práctica de la
invención.
En un aspecto, la invención es un sistema de
comunicación óptica metropolitano o de acceso de alta velocidad. El
sistema comprende un transmisor de señal óptica que trabaja en una
banda de longitudes de onda alrededor de al menos una de una
primera longitud de onda de trabajo a alrededor de 1310 nm y una
segunda longitud de onda a alrededor de 1550 nm. El sistema también
comprende una línea de transmisión óptica acoplada en un extremo al
transmisor de señal óptica y un receptor acoplado a un extremo
opuesto de la línea de transmisión óptica. La línea de transmisión
comprende una fibra óptica monomodo que presenta una máxima
diferencia de índice de refracción localizada en una capa de núcleo
de la fibra. La fibra presenta una longitud de onda de corte de
cable menor de 1300 nm,
una dispersión positiva con un valor entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a una de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión negativa con un valor absoluto entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a la otra de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión cero a una longitud de onda entre las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, y un área efectiva mayor de alrededor de 60 \mum^{2} a una longitud de onda alrededor de 1550 nm.
una dispersión positiva con un valor entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a una de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión negativa con un valor absoluto entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a la otra de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión cero a una longitud de onda entre las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, y un área efectiva mayor de alrededor de 60 \mum^{2} a una longitud de onda alrededor de 1550 nm.
La línea de transmisión óptica presenta
ventajosamente una longitud menor o igual que alrededor de 150 km,
preferiblemente menor o igual que alrededor de 80 km.
Típicamente, la dispersión a la primera longitud
de onda de trabajo es negativa y la dispersión a la segunda
longitud de onda de trabajo es positiva, y la dispersión aumenta
monotónicamente desde la primera longitud de onda de trabajo a la
segunda longitud de onda de trabajo.
Según un modo de realización preferido, la banda
de longitudes de onda alrededor de la primera longitud de onda de
trabajo se sitúa desde alrededor de 1300 nm a 1350 nm y la banda de
longitudes de onda alrededor de la segunda longitud de onda de
trabajo se sitúa desde alrededor de 1450 nm a 1625 nm.
Preferiblemente, la fibra presenta un área
efectiva mayor de 65 \mum^{2} a una longitud de onda de
aproximadamente 1550 nm.
Preferiblemente, la fibra presenta un
coeficiente de no-linealidad menor de 1.5
W^{-1}m^{-1} en la segunda banda de longitudes de onda.
Preferiblemente, la fibra presenta una pendiente
de dispersión menor de alrededor de 0.08 ps/nm^{2}/km en la
segunda banda de longitudes de onda.
Preferiblemente, la fibra presenta una
sensibilidad a la microcurvatura de menos de aproximadamente 10
(dB/km)/
(g/mm) en la segunda banda de longitudes de onda.
(g/mm) en la segunda banda de longitudes de onda.
Preferiblemente, la fibra cableada presenta una
longitud de onda de corte de transmisión que es menor que
aproximadamente 1250 nm.
En un modo de realización, el sistema de
comunicación comprende adicionalmente al menos un amplificador
óptico acoplado a lo largo de la línea de transmisión óptica.
Preferiblemente, la fibra presenta un
coeficiente de atenuación por macrocurvatura menor o igual que 50
dB/km para 100 vueltas de fibra enrolladas de forma no apretada con
un radio de alrededor de 30 mm, medido a 1550 nm. Más
preferiblemente, el coeficiente de atenuación por macrocurvatura,
medido en las condiciones arriba mencionadas, es menor o igual que
1 dB/km.
La fibra comprende un núcleo y un revestimiento
que rodea el núcleo. El núcleo puede comprender, en un primer modo
de realización preferido, un núcleo interno que presenta una primera
diferencia de índice de refracción y una primera capa de vidrio que
rodea el núcleo interno y que presenta una segunda máxima diferencia
de índice de refracción que es mayor que la primera diferencia de
índice de refracción y menor que aproximadamente 0.0140.
En un modo de realización, el núcleo interno
presenta una diferencia de índice de refracción fundamentalmente
igual a cero y un radio R de entre alrededor de 0.5 \mum y 2.5
\mum. La primera capa de vidrio puede presentar una máxima
diferencia de índice de refracción de entre alrededor de 0.0090 y
0.0140, un perfil \alpha de entre 1 y 3 y un espesor \deltaR de
entre alrededor de 0.5 \mum y 2.0 \mum.
En un modo de realización alternativo la fibra
comprende adicionalmente una segunda capa de vidrio radialmente
comprendida entre el núcleo interno y la primera capa de vidrio,
presentando la segunda capa de vidrio una diferencia de índice de
refracción fundamentalmente de cero y un radio exterior R de entre
alrededor de 1.0 \mum y 2.0 \mum. El núcleo interno puede
presentar una máxima diferencia de índice de refracción de entre
alrededor de 0.0020 y 0.0060, un perfil \alpha de entre 1 y 4 y un
radio a de entre alrededor de 0.5 \mum y 2.0 \mum. La primera
capa de vidrio puede presentar una máxima diferencia de índice de
refracción de entre alrededor de 0.0090 y 0.0140 y un espesor
\deltaR de entre alrededor de 1.0 \mum y 2.0 \mum.
En otro modo de realización alternativo la fibra
comprende adicionalmente una segunda capa de vidrio que rodea el
núcleo interno y que presenta un índice de refracción negativo. El
núcleo interno puede presentar una máxima diferencia de índice de
refracción de entre alrededor de 0.0060 y 0.0120, un perfil \alpha
de entre 1 y 10 y un radio W_{1} de entre alrededor de 2.5 \mum
y 5.5 \mum. La segunda capa de vidrio puede presentar un espesor
W_{2} de entre alrededor de 0.5 \mum y 5.5 \mum y una
diferencia mínima de índice de refracción de entre alrededor de
-0.0050 y -0.0002. La primera capa de vidrio puede presentar una
máxima diferencia de índice de refracción de entre alrededor de
0.0060 y 0.0120 y un espesor w_{3} de entre alrededor de 0.4
\mum y 3.0 \mum.
El núcleo puede comprender alternativamente, en
un segundo modo de realización preferido, un núcleo interno que
presenta una primera diferencia de índice de refracción; y una
primera capa de vidrio que rodea el núcleo interno. La diferencia
de índice de refracción del núcleo interno es mayor que la
diferencia de índice de refracción de la primera capa de vidrio y
la diferencia de índice de refracción de la primera capa de vidrio
es mayor que cero. El núcleo interno presenta una máxima diferencia
de índice de refracción de entre alrededor de 0.0060 y 0.0090.
En un modo de realización, el núcleo interno se
extiende hasta un radio exterior de entre alrededor de 2.0 y 4.0
\mum, y la primera capa de vidrio se extiende desde el radio
exterior del núcleo interno hasta un radio exterior de entre
alrededor de 3.0 y 5.0 \mum y presenta una máxima diferencia de
índice de refracción de entre alrededor de 0.0020 y 0.0050.
En otro modo de realización, se dispone una
segunda capa de vidrio entre el núcleo interno y la primera capa de
vidrio, presentando la segunda capa de vidrio una diferencia de
índice de refracción fundamentalmente igual a cero.
Preferiblemente, el núcleo interno se extiende hasta un radio
exterior de entre alrededor de 2.0 y 4.5 \mum y presenta un
índice de refracción máximo de entre alrededor de 0.0070 y 0.0090,
la segunda capa de vidrio se extiende desde el radio exterior del
núcleo interno hasta un radio exterior de entre alrededor de 3.0 y
5.0 \mum, y la primera capa de vidrio se extiende radialmente
desde el radio exterior de la segunda capa de vidrio alrededor de
2.0 a 4.0 \mum y presenta una máxima diferencia de índice de
refracción de entre alrededor de 0.0010 y 0.0030.
En un modo de realización adicional, se dispone
una segunda capa de vidrio que presenta una diferencia de índice de
refracción negativo entre el núcleo interno y la primera capa de
vidrio. Preferiblemente el núcleo interno se extiende hasta un
radio exterior de entre alrededor de 2.5 y 5.5 \mum, la segunda
capa de vidrio se extiende desde el radio exterior del núcleo
interno a lo largo de un espesor de entre alrededor de 0.5 y 5.5
\mum y presenta una diferencia mínima de índice de refracción de
entre alrededor de -0.0050 y -0.0002, y la primera capa de vidrio
se extiende radialmente desde el radio exterior de la segunda capa
de vidrio alrededor de 0.5 a 5.5 \mum y presenta una máxima
diferencia de índice de refracción de entre alrededor de 0.0010 y
0.0080.
En un segundo aspecto, la presente invención se
refiere a un método de transmisión óptica por multiplexación por
división de longitud de onda en un sistema de comunicación óptica
metropolitano o de acceso, que comprende las siguientes etapas:
- transmisión de señales ópticas a lo largo de un rango de canales de transmisión en el interior de al menos una de una primera longitud de onda de trabajo a 1310 nm y una segunda longitud de onda de trabajo a 1550 nm;
- acoplamiento de las señales ópticas en al menos una fibra óptica monomodo con un núcleo y un revestimiento, que presenta una máxima diferencia de índice de refracción localizada en una capa de vidrio del susodicho núcleo, y
- recepción de las señales de la fibra óptica monomodo;
caracterizado por el hecho de que
la fibra presenta una longitud de onda de corte de cable menor de
1300 nm, una dispersión positiva con un valor absoluto de entre
alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a una de las
primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión
negativa con un valor absoluto de entre alrededor de 5 ps/nm/km y
alrededor de 15 ps/nm/km a la otra de las primera y segunda
longitudes de onda de trabajo, una dispersión cero a una longitud
de onda entre las primera y segunda longitudes de onda de trabajo,
y un área efectiva a una longitud de onda alrededor de 1550 nm mayor
de aproximadamente 60
\mum^{2}.
A lo largo de la presente descripción se hace
referencia a perfiles de índice de refracción de fibras ópticas.
Los perfiles de índice de refracción comprenden varias secciones
dispuestas radialmente. En la presente descripción se hace
referencia a formas geométricas precisas de esas secciones, como
escalonada, perfil alfa, parábola. Como es conocido para alguien
con una formación ordinaria en la técnica, los procesos de
fabricación de fibras pueden introducir cambios en la forma de las
secciones estructurales de los perfiles de índice de refracción
idealizados descritos, como una depresión central en las
proximidades del eje de la fibra y colas de refracción asociadas a
los picos del índice de refracción. Sin embargo, se ha mostrado en
la literatura que estas diferencias no modifican las
características de la fibra si se mantienen bajo control.
En general, una sección de perfil de índice de
refracción presenta una sección de perfil de índice de refracción
efectiva asociada que es de forma diferente. Una sección de perfil
de índice de refracción efectiva puede ser sustituida por su
sección de perfil de índice de refracción asociada sin alterar las
prestaciones globales de guía de onda. Por ejemplo, véase,
"Ópticas de Fibra Monomodo", Luc B. Jeunhomme, Macel Dekker
Inc., 1990, página 32, sección 1.3.2 o U.S. 4,406,518 (Hitachi).
Además, se debe comprender que tanto la
descripción general precedente como la descripción detallada que
sigue a continuación se hacen a modo de ejemplo y únicamente con un
propósito explicatorio, y no son restrictivas de la invención tal
como se reivindica.
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras en anexo, que se incorporan y
constituyen una parte de esta especificación, ilustran varios modos
de realización de la invención, y junto con la descripción, sirven a
explicar los principios de la invención.
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de comunicaciones óptico que puede ser empelado con la
presente invención;
La figura 2 es un gráfico que ilustra
esquemáticamente la relación entre el valor de dispersión y la
longitud de onda de trabajo para un modo de realización de la
presente invención;
La figura 3 es un gráfico que ilustra los
valores de dispersión cromática para varias fibras convencionales,
incluyendo Sumitomo, Pure Silica Core: FOS, SM-R;
Lucent, TRUEWAVE(+); Corning, LEAF; FOS, SM-DS;
Lucent, TRUEWAVE(-); y Corning SMF LS(-);
La figura 4a es un gráfico que ilustra un perfil
de índice de refracción de una fibra que presenta características
de transmisión según la presente invención, en la que el perfil
presenta forma de anillo;
La figura 4b es una vista de sección transversal
de una fibra que presenta el perfil de índice de refracción de La
figura 4a;
La figura 5a es un gráfico que ilustra el perfil
de índice de refracción de una fibra que presenta características
de transmisión según la presente invención, en la que el perfil
presenta una forma de doble pico;
La figura 5b es una vista de sección transversal
de una fibra que presenta el perfil de índice de refracción de La
figura 5a;
La figura 6a es un gráfico que ilustra el perfil
de índice de refracción de una fibra que presenta características
de transmisión según la presente invención, en la que el perfil
presenta una región negativa;
La figura 6b es una vista de sección transversal
de una fibra que presenta el perfil de índice de refracción de La
figura 6a;
La figura 7a es un gráfico que ilustra el perfil
de índice de refracción de una fibra que presenta características
de transmisión según la presente invención, en la que el perfil
presenta una región negativa redondeada;
La figura 7b es una vista de sección transversal
de una fibra que presenta el perfil de índice de refracción de La
figura 7a;
La figura 8a es un gráfico que ilustra el perfil
de índice de refracción de una fibra que presenta características
de transmisión según la presente invención, en la que el perfil
presenta una forma escalonada;
La figura 8b es una vista de sección transversal
de una fibra que presenta el perfil de índice de refracción de La
figura 8a;
La figura 9a es un gráfico que ilustra un perfil
de índice de refracción de pico en pedestal de una fibra que
presenta características de transmisión según la presente
invención;
La figura 9b es una vista de sección transversal
de una fibra que presenta el perfil de índice de refracción de La
figura 9a;
La figura 10a es un gráfico que ilustra un
perfil de índice de refracción de pico y anillo de una fibra que
presenta características de transmisión según la presente invención;
y
La figura 10b es una vista de sección
transversal de una fibra que presenta el perfil de índice de
refracción de La figura 10a;
La figura 11a es un gráfico que ilustra un
perfil de índice de refracción de pico y anillo con una región
negativa de una fibra que presenta características de transmisión
según la presente invención; y
La figura 11b es una vista de sección
transversal de una fibra que presenta el perfil de índice de
refracción de La figura 11a;
\vskip1.000000\baselineskip
Se hará ahora referencia en detalle a los modos
presentes de realización preferidos de la invención, ejemplos que
se ilustran en las figuras en anexo. Allí donde sea posible, se
utilizarán los mismos números de referencia en las figuras para
hacer referencia a las mismas partes o similares.
Según la presente invención, se proporciona una
fibra de transmisión óptica que puede ser empleada en una red
metropolitana o de acceso. La red comprende un transmisor de señal
óptica que trabaja en una banda de longitudes de onda alrededor de
al menos una de una primera longitud de onda de trabajo a 1310 nm y
una segunda longitud de onda de trabajo a aproximadamente 1550 nm.
Se debe señalar que la banda de longitudes de onda alrededor de la
longitud de onda de trabajo a 1310 se conoce convencionalmente como
la segunda ventana de transmisión y que la banda de longitudes de
onda alrededor de la longitud de onda de trabajo a 1550 se conoce
convencionalmente como la tercera ventana de transmisión. Para los
propósitos de esta divulgación, sin embargo, se hará referencia a
las segunda y tercera ventanas de transmisión (posiblemente
extendidas hasta una longitud de onda de 1625 nm) como las primera
y segunda bandas de longitudes de onda.
Al menos una fibra óptica monomodo, que presenta
una máxima diferencia de índice de refracción que se sitúa en una
zona de núcleo radial, se acopla al transmisor de señal óptica. La
fibra cableada presenta una longitud de onda de corte menor de 1300
nm, una dispersión positiva menor de aproximadamente 15 ps/nm/km a
una de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una
dispersión negativa con un valor absoluto menor de aproximadamente
15 ps/nm/km a la otra de las primera y segunda longitudes de onda de
trabajo, y una dispersión cero a una longitud de onda entre las
primera y segunda longitudes de onda de trabajo. La red también
comprende un receptor acoplado a la fibra óptica monomodo.
Una red metropolitana se define como la serie de
extensiones de fibra óptica que comprenden la interfaz entre las
redes de transporte más largas y las redes de acceso más cortas, de
tipo capilar. Las redes metropolitanas típicamente dirigen las
señales recibidas de las redes de transporte a enlaces de tipo
anillo que podrían, por ejemplo, rodear una ciudad. Las redes de
acceso son la serie de extensiones de fibra óptica que dirigen las
señales desde las redes metropolitanas a los receptores finales. Se
contempla que la presente invención pueda ser utilizada en una red
metropolitana o de acceso o cualquier otra red que requiera una
fibra que presente características de transmisión similares.
La figura 1 ilustra un sistema de comunicaciones
óptico de alta velocidad para la presente invención. El sistema de
comunicación 10 comprende un dispositivo 12 de transmisión o
emisión, una línea de transmisión de fibra óptica 14,
amplificadores ópticos 20, un receptor 16, y un módulo de interfaz
18. El transmisor 12 introduce una señal en la línea de transmisión
14. La presente invención contempla la utilización de cualquier
dispositivo o combinación de dispositivos que serán evidentes para
alguien formado en la técnica para introducir la señal en la línea
de transmisión. El transmisor 12 podría incluir, por ejemplo, un
láser DFB modulado directamente o externamente, por ejemplo con un
interferómetro Mach-Zehnder, o una combinación de
esos dispositivos en una configuración WDM. Igualmente, el
transmisor 12 podría comprender convertidores de longitud de onda
para recibir longitudes de onda de señal de una red de transmisión
diferente y convertir las longitudes de onda portadoras a
longitudes de onda características para redes metropolitanas o de
acceso 10 de una manera convencional. En un modo de realización
preferido, la señal o señales generadas por el transmisor 12
presentan una longitud de onda central en una banda de longitudes
de onda entre aproximadamente 1300 nm y 1350 nm o entre
aproximadamente 1450 nm y 1625 nm. Naturalmente, si el sistema 10
trabaja como un sistema WDM, el transmisor 12 puede generar un
rango de canales que, por ejemplo, puede extenderse a lo largo de
las bandas de longitudes de onda mencionadas más arriba o porciones
de las mismas. Aunque se pueden incluir ventajosamente
amplificadores ópticos 20 en un sistema de comunicación óptica de
alta velocidad según la invención, la invención también se refiere a
un sistema de comunicación óptica no amplificado, o a un sistema
que comprende amplificación de sólo una o más de una subbandas de
las bandas de longitudes de onda arriba mencionadas. Por ejemplo, el
sistema puede incluir amplificadores ópticos para el intervalo de
longitudes de onda de 1530 - 1565 nm y permitir sin embargo una
transmisión WDM de menor distancia en una parte o en el total de las
bandas de longitudes de onda restantes.
Según la presente invención, la línea de
transmisión 14 comprende al menos una fibra óptica. Sin embargo, la
presente invención también contempla el empleo de múltiples fibras
en la misma línea de transmisión para incrementar la capacidad
portadora de señal de la línea. La fibra, o múltiples líneas atadas
unas a otras, se encuentran generalmente protegidas en un
cable.
La fibra óptica 14 puede trabajar efectivamente
en monomodo tanto en una primera como una segunda banda de
longitudes de onda. En un modo de realización preferido, la primera
banda de longitudes de onda se encuentra entre aproximadamente 1300
nm y 1350 nm y la segunda banda de longitudes de onda se encuentra
entre aproximadamente 1450 nm y 1625 nm. Para trabajar como una
fibra monomodo para tanto la primera como la segunda longitud de
onda, la fibra 14 presenta una longitud de onda de corte de cable
que es menor de aproximadamente 1300 nm. Preferiblemente, la
longitud de onda de corte de cable es menor de aproximadamente 1250
nm, y puede encontrarse alrededor de 1100 nm.
Estas longitudes de onda de trabajo harán
compatible la fibra de la presente invención con las redes de
transporte existentes y la tecnología relacionada que trabaja en las
dos bandas de longitudes de onda alrededor de 1310 nm y 1550 nm.
Una cantidad significativa de tecnología trabaja actualmente a 1310
nm, aunque la tendencia actual en las redes de transporte es
trabajar a longitudes de onda mayores entre 1450 nm y 1625 nm debido
a la baja atenuación y debido a la banda de emisión característica
de los amplificadores de fibra dopada con erbio y amplificadores de
nueva generación. De este modo, la fibra de la presente invención es
compatible con tecnología existente que trabaja a 1310 nm y también
puede ser utilizada con tecnología que trabaja entre 1450 nm y 1625
nm. Además, la fibra es capaz de soportar cualquier tipo de
comunicación incluyendo las comunicaciones que comprenden señales
con diferentes velocidades de datos o protocolos, como NRZ (sin
retorno a cero) o, alternativamente, RZ (retorno a cero), por
ejemplo, de tipo solitón.
Según la presente invención, la línea de
transmisión 14 también comprende niveles variados de dispersión
cromática a través de su rango de trabajo. La fibra 14
preferiblemente presenta un valor de dispersión que aumenta
monotónicamente a través de su ancho de banda de trabajo desde 1310
nm hasta 1625 nm. En contraste con las fibras de redes de
transporte y metropolitanas conocidas, sin embargo, la fibra 14
comprende un valor de dispersión relativamente moderado en la
primera y segunda ventanas de transmisión de signo opuesto en una y
otra, a la vez que una longitud de onda de dispersión 0
\lambda_{0} que se encuentra entre la primera y la segunda
ventanas de transmisión. Debido a que la fibra de la presente
invención comprende valores de dispersión tanto positivos como
negativos, la fibra es compatible con sistemas que requieren o una
dispersión positiva o una dispersión negativa. La fibra presenta
características de dispersión no cero en cada banda que permite una
transmisión WDM, con o sin amplificación óptica, en una de las
bandas o en ambas bandas. De este modo, la fibra de la presente
invención no necesitará una actualización para satisfacer
requerimientos de mayor caudal de transmisión del sistema. Además,
las características de transmisión de la fibra divulgada son con
probabilidad apropiadas para requerimientos del sistema que con
probabilidad se introducirán en un futuro cercano.
Tal como se ilustra en la figura 2, la fibra 14
presenta un valor de dispersión cromática negativa en el interior
de la primara banda de longitudes de onda alrededor de 1310 nm (a la
que se hace referencia con el número de referencia 32). La fibra 14
presenta un valor de dispersión cromática positiva en el interior
de la segunda banda de longitudes de onda alrededor de 1550 nm (a la
que se hace referencia con el número de referencia 34). La fibra 14
presenta una dispersión cromática cero a una longitud de onda 30 que
se encuentra entre las primera y segunda bandas de longitudes de
onda. Preferiblemente, la longitud de onda de dispersión cero se
encuentra entre alrededor de 1350 nm y 1450 nm. Más preferiblemente,
la longitud de onda de dispersión cero es aproximadamente 1400
nm.
El valor absoluto de la dispersión en cada una
de las primera y segunda bandas de longitudes de onda presenta un
valor moderado comparado con las fibras de transmisión existentes.
Preferiblemente, el valor absoluto de la dispersión en las bandas
de trabajo alrededor de 1310 nm y 1550 nm está entre alrededor de 5
ps/nm/km y 15 ps/nm/km. Más preferiblemente, el valor de dispersión
a 1550 nm está entre 5 ps/nm/km y 12 ps/nm/km.
Como se conoce comúnmente en la técnica y se
ilustra en La figura 3, la fibra 40 de transmisión estándar con un
valor de dispersión cero a aproximadamente 1310 nm presenta un valor
positivo de dispersión a alrededor de 1550 nm de aproximadamente
+17 ps/nm/km. Este valor de dispersión necesita la utilización de
equipamiento de compensación de dispersión cuando se emplea una
longitud de fibra mayor de aproximadamente 40 km a una cadencia de
datos de 10 Gbit/s con sistemas que trabajan a 1550 nm. La fibra 14
de la presente invención, sin embargo, presenta un valor moderado
de dispersión positiva, siendo el valor absoluto mayor de 5 ps/nm/km
y menor de 15 ps/nm/km a una longitud de onda de aproximadamente
1550 nm. Esta característica proporciona un funcionamiento
apropiado con sistemas
WDM densos evitando o minimizando efectos no lineales como los provocados por la mezcla de cuatro ondas.
WDM densos evitando o minimizando efectos no lineales como los provocados por la mezcla de cuatro ondas.
Como también se conoce en la técnica, las fibras
de transmisión estándar 42 que presentan un valor de dispersión
cero o bajo a alrededor de 1550 nm presentan una dispersión negativa
a alrededor de 1310 nm menor de aproximadamente -16/ ps/nm/km. La
fibra 14 de la presente invención, sin embargo, presenta un valor
de dispersión negativa moderado, siendo el valor absoluto menor de
15 ps/nm/km en la banda de longitudes de onda alrededor de 1310
nm.
como también se muestra en La figura 2, la
pendiente de la dispersión de la fibra 14 es relativamente baja a
lo largo de las primera y segunda bandas de longitudes de onda.
Preferiblemente, la pendiente de la dispersión es menor de
alrededor de 0.08 ps/nm^{2}/km a una longitud de onda de alrededor
de 1550 nm. Esta pendiente de dispersión relativamente baja
garantiza una buena ecualización entre canales del sistema WDM 10
que de otro modo podrían presentar valores de dispersión
drásticamente divergentes entre ellos. Además, la dispersión
cromática de la fibra 14 preferiblemente se incrementa
monotónicamente a través de ambas bandas de longitudes de onda.
Estas características de transmisión hacen que
la fibra 14 sea apropiada para ser utilizada en un sistema WDM.
Debido a que el valor absoluto de dispersión es sustancialmente
mayor de cero en las longitudes de onda de trabajo, la fibra de la
presente invención no encontrará problemas asociados con la mezcla
de cuatro ondas. Además, la pendiente de dispersión es
relativamente baja. De ese modo, la fibra de la presente invención
puede ser utilizada con tecnología WDM para incrementar el número
de canales disponibles para transmitir señales y/o la cadencia de
transmisión de datos del canal y/o la longitud de transmisión máxima
sin compensación de dispersión, a saber, incrementar el factor de
mérito (FOM) de la fibra.
Según la presente invención, la fibra de la
presente invención comprenderá un área efectiva bastante grande,
típicamente mayor de 60 \mum^{2} a una longitud de onda
alrededor de 1550 nm. El área efectiva de la fibra tiene un efecto
directo en otras características de emisión de la fibra. Una fibra
con un área efectiva menor presentará generalmente una pendiente de
dispersión menor, sensibilidad a la macrocurvatura, y sensibilidad
a la microcurvatura que una fibra con un área efectiva grande. Sin
embargo, una fibra con un área efectiva grande presenta un
coeficiente de no-linealidad menor y puede facilitar
múltiples empalmes o conectores mejor que una fibra con un área
efectiva menor. De ese modo, la presente invención contempla que la
fibra presentará un área efectiva que es tan grande como sea posible
para facilitar múltiples empalmes o conectores sin perturbar los
parámetros ópticos tratados más arriba. En un modo de realización
preferido, el área efectiva de la fibra a una longitud de onda
alrededor de 1550 nm es mayor de aproximadamente 65
\mum^{2}.
Además, la fibra de la presente invención
presenta un pico de diferencia de índice de refracción menor o
igual que aproximadamente 0.0140. Los valores relativamente bajos de
dopantes alcanzados de ese modo ayudan a obtener una atenuación
relativamente baja de la fibra.
Además, la fibra 14 presenta un coeficiente de
no-linealidad y una sensibilidad a la microcurvatura
que son tan bajos como es posible dadas las demás limitaciones del
área efectiva. Preferiblemente, en la segunda banda de longitudes
de onda el coeficiente de no-linealidad de la fibra
es menor de alrededor de 1.5 W^{-1}m^{-1} y la sensibilidad a
la microcurvatura es menor de alrededor de 10 (dB/km)/(g/mm), tal
como se ha determinado a una longitud de onda de 1550 nm por medio
del método de la bobina expansible, como se describe por ejemplo en
G. Grasso y F. Meli "Pérdidas por Microcurvatura en Fibras
Monomodo Cableadas", ECOC '88, página 526-ff., o
en G. Grasso y otros "Efectos por Microcurvatura en Cables Ópticos
Monomodo", Internacional Wire and Cable Symposium, 1988, página
722-ff.
El bajo coeficiente de
no-linealidad de la fibra permite la transmisión de
señales a una potencia lo suficientemente alta como para soportar
los múltiples empalmes que se encuentran típicamente en la red
metropolitana.
También, la fibra 14 presenta preferiblemente un
bajo coeficiente de atenuación por macrocurvatura. Se espera que
las fibras convencionales típicamente presenten un coeficiente de
atenuación por macrocurvatura menor de alrededor de 50 dB/km para
100 vueltas de fibra enrollada de forma no apretada con un radio de
30 mm, cuando se mide a cualquier longitud de onda de transmisión.
Los Solicitantes señalan que una fibra de la presenta invención
presenta un coeficiente de atenuación por macrocurvatura
considerablemente menor, como se evidencia en los ejemplos que
vienen a continuación. Preferiblemente, el coeficiente de atenuación
por macrocurvatura es menor de alrededor de 25 dB/km a lo largo de
ambas bandas de longitudes de onda. Más preferiblemente, el
coeficiente de atenuación por macrocurvatura es menor de alrededor
de 1 dB/km cuando se mide a longitudes de onda menores de
aproximadamente 1550 nm.
Según la presente invención, el sistema 10 puede
incluir varios amplificadores ópticos 20 posicionados entre
extensiones de la fibra de transmisión 14. Los amplificadores 20
pueden comprender amplificadores de fibra dopados con erbio para
amplificar señales en el interior de la segunda banda de longitudes
de onda o amplificadores de nueva generación capaces de amplificar
señales hasta 1625 nm o alrededor de 1310 nm. Igualmente, el
sistema 10 puede incluir un dispositivo de interfaz 18, para
eliminar o introducir señales en el sistema 10, particularmente en
una configuración WDM. El dispositivo 18 y los amplificadores 20
pueden ser de cualquier tipo comúnmente conocido en la técnica.
Finalmente, el sistema 10 puede incluir un receptor 16 conectado
directamente a la fibra óptica 14 o acoplado a la fibra 14 a través
de otros componentes intermedios. El receptor 16, como se conoce
comúnmente en el campo, puede incluir un router, desmultiplexador y
similares para ayudar a descifrar la información transportada en
las señales ópticas.
Según la presente invención, la fibra presenta
un núcleo interno que presenta un primer índice de refracción y una
primera capa de vidrio que rodea el núcleo interno. En un modo de
realización preferido, la diferencia de índice de refracción de la
primera capa de vidrio es mayor que la diferencia de índice de
refracción del núcleo interno y menor de 0.0140. El perfil de
índice de refracción puede tomar cualquier forma reconocida por un
artesano formado que pueda ser capaz de producir las características
compatibles con esta divulgación. Por ejemplo, el perfil de índice
de refracción puede ser un perfil en anillo, un perfil de doble
pico, un perfil con una región negativa, un perfil con una región
negativa redondeado, o un perfil escalonado.
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Como se muestra en La figura 4a, el perfil de
índice de refracción 50 para fibra 14 puede presentar una forma de
anillo. Esta forma está caracterizada por un área de índice de
refracción constante 52 rodeada por un pico 54. Como se muestra en
la simulación descrita más abajo, la fibra que presenta la forma de
anillo soporta una cadencia de transmisión de datos de 10 Gbit/s
sin compensación de dispersión.
Como se ilustra en la figura 4b, la sección
transversal de la fibra 14 presenta un núcleo interno 57 en el
centro axial de la fibra. El núcleo interno 57 presenta una primera
diferencia de índice de refracción \Deltan1, que corresponde al
área 52 de La figura 4a y un radio R. Como se conoce comúnmente por
aquellos con una formación ordinaria en la técnica, la diferencia
de índice de refracción se refiere a la diferencia relativa en el
índice de refracción entre una capa de vidrio determinada y el
índice de refracción del sílice puro (SiO_{2}). Esto es, la
diferencia de índice de refracción \Deltan_{1} del núcleo
interno 52 es igual a
(n_{1}-n_{s\text{í}lice}). En este modo de
realización, el núcleo interno está realizado de vidrio que
presenta una diferencia de índice de refracción de aproximadamente
cero. El radio R es preferiblemente de entre alrededor de 0.5
\mum y 2.5 \mum, y más preferiblemente de aproximadamente 1.3
\mum.
Una primera capa de vidrio 58 rodea el núcleo
interno 57 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La primera capa
de vidrio 58 presenta un índice de refracción máximo \Deltan_{2}
(al que se hace referencia como 54 en La figura 4a) en el interior
de su espesor que supera el índice de refracción máximo
\Deltan_{1} en el interior del núcleo 57. Se puede incrementar
la diferencia de índice de refracción de la primera capa de vidrio
57 dopando el espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otro
dopante conocido de aumento del índice de refracción. En este
ejemplo, la primera capa de vidrio 57 presenta un perfil
fundamentalmente parabólico a lo largo de su radio que culmina en
un pico 54, o máxima diferencia de índice de refracción
\Deltan_{2}. Se debería observar que la forma de un pico en un
perfil de índice de refracción se define convencionalmente por un
parámetro \alpha que define la pendiente del pico. Por ejemplo,
\alpha=1 corresponde a un perfil triangular, \alpha=2
corresponde a un perfil parabólico, y \alpha=infinito corresponde
a un perfil de índice en escalón. Por simplicidad, el pico exterior
54 expuesto de la primera capa de vidrio 58 presenta un \alpha=2,
aunque el pico puede presentar un \alpha entre 1 y 3.
Preferiblemente, el índice de refracción \Deltan_{2} de la
primera capa de vidrio 58 en su pico 54 es preferiblemente de entre
alrededor de 0.0090 y 0.0140 y, más preferiblemente,
\Deltan_{2} es aproximadamente 0.0140. La primera capa de vidrio
58 presenta un espesor \deltaR que se encuentra preferiblemente
entre alrededor de 0.5 \mum y 2.0 \mum. Más preferiblemente,
\deltaR se encuentra alrededor de 1.5 \mum de modo que el radio
exterior de la primera capa de vidrio es aproximadamente 2.8
\mum.
Un revestimiento conductor de la luz 59 rodea la
primera capa de vidrio 58 de una manera convencional para facilitar
el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje de la fibra
14. La diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} del
revestimiento 59 es preferiblemente igual a 0 (a la que se hace
referencia como 56 en La figura 4a). Como se conoce en la técnica,
el revestimiento conductor de la luz 59 está rodeado por una capa
de vidrio no conductora de la luz, que se extiende hasta un diámetro
de fibra deseado, típicamente 125 \mum.
La tabla 1 resume los parámetros más preferidos
arriba descritos de la fibra que presenta un índice de refracción
tal como se ilustra en Las figuras 4a y 4b.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizó una simulación estándar por ordenador
en el modo de realización de ejemplo de la fibra divulgada para
determinar las características de transmisión resultantes. La
simulación incluía la determinación de la limitación de la
velocidad de transmisión de datos provocada por la dispersión de la
fibra. En la técnica se conocen métodos para determinar esa
limitación. Un ejemplo de método se expone en G.P. Agrawal, Sistemas
de Comunicación Ópticos de Fibra, sec. 5.2.2 pp.
199-208, que se incorpora aquí por referencia
integralmente. La imitación de dispersión relaciona la longitud (L)
de la extensión de fibra con la cadencia de transmisión de datos (B)
por medio de la ecuación siguiente:
B^{2} * L =
C
Donde C es una constante (que depende de la
longitud de onda). De ese modo, a cadencias de transmisión de datos
(B) más bajas se pueden utilizar mayores extensiones de fibra. De
modo similar, se pueden obtener mayores cadencias de transmisión
utilizando extensiones de fibra más cortas.
Se tomaron también en cuenta los siguientes
factores en la simulación por ordenador:
- \bullet
- Ensanchamiento de un pulso debido a la dispersión cromática de la fibra.
- \bullet
- Ensanchamiento de un pulso debido a la pendiente de dispersión cromática de la fibra.
- \bullet
- Ensanchamiento de un pulso debido al PDM (0.1 ps/\surdkm) de la fibra.
- \bullet
- Régimen externo de modulación.
- \bullet
- No compensación de dispersión.
\vskip1.000000\baselineskip
Como se muestra en la Tabla 2 más abajo, la
fibra 14 de las figuras 4a y 4b exhibía características de
dispersión deseables tanto en la primera como en la segunda bandas
de longitudes de onda. En particular, la fibra cableada presenta
una longitud de onda de corte simulada menor de aproximadamente 1250
nm, garantizando un funcionamiento monomodo en ambas ventanas de
transmisión. Igualmente, el perfil de índice de refracción producía
una dispersión a alrededor de 1310 nm de -11.3 ps/nm/km y a
alrededor de 1550 nm de +7.5 ps/nm/km. La longitud de onda de
dispersión cero \lambda_{0}, era de alrededor de 1440 nm.
Basándose en los resultados de la simulación, los Solicitantes han
determinado que la fibra 14 de las figuras 4a y 4b soporta una
cadencia máxima de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo de
la primera banda de longitudes de onda y hasta una longitud de onda
mayor de 1600 nm a lo largo de la segunda banda de longitudes de
onda, cuando se considera una longitud de 50 km de fibra sin
compensación de dispersión y con modulación externa. La Tabla 2
resume estos resultados.
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Como se muestra en La figura 5a, el perfil de
índice de refracción 60 de la fibra 14 puede ser un perfil de doble
pico. El perfil de doble pico se caracteriza por un primer pico 62 y
un segundo pico 64. El primer pico 62, que presenta una primera
diferencia de índice de refracción \Deltan_{1} está separado del
segundo pico 64, que presenta una segunda diferencia de índice de
refracción \Deltan_{3} por un área que presenta un índice de
refracción 66 constante. La diferencia de índice de refracción del
segundo pico 64 es mayor que la diferencia de índice de refracción
del primer pico 62. Como se muestra en la simulación descrita más
abajo, la fibra que presenta el perfil de doble pico soporta una
cadencia de transmisión de datos de 10 Gbit/s sin compensación de
dispersión.
Como se muestra en La figura 5b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 70, una primera capa de vidrio 72, una
segunda capa de vidrio 74, y un revestimiento 76. El núcleo interno
70 presenta un radio "a" (en referencia a La figura 5a) que
preferiblemente se encuentra entre alrededor de 0.5 \mum y 2.0
\mum. Más preferiblemente, a es de aproximadamente 0.6 \mum.
Entre el centro de la fibra y la posición radial a 0.6 \mum, el
núcleo interno 70 comprende un dopante de aumento del índice de
refracción como el GeO_{2} o similar que produce un pico de
índice de refracción en o cerca del centro axial de la fibra 14 y un
mínimo para el núcleo interno en su radio exterior. En el pico, el
índice de refracción \Deltan_{1} para el núcleo interno 70 se
encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0020 y 0.0060. Más
preferiblemente, \Deltan_{1} es de aproximadamente 0.0034. La
concentración del dopante de aumento del índice de refracción
decrece desde el centro del núcleo interno 70 hacia el radio
exterior a alrededor de 0.6 \mum de manera que produce un perfil
que presenta una pendiente curva que se asemeja a una forma
fundamentalmente parabólica. Preferiblemente, según un perfil de
índice gradual \alpha, la pendiente curva presenta un \alpha de
entre alrededor de 1 y 4. Más preferiblemente, \alpha es de
aproximadamente 1.7.
Una primera capa de vidrio 72 rodea el núcleo
interno 70 y se caracteriza por un índice de refracción a través su
espesor que es menor que los índices de refracción a lo largo del
radio del núcleo interno 70. Preferiblemente, la primera capa de
vidrio 72 se realiza de vidrio con una diferencia de índice de
refracción de aproximadamente cero, a saber, menos que alrededor de
0.0010 en valor absoluto. La primera capa de vidrio 72 presenta un
radio exterior R que se encuentra preferiblemente entre alrededor de
1.0 \mum y 2.0 \mum. Más preferiblemente, R es de
aproximadamente
1.3 \mum.
1.3 \mum.
La segunda capa de vidrio 74 rodea la primera
capa de vidrio 72 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La
segunda capa de vidrio 74 presenta un espesor \deltaR que se
encuentra preferiblemente entre alrededor de 1.0 \mum y 2.0
\mum. Más preferiblemente, \deltaR es de aproximadamente 1.5
\mum de modo que el radio exterior de la segunda capa de vidrio
74 es de aproximadamente 2.8 \mum. Como se muestra en La figura
5a, la segunda capa de vidrio 74 presenta un índice de refracción
máximo \Deltan_{3} en el interior de su espesor que supera el
índice de refracción máximo del vidrio \Deltan_{1} en el
interior del núcleo interno 70. La segunda capa de vidrio 74, como
el núcleo interno 70, presenta una diferencia de índice de
refracción que ha sido aumentada por dopado del espesor de la capa
de vidrio con GeO_{2} u otros dopantes de aumento del índice de
refracción bien conocidos. Preferiblemente, la segunda capa de
vidrio 74 presenta un perfil \alpha, en el que \alpha se
encuentra entre 1 y 4 y la máxima diferencia de índice de refracción
\Deltan_{3} se encuentra entre alrededor de 0.0090 y 0.0140.
Más preferiblemente, la segunda capa de vidrio 74 presenta un
\alpha de 2 y una máxima diferencia de índice de refracción
\Deltan_{3} de alrededor de 0.0138.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
76 rodea la segunda capa de vidrio 74 de una manera convencional
para facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje
de la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 76 es preferiblemente igual a 0 (a la que se hace
referencia como 68 en La figura 5a).
La Tabla 3 resume los parámetros más preferidos
de una fibra que presenta un perfil de índice ilustrado en las
figuras 5a y 5b
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\vskip1.000000\baselineskip
Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito para el perfil en anillo, para determinar las
características de transmisión de este modo de realización de la
fibra. Como se muestra en la Tabla 4 más abajo, la fibra 14 de las
figuras 5a y 5b exhibía características de dispersión deseables
tanto en la primera como en la segunda bandas de longitudes de
onda. En particular, la fibra cableada presentaba un corte de
longitud de onda simulado menor de alrededor de 1250 nm,
garantizando un funcionamiento monomodo en ambas ventanas de
transmisión. Igualmente, el perfil de índice de refracción producía
una dispersión a alrededor de 1310 nm de -10.7 ps/nm/km y a
alrededor de 1550 de +7.9 ps/nm/km. La longitud de onda de
dispersión cero \lambda_{0}, era de alrededor de 1435 nm.
Basándose en los resultados de la simulación, los Solicitantes han
determinado que la fibra 14 de las figuras 5a y 5b soporta una
cadencia máxima de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo de
la primera banda de longitudes de onda y hasta una longitud de onda
mayor de 1600 nm a lo largo de la segunda banda de longitudes de
onda, cuando se considera una longitud de 50 km de fibra sin
compensación de dispersión y con modulación externa. La Tabla 4
resume estos resultados.
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Como se muestra en La figura 6a, el perfil de
índice de refracción 80 de la fibra 14 puede presentar una región
negativa. Este perfil se caracteriza por un área de índice de
refracción \Deltan_{2} negativo 86. En el ejemplo ilustrado, el
área de índice de refracción negativo 86 está rodeada por un área
con un índice de refracción constante 82 y un pico 84. El área de
índice de refracción constante 82 presenta un primer índice de
refracción \Deltan_{1} que es menor que el índice de refracción
\Deltan_{3} del pico 84. Más generalmente, el perfil del área
de índice de refracción constante 82 y/o del área de índice de
refracción negativo 86 puede corresponder a una forma de perfil
redondeado. Se puede utilizar un perfil escalonado como pauta para
evaluar un perfil de forma redondeada equivalente. Como se muestra
en la simulación descrita más abajo, la fibra que presenta el
perfil con una región negativa soporta una cadencia de transmisión
de datos de 10 Gbits/s sin compensación de dispersión.
Como se ilustra en La figura 6b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 90, una primera capa de vidrio 92, una
segunda capa de vidrio 94 y un revestimiento 96. El núcleo interno
90 presenta un radio r_{1} que es preferiblemente de alrededor de
3.0 \mum. Preferiblemente, el núcleo interno presenta una
diferencia de índice de refracción aumentada, que se puede obtener
por medio del dopado del espesor del núcleo interno con GeO_{2} u
otros dopantes de aumento del índice de refracción bien conocidos.
Preferiblemente, el núcleo interno presenta una diferencia de
índice de refracción constante \Deltan_{1} que es de
aproximadamente 0.0066.
\newpage
La primera capa de vidrio 92 rodea el núcleo
interno 90 y se caracteriza por una diferencia de índice de
refracción negativa \Deltan_{2} que es menor que la diferencia
de índice de refracción \Deltan_{1} del núcleo interno 90. La
primera capa de vidrio presenta un índice de refracción que ha sido
reducido por medio del dopado del espesor de la capa de vidrio con
un dopante de disminución del índice de refracción, como el flúor
F. Preferiblemente, la primera capa de vidrio 92 presenta un radio
de alrededor de 1.5 \mum, y la diferencia de índice de refracción
\Deltan_{2} de la primera capa de vidrio es de aproximadamente
-0.0036.
La segunda capa de vidrio 94 rodea la primera
capa de vidrio 92 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La
segunda capa de vidrio 94 presenta un espesor \deltaR que
preferiblemente es de aproximadamente 1.1 \mum, de modo que el
radio exterior de la segunda capa de vidrio 94 es de aproximadamente
5.6 \mum. Como se muestra en La figura 6a, la segunda capa de
vidrio 94 presenta un índice de refracción máximo \Deltan_{3}
en el interior de su espesor que supera el índice de refracción
máximo del vidrio \Deltan_{1} en el interior del núcleo interno
90. La segunda capa de vidrio 94, como el núcleo interno 90,
presenta una diferencia de índice de refracción que ha sido
aumentada por dopado del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2}
u otros dopantes de aumento del índice de refracción bien
conocidos. Preferiblemente, la segunda capa de vidrio 94 presenta
un perfil fundamentalmente parabólico (\alpha=2) a lo largo de su
radio, que culmina en una máxima diferencia de índice de refracción
\Deltan_{3}, que es preferiblemente de alrededor de 0.0102.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
96 rodea la segunda capa de vidrio 94 de una manera convencional
para facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje
de la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 96 es preferiblemente igual a 0 (a la que se hace
referencia como 88 en La figura 6a).
La Tabla 5 resume los parámetros de una fibra
que presenta un perfil de índice ilustrado en las figuras 6a y
6b
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Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito precedentemente, para determinar las
características de transmisión de este modo de realización de la
fibra. Como se muestra en la Tabla 6 más abajo, la fibra 14 de las
figuras 6a y 6b exhibía características de dispersión deseables
tanto en la primera como en la segunda bandas de longitudes de
onda. En particular, la fibra cableada presentaba un corte de
longitud de onda simulado menor de alrededor de 1250 nm,
garantizando un funcionamiento monomodo en ambas ventanas de
transmisión. Igualmente, el perfil de índice de refracción producía
una dispersión a alrededor de 1310 nm de -11.7 ps/nm/km y a
alrededor de 1550 de +8.4 ps/nm/km. La longitud de onda de
dispersión cero \lambda_{0}, era de alrededor de 1443 nm.
Basándose en los resultados de la simulación, los Solicitantes han
determinado que la fibra 14 de las figuras 6a y 6b soportaba una
cadencia máxima de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo de
la primera banda de longitudes de onda y hasta una longitud de onda
mayor de 1565 nm a lo largo de la segunda banda de longitudes de
onda, cuando se considera una longitud de 50 km de fibra sin
compensación de dispersión y con modulación externa. La Tabla 6
resume estos resultados.
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Como se muestra en La figura 7a, el perfil de
índice de refracción 100 de la fibra 14 puede presentar un perfil
con una región negativa redondeado. Este perfil se caracteriza por
un área de índice de refracción \Deltan_{2} negativo 106 que
presenta un perfil \alpha, que rodea a un primer pico 102 y
rodeado por un segundo pico 104. El primer pico 102 presenta un
primer índice de refracción \Deltan_{1} que es menor que el
índice de refracción máximo \Deltan_{3} del segundo pico 104.
Como se muestra en la simulación descrita más abajo, la fibra que
presenta el perfil con una región negativa redondeado soporta una
cadencia de transmisión de datos de hasta 10 Gbits/s.
Como se ilustra en La figura 7b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 110, una primera capa de vidrio 112,
una segunda capa de vidrio 114 y un revestimiento 116. El núcleo
interno 110 presenta un radio w_{1} que se encuentra
preferiblemente entre alrededor de 3.0 \mum y 5.5 \mum y más
preferiblemente entre alrededor de 2.5 \mum y 4.5 \mum. Incluso
más preferiblemente, el radio w_{1} es de aproximadamente 3.5
\mum. Entre el centro de la fibra y la posición radial a 3.5
\mum, el núcleo interno comprende un dopante de aumento del
índice de refracción como GeO_{2} o similar que produce un pico de
índice de refracción en o cerca del centro axial de la fibra 14 y
un mínimo para el núcleo interno en su radio externo. En el pico, el
índice de refracción \Deltan_{1} para el núcleo interno 110 se
encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0060 y 0.0120 y más
preferiblemente entre alrededor de 0.0060 y 0.0080. Incluso más
preferiblemente, \Deltan_{1} es de aproximadamente 0.0070. La
concentración del dopante de aumento de índice de refracción
disminuye desde el centro del núcleo interno 110 hacia el radio
externo de manera que produce un perfil que presenta una pendiente
curva que corresponde aproximadamente a un perfil \alpha.
Preferiblemente \alpha_{1} se encuentra entre 1 y 10, más
preferiblemente entre 4 y 6. Incluso más preferiblemente,
\alpha_{1} = 5.
La primera capa de vidrio 112 rodea el núcleo
interno 110 a lo largo de la longitud de la fibra 14 y se
caracteriza por una diferencia de índice de refracción negativa
redondeada \Deltan_{2} que es menor que la diferencia de índice
de refracción \Deltan_{1} del núcleo interno 110. La primera
capa de vidrio presenta un índice de refracción que ha sido
reducido por medio del dopado del espesor de la capa de vidrio con
un dopante de disminución del índice de refracción, como el flúor F.
Preferiblemente, la mínima diferencia de índice de refracción
\Deltan_{2} de la primera capa de vidrio se encuentra entre
alrededor de -0.0050 y -0.002, más preferiblemente entre alrededor
de -0.0040 y -0.0020. Incluso más preferiblemente, \Deltan2 es de
aproximadamente -0.0026. Preferiblemente, la primera capa de vidrio
112 presenta un perfil \alpha a lo largo de su radio, con
\alpha_{2} entre 1 y 10, más preferiblemente entre 1 y 3.
Incluso más preferiblemente \alpha = 2. Preferiblemente, la
primera capa de vidrio 112 presenta un espesor w_{2} de entre
alrededor de 0.5 \mum y 5.5 \mum, más preferiblemente de entre
alrededor de 1.0 \mum y 3.0 \mum. Incluso más preferiblemente,
el espesor w_{2} es de aproximadamente 1.9 \mum y por lo tanto
la primera capa de vidrio se extiende hasta aproximadamente 5.4
\mum.
La segunda capa de vidrio 114 rodea la primera
capa de vidrio 112 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La
segunda capa de vidrio 114 presenta un espesor w_{3} que
preferiblemente se encuentra entre alrededor de 0.4 \mum y
3.0 \mum, más preferiblemente se encuentra entre alrededor de 0.5 \mum y 1.5 \mum. Incluso más preferiblemente, el espesor w_{3} es de aproximadamente 1.0 \mum, de modo que el radio exterior de la segunda capa de vidrio 114 es de aproximadamente 6.4 \mum. Como se muestra en La figura 7a, la segunda capa de vidrio 114 presenta un índice de refracción máximo \Deltan_{3} en el interior de su espesor que supera el índice de refracción máximo del vidrio \Deltan_{1} en el interior del núcleo interno 110. La segunda capa de vidrio 114, como el núcleo interno 110, presenta una diferencia de índice de refracción que ha sido aumentada por dopado del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otros dopantes de aumento del índice de refracción bien conocidos. Preferiblemente, la segunda capa de vidrio 114 presenta un perfil \alpha a lo largo de su radio, con \alpha_{3} entre 1 y 10 y más preferiblemente entre 1 y 3, que culmina en una máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3}, que se encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0060 y 0.0120, más preferiblemente entre alrededor de 0.0070 y 0.0100. Incluso más preferiblemente, \alpha_{3} = 2 y la máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} es de aproximadamente 0.0080.
3.0 \mum, más preferiblemente se encuentra entre alrededor de 0.5 \mum y 1.5 \mum. Incluso más preferiblemente, el espesor w_{3} es de aproximadamente 1.0 \mum, de modo que el radio exterior de la segunda capa de vidrio 114 es de aproximadamente 6.4 \mum. Como se muestra en La figura 7a, la segunda capa de vidrio 114 presenta un índice de refracción máximo \Deltan_{3} en el interior de su espesor que supera el índice de refracción máximo del vidrio \Deltan_{1} en el interior del núcleo interno 110. La segunda capa de vidrio 114, como el núcleo interno 110, presenta una diferencia de índice de refracción que ha sido aumentada por dopado del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otros dopantes de aumento del índice de refracción bien conocidos. Preferiblemente, la segunda capa de vidrio 114 presenta un perfil \alpha a lo largo de su radio, con \alpha_{3} entre 1 y 10 y más preferiblemente entre 1 y 3, que culmina en una máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3}, que se encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0060 y 0.0120, más preferiblemente entre alrededor de 0.0070 y 0.0100. Incluso más preferiblemente, \alpha_{3} = 2 y la máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} es de aproximadamente 0.0080.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
116 rodea la segunda capa de vidrio de una manera convencional para
facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje de
la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 116 es preferiblemente igual a 0 (a la que se hace
referencia como 108 en La figura 7a).
La Tabla 7 resume los parámetros de una fibra
que presenta un perfil de índice ilustrado en las figuras 7a y
7b
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Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito precedentemente, para determinar las
características de transmisión de este modo de realización de la
fibra. Como se muestra en la Tabla 8 más abajo, la fibra 14 de las
figuras 7a y 7b exhibía características de dispersión deseables
tanto en la primera como en la segunda bandas de longitudes de onda.
En particular, la fibra cableada presentaba un corte de longitud de
onda simulado menor de alrededor de 1250 nm, garantizando un
funcionamiento monomodo en ambas ventanas de transmisión.
Igualmente, el perfil de índice de refracción producía una
dispersión a alrededor de 1310 nm de -10.1 ps/nm/km y a alrededor
de 1550 de +7.1 ps/nm/km. La longitud de onda de dispersión cero
\lambda_{0}, era de alrededor de 1445 nm. Basándose en los
resultados de la simulación, los Solicitantes han determinado que
la fibra 14 de Las figuras 7a y 7b soporta una cadencia máxima de
transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo de la primera banda de
longitudes de onda y hasta una longitud de onda mayor de 1600 nm a
lo largo de la segunda banda de longitudes de onda, cuando se
considera una longitud de 50 km de fibra sin compensación de
dispersión y con modulación externa. La Tabla 8 resume estos
resultados.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Como se muestra en La figura 8a, el perfil de
índice de refracción 120 de la fibra 14 puede ser un perfil
escalonado. Se debe señalar que el perfil escalonado del ejemplo
puede ser generalizado a un perfil de forma redondeada. El perfil
escalonado se caracteriza por áreas sucesivas de índice de
refracción fundamentalmente constante. En el modo de realización
del ejemplo, el perfil de índice de refracción 120 comprende una
primera área 122 que presenta una primera diferencia de índice de
refracción \Deltan_{1}, una segunda área 124 que presenta una
segunda diferencia de índice de refracción \Deltan_{2}, y una
tercera área 126 que presenta una tercera diferencia de índice de
refracción \Deltan_{3}. La diferencia de índice de refracción
\Deltan_{2} de la segunda área 124 es mayor que las diferencias
de índice de refracción \Deltan_{1} y \Deltan_{3} de la
primera y la tercera áreas 122 y 126, respectivamente. Como se
muestra en la simulación descrita más abajo, la fibra que presenta
el perfil escalonado soporta una cadencia de transmisión de datos de
10 Gbits/s sin compensación de dispersión.
Como se muestra en La figura 8b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 130, una primera capa de vidrio 132, y
una segunda capa de vidrio 134. El núcleo interno 130 presenta un
radio r_{1} (en referencia a La figura 8a) que se encuentra
preferiblemente entre alrededor de 0.5 \mum y 1.0 \mum. Más
preferiblemente, el radio r_{1} es de aproximadamente 0.6 \mum.
El núcleo interno comprende un dopante de aumento del índice de
refracción como GeO_{2} o similar que produce un índice de
refracción fundamentalmente constante a lo largo del espesor del
núcleo interno. Preferiblemente, el índice de refracción
\Deltan_{1} para el núcleo interno 130 se encuentra entre
alrededor de 0 y 0.0030. Más preferiblemente, \Deltan_{1} es de
aproximadamente 0.0026.
Una primera capa de vidrio 132 rodea el núcleo
interno 130 y se caracteriza por un índice de refracción a lo largo
de su espesor que es mayor que los índices de refracción a lo largo
del radio del núcleo interno 132. Preferiblemente, la primera capa
de vidrio 132, como el núcleo interno, 130 comprende un dopante como
GeO_{2} o similar que produce un índice de refracción
fundamentalmente constante a lo largo del espesor del núcleo
interno. Preferiblemente, el índice de refracción \Deltan_{2}
para la primera capa de vidrio se encuentra entre alrededor de
0.0060 y 0.0090. Más preferiblemente, el índice de refracción
\Deltan_{2} es de aproximadamente 0.0079. La primera capa de
vidrio 132 se extiende un radio w_{1} que va preferiblemente desde
alrededor de 1.5 \mum hasta 2.5 \mum. Más preferiblemente, el
radio w_{1} es aproximadamente
1.8 \mum y por lo tanto se extiende hasta un radio exterior que es de aproximadamente 2.4 \mum.
1.8 \mum y por lo tanto se extiende hasta un radio exterior que es de aproximadamente 2.4 \mum.
La segunda capa de vidrio 134 rodea la primera
capa de vidrio 132 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La
segunda capa de vidrio 134 presenta un espesor w_{2} que
preferiblemente se encuentra entre alrededor de 1.0 \mum y 8.0
\mum. Más preferiblemente, el espesor w_{2} es de
aproximadamente 4.0 \mum, de modo que el radio exterior de la
segunda capa de vidrio 134 es de aproximadamente 6.4 \mum. La
segunda capa de vidrio 134, como el núcleo interno 130, presenta
una diferencia de índice de refracción que ha sido aumentada por
dopado del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otros
dopantes de aumento del índice de refracción bien conocidos. En
este ejemplo, la segunda capa de vidrio 134 presenta una diferencia
de índice de refracción fundamentalmente constante \Deltan_{3},
que se encuentra preferiblemente entre alrededor de 0 y 0.0040. Más
preferiblemente, la diferencia de índice de refracción
\Deltan_{3} es de aproximadamente 0.0012.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
136 rodea la segunda capa de vidrio de una manera convencional para
facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje de
la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 136 es preferiblemente igual a 0 (no mostrada en La
figura 8a).
La Tabla 9 resume los parámetros de una fibra
que presenta un perfil de índice ilustrado en Las figuras 8a y
8b
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Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito precedentemente, para determinar las
características de transmisión de este modo de realización de la
fibra. Como se muestra en la Tabla 10 más abajo, la fibra 14 de Las
figuras 8a y 8b exhibía características de dispersión deseables
tanto en la primera como en la segunda bandas de longitudes de
onda. En particular, la fibra cableada presentaba un corte de
longitud de onda simulado menor de alrededor de 1250 nm,
garantizando un funcionamiento monomodo en ambas ventanas de
transmisión. Igualmente, el perfil de índice de refracción producía
una dispersión a alrededor de 1310 nm de -9.2 ps/nm/km y a
alrededor de 1550 de +9.5 ps/nm/km. La longitud de onda de
dispersión cero \lambda_{0}, se encontraba alrededor de 1420
nm. Basándose en los resultados de la simulación, los Solicitantes
han determinado que la fibra 14 de Las figuras 8a y 8b soportaba
una cadencia máxima de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo
de la primera banda de longitudes de onda y hasta una longitud de
onda mayor de 1565 nm a lo largo de la segunda banda de longitudes
de onda, cuando se considera una longitud de 50 km de fibra sin
compensación de dispersión y con modulación externa. La Tabla 10
resume estos resultados.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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Ahora se describirá un segundo modo de
realización preferido de la presente invención. En este modo de
realización, la fibra exhibe características de transmisión como las
que se han divulgado más arriba. Sin embargo, en este modo de
realización, el núcleo interno de la fibra presenta una diferencia
de índice de refracción que es mayor que la diferencia de índice de
refracción de la primera capa de vidrio. Además, la diferencia de
índice de refracción de la primera capa de vidrio es mayor que cero.
Los Solicitantes han averiguado que se pueden obtener
características de transmisión ventajosas como las arriba divulgadas
para una fibra metropolitana en una fibra según este segundo modo
de realización. En este segundo modo de realización la diferencia de
índice de refracción del núcleo interno está comprendida entre
alrededor de 0.0060 y alrededor de 0.0090.
Las formas posibles del perfil de índice de
refracción según el segundo modo de realización comprenden, aunque
no se limitan a ellas, perfiles de pico en pedestal, perfiles de
pico y anillo y perfiles de pico y anillo con una región
negativa.
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Como se muestra en La figura 9a, el perfil de
índice de refracción 160 de la fibra 14 puede ser un perfil de pico
en pedestal. El perfil de pico en pedestal se caracteriza por un
primer pico 162 y un área de índice de refracción constante 164. La
diferencia de índice de refracción \Deltan_{1} del primer pico
162 es mayor que la diferencia de índice de refracción del área de
índice de refracción constante 164. Como se muestra en la
simulación descrita más abajo, la fibra que presenta el perfil de
pico en pedestal soporta una cadencia de transmisión de datos de 10
Gbits/s sin compensación de dispersión.
Como se muestra en La figura 9b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 170, una primera capa de vidrio 172, y
un revestimiento 174. El núcleo interno 170 presenta un radio
"a" (en referencia a La figura 9a) que se encuentra
preferiblemente entre alrededor de 2.0 \mum y 4.0 \mum. Más
preferiblemente, a es de aproximadamente 3.2 \mum. Entre el
centro de la fibra y la posición radial a 3.2 \mum, el núcleo
interno 170 comprende un dopante de aumento del índice de
refracción como GeO_{2} o similar que produce un pico de índice de
refracción en o cerca del centro axial de la fibra 14 y un mínimo
para el núcleo interno en su radio exterior. En el pico, el índice
de refracción \Deltan_{1} para el núcleo interno 170 se
encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0060 y 0.0090. Más
preferiblemente, \Deltan_{1} es de aproximadamente 0.0071. La
concentración del dopante de aumento del índice de refracción
disminuye desde el centro del núcleo interno 170 hacia el radio
exterior a alrededor de 3.5 \mum de manera que produce un perfil
que presenta una pendiente curva que es similar fundamentalmente a
una forma parabólica. Preferiblemente, según un perfil \alpha de
índice gradual, la pendiente curva presenta un \alpha de entre
alrededor de 2 y 3. Más preferiblemente, \alpha es de
aproximadamente 2.6.
Una primera capa de vidrio 172 rodea el núcleo
interno 170 y se caracteriza por un índice de refracción a lo largo
de su espesor que es menor que los índices de refracción a lo largo
del radio del núcleo interno 170. La primera capa de vidrio 172
rodea el núcleo interno 170 a lo largo de la longitud de la fibra
14. La primera capa de vidrio 172 presenta un radio exterior R que
preferiblemente se encuentra entre alrededor de 3.0 \mum y 5.0
\mum. Más preferiblemente, R es aproximadamente 3.8 \mum. Como
se muestra en La figura 9a, la primera capa de vidrio 172 presenta
un índice de refracción fundamentalmente constante \Deltan_{2}
a lo largo de su radio. La primera capa de vidrio 172, como el
núcleo interno 170, presenta una diferencia de índice de refracción
que ha sido aumentada por dopado del espesor de la capa de vidrio
con GeO_{2} u otros dopantes de aumento del índice de refracción
bien conocidos. Preferiblemente, la primera capa de vidrio 172
presenta una diferencia de índice de refracción \Deltan_{2}
desde aproximadamente 0.0020 hasta 0.0050. Más preferiblemente, la
diferencia de índice de refracción \Deltan_{2} es de
aproximadamente 0.0025.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
174 rodea la primera capa de vidrio 172 de una manera convencional
para facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje
de la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 174 es preferiblemente igual a 0 (no mostrada en La
figura 9a).
La Tabla 11 resume los parámetros de una fibra
que presenta un perfil de índice ilustrado en Las figuras 9a y
9b
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Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito precedentemente, para determinar las
características de transmisión de este modo de realización de la
fibra. Como se muestra en la Tabla 12 más abajo, la fibra 14 de Las
figuras 9a y 9b exhibía características de dispersión deseables
tanto en la primera como en la segunda bandas de longitudes de
onda. En particular, la fibra cableada presentaba un corte de
longitud de onda simulado menor de alrededor de 1250 nm,
garantizando un funcionamiento monomodo en ambas ventanas de
transmisión. Igualmente, el perfil de índice de refracción producía
una dispersión a alrededor de 1310 nm de -6.0 ps/nm/km y a
alrededor de 1550 de +10.9 ps/nm/km. La longitud de onda de
dispersión cero \lambda_{0}, se encontraba alrededor de 1385
nm. Basándose en los resultados de la simulación, los Solicitantes
han determinado que la fibra 14 de Las figuras 9a y 9b soportaba
una cadencia máxima de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo
de la primera banda de longitudes de onda y hasta una longitud de
onda mayor de 1565 nm a lo largo de la segunda banda de longitudes
de onda, cuando se considera una longitud de 50 km de fibra sin
compensación de dispersión y con modulación externa. La Tabla 12
resume estos resultados.
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Como se muestra en La figura 10a, el perfil de
índice de refracción 140 de la fibra 14 puede ser un perfil de pico
y anillo. El perfil de pico y anillo se caracteriza por un primer
pico 142 y un segundo pico de anillo 146. El primer pico 142, que
presenta una primera diferencia de índice de refracción
\Deltan_{1} está separado del segundo pico 146, que presenta
una segunda diferencia de índice de refracción \Deltan_{3}, por
un área que presenta un índice de refracción 144 constante. La
diferencia de índice de refracción del primer pico 142 es mayor que
la diferencia de índice de refracción del segundo pico 146. Como se
muestra en la simulación descrita más abajo, la fibra que presenta
el perfil de pico y anillo soporta una cadencia de transmisión de
datos de 10 Gbit/s sin compensación de dispersión.
Como se muestra en La figura 10b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 150, una primera capa de vidrio 152,
una segunda capa de vidrio 154, y un revestimiento 156. El núcleo
interno 150 presenta un radio "a" (en referencia a La figura
10a) que preferiblemente se encuentra entre alrededor de 2.0 \mum
y 4.5 \mum. Más preferiblemente, a es de aproximadamente 3.4
\mum. Entre el centro de la fibra y la posición radial a 3.4
\mum, el núcleo interno 150 comprende un dopante de aumento del
índice de refracción como el GeO_{2} o similar que produce un
pico de índice de refracción en o cerca del centro axial de la fibra
14 y un mínimo para el núcleo interno en su radio exterior. En el
pico, el índice de refracción \Deltan_{1} para el núcleo
interno 150 se encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0070 y
0.0090. Más preferiblemente, \Deltan_{1} es de aproximadamente
0.0085. La concentración del dopante de aumento del índice de
refracción decrece desde el centro del núcleo interno 150 hacia el
radio exterior a alrededor de 3.4 \mum de manera que produce un
perfil que presenta una pendiente curva que es similar a una forma
fundamentalmente parabólica. Preferiblemente, según un perfil de
índice gradual \alpha, la pendiente curva presenta un \alpha de
entre alrededor de 2 y 3. Más preferiblemente, \alpha es de
aproximadamente 2.3.
La primera capa de vidrio 152 rodea el núcleo
interno 150 y se caracteriza por un índice de refracción a través
su espesor que es menor que los índices de refracción a lo largo del
radio del núcleo interno 150. Preferiblemente, la primera capa de
vidrio 152 se realiza de vidrio \Deltan = 0. La primera capa de
vidrio 152 presenta un radio exterior R que se encuentra
preferiblemente entre alrededor de 3.0 \mum y 5.0 \mum. Más
preferiblemente, R es de aproximadamente
4.2 \mum.
4.2 \mum.
La segunda capa de vidrio 154 rodea la primera
capa de vidrio 152 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La
segunda capa de vidrio 154 presenta un espesor \deltaR que se
encuentra preferiblemente entre alrededor de 2.0 \mum y
4.0 \mum. Más preferiblemente, \deltaR es de aproximadamente 2.2 \mum de modo que el radio exterior de la segunda capa de vidrio 154 es de aproximadamente 6.4 \mum. Como se muestra en La figura 10a, la segunda capa de vidrio 154 presenta un índice de refracción \Deltan_{3} en el interior de su espesor que es menor que el índice de refracción del vidrio \Deltan_{1} en el interior del núcleo interno 150. La segunda capa de vidrio 154, como el núcleo interno 150, presenta una diferencia de índice de refracción que ha sido aumentada por dopado del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otros dopantes de aumento del índice de refracción bien conocidos. Preferiblemente, la segunda capa de vidrio 154 presenta un perfil \alpha, en el que \alpha se encuentra entre 1 y 4 y la máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} se encuentra entre alrededor de 0.0010 y 0.0030. Más preferiblemente, la segunda capa de vidrio 154 presenta un \alpha = 2 y una máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} de alrededor de 0.0022.
4.0 \mum. Más preferiblemente, \deltaR es de aproximadamente 2.2 \mum de modo que el radio exterior de la segunda capa de vidrio 154 es de aproximadamente 6.4 \mum. Como se muestra en La figura 10a, la segunda capa de vidrio 154 presenta un índice de refracción \Deltan_{3} en el interior de su espesor que es menor que el índice de refracción del vidrio \Deltan_{1} en el interior del núcleo interno 150. La segunda capa de vidrio 154, como el núcleo interno 150, presenta una diferencia de índice de refracción que ha sido aumentada por dopado del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otros dopantes de aumento del índice de refracción bien conocidos. Preferiblemente, la segunda capa de vidrio 154 presenta un perfil \alpha, en el que \alpha se encuentra entre 1 y 4 y la máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} se encuentra entre alrededor de 0.0010 y 0.0030. Más preferiblemente, la segunda capa de vidrio 154 presenta un \alpha = 2 y una máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} de alrededor de 0.0022.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
156 rodea la segunda capa de vidrio 154 de una manera convencional
para facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje
de la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 156 es preferiblemente igual a 0 (a la que se hace
referencia como 148 en La figura 10a).
La Tabla 13 resume los parámetros más preferidos
de una fibra que presenta un perfil de índice ilustrado en Las
figuras 10a y 10b
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Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito previamente, para determinar las características
de transmisión de este modo de realización de la fibra. Como se
muestra en la Tabla 14 más abajo, la fibra 14 de Las figuras 10a y
10b exhibía características de dispersión deseables tanto en la
primera como en la segunda bandas de longitudes de onda. En
particular, la fibra cableada presentaba un corte de longitud de
onda simulado menor de alrededor de 1250 nm, garantizando un
funcionamiento monomodo en ambas ventanas de transmisión.
Igualmente, el perfil de índice de refracción producía una
dispersión a alrededor de 1310 nm de -11.3 ps/nm/km y a alrededor
de 1550 de +8.0 ps/nm/km. La longitud de onda de dispersión cero
\lambda_{0}, era de alrededor de 1440 nm. Basándose en los
resultados de la simulación, los Solicitantes han determinado que
la fibra 14 de Las figuras 10a y 10b soportaba una cadencia máxima
de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo de la primera banda
de longitudes de onda y hasta una longitud de onda mayor de 1600 nm
a lo largo de la segunda banda de longitudes de onda, cuando se
considera una longitud de 50 km de fibra sin compensación de
dispersión y con modulación externa. La Tabla 14 resume estos
resultados.
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Como se muestra en La figura 11a, el perfil de
índice de refracción 180 de la fibra 14 puede ser un perfil de pico
y anillo con una región negativa. Este perfil se caracteriza por un
área de índice de refracción \Deltan_{2} negativo 186, que
presenta una forma de perfil \alpha, rodeando un primer pico 182 y
rodeado por un segundo pico 184. El primer pico 182 presenta un
primer índice de refracción \Deltan_{1} que es mayor que el
índice de refracción máximo \Deltan_{3} del segundo pico 184.
Como se muestra en la simulación descrita más abajo, la fibra que
presenta el perfil de pico y anillo con una región negativa soporta
una cadencia de transmisión de datos de hasta 10 Gbits/s.
Como se ilustra en La figura 11b, la fibra 14
comprende un núcleo interno 190, una primera capa de vidrio 192,
una segunda capa de vidrio 194 y un revestimiento 196. El núcleo
interno 190 presenta un radio w_{1} que se encuentra
preferiblemente entre alrededor de 2.5 \mum y 5.5 \mum y más
preferiblemente entre alrededor de 3.4 \mum y 4.0 \mum. Incluso
más preferiblemente, el radio w_{1} es de aproximadamente 3.5
\mum. Entre el centro de la fibra y la posición radial a 3.5
\mum, el núcleo interno 190 comprende un dopante de aumento del
índice de refracción como GeO_{2} o similar que produce un pico de
índice de refracción en o cerca del centro axial de la fibra 14 y
un mínimo para el núcleo interno en su radio exterior. En el pico,
el índice de refracción \Deltan_{1} para el núcleo interno 190
se encuentra preferiblemente entre alrededor de 0.0060 y 0.0090 y
más preferiblemente entre alrededor de 0.0065 y 0.0075. Incluso más
preferiblemente \Deltan_{1} es de aproximadamente 0.0070. La
concentración del dopante de aumento del índice de refracción
decrece desde el centro del núcleo interno 190 hacia el radio
exterior de manera que produce un perfil que presenta una pendiente
curva que corresponde fundamentalmente a un perfil \alpha.
Preferiblemente, \alpha_{1} se encuentra entre 1 y 10, más
preferiblemente entre 4 y 6. Incluso más preferiblemente,
\alpha_{1} = 5.
La primera capa de vidrio 192 rodea el núcleo
interno 190 y se caracteriza por una diferencia de índice de
refracción negativa redondeada \Deltan_{2} que es menor que la
diferencia de índice de refracción \Deltan_{1} del núcleo
interno 190. La primera capa de vidrio presenta un índice de
refracción que ha sido reducido por medio del dopado del espesor de
la capa de vidrio con un dopante de disminución del índice de
refracción, como el flúor F. Preferiblemente, la mínima diferencia
de índice de refracción \Deltan_{2} de la primera capa de
vidrio se encuentra entre alrededor de -0.0050 y -0.0002, más
preferiblemente entre alrededor de -0.0030 y -0.0015. Incluso más
preferiblemente, \Deltan_{2} es de aproximadamente
-0.0017. Preferiblemente, la primera capa de vidrio 192 presenta un perfil \alpha a lo largo de su radio, con \alpha_{2} entre 1 y 10, más preferiblemente entre 1 y 3. Incluso más preferiblemente, \alpha_{2} = 2. Preferiblemente, la primera capa de vidrio 192 presenta un espesor w_{2} de entre alrededor de 0.5 \mum y 5.5 \mum, más preferiblemente de entre alrededor de 1.5 \mum y 2.5 \mum. Incluso más preferiblemente, el espesor w_{2} es de aproximadamente 1.8 \mum y por lo tanto la primera capa de vidrio 192 se extiende hasta aproximadamente 5.3 \mum.
-0.0017. Preferiblemente, la primera capa de vidrio 192 presenta un perfil \alpha a lo largo de su radio, con \alpha_{2} entre 1 y 10, más preferiblemente entre 1 y 3. Incluso más preferiblemente, \alpha_{2} = 2. Preferiblemente, la primera capa de vidrio 192 presenta un espesor w_{2} de entre alrededor de 0.5 \mum y 5.5 \mum, más preferiblemente de entre alrededor de 1.5 \mum y 2.5 \mum. Incluso más preferiblemente, el espesor w_{2} es de aproximadamente 1.8 \mum y por lo tanto la primera capa de vidrio 192 se extiende hasta aproximadamente 5.3 \mum.
La segunda capa de vidrio 194 rodea la primera
capa de vidrio 192 a lo largo de la longitud de la fibra 14. La
segunda capa de vidrio 194 presenta un espesor w_{3} que
preferiblemente se encuentra entre alrededor de 0.5 \mum y 5.5
\mum, más preferiblemente se encuentra entre 1.5 \mum y 3.5
\mum. Incluso más preferiblemente, el espesor w_{3} es de
aproximadamente 2.2 \mum, de modo que el radio exterior de la
segunda capa de vidrio 194 es de aproximadamente 7.5 \mum. Como
se muestra en La figura 11a, la segunda capa de vidrio 194 presenta
un índice de refracción máximo \Deltan_{3} en el interior de su
espesor que es menor que el índice de refracción máximo del vidrio
\Deltan_{1} en el interior del núcleo interno 190. La segunda
capa de vidrio 194, como el núcleo interno 190, presenta una
diferencia de índice de refracción que ha sido aumentada por dopado
del espesor de la capa de vidrio con GeO_{2} u otros dopantes de
aumento del índice de refracción bien conocidos. Preferiblemente,
la segunda capa de vidrio 194 presenta un perfil \alpha a lo largo
de su radio, con \alpha_{3} entre 1 y 10 y más preferiblemente
entre 1 y 3, que culmina en una máxima diferencia de índice de
refracción \Deltan_{3}, que se encuentra preferiblemente entre
alrededor de 0.0010 y 0.0080, más preferiblemente entre alrededor
de 0.0020 y 0.0060. Incluso más preferiblemente, \alpha_{3} = 2
y la máxima diferencia de índice de refracción \Deltan_{3} es
aproximadamente 0.0035.
Finalmente, un revestimiento conductor de la luz
196 rodea la segunda capa de vidrio de una manera convencional para
facilitar el guiado de la luz que se propaga a lo largo del eje de
la fibra 14. La diferencia de índice de refracción \Deltan del
revestimiento 196 es preferiblemente igual a 0 (a la que se hace
referencia como 188 en La figura 11a).
La Tabla 15 resume los parámetros de una fibra
que presenta un perfil de índice ilustrado en Las figuras 11a y
11b
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizó una simulación por ordenador, tal
como se ha descrito precedentemente, para determinar las
características de transmisión de este modo de realización de la
fibra. Como se muestra en la Tabla 16 más abajo, la fibra 14 de Las
figuras 11a y 11b exhibía características de dispersión deseables
tanto en la primera como en la segunda bandas de longitudes de
onda. En particular, la fibra cableada presentaba un corte de
longitud de onda simulado menor de alrededor de 1250 nm,
garantizando un funcionamiento monomodo en ambas ventanas de
transmisión. Igualmente, el perfil de índice de refracción producía
una dispersión a alrededor de 1310 nm de -10.0 ps/nm/km y a
alrededor de 1550 de +7.2 ps/nm/km. La longitud de onda de
dispersión cero \lambda_{0}, era de alrededor de 1445 nm.
Basándose en los resultados de la simulación, los Solicitantes han
determinado que la fibra 14 de Las figuras 11a y 11b soportaba una
cadencia máxima de transmisión de datos de 10 Gbit/s a lo largo de
la primera banda de longitudes de onda y hasta una longitud de onda
mayor de 1600 nm a lo largo de la segunda banda de longitudes de
onda, cuando se considera una longitud de 50 km de fibra sin
compensación de dispersión y con modulación externa. La Tabla 16
resume estos resultados.
La presente invención tal como se ha expuesto
aquí proporciona una fibra óptica monomodo con una versatilidad
mejorada para su utilización tanto en una primera banda de
longitudes de onda entre alrededor de 1300 nm y 1350 nm como en una
segunda banda de longitudes de onda entre alrededor de 1450 nm y
1625 nm. La fibra presenta un valor moderado de dispersión en ambas
ventanas de transmisión, preferiblemente con un valor ligeramente
negativo en el interior de la primera banda de longitudes de onda y
un valor ligeramente positivo en el interior de la segunda banda de
longitudes de onda. La característica de dispersión monotónica a lo
largo del ancho de banda de la fibra da como resultado una longitud
de onda de dispersión cero a alrededor de 1400 nm y una pendiente
de dispersión relativamente pequeña a 1550 nm. Por consiguiente, la
fibra óptica de la presente invención se adapta tanto a los
sistemas existentes a 1310 nm como a los sistemas en desarrollo a
1550 nm y 1625 nm con una dispersión moderada.
Otros modos de realización de la invención serán
evidentes para aquellos formados en la técnica a partir de la
consideración de la especificación y de la práctica de la invención
aquí expuesta. Se pretende que la especificación y los ejemplos se
consideren únicamente como ejemplares, quedando indicado el
verdadero alcance de la invención por las siguientes
reivindicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
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\bullet US 4412722 A, Carnevale [0025]
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Claims (26)
1. Un sistema de comunicación óptica
metropolitano o de acceso de alta velocidad (10), que comprende:
- un transmisor (12) de señal óptica que trabaja en una banda de longitudes de onda (32, 34) alrededor de al menos una de una primera longitud de onda de trabajo a alrededor de 1310 nm y una segunda longitud de onda a alrededor de 1550 nm;
- una línea de transmisión óptica (14) acoplada en un extremo al transmisor de señal óptica (12), que comprende al menos una fibra óptica monomodo con un núcleo y un revestimiento, que presenta una máxima diferencia de índice de refracción localizada en una capa del susodicho núcleo;
- un receptor (16) acoplado a un extremo opuesto de la línea de transmisión óptica (14);
caracterizada por el hecho
de que la susodicha fibra presenta una longitud de onda de corte de
cable menor de 1300 nm, una dispersión positiva con un valor
absoluto entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a
una de las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una
dispersión negativa con un valor absoluto entre alrededor de 5
ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a la otra de las primera y
segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión cero a una
longitud de onda entre las primera y segunda longitudes de onda de
trabajo, y un área efectiva a una longitud de onda alrededor de 1550
nm mayor de alrededor de 60
\mum^{2}.
2. El sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la línea de transmisión
óptica (14) presenta una longitud menor o igual que alrededor de
150 km.
3. El sistema según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que la línea de transmisión
óptica (14) presenta una longitud menor o igual que alrededor de 80
km.
4. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la
dispersión a la primera longitud de onda de trabajo es negativa y
la dispersión a la segunda longitud de onda de trabajo es positiva,
y la dispersión aumenta monotónicamente desde la primera longitud de
onda de trabajo a la segunda longitud de onda de trabajo.
5. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la
banda de longitudes de onda (32) alrededor de la primera longitud
de onda de trabajo se sitúa desde alrededor de 1300 nm a 1350 nm y
la banda de longitudes de onda (34) alrededor de la segunda longitud
de onda de trabajo se sitúa desde alrededor de 1450 nm a 1625
nm.
6. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que la
fibra presenta un área efectiva mayor de 65 \mum^{2} a una
longitud de onda de aproximadamente 1550 nm.
7. El sistema según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado por el hecho de que la fibra presenta
un coeficiente de no linealidad menor de 1.5 W^{-1}m^{-1} en la
segunda banda de longitudes de onda (34).
8. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que la
fibra presenta una pendiente de dispersión menor de alrededor de
0.08 ps/nm^{2}/km en la segunda banda de longitudes de
onda
(34).
(34).
9. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la
fibra presenta una sensibilidad a la microcurvatura de menos de
aproximadamente 10 (dB/km)/(g/mm) en la segunda banda de longitudes
de onda (34).
10. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que la
fibra presenta una longitud de onda de corte de cable que es menor
que aproximadamente 1250 nm.
11. El sistema según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizado por el hecho de que comprende
adicionalmente al menos un amplificador óptico (20) acoplado a lo
largo de la línea de transmisión óptica (14).
12. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por el hecho de que el
susodicho núcleo de la fibra comprende:
- un núcleo interno (57, 70, 90, 110, 130) que presenta una primera diferencia de índice de refracción (52, 62, 82, 102, 122), y una primera capa de vidrio (58, 74, 94, 114, 132), que rodea el núcleo interno y que presenta una segunda máxima diferencia de índice de refracción (54, 64, 84, 104, 124) que es mayor que la primera diferencia de índice de refracción y menor que aproximadamente 0.0140.
\newpage
13. El sistema según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que el núcleo interno (57)
presenta una diferencia de índice de refracción (52)
fundamentalmente igual a cero y un radio (R) de entre alrededor de
0.5 \mum y 2.5 \mum.
14. El sistema según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que el núcleo de la susodicha
fibra comprende adicionalmente una segunda capa de vidrio (72)
radialmente comprendida entre el núcleo interno (70) y la primera
capa de vidrio (74), presentando la segunda capa de vidrio una
diferencia de índice de refracción (66) fundamentalmente de cero y
un radio exterior (R) de entre alrededor de 1.0 \mum y 2.0
\mum.
15. El sistema según la reivindicación 14,
caracterizado por el hecho de que la susodicha segunda
diferencia de índice de refracción está comprendida entre 0.0020 y
0.0060 y el susodicho núcleo interno (70) presenta un perfil
\alpha entre 1 y 4 y un radio (a) de entre alrededor de 0.5 \mum
y 2.0 \mum.
16. El sistema según la reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que la susodicha segunda
diferencia de índice de refracción (64) está comprendida entre
0.0090 y 0.0140 y la susodicha primera capa de vidrio (74) presenta
un espesor (\deltaR) de entre alrededor de 1.4 \mum y 2.0
\mum.
17. El sistema según la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que el núcleo de la susodicha
fibra comprende adicionalmente una segunda capa de vidrio (92, 112)
que rodea el núcleo interno (90, 110) y que presenta un índice de
refracción negativo (86, 106).
18. El sistema según la reivindicación 17,
caracterizado por el hecho de que la susodicha diferencia de
índice de refracción está comprendida entre 0.0060 y 0.0120 y el
susodicho núcleo interno (90, 110) presenta un perfil \alpha de
entre 1 y 10 y un radio (r_{1}, w_{1}) de entre alrededor de 2.5
\mum y 5.5 \mum.
19. El sistema según la reivindicación 18,
caracterizado por el hecho de que el susodicho índice de
refracción negativo (86, 106) está comprendido entre -0.0050 y
-0.0002 y la susodicha segunda capa de vidrio (92, 112) presenta un
espesor (w_{2}) de entre alrededor de 0.5 \mum y 5.5 \mum.
20. El sistema según la reivindicación 19,
caracterizado por el hecho de que la susodicha segunda
diferencia de índice de refracción (84, 104) está comprendida entre
0.0060 y 0.0120 y la primera capa de vidrio (94, 114) presenta un
espesor (w_{3}, \deltaR) de entre alrededor de 0.4 \mum y 3.0
\mum.
21. El sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por el hecho de que el
susodicho núcleo de la fibra comprende:
- un núcleo interno (170, 150, 190) que presenta una primera diferencia de índice de refracción (162, 142, 182); y
- una primera capa de vidrio (172, 154, 194) que rodea el núcleo interno, siendo mayor la diferencia de índice de refracción del núcleo interno (142, 162, 182) que la diferencia de índice de refracción de la primera capa de vidrio (164, 146, 184) y siendo mayor que cero la diferencia de índice de refracción de la primera capa de vidrio (164, 146, 184), donde el núcleo interno (170, 150, 190) presenta una máxima diferencia de índice de refracción de entre alrededor de 0.0060 y 0.0090.
22. El sistema según la reivindicación 21,
caracterizado por el hecho de que el susodicho núcleo
comprende adicionalmente una segunda capa de vidrio (152) dispuesta
entre el núcleo interno (150) y la primera capa de vidrio (154),
presentando la segunda capa de vidrio (152) una diferencia de índice
de refracción (144) fundamentalmente igual a cero.
23. El sistema según la reivindicación 22,
caracterizado por el hecho de que la susodicha primera
diferencia de índice de refracción (142) está comprendida entre
0.0070 y 0.0090, el núcleo interno (150) se extiende hasta un radio
exterior de entre alrededor de 2.0 y 4.5 \mum, la segunda capa de
vidrio (152) se extiende desde el radio exterior del núcleo interno
(150) hasta un radio exterior de entre alrededor de 3.0 y 5.0
\mum, y la primera capa de vidrio (154) se extiende radialmente
desde el radio exterior de la segunda capa de vidrio (152)
alrededor de 2.0 a 4.0 \mum y presenta una máxima diferencia de
índice de refracción (146) de entre alrededor de 0.0010 y
0.0030.
24. El sistema según la reivindicación 21,
caracterizado por el hecho de que el susodicho núcleo
comprende adicionalmente una segunda capa de vidrio (192) dispuesta
entre el núcleo interno (190) y la primera capa de vidrio (194),
presentando la segunda capa de vidrio (192) una diferencia de índice
de refracción negativa (186).
25. El sistema según la reivindicación 24,
caracterizado por el hecho de que la susodicha diferencia de
índice de refracción negativa (185) está comprendida entre -0.0050
y -0.0002, el núcleo interno (190) se extiende hasta un radio
exterior de entre alrededor de 2.5 y 5.5 \mum, la segunda capa de
vidrio (192) se extiende desde el radio exterior del núcleo interno
(190) a lo largo de un espesor de entre alrededor de 0.5 y 5.5
\mum, y la primera capa de vidrio (194) se extiende radialmente
desde el radio exterior de la segunda capa de vidrio (192)
alrededor de 0.5 a 5.5 \mum y presenta una máxima diferencia de
índice de refracción (184) de entre alrededor de 0.0010 y
0.0080.
26. Un método de transmisión óptica por
multiplexación por división de longitud de onda en un sistema de
comunicación óptica metropolitano o de acceso (10), que comprende
las siguientes etapas:
- transmisión de señales ópticas a lo largo de un rango de canales de transmisión en el interior de al menos una de una primera longitud de onda de trabajo a 1310 nm y una segunda longitud de onda de trabajo a 1550 nm;
- acoplamiento de las señales ópticas en al menos una fibra óptica monomodo (14) con un núcleo y un revestimiento, que presenta una máxima diferencia de índice de refracción localizada en una capa de vidrio del susodicho núcleo, y
- recepción de las señales de la fibra óptica monomodo;
caracterizado por el hecho
de que la fibra presenta una longitud de onda de corte de cable
menor de 1300 nm, una dispersión positiva con un valor absoluto de
entre alrededor de 5 ps/nm/km y alrededor de 15 ps/nm/km a una de
las primera y segunda longitudes de onda de trabajo, una dispersión
negativa con un valor absoluto de entre alrededor de 5 ps/nm/km y
alrededor de 15 ps/nm/km a la otra de las primera y segunda
longitudes de onda de trabajo, una dispersión cero a una longitud
de onda entre las primera y segunda longitudes de onda de trabajo,
y un área efectiva a una longitud de onda alrededor de 1550 nm mayor
que aproximadamente 60
\mum^{2}.
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