ES2325621T3

ES2325621T3 - Enlace de fibra optica de baja dispersion de modo de polarizacion (pmd) y procedimiento para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2325621T3
Application number: ES04804891T
Authority: ES
Inventors: Alexis c/o Pirelli Cavi e Sistemi Telecom SpA DEBUT; c/o Pirelli Cavi e Sistemi Telecom SpA SARTORI Francesco; c/o Pirelli Cavi e Sistemi Telecom SpA TRAVAGNIN Martino
Original assignee: Prysmian SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: BRPI0418210A; US20070217744A1; CN100437169C; US7534055B2; DE602004020807D1; EP1706766B1; EP1706766A1; KR20060132664A; WO2005064370A1; CN1902516A; ATE429657T1

Abstract

Enlace de fibra óptica (300) que comprende una pluralidad de porciones de fibra óptica (305 (k-1), 305 k, 305 (k+1), 305(k+2), 305(k+3), 305(k+4), 305(k+5), 305(k+6)) unidas o acopladas ópticamente entre sí en respectivos extremos libres de la misma, caracterizado por el hecho de que dicha pluralidad de porciones de fibra óptica incluyen por lo menos una primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional (305(k-1), 305(k+1), 305(k+3), 305(k+5)) y por lo menos una segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional (305k, 305(k+2), 305(k+4), 305(k+6)) que tienen direcciones de hilado opuestas entre sí, en el que dicha por lo menos una primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional se obtiene a partir de por lo menos una primera fibra óptica hilada de manera unidireccional, dicha por lo menos una segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional se obtiene a partir de por lo menos una segunda fibra óptica hilada de manera unidireccional, siendo la primera y la segunda fibras ópticas hiladas de manera unidireccional fibras ópticas distintas y teniendo una helicidad opuesta entre sí.

Description

Enlace de fibra óptica de baja dispersión de modo de polarización (PMD) y procedimiento para su fabricación.

La presente invención se refiere en general al campo de las fibras ópticas y a procedimientos de fabricación de las mismas. Más en particular, la inversión se refiere a un enlace de fibra óptica ofreciendo una Dispersión del Modo de Polarización baja (abreviado, PMD), y un procedimiento para realizarla.

Las señales ópticas transmitidas a través de fibras ópticas comprenden dos modos de polarización ortogonal (típicamente indicados como Eléctrico Transversal, o TE, y Magnético Transversal, o TM). En caso que la fibra tenga un núcleo perfectamente cilíndrico de diámetro uniforme, los dos modos TE y TM propagan a una velocidad común. Sin embargo, en fibras ópticas reales la simetría cilíndrica del núcleo puede ser perturbada debido a defectos de forma o tensiones no uniformes. Como resultado, puede acumularse una diferencia de fase entre los dos modos cuando se propagan, y se dice que la fibra presenta "birrefringencia". En particular, la birrefringencia introducida por la asimetría de forma y de tensión es conocida como "birrefringencia lineal intrínseca".

Las irregularidades estructurales y geométricas de la fibra óptica que dan lugar a birrefringencia típicamente originada a partir de la preforma de la fibra en sí, y son modificadas durante el proceso de retirada de la fibra. Este procedimiento usualmente se lleva a cabo mediante un aparato conocido como una "torre de extracción", comenzando por una preforma de vidrio. En la práctica, después que la preforma se ha colocado en posición vertical y se ha calentado a una temperatura por encima del punto de ablandamiento dentro de un horno adecuado, el material fundido se retira hacia abajo a una velocidad controlada en una forma tal para producir un elemento a modo de cuerda que forma la fibra óptica en sí. En este proceso, se aplican típicamente las tensiones asimétricas a la fibra.

En una fibra birrefringente, los dos componentes TE y TM del modo óptico fundamental, inicialmente en fase una con la otra, vuelve a estar en fase nuevamente sólo después de una cierta longitud de propagación, comúnmente conocida como la "longitud de resonancia" (L_{B}). En otras palabras, la longitud de resonancia es el período de repetición de un cierto estado de polarización (asumiendo que la fibra mantiene una birrefringencia constante sobre su longitud). Un parámetro característico adicional de una fibra birrefringente es la "longitud de correlación" (L_{F}), que se define como la distancia sobre la cual la función de autocorrelación de la birrefringencia es 1/e veces su valor máximo.

En las fibras ópticas llamadas "conservadoras de la polarización", la asimetría se introduce deliberadamente en la fibra para generar birrefringencia. Sin embargo, en fibras ordinarias (es decir, no conservadoras de la polarización), la birrefringencia va en detrimento del funcionamiento de la fibra.

De hecho, cuando se transmiten señales pulsadas en una fibra óptica, la birrefringencia es una causa de propagación del pulso, debido a que los dos componentes de polarización, TE y TM, viajan a diferentes velocidades de grupo (es decir, se vuelven dispersas). Este fenómeno, conocido como Dispersión de Modo Polarización (PMD), ser estudiado ampliamente en años recientes debido a su importancia en sistemas de guía de luz periódicamente amplificados.

Típicamente, el fenómeno de PMD conduce a una limitación del ancho de la banda de transmisión de señal y, en consecuencia, una degradación del funcionamiento de las fibras ópticas a lo largo de las cuales son transmitidas las señales mencionadas. Este fenómeno es por tanto indeseable en sistemas de transmisión de señal a lo largo de fibras ópticas, especialmente en aquellos que operan en largas distancias, en las cuales es necesario minimizar cualquier forma de atenuación o dispersión de las señales para garantizar altos rendimientos en la transmisión y recepción.

La solicitud de patente GB-A-2101762 considera los efectos sobre la PMD de la torsión posterior a la retirada de la fibra y observa que, a pesar que dicha torsión reduce la PMD resultante de la birrefringencia lineal intrínseca, introduce tensiones torsionales que genera una birrefringencia substancialmente circular debido al efecto foto-elástico. Torcer una fibra retirada reduce así la limitación de ancho de banda debido a un efecto, mientras que lo reemplaza con otro. La misma solicitud de patente propone entonces hacer girar la preforma durante la retirada, de forma que la torsión pueda realizarse mientras se mantiene el material de la fibra sustancialmente no tensionado. Se hace girar a una tasa relativamente alta, de forma tal que su frecuencia de repetición espacial, o paso de giro, es pequeño comparado con la longitud de resonancia debido a la birrefringencia intrínseca; como resultado, puede producirse una fibra óptica donde la contribución de birrefringencia debida a asimetrías de forma y de tensión se reduce enormemente. Dicha fibra se denomina fibra "hilada", para distinguirla de una fibra girada (post-retirada). Convenientemente, la preforma se hila a una tasa sustancialmente constante, pero puede incluso invertirse en dirección, oscilando desde un giro hacia la derecha hacia un giro hacia la izquierda. Ejemplos de dichos perfiles de giro pueden encontrase por ejemplo en US 5 943 466, WO 02/03115, WO 2004/095097, o WO 2004/02 8989.

En la presente descripción, se realizará la misma distinción anterior entre "hilar" y "torcer". Más precisamente, los términos "hilar" y "torcer" se utilizan aquí para identificar dos tipos diferentes de torsión de la fibra: "hilar" identifica una torsión que es congelada durante la retirada, aplicándose a una porción viscosa de la fibra y mantenida como una modificación estructural de la fibra mientras se enfría; de forma diferente , "torcer" identifica una torsión elástica de la fibra, que se presenta cuando se aplica un torque a una porción de fibra cuyos extremos están constreñidos contra la rotación. En otras palabras, a pesar de que hilar y torcer alteran la fibra en forma, de forma que partes previamente en la misma línea recta se ubican en una curva espiral, una fibra torcida rotará nuevamente hacia su forma original cuando sus extremos se liberan de la restricción de rotación, mientras que una fibra hilada mantendrá su alteración como una deformación intrínseca y permanente. Debido al girado, la fibra es sometida a una rotación de sus ejes de polarización. Como resultado, cuando se transmiten pulsos ópticos en la fibra óptica, se propagan alternativamente sobre los ejes de birrefringencia lenta y rápida, compensando así el retraso relativo y reduciendo la dispersión del pulso. Esto es equivalente a tener un índice refractivo efectivo local para los pulsos ópticos igual al índice refractivo medio sobre los dos ejes, tomándose el promedio sobre la longitud de pulso a lo largo de la fibra.

Estudios teóricos han mostrado que el proceso dominante para la reducción de PMD en una fibra hilada es el promedio de la anisotropía de la fibra local mediante la procesión rápida de los ejes de asimetría a lo largo de la fibra.

La patente de Estados Unidos US 4.504.300, referida a una técnica para realizar una fibra óptica que tiene estructura quirálica, trata desventajas relativas a la rotación de la preforma y propone una nueva técnica de girado, que consiste en rotar la fibra en lugar de la preforma. En particular, se describe un dispositivo que comprende medios dispuestos justo por debajo de la preforma para torcer la fibra durante la retirada de la fibra. Los medios de torsión comprenden un aro rotatorio que soporta tres poleas. La fibra torsionada se reviste mediante medios de revestimiento, seguidos por enfriamiento mediante medios de enfriado rápido que facilitan en congelado de la torsión.

La patente US 5.418.881 propone disponer el dispositivo adaptado para aplicar el torque a la fibra a continuación de la estación de revestimiento, para evitar dañar la superficie de la fibra. En particular, la torsión se aplica mediante el biselado en forma alternativa en dirección horaria y anti horario de un rodillo de guía de fibra que tiene un eje de rotación que se extiende perpendicularmente al eje de retirada de la fibra. De esta forma, en al menos una porción de la fibra el giro impreso a la fibra es alternativamente en sentido horario y anti horario. La misma patente establece que aplicar un torque en sentido horario y anti horario a la fibra sustancialmente evita la introducción de una torsión elástica a la fibra.

La solicitud de patente US 2001/0020374 propone un nuevo dispositivo que supera algunas desventajas de la técnica de biselado del rodillo y permite tanto el girado unidireccional como alternado, pero también establece que el girado alternado debe considerarse como preferible ya que evita la presencia de torsiones residuales (por ejemplo, de una torsión residual) sobre las fibras enrolladas sobre la bobina de recolección, haciendo así más fácil tanto las operaciones de desenrollado y enrollado sobre la misma.

En la patente US 5.943.466, se propone hilar la fibra durante la retirada según funciones de girado que no son sustancialmente constantes (en el sentido que cambian sustancialmente como una función de la distancia a lo largo de la longitud de una fibra o como una función del tiempo), no sustancialmente sinusoide, y tiene variabilidad suficiente (es decir, suficiente contenido armónico) para proporcionar una reducción sustancial en la PMD para una pluralidad de longitudes de resonancia.

El solicitante ha encontrado algunas otras desventajas de la técnica de girado alternado, no destacadas previamente. El girado alternado por ejemplo puede causar una relativamente baja eficiencia mecánica del dispositivo de girado, debido a las aceleraciones y desaceleraciones continuas. Además, con respecto al girado unidireccional, un girado alternado requiere una amplitud de perfil de máximo relativamente alto para compensar aquellas posiciones del perfil donde la rotación disminuye para cambiar de dirección y, por lo tanto, para garantizar una suficiente tasa promedio de girado. Aparte de todo esto, los sitios donde la tasa de girado es cero son perjudiciales para la PMD, porque hay un incremento de la birrefringencia efectiva vista mediante el pulso, y así una contribución más alta para la PMD.

El documento de A. Galtarossa et al., "PMD statistical properties of constantly-spun fibers", ECOC-IOOC 2003 Proceedings, Vol. 4, Th 1.7.4., y el documento de A. Galtarossa et al., "Polarization mode dispersion properties of constantly spun randomly birefringent fibers", Optics Letters, vol 28 Nº 18, Setiembre 2003, pp. 1639-1641 informan el retraso inducido PMD (es decir el retraso en el modo - en ps - inducido mediante PMD o, de forma equivalente, el Retraso Diferencial de Grupo medio de fibra, o "DGD") de fibras unidireccionalmente hiladas. Puede mostrarse que, mientras que en una fibra no hilada o una fibra hilada alternadamente el retardo inducido PMD se incrementa proporcionalmente a la raíz cuadrada de la longitud de la fibra, en una fibra hilada unidireccionalmente el retardo inducido PMD tiene una tasa de incremento mayor, y sólo se incrementa asintóticamente proporcionalmente a la raíz cuadrada de la longitud. En particular, el retraso inducido PMD en una fibra unidireccionalmente hilada se incrementa asintóticamente a la misma tasa que el retraso inducido PMD de una fibra no hilada que tenga la misma longitud L_{B} y la misma longitud de correlación L_{F}. Ventajosamente, se introduce un coeficiente PMD, de aquí en adelante indicado con PMD_{c}, definido como DGD medio de la fibra dividido por la raíz cuadrada de la longitud. Para fibras no hiladas o hiladas alternadamente, este parámetro es independiente de la longitud de la fibra.

Con mayor detalle, se hace referencia a la Figura 1, donde se muestra un diagrama teórico del promedio de DGD cuadrado <\Delta\tau^{2}> (en ordenadas, unidad ps^{2}) como una función de la distancia de propagación (en abscisa, unidad km) para una fibra no hilada (curva (a)) con una constante típica PMD_{c} (por ejemplo, 0,1 ps/km^{1/2}), una fibra hilada alternadamente (curva (b)) con una PMD_{c} típica (constante) (por ejemplo, 0,04 ps/km^{1/2}) y una fibra hilada unidireccionalmente (curva (c)) con la misma longitud de resonancia L_{B} y la misma longitud de correlación L_{F} que la fibra no hilada. A partir del diagrama, puede apreciarse que la pendiente de la curva (c) (es decir el índice de incremento de <\Delta\tau^{2}>) no es constante, pero se incrementa con la distancia de propagación hasta un valor constante que corresponde a la pendiente de la curva (a). La longitud sobre la cual la pendiente cambia puede indicarse como una longitud transitoria. Dado que PMD_{c} es proporcional a la raíz cuadrada de <\Delta\tau^{2}> dividida por la raíz cuadrada de la longitud de la fibra, se espera que dicho coeficiente se incremente con la distancia de propagación (es decir, con la longitud de la fibra), de forma diferente del PMD_{c} de fibras no hiladas e hiladas alternadas, que es constante. En particular, para la fibra hilada unidireccionalmente, el incremento de PMD_{c} será más rápido en la transición inicial, antes que la tasa de incremento de PMD_{c} se vuelva similar al de la fibra no hilada; después de la transición, el PMD_{c} se incrementa muy lentamente alcanzando de forma asintótica el PMD_{c} de la fibra no hilada. Como ya se predijo en el artículo de Galtarossa et al., "Optimized Spinning Design for Low PMD Fibers: An Analytical Approach" Journal of Lightwawe technology vol. 19 Nº 10 Oct. 2001 pp. 1502-1512, el incremento inicial de PMD_{c} es el predicho en el régimen determinístico.

En los artículos antes citados de Galtarossa, también se describe que la magnitud del período de Ciro cambia la longitud del régimen de transición antes mencionado, y una longitud característica de transición L_{T} puede definirse para fibras hiladas unidireccionalmente (curva (c) en la figura 1):

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Donde p es el período de girado, L_{F} la longitud de correlación y L_{B} la longitud de resonancia. La longitud característica de transición L_{T} es igual a la intercepción del comportamiento lineal asintótico de la curva (c) con el eje de la abscisa. La distancia de propagación (o longitud de porción de la fibra) requerido para aproximar el comportamiento de régimen PMD de la fibra no hilada se estima que es de algunas longitudes características de transición.

Asumiendo que los parámetros que aparecen en la fórmula anterior caen dentro de los rangos típicos: L_{F} = 1 \div 20 m, L_{B} = 5 \div 15 m, y p = 0,1 \div 1 m, la longitud característica de transición L_{T} puede variar entre 0,1 y 1.800 km, cubriendo cuatro órdenes de magnitud. Si la longitud característica de transición L_{T} es mucho mayor que la longitud de enlace, el incremento de la PMD_{c} permanece moderado. Por el contrario, cuando la longitud característica de transición L_{T} es comparable o menor que la longitud de enlace, el incremento de la PMD_{c} sobre el enlace se vuelve significativo y puede ser perjudicial para la transmisión de la señal.

Por lo tanto, las fibras hiladas unidireccionalmente con longitudes características de transición cortas sufren de un crecimiento de la PMD_{c} con la longitud de la fibra, lo que cancela la ventaja de utilizar una fibra hilada.

Otra predicción realizada en el documento citado de A. Galtarossa publicado en Optics Letter es que la distribución estadística DGD para fibras hiladas unidireccionalmente suficientemente cortas puede desviarse de la distribución típica de Maxwell exhibida tanto por fibras no hiladas como por fibras hiladas alternadamente.

En vista del estado de la técnica subrayado en lo precedente, aparece que una solución óptima del problema de PMD en fibras donde no existe: las fibras no hiladas tienen derecho una PMD que, para diferente es aplicaciones, es demasiado alta; por otra parte, las fibras hiladas alternadamente exhiben la serie de problemas previamente mencionados. De las consideraciones teóricas anteriores también surgen que la fibra hilada unidireccionalmente puede ser preferible respecto a las fibras no hiladas sólo para longitudes de fibra relativamente cortas, porque experimentan un crecimiento de su PMD_{c} al incrementarse la longitud, que se vuelve asintóticamente igual a la de las fibras no hiladas. También es conocido que, para la longitud de fibra y la da más larga, las luces de fibra con diferentes funciones como por ejemplo dispersión cromática, pueden concatenarse mediante empalmes para formar una línea de fibra con el rendimiento global o total deseado (ver por ejemplo EP1136850, US 5613028, o EP1258751).

Por lo tanto, ha sido el objeto de la presente invención y ver una solución a estos problemas.

En particular, ha sido objeto de la presente invención proporcional un enlace de fibra óptica, y un procedimiento para realizarlo, presentando una limitación significativa del incremento de la PMD_{c} con la longitud de la fibra.

Con estos objetivos en mente, el solicitante encontrado que el incremento en la PMD_{c} exhibido por las fibras hiladas i direccionalmente puede ser completamente eliminada o sustancialmente reducida si se realiza un enlace de fibra óptica de porción de fibras hiladas unidireccionalmente, de longitudes apropiadas, con helicidad opuesta, empalmadas unas a las otras para formar la fibra óptica. Con "helicidad", se indica aquí la dirección de hilado de la fibra, que puede ser tanto hacia la derecha como hacia la izquierda (es decir, en sentido horario o antihorario).

Por lo tanto, un enlace de fibra óptica según la presente invención incluye al menos una primera y una segunda porciones de fibras ópticas hiladas unidireccionalmente en direcciones opuestas y unidas una con otra. Preferentemente, el enlace de fibra óptica comprende un primer tipo de fibras unidireccionalmente hiladas en una primera dirección, y un segundo tipo de fibras unidireccionalmente hiladas en la dirección opuesta, estando la fibra del primer tipo alternadas a las fibras del segundo tipo, es decir porciones de helicidad opuesta son alternadas entre sí.

Según un aspecto de la presente invención, proporciona un enlace de fibra óptica, como se establece en la reivindicación anexa 1 de enlace de fibra óptica independiente.

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En resumen, el enlace de fibra óptica comprende una pluralidad de porciones de fibra óptica, unido uno a otro, incluyendo dicha pluralidad de porciones de fibra óptica al menos un primer porción de fibra óptica hilada unidireccionalmente y al menos un segundo porción de fibra óptica hilada unidireccionalmente que tienen direcciones de hilado mutuamente opuestas.

Para los propósitos de la presente invención, los términos "hilar", "hilando" e "hilado" se refieren todos a una torsión es congelada durante la retirada, siendo aplicada a una porción viscosa de la fibra y mantenida como una modificación estructural de la fibra durante enfriar. En otras palabras, una fibra hilada mantendrá esta alteración como una deformación intrínseca y permanente.

También, para los propósitos de la presente invención, con "hilado unidireccional" se indica un hilado que se produce en una misma dirección aparte de posibles inversiones locales, por ejemplo debido al resbalamiento en el dispositivo de hilado o en el dispositivo de tracción.

Preferentemente, el hilado unidireccional aquí considerado es constante, pero también puede derivar de la superposición de una función de hilado constante y una función de hilado variable, teniendo la función de hilado variable preferentemente una amplitud pequeña y un período largo.

Preferentemente, la primera porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada y la segunda porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada son unidas entre sí.

Una realización preferida de la presente invención, la pluralidad de porciones de fibra óptica incluye la pluralidad primeras porciones de fibra óptica, y una pluralidad de segundas porciones de fibra óptica, siendo las primeras porciones de fibra óptica y la segunda porciones de fibra óptica de fibras ópticas unidireccionalmente hiladas que tienen direcciones de hilado mutuamente opuestas. Las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica están alternadas entre sí en el enlace de fibra óptica.

La primera porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada y la segunda porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada tienen sustancialmente la misma longitud de porción.

Definido un período de hilado p, una longitud de correlación L_{F} y una longitud de resonancia L_{B} para la fibra, la longitud de la primera porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada y/o de la segunda porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada es preferentemente inferior a 10 veces la longitud característica de transición L_{T} definida como

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Más preferentemente, dicha longitud de porción inferior a 5 veces la longitud característica de transición L_{T}.

Una realización de la presente invención, en longitud de porción es igual o inferior aproximadamente 3 Km, preferentemente igual inferior aproximadamente 1 Km.

En particular, la primera porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada y la segunda porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada pueden tener sustancialmente el mismo índice de hilado.

Preferentemente, el número de porciones de la primera fibra óptica y de porciones de la segunda fibra óptica es impar.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una línea de cable óptico como se establece la reivindicación adjunta 10.

Resumiendo, la línea de cable óptico incluye una pluralidad de troncos de cable óptico unidos entre sí. Dicha pluralidad de troncos de cable óptico comprenden al menos un primer tronco de cable óptico y un segundo tronco de cable óptico que incluye una primera porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada en una primera dirección, y el segundo tronco de cable óptico que incluye una segunda porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada en una segunda dirección opuesta a la primera dirección, estando la primera y segunda porción de las fibras ópticas ópticamente enlazadas entre sí.

En particular, la primera y la segunda porciones de fibra óptica están unidas entre sí.

La primera y la segunda porciones de fibra óptica pueden tener sustancialmente una misma longitud de porción.

Preferentemente, la longitud de porción de la primera y/o de la segunda porción de fibra óptica es menor a 10 veces la longitud de transición característica L_{T} antes definida, más preferentemente, menor de 5 veces la longitud de transición característica L_{T}. En particular, la porción de fibra es preferentemente igual o inferior a aproximadamente 3 Km, más preferentemente igual o inferior a aproximadamente 1 Km.

En particular, la primera y la segunda porciones de fibra óptica pueden tener sustancialmente el mismo índice de hilado.

Según una realización de la presente invención, la pluralidad de troncos de cable óptico incluye una pluralidad de primeras porciones de fibra óptica, y una pluralidad de segundas porciones de fibra óptica unidas entre sí para formar un enlace de fibra óptica, estando las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica unidireccionalmente hiladas teniendo las fibras ópticas direcciones de hilado mutuamente opuestas, y estando las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica alternadas entre sí en el enlace de fibra óptica.

En particular, en una realización de la presente invención al menos un tronco de cable óptico de dicha pluralidad de troncos de cables ópticos tiene un núcleo óptico que incluye una pluralidad de porciones de fibra óptica unidireccionalmente hilada que tiene la misma dirección de hilado.

En otra realización de la invención, al menos un tronco de cable óptico de dicha pluralidad de troncos de cable óptico tiene un núcleo óptico que incluye al menos dos porciones de fibra óptica unidireccionalmente hilada que tiene direcciones de hilado opuestas.

Preferentemente, el número total de troncos de cable óptico es impar.

Según otro aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento de realización de un enlace de fibra óptica como se establece en el procedimiento de la reivindicación 16 independiente adjunta.

El procedimiento comprende:

proporcionar al menos una primera porción de fibra óptica, unidireccionalmente hilada en una primera dirección;

proporcionar al menos una segunda porción de fibra óptica, unidireccionalmente hilada en una segunda dirección opuesta a la primera dirección; y

unir juntas la primera porción y la segunda porción en un respectivo extremo de las mismas.

Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento para producir un cable óptico como se establece en la reivindicación 17 adjunta.

El procedimiento comprende proporcionar una pluralidad de fibras ópticas a una línea de fabricación de cable, donde dicha pluralidad de fibras ópticas comprende al menos una primera fibra óptica que es hilada unidireccionalmente en una primera dirección, y al menos una segunda fibra óptica que es hilada unidireccionalmente en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.

Según otro aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento para realizar una línea de cable óptico como se establece en la reivindicación 18 adjunta.

El procedimiento comprende formar una pluralidad de troncos de cable óptico, incluyendo cada uno al menos una porción de fibra óptica, y unir los troncos de cable óptico entre sí.

La etapa de formar una pluralidad de troncos de cable ópticos comprende formar al menos un primer tronco que incluye una primera porción de fibra óptica hilada unidireccionalmente en una primera dirección, y formando al menos un segundo tronco que incluye una segunda porción de fibra óptica unidireccionalmente hilada en una dirección opuesta a la primera dirección; dicha unión de los troncos de cable óptico entre sí incluye unir ópticamente la primera porción de fibra óptica a dicha segunda porción de fibra óptica.

Estas y otras características y ventajas de la presente invención serán evidentes mediante la siguiente descripción detallada de una realización de la misma, proporcionada solamente a modo de ejemplo no limitante, descripción que será dirigida haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es un diagrama que muestra la variación predicha del promedio del Retraso Diferencial de Grupo (DGD) cuadrado medio (en la ordenada) con la distancia de propagación (en la abscisa) para: una fibra no hilada (curva (a)), una fibra hilada alternadamente (curva (b)) y una fibra hilada unidireccionalmente (curva (c)) con la misma longitud de resonancia L_{B} y la misma longitud de correlación L_{F} que la fibra no hilada;

La Figura 2 muestra esquemáticamente una porción de un enlace de fibra óptica según una realización de la presente invención, que comprende porciones de fibra unidireccionalmente hiladas alternas, que tienen helicidad mutuamente opuesta;

Las figuras 3A y 3B muestran diagramas de la variación predicha de la PMD (en la ordenada, unidad ps/km^{1/2}) con la distancia de propagación (en la abscisa, unidad km) para la fibra de la figura 2 para varias longitudes de las porciones de fibra alternadas, y para dos valores diferentes de la longitud característica de transición de la fibra;

La figura 4A muestra en sección transversal un cable óptico que contiene fibras ópticas según una realización de la presente invención;

La figura 4B muestra esquemáticamente en vista lateral una porción de una línea de cable óptico según la presente invención;

La figura 5 es un diagrama que muestra la variación predicha con la longitud de propagación (en la abscisa, unidad km) de la relación entre el promedio de los valores DGD al cuadrado y el cuadrado de los valores DGD promediados (en la ordenada) para una fibra con los mismos parámetros de la figura 3A, con longitudes de porciones alternadas de 5 km;

Las figuras 6A a 6F son diagramas que muestran la distribución estadística de los valores DGD para la misma fibra de la figura 5 a distancias de propagación indicadas en la figura 5 con las letras a) a f) respectivamente;

La figura 7 muestra una torre de extracción adaptada para retirar fibras hiladas unidireccionalmente;

La figura 8 ilustra un dispositivo de girado adecuado para utilizarse en la torre de extracción de la figura 7;

La figura 9 muestra un aparato de torsión adecuado para utilizarse en la torre de extracción de la figura 7;

La figura 10 ilustra un aparato de rebobinado;

La figura 11 muestra un aparato de torsión para utilizar en la torre de extracción de la figura 7, como alternativa del aparato de la figura 9; y

Las figuras 12 y 13A a 13D son diagramas que muestran los resultados de experimentos realizados por el solicitante.

Con referencia a los dibujos, en la figura 2 se muestra muy esquemáticamente una porción de un enlace de una fibra óptica según una realización de la presente invención.

Mediante enlace de fibra óptica se indica aquí una fibra óptica hecha de dos o más porciones de fibra óptica, unidas unas con otras.

El enlace de fibra óptica, indicado globalmente como 300, es por ejemplo del tipo usado en cables de fibra óptica para sistemas de comunicación ópticos.

El enlace de fibra óptica 300 (cuya porción mostrada en la figura 2 por ejemplo siendo una porción intermedia a lo largo del total de la longitud del enlace de fibra óptica) comprende una pluralidad de segmentos de fibra óptica o porciones ..., 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., de menor longitud, unidas unas a otras en los respectivos extremos libres para formar el enlace de fibra óptica 300; en la jerga, la operación de unión de dos segmentos de fibra óptica juntos es referido como un "empalme"; en el dibujo, los puntos donde dos porciones de fibras ópticas genéricas ...305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., son empalmadas juntas se indican esquemáticamente mediante 310.

Según una realización de la presente invención, las porciones de fibra óptica ..., 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., son segmentos o porciones de fibras ópticas hiladas unidireccionalmente. En particular, porciones de fibras ópticas unidireccionalmente hiladas con helicidad de girado mutuamente opuesta (helicidad hacia la derecha, o \sigma_{+}, y helicidad hacia la izquierda, \sigma_{-}) se aprovechan para formar el enlace de fibra óptica 300, y las porciones de fibra unidireccionalmente hilada con helicidad de girado hacia la derecha, o \sigma_{+}, son alternadas con las porciones de fibras hiladas unidireccionalmente con helicidad de girado hacia la izquierda, o s_{-}, como se representa esquemáticamente en el dibujo. Preferentemente, el girado unidireccional de las diferentes porciones de fibra es constante en módulo.

Debido al hecho de empalmar juntas fibras con helicidad opuesta interrumpe las transiciones del PMD_{c} de una fibra hilada unidireccionalmente hacia el valor de la fibra no hilada, el crecimiento del PMD_{c} del enlace de fibra óptica 300 con la longitud del enlace de fibra, discutido en la parte introductoria de la presente descripción, puede ser sustancialmente reducido mediante la previsión antes descrita en el enlace de fibra 300 de ambos tipos de fibras hiladas.

En principio, las longitudes de las porciones individuales de fibra individual 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., pueden ser cualesquiera, pero, como se mostrará a continuación, una elección cuidadosa de dichas longitudes permite reducir sustancialmente, o incluso eliminar, el efecto del crecimiento del PMD_{c} con la longitud de fibra (por lo tanto, después de una cierta longitud, se logra un PMD_{c} prácticamente constante, menor del de la fibra unidireccionalmente hilada de helicidad única).

En particular, si los índices de hilado de las fibras ópticas hiladas de manera unidireccional con helicidad \sigma+ tienen sustancialmente la misma magnitud (módulo) que los índices de hilado de los fibras ópticas hiladas de manera unidireccional con helicidad \sigma- como los mejores resultados en términos de supresión del crecimiento del PMDc con la longitud del enlace de las fibras se consiguen mediante la alternación, a lo largo del enlace de la fibra 300, de porciones de fibra óptica \sigma+ y \sigma- de longitudes substancialmente iguales. Sin embargo, si los índices de hilado de las fibras ópticas hiladas de manera unidireccional con helicidad \sigma+ tienen una magnitud (módulo) diferente de los índices de hilado de las fibras ópticas hiladas de manera unidireccional con helicidad \sigma- como las longitudes de las diferentes porciones de fibra óptica \sigma+ y \sigma- dependerán de los respectivos valores absolutos de los índices de hilado.

Ahora se hace referencia a las figuras 3A y 3B, que son diagramas de la variación predicha del PMDc (en las ordenadas, unidad ps/km^{1/2}) con la distancia de propagación (en las accisas, unidad kilómetro) para el enlace de la fibra 300 para varias longitudes de las porciones de fibra alternas ..., 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., que forman el enlace de la fibra 300,2 valores diferentes de la longitud característica transitoria de la fibra LT. Las curvas sean derivados según las enseñanzas de Galtarossa et al. "Polarization mode dispersion properties of constantly spun randomly birefringent fibers", Optics Letters, vol. 28, Nº 18, septiembre 2003, pp. 1639-1641, respecto a las fibras con una única dirección de hilado.

En particular, el diagrama de la figura 3A se refiere un enlace de fibra óptica 300 formado por porciones de fibras hiladas de manera unidireccional alternadas de helicidad supuesta que tienen un periodo de hilado p = 0,25 m, una longitud de batido LB = 7 m, una longitud de correlación LF = 10 m, y en consecuencia una longitud característica transitoria LT = 32 km. El diagrama de la figura 3B, por el contrario, se refiere a un enlace de fibra óptica similar 300, pero que tiene un periodo de hilado p = 0,5 m, y así presenta una longitud característica transitoria LT = 8 km. En ambos casos, se muestra la evolución del PMDc con la distancia de propagación de porciones de alternas ..., 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., de longitud LC igual a 5 km, 10 km, 20 km, 40 km y para una longitud de porción infinita (es decir, por una fibra de helicidad única).

Se puede apreciar que, en ambos casos, cuando se hilan de manera unidireccional porciones de fibra óptica con helicidad opuesta, el PMDc después de una transición consigue un valor sustancialmente constante, es menor que el valor de la fibra hilada de manera unidireccional de una sola helicidad, y así de la fibra no hilada con la misma longitud de batido LB y longitud de correlación LF. Así, el comportamiento típico de la fibra hilado de manera unidireccional de helicidad única se transforma sustancialmente en un comportamiento similar al de una fibra de hilado alterno.

Comparando los dos dramas, se podrá apreciar que cuanto menor es el valor de la longitud característica transitoria LT, menor es la longitud de las porciones LC necesaria para conseguir un mismo valor del PMDc. Se podrá apreciar por parte de los expertos en la materia que un valor de LC óptimo se puede evaluar siempre a partir de la longitud del enlace, el número de porciones máximo permitido, y la longitud característica transitoria.

A partir de los dos diagramas de las figuras 3A y 3B, también se podrá apreciar que, para un valor de la longitud de batido LB = 7 m y un valor de la longitud de correlación de la fibra LF = 10 m, una longitud de porción LC sustancialmente igual a la longitud característica transitoria LT proporciona un PMDc de aproximadamente 0,04 ps/km^{1/2}, que es un valor comparable con el de las fibras ópticas hiladas de manera alterna comercialmente disponibles.

Las porciones de fibra óptica ..., 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ..., son cableadas típicamente y el enlace de fibra óptica 300 descrito previamente es, por lo tanto, típicamente parte de una línea de cable óptico. Tal como se muestra esquemáticamente en la figura 4B (el dibujo no está a escala), una línea de cable óptico 80 comprende típicamente una pluralidad de troncos de cable óptico ..., 805_{(k-1)}, 805_{k}, 805_{(k+1)}, 805_{(k+2)}, 805_{(k+3)}, 805_{(k+4)}, ..., unidos en serie (es decir, concatenados) entre sí. Cada tronco de cable ..., 805_{(k-1)}, 805_{k}, 805_{(k+1)}, 805_{(k+2)}, 805_{(k+3)}, 805_{(k+4)}, ..., incluye una porción de fibra óptica respectiva ..., 305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}, ...

Cada tronco de cable óptico ..., 805_{(k-1)}, 805_{k}, 805_{(k+1)}, 805_{(k+2)}, 805_{(k+3)}, 805_{(k+4)}, ..., tiene una longitud típica entre aproximadamente 2 km y aproximadamente 10 km.

Con referencia a la figura 4A, se muestra una vista en sección transversal de un cable óptico a lo largo de la línea de cable óptico 80; el cable óptico comprende típicamente un núcleo óptico 81 que contiene una pluralidad de fibras ópticas 800.

El núcleo óptico 81 puede ser del tipo "ajustado" (tal como el representado en el dibujo), en el que las fibras ópticas 800 están integradas en una matriz polimérica dispuesta alrededor de un elemento de refuerzo 83, o del tipo "suelto", en el que las fibras 800 están alojadas de manera suelta en el interior de un único tubo de tampón dispuesto de manera centrada en el interior del cable, o en el interior de una pluralidad de tubos de tampón trenzados alrededor de un elemento de refuerzo central. Alrededor del núcleo óptico 81, el cable óptico 80 está provistos de elementos de refuerzo 84 y fundas de protección 85, 86.

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En cableado de tipo "ajustado", el contacto entre la fibra y la matriz polimérica evita que la torsión impartida las fibras se libere. En el cableado de tipo "suelto ", la torsión impartida sobre la fibra no se libera, para longitudes de cable típicas, debido a la fricción entre la fibra y el tubo de tampón, posiblemente mejorada por la presencia de un relleno de gelatina.

Desde un punto de vista de fabricación, el enlace de fibra óptica 300 se puede obtener empezando por la producción de dos series de fibras ópticas hiladas de manera unidireccional que tienen helicidades de hilado opuestas. Las dos series de fibras están marcadas adecuadamente, por ejemplo \sigma+ y \sigma-, para poder extinguir las fibras de una serie de las fibras de la otra. En consecuencia, la primera serie se dirá que tiene una helicidad \sigma+ y la segunda serie una
helicidad \sigma-.

Preferiblemente, para facilitar la tarea de alternar porciones de fibra como helicidades de hilado opuestas entre sí, la fibra óptica hilada de manera unidireccional con helicidad \sigma+ tiene substancialmente el mismo índice de hilado que la fibra óptica hilada de manera unidireccional con helicidad \sigma-.

Posteriormente en la presente descripción, se describirá en detalle un aparato adecuado para producir fibras ópticas hiladas de manera unidireccional, estando pensado que la manera, y los aparatos, mediante los cuales se obtienen las fibras ópticas hiladas de manera unidireccional no son limitativas en la presente invención.

Una vez se han producido dos series de fibras (\sigma+ y \sigma-) con helicidad opuesta, se utilizan porciones de longitud determinada de estas fibras en un proceso de cableado de tipo conocido para producir un cable óptico tal como el representado en la figura 4A.

Una pluralidad de troncos de cable óptico se forman así. Estos troncos de cable óptico se conectan a continuación entre sí mediante técnicas conocidas, para formar una línea de transmisión de cable óptico, tal como representada en la figura 4B.

Según una primera realización, toda tronco de cable óptico puede incluir, en su núcleo óptico, un cierto número (por ejemplo, la mitad del número total) de fibras con una helicidad en sentido horario y un cierto número (por ejemplo, la mitad del número total) de fibras con una helicidad en sentido antihorario. En este caso, los troncos de cable óptico pueden ser idénticos entre sí.

Según una segunda realización, cada tronco de cable óptico puede incluir fibras de un solo tipo, es decir, de helicidad en sentido horario o de helicidad en sentido antihorario. En este caso, se producen troncos de cable que incluyen solamente fibras \sigma+ y troncos de cable que incluyen solamente fibras \sigma-.

A continuación, los troncos de cable óptico se concatenan entre sí para formar la línea de cable óptico 80. Para unir juntos dos troncos de cable óptico, se puede utilizar un dispositivo de conexión de un tipo conocido, tal como el conjunto de conexión de fibra óptica descrito en la patente US 5.778.131 por la unión compacta Oasys® realizada por Pirelli. En la práctica, las fibras que sobresalen en los extremos de los dos troncos de cable se alojan y se distribuye en el dispositivo de conexión, y a continuación se pueden empalmar extremo a extremo mediante un elemento de empalme de fusión de un tipo conocido, tal como el modelo FSM-40S/40S-B de Fujikura.

Las porciones de fibra óptica ..., 305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}, ... se empalman para formar el enlace de fibra óptica 300. En particular, el enlace de fibra óptica 300 está formado mediante la empalme de manera alternativa de una porción de fibra ..., 305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}, del juego de fibras hilados a la derecha (a la izquierda) \sigma+ (\sigma-), con una porción de fibra ..., 305_{k}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+6)} a partir del juego de fibras hiladas a la izquierda (a la derecha) \sigma- (\sigma+).

Mediante la elección adecuada del índice de hilado de las porciones de la óptica \sigma+ y \sigma-, en particular haciendo la longitud característica transitoria LT adecuadamente más larga que la longitud del tronco del cable típica, la línea de cable óptico obtenido mediante la unión de troncos de cable óptico que incluyen porciones de fibras ópticas de helicidad opuesta (\sigma+ y \sigma-) tiene un PMDc bajo y substancialmente constante.

Si los troncos de cable óptico incluyen porciones de fibra óptica de una misma helicidad (a la derecha, es decir \sigma+, o a la izquierda, es decir \sigma-), el cable óptico 80 se hace preferiblemente mediante troncos de cable alternos que incluyen porciones de fibra \sigma+ con troncos de cable incluyen porciones de fibra óptica \sigma-.

Alternativamente, si los troncos de cable óptico incluyen porciones de fibra óptica \sigma+ y \sigma-, el cable óptico se hace preferiblemente uniendo los diferentes troncos de cable de tal manera que las porciones de fibras \sigma+ están empalmadas con porciones de fibra \sigma-.

El solicitante ha investigado las propiedades estadísticas del PMD de un enlace de fibra tal como el enlace 300.

Es conocido en la técnica que las fibras ópticas no hiladas e hiladas alternativamente presentan una distribución estadística de Maxwellian de los valores DGD. La distribución de Maxwellian se caracteriza por una relación entre el promedio del DGD al cuadrado, <\Delta\tau^{2}> y el cuadrado del DGD promedio, <\Delta\tau>^{2}, igual a:

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En la figura 5 la relación computada numéricamente (predicha) r se traza como una función de la longitud de propagación. Los parámetros del enlace de fibra óptica son los mismos que para la fibra del diagrama de la figura 3A, con una longitud de porción LC = 5 km. La relación r presenta fuertes oscilaciones superpuestas a un aumento monótono hacia el valor asintótico, igual a 1,18. Un valor de r mayor de 1,18 indica una dispersión estadística de la distribución de los valores de DGD mayor que el típico de la distribución de Maxwellian. Por otro lado, un valor de r menor de 1,18 indica que los valores de DGD están en los dispersos que en el caso de Maxwell.

Las figuras 6A a 6F son diagramas que muestran la distribución estadística de los valores de DGD en los puntos (a) a (f) de la figura 5, respectivamente.

Según estos resultados, un número impar de porciones de fibra unidas juntas garantiza una distribución estadística de DGD a modo de Gauss más estrecha que la de Maxwellian, tal como se muestra en las figuras 6A a 6D, y de manera correspondiente en los puntos marcados (a)-(d) en la figura 5. Aquí y en las siguientes figuras, las líneas de trazos indican del ajuste de Maxwellian, y las líneas sólidas del ajuste de Gauss. Sin embargo, el estrechamiento de la distribución por debajo del límite de Maxwellian disminuye al aumentar el número de porciones. Por otro lado, un número par de porciones proporciona una dispersión de DGD mayor, y asintóticamente igual que la distribución de Maxwellian, tal como se muestra en las figuras 6E y 6F, en correspondencia con los puntos marcados como (e) y (f) en la figura 5.

La predicción de la desviación de la distribución estadística de DGD mencionada en la parte introductoria de la presente descripción se basa en las siguientes consideraciones. Las propiedades estadísticas del DGD se determinan mediante los tres componentes estocásticos distribuidos de Gauss del vector de dispersión de polarización \Omegai, con i = 1, 2, 3, según la fórmula (indicada en un documento de A. Galtarossa et al, Optics Letters, Vol. 28, Nº. 18, septiembre 2003):

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El PMDc es el valor esperado de la distribución estadística DGD, dividido por la raíz cuadrada de la longitud de la fibra L.

En fibras hiladas de manera unidireccional, \Omega_{3}^{2} se comporta de una manera marcadamente diferente de \Omega_{1}^{2} y \Omega_{2}^{2}. Para una z pequeña, el DGD se determina principalmente mediante el componente \Omega_{3}^{2}, de manera que tiende a obedecer una distribución a modo de Gauss. Al aumentar z, \Omega_{1}^{2} y \Omega_{2}^{2} se recuperan, los tres componentes tienden a adquirir el mismo peso estadístico y el DGD se vuelve distribuido como Maxwell.

En fibras unidireccionales, el aumento del PMDc con z sigue desde el aumento (asintóticamente lineal) con z de los promedios <\Omega_{i}^{2}(z)>, i = 1, 2, 3. El solicitante ha encontrado que, alternando porciones de helicidad opuesta, estos promedios se pueden reducir substancialmente respecto al caso de helicidad única, y cuando más corta es la longitud de la corrupción, mayor es la reducción.

A continuación, se describirán en detalle un aparato y un procedimiento para producir fibras ópticas hiladas de manera unidireccional. Debe entenderse que este aparato y este procedimiento no son limitativos en la presente invención, sino adecuado cualquier otro procedimiento, y aparato, adaptado para producir fibras hiladas de manera unidireccional.

Con referencia a la figura 7, una torre de extracción 1 comprende una pluralidad de dispositivos que están substancialmente alineados a lo largo de un eje de extracción vertical 2 (por eso el término "torre"). La elección de una dirección vertical para realizar las etapas principales del proceso de extracción surge a partir de la necesidad de explotar la fuerza gravitatoria para obtener, a partir de una preforma de vidrio 3, material fundido a partir del cual se puede extraer una fibra óptica 4.

En detalle, la torre 1 comprende un horno 6 para realizar una fusión controlada de una porción inferior de la preforma 3 (también conocida como cuello inferior de la preforma), un dispositivo de alimentación 7 para soportar la preforma 3 y suministrarla al interior del horno 6 desde la parte superior, un dispositivo de tracción 8 (en un extremo inferior de la torre) para estirar la fibra 4 desde la preforma 3, y un dispositivo de bobinado 9 para almacenar la fibra 4 sobre una bobina 10.

El horno 6 puede ser de cualquier tipo diseñado para producir una fusión controlada de una preforma. Ejemplos de hornos que se pueden utilizar en la torre 1 se describen en los documentos US 4.969.941 y US 5.114.338.

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Preferiblemente, un dispositivo de refrigeración 12, por ejemplo de un tipo que tiene una cavidad de refrigeración diseñada para ser atravesada por un flujo de gas de refrigeración, está situado por debajo del horno 6 para refrigerar la fibra 4 que lo abandona. El dispositivo de refrigeración 12 está colocado coaxialmente respecto al eje 2, de manera que la fibra 4 que abandona el horno 6 puede pasar a través del mismo.

La torre 1 también puede estar provista de un dispositivo de monitorización de la tensión (por ejemplo, del tipo descrito en la patente US 5.316.562), y un sensor de diámetro 14 de un tipo conocido, preferiblemente colocado entre el horno 6 y el dispositivo de refrigeración 12, para medir la tensión y el diámetro de la fibra 4, respectivamente.

Preferiblemente, la torre 1 también comprende un primer y un segundo dispositivos de recubrimiento 15, 16 de tipo conocido, colocados por debajo del dispositivo de refrigeración 12 en la dirección de extracción vertical y diseñados para depositar sobre la fibra 4, al pasar a través de los mismos, un primer recubrimiento de protección y, respectivamente, un segundo recubrimiento de protección. Cada dispositivo de recubrimiento 15, 16 comprende, en particular, una unidad de aplicación respectiva 15a, 16a que está diseñada para aplicar sobre la fibra 4 una cantidad predefinida de resina, y una respectiva unidad de curado 15b, 16b, por ejemplo un horno de luz ultravioleta para curar la resina, proporcionando así un recubrimiento estable.

El dispositivo de tracción 8 puede ser de tipo de una sola polea o de polea doble. En la realización representada, el dispositivo de tracción 8 comprende una única polea accionada con un motor (o "cabrestante") 18 que está diseñada para extraer la fibra 4, ya recubierta, en la dirección de extracción vertical. El dispositivo de tracción 8 puede estar provisto de un sensor de velocidad angular 19 que está diseñado para generar una señal que indica la velocidad angular de la polea 18 durante su funcionamiento. La velocidad de rotación de la polea 18 y, por lo tanto, la velocidad de extracción de la fibra 4, pueden variar durante el proceso, por ejemplo como respuesta a una variación del diámetro detectada mediante el detector 14.

La torre 1 también comprende un dispositivo de hilado 20, colocado entre los dispositivos de recubrimiento 15, 16 y el dispositivo de tracción 8, para impartir un hilado a la fibra 4 alrededor de su eje durante la extracción. Para los propósitos de la presente descripción, el término "hilado" indica la relación (descartando un factor de multiplicación constante) entre la velocidad de rotación angular dq/dt de la fibra óptica (donde q es el ángulo de rotación de la fibra óptica medida respecto a un punto de referencia fijo) y la velocidad de extracción. Ella lo definido de esta manera típicamente se mide en vueltas/m.

En una posible realización, representada en la figura 8, el dispositivo de hilado 20 comprende un marco de soporte fijo 21, un motor de corriente continua 22 sujeto mediante el marco 21 y un elemento de rotación 23 sujeto mediante el marco 21 y acoplado al motor 22 a través de una transmisión de correa 24. La transmisión de correa comprende una primera polea de accionamiento 24a acoplada rígidamente al motor 22, una segunda polea de accionamiento 24b acoplada rígidamente al elemento de rotación 23 y una correa 24c que conecta la primera polea de accionamiento 24a con la segunda polea de accionamiento 24b.

El elemento de rotación 23 tiene una rotación correspondiente al eje 2, es decir, respecto al eje de movimiento de la fibra 4 cuando entra y abandona el dispositivo 20. El elemento de rotación 23 comprende una primera y una segunda porción de extremo a modo de manguito 23a, 23b (respectivamente superior e inferior), que están acopladas de manera rotativa al marco de soporte 21 mediante respectivos cojinetes 26 y que permite el paso de la fibra a través de los mismos. La segunda porción de extremo 23b acoplada con la segunda polea de accionamiento 24b.

El elemento de rotación 23 comprende dos brazos 27a, 27b, que se extienden desde la primera porción de extremo 23a a la segunda porción de extremo 23b. Los brazos 27a, 27b son substancialmente en forma de C, con una región central principal recta paralela al eje 2, y están dispuestos de manera simétrica entre sí respecto al eje 2. Uno de los dos brazos (el indicado con 27b en el dibujo) lleva una primera, una segunda, y una tercera polea rotativa montada de manera loca 28a, 28b, 28c (de arriba hacia abajo en el dibujo), substancialmente alineadas en una dirección paralela al eje 2. Las tres poleas 28a, 28b, 28c tienen ejes correspondientes perpendiculares respecto al eje 2 y están dimensionadas de manera que las correspondientes ranuras de guía son substancialmente docentes al eje 2.

Con referencia otra vez a la figura 7, la torre 1 también puede comprender un dispositivo de control de la tensión 30, comúnmente conocido como "dancer", para ajustar la tensión de la fibra 4 después del dispositivo de tracción 8. El dispositivo de control de la tensión 30 está diseñado para contrarrestar cualquier variación en la tensión de la fibra 4 entre la polea 18 y el dispositivo de bobinado 9. El dispositivo de control de la tensión 30 puede comprender, por ejemplo, una primera y una segunda poleas 30a, 30b que están montadas locas y en una posición fija, y una tercera polea 30c que es libre de moverse verticalmente, bajo la acción de su propio peso y la tensión de la fibra 4. En la práctica, la polea 30c se eleva si hay un aumento no deseable en la tensión de la fibra 4 y se baja si hay una disminución no deseable en la tensión de la fibra 4, para mantener dicha tensión substancialmente constante. La polea 30c puede ser provista de un sensor de posición vertical (no representado) que está diseñado para generar una señal que indica la posición vertical de la polea 30c, y por lo tanto indicando la tensión de la fibra 4.

Ventajosamente están previstas una o más poleas 31 (o elementos de guía de otros tipos) para guiar la fibra 4 desde el dispositivo de control de la tensión 30 al dispositivo de bobinado 9.

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El dispositivo de bobinado 9 comprende, en la realización representada, una primera, una segunda, una tercera y una cuarta poleas de guía 36a, 36b, 36c, 36d, soportadas mediante un elemento de soporte 37, para guiar la fibra 4 sobre la bobina 10. El dispositivo de bobinado 9 también comprende un dispositivo motorizado 33 para accionar la bobina 10 en rotación alrededor de su eje 34. El dispositivo motorizado 33 también puede ser adecuado para el movimiento recíproco de la bobina 10 a lo largo del eje 34, para permitir un bobinado helicoidal de la fibra 4 sobre la misma durante la extracción. Alternativamente, la bobina 10 puede estar axialmente fija y el elemento de soporte 37 (junto con las poleas 36a, 36b, 36c, 36d) se puede montar sobre una corredera motorizada (no representada en el dibujo) diseñada para moverse de manera recíproca a lo largo de un eje paralelo al eje de la bobina 34.

Un aparato de torsión 40 se utiliza ventajosamente para destorsionar la fibra, es decir, para retirar una torsión elástica no deseada en la fibra 4 cuando se hila. Esto torsión no deseada, que tiende a generar birrefringencia circular en la fibra, se produce durante el hilado de la fibra debido a la presencia de una restricción de rotación de la fibra después del punto de hilado.

El aparato de torsión 40 se puede utilizar en la etapa de extracción, en particular para destorsionar la fibra 4 durante su bobinado, o se puede utilizar en una etapa posterior, con ejemplos durante el desbobinado de la fibra 4 para volver a bobinarla sobre una bobina adecuada para su transporte, tal como se describirá a continuación.

En la práctica, el aparato de torsión 40 aplica expresamente a la fibra una torsión (que se llamará "destorsión") en una dirección opuesta a la de una torsión elástica no deseada resultante del hilado. A continuación, con "dirección opuesta a la dirección de hilado", referida a la dirección de destorsión, se indicará la dirección opuesta a la dirección de la torsión resultante del hilado. El aparato de torsión 40 se puede integrar ventajosamente en el dispositivo de bobinado 9 de la torre de extracción 1. En particular, el elemento de soporte 37 y las poleas 36a, 36b, 36c, 36d pueden formar parte del aparato de torsión 40. Con referencia a la figura 9, que muestra una posible realización del aparato de torsión 40, el elemento de soporte 37 es un elemento rotativo que tiene la forma de una horquilla con dos dientes y comprende un árbol hueco 41 y un primer y segundo brazos 45, 46 que se extienden desde un extremo 41a del árbol hueco 41. El árbol 41 se mantiene coaxial al eje 34 mediante un marco fijo 43 y está montado de manera rotativa sobre el mismo mediante cojinetes 44. El árbol 41 se acciona mediante un motor CC (no representado en el dibujo) a través de una transmisión de correa (tampoco representada en el dibujo). En la práctica, el árbol 41 está diseñado para pasar a través mediante la fibra 4 a lo largo del eje 34.

El primer y segundo brazos 45, 46 son simétricos entre sí respecto al eje 34 y tienen unas respectivas primeras porciones 45a, 46a rígidamente conectadas al árbol 41 y que se extienden alejándose del eje 34 opuesto entre sí, y unas respectivas segundas porciones 45b, 46b paralelas al eje 34. Las primeras porciones 45a, 46a tienen una extensión radial mayor que el radio de la bobina 10, y las segundas porciones 45b, 46b tienen una longitud que corresponde substancialmente a la longitud de la bobina 10. La bobina 10 está situada entre las segundas porciones 45b, 46b de los brazos 45, 46.

La primera polea 36a está colocada en el extremo del árbol 41 encarado con la bobina 10, y está diseñada para desviar la fibra 4 al primer brazo 45. La segunda, tercera y cuarta poleas 36b, 36c, 36d están colocadas a lo largo de la segunda porción 45b del primer brazo 45 y definen una trayectoria ondulada para la fibra 4 antes de que se suministre a la bobina 10. La función de la tercera polea 36c (que es intermedia entre la segunda polea 36b y la cuarta polea 36d) es evitar que la fibra 4 se deslice de las poleas 36b y 36d, y podría estar dispensada. El segundo brazo 46 tiene solamente una función de equilibrado y puede llevar tres poleas idénticas a las poleas 36b, 36c, 36d, para tener la misma distribución de pesos que el primer brazo 45.

Mientras que la primera, segunda y tercera poleas 36a, 36b, 36c tienen preferiblemente los ejes respectivos paralelos entre sí y perpendiculares al eje 34, la cuarta polea 36d está preferiblemente inclinada respecto a un eje paralelo al eje 34, con un ángulo tal que está dispuesto sobre un plano que esta gente a la bobina de la fibra cuando la bobina 10 está medio llena.

El aparato de torsión 40 comprende preferiblemente un sensor de posición de la fibra 48 (por ejemplo un dispositivo modelo Keyence FS-V11P FU-35FA) colocado entre la cuarta polea 36d y la bobina 10, para proporcionar una señal de control para un movimiento axial alterno 10 (la figura 9 muestra, por ejemplo, dos posiciones diferentes de la bobina 10) o del elemento de soporte 37. De hecho, tal como se indicado anteriormente, se ha de prever un movimiento alterno entre la bobina 10 y el elemento de soporte 37 para permitir un bobinado helicoidal de la fibra 4.

La torre de extracción 1 también puede comprender una unidad de control (no representada en el dibujo), conectada eléctricamente a todos los dispositivos de la torre 1 a controlar desde el exterior, y a todos los sensores y detectores presentes a lo largo de la torre 1.

La torre de extracción 1 funciona como sigue.

El dispositivo de soporte 7 suministra la preforma 3 al horno, donde una porción inferior de la misma (el cuello inferior) se funde. La fibra 4 retirada del cuello inferior se estira desde el dispositivo de tracción 8 y se enrolla sobre la bobina 10 mediante el dispositivo de bobinado 9. Entre el cabestrante 18 y la bobina 10, el dispositivo de control de la tensión 30 regula la tensión de la fibra 4.

Mientras la fibra 4 se extrae, los sensores 13 y 14 monitorizan su tensión y diámetro. Esta monitorización se puede utilizar para controlar el proceso de extracción, por ejemplo actuando sobre la velocidad de tracción. Al salir del horno 6, la fibra 4 se enfría mediante el dispositivo de refrigeración 12 y se recubre con dos capas de protección mediante los dispositivos de recubrimiento 15, 16.

La fibra recubierta 4 se somete a continuación a una rotación unidireccional y substancialmente constante mediante el dispositivo de rotación 20. Esto se obtiene poniendo en rotación el elemento de rotación 23 alrededor del eje 2 o una velocidad constante. Cada vuelta del elemento de rotación corresponde a una vuelta de la fibra 4 alrededor de su eje.

La velocidad de rotación se selecciona de manera que los efectos de las imperfecciones y las irregularidades de la fibra 4 se vuelven substancialmente uniformes en un tramo de la fibra 4 igual a por lo menos la longitud de batido típica más corta L_{B}. Como resultado, cuando las señales se transmiten en la fibra, hay un intercambio de potencia entre los modos de propagación fundamentales y, por lo tanto, una reducción del PMD. Así, es posible reducir de manera significativa los efectos negativos provocados por las condiciones de tensión asimétricas y por las imperfecciones de la forma presentes intrínsicamente en la fibra 4.

El solicitante observado que cuanto más alta sea la velocidad de rotación, mejor serán los rendimientos de la fibra en términos de PMD. Sin embargo, cuanto mayor sea la velocidad de rotación, mayor será la torsión elástica que hay que retirar. El solicitante ha verificado que una velocidad de rotación entre 1 y 8 vueltas/metro permite reducir el PMD a valores aceptables, y al mismo tiempo introduce una cantidad de torsión elástica que se puede retirar de manera eficiente mediante la técnica aquí descrita.

Durante el hilado, la fibra 4 transmite un par correspondiente antes y después. Antes, el par se transmite al cuello inferior de la preforma, donde la deformación plástica del vidrio fundido "absorbe" el par y lo "transforma" en una orientación intrínseca de los ejes de birrefringencia de la fibra 4. Esta torsión intrínseca se congela en la fibra 4 al enfriarse la fibra. Después, en ausencia de cualquier medida contraria, el par se transmitirá mientras la bobina 10, donde la fibra 4, una vez enrollada, mantendrá una torsión elástica residual. Esta torsión elástica introducida, si no se controla, una birrefringencia circular no deseada en la fibra 4.

Para controlar la torsión residual en la fibra bobinada 4, la fibra 4 se destorsiona mediante el aparato de torsión 40. En la práctica, el elemento de soporte de rotación 37 se hace rotar alrededor del eje 34, en un sentido opuesto al sentido de rotación (más precisamente, tal como se indicado previamente, en un sentido opuesto al de la torsión elástica generada mediante la rotación). Cada vuelta del elemento de soporte 37 alrededor del eje 34 corresponde a una vuelta de la fibra 4 alrededor de su eje. El par transmitido a lo largo de la fibra 4 después del dispositivo de hilado 20 por lo menos se reduce a continuación mediante el aparato de rotación 40 antes de que la fibra se bobine sobre la bobina 10.

En detalle, la fibra 4, después de pasar a través del árbol 41, es desviada mediante la primera polea 36a hacia el primer brazo 45, aquí se transporta a lo largo de la segunda porción 45b con la tensión requerida mediante la segunda y tercera poleas 36b, 36c, y se suministra finalmente a la bobina 10 mediante la cuarta polea 36d, en una dirección substancialmente perpendicular respecto al eje 34. Mientras rota alrededor del eje 34, la bobina 10 también se mueve de manera recíproca a lo largo del eje 34, para permitir el bobinado helicoidal de la fibra 4.

La señal del sensor 48 se usa para controlar la velocidad del movimiento alternativo de la bobina 10, de manera que la fibra 4 se hace pasar siempre en una posición predeterminada del sensor 48.

El solicitante ha encontrado que el PMD de la fibra 4 se puede reducir a un mínimo impartiendo a la fibra, después de que se haya hilado, una torsión que no solamente elimina la torsión elástica generada por la acción de hilado, sino que también introduce una torsión residual positiva, es decir, una torsión en el sentido opuesto. El solicitante ha verificado que una torsión residual positiva de entre 0 y 1,5 vueltas/m, preferiblemente entre 0,3 y 1 vueltas/m, permite reducir el PMD de las fibras hiladas en un amplio margen de índices de hilado, por lo menos hasta 8 vueltas/m.

Tal como se ha indicado previamente, el destorsionado de la fibra se puede realizar, en lugar de durante el proceso de extracción, en una etapa posterior a la extracción, y se puede asociar con la operación de desbobinado de la fibra 4 de la bobina 10. Por ejemplo, el destorsionado se puede realizar cuando se vuelve a bobinar la fibra 4 sobre una bobina de envío que se envía a un cliente o durante las operaciones de tamizado. El tamizado es una operación de prueba, realizada sobre una fibra óptica para comprobar su resistencia, que comprende aplicar una tensión longitudinal predeterminada a la fibra 4 mientras se extiende en una trayectoria predeterminada, usualmente definida por las poleas.

Tal como se muestra en la figura 10, el aparato de torsión 40 se puede usar por ejemplo con la fibra 4 moviéndose en la dirección opuesta, para realizar el destorsionado de la fibra mientras la fibra 4 se desenrolla. La figura 10 muestra un conjunto de rebobinado 70 que comprende un dispositivo de desenrollado 9' para desenrollar la fibra 4 de la bobina 10 y un dispositivo de bobinado adicional 71, que incluye poleas de guía 73, para rebobinar la fibra 4 sobre una bobina diferente 74. El dispositivo de desenrollado 9' corresponde substancialmente al dispositivo de bobinado 9, pero funciona en la dirección opuesta, para desenrollar la fibra 4 puntos en este caso, el aparato de torsión 40 está integrado en el dispositivo de desenrollado 9' para destorsionar la fibra 4 al desenrollarse de la bobina 10. El conjunto de rebobinado 70 también puede comprender un dispositivo de tamizado 72, por ejemplo del tipo descrito en el documento US 5.076.104.

La figura 11 muestra una realización diferente del aparato de torsión, indicado con la referencia numérica 50. El aparato de torsión 50 comprende un marco fijo 51 que soporta la bobina 10 a lo largo del eje 34, y un elemento de rotación 52 para torsión de la fibra 4 al bobinarse sobre la bobina 10 o desenrollarse de la misma.

El elemento de rotación 52 comprende un primer y un segundo árboles 53, 54, soportados mediante el marco 51 de manera coaxial con el eje 34, y un elemento de arco flexible 55 que conecta los dos árboles 53, 54 sobre la bobina 10, para el paso de la fibra 4.

El marco fijo 51 comprende dos elementos de soporte externos 56, 57 y dos elementos de soporte internos 58, 59 substancialmente alineados entre sí a lo largo del eje 34. Los elementos de soporte externos 56, 57 son cilíndricos y el elemento 57 tiene un paso interno para la fibra 4, a lo largo del eje 34. La bobina 10 está colocada entre los elementos de soporte internos 58, 59 y está soportada de esta manera. La bobina 10 está conectada a un motor (no representado en el dibujo) a través de una transmisión de correa 60.

Los árboles 53, 54 son opuestos entre sí respecto a la bobina 10 y están conectados a un mismo motor (diferente del motor de la bobina 10 y no representado en el dibujo) a través de respectivas transmisiones de correa 62 (solamente una de las cuales está representada), de manera que pueden rotar a la misma velocidad. Cada uno de los árboles 53, 54 está colocado entre un elemento de soporte externo 56, 57 correspondiente y un elemento de soporte interno 58, 59 correspondiente. El primer árbol 53 lleva internamente una polea 67 tangente respecto al eje 34 que permite el paso de la fibra 4 entre el elemento de arco 55 y otra polea 69 tangente respecto al eje 34 llevado por el elemento de soporte interno 58. El segundo árbol 54 lleva internamente otra polea 68 tangente respecto al eje 34, que permite el paso de la fibra 4 entre el elemento de soporte externo 57 y el elemento de arco 55. Una o más poleas adicionales están previstas para enviar la fibra a o desde la bobina 10.

El elemento de arco flexible 55 está preferiblemente hecho de carbonio y forma un puente sobre la bobina 10 para el paso de la fibra 4 entre los árboles 53, 54. El elemento de arco 55 puede estar provisto de pernos en U de guía 61 equidistantes, preferiblemente hechos de cerámica y adecuados para guiar la fibra 4 a lo largo del elemento de arco 55. Alternativamente, el elemento de arco 55 puede estar provisto de un tubo de guía (no representado en el dibujo), que ofrece la ventaja de un ajuste más fácil antes del inicio del proceso, permitiendo el soplado de la fibra 4 desde un extremo al otro del elemento de arco 55.

El aparato 50 se describe aquí a continuación cuando funciona para bobinar la fibra sobre la bobina 10. De una manera similar al aparato 40, el aparato 50 puede funcionar en la dirección opuesta para desenrollar la fibra 4 de la bobina 10, por ejemplo en el conjunto de rebobinado 70 de la figura 10.

La fibra 4 se recibe a través del elemento 57 y una primera porción de segundo árbol 54, donde se desvía mediante la polea 68 el elemento de arco 55; la fibra 4 se extiende a continuación sobre todo el elemento de arco 55 y entra en el primer árbol 53, donde también se desvía mediante la polea 67 hacia el elemento de soporte interno 58 lo largo del eje 34; a continuación, la fibra también se desvía mediante la polea 69 y se suministra finalmente a la bobina 10.

La cantidad de torsión que se aplica a la fibra óptica 4 para obtener la cantidad deseada de torsión residual se puede determinar según la siguiente técnica. En una primera etapa, se extrae una sección de fibra de prueba solamente sometida a hilado. Esta sección de fibra de pruebas se puede obtener, por ejemplo, accionando la torre de extracción 1 de la figura 7 con el aparato de torsión 40 desactivado (es decir, con el elemento de rotación 37 en una condición estacionaria) durante un periodo de tiempo predeterminado. A continuación, la torsión residual acumulada en la sección de la fibra de prueba enrollada sobre la bobina 10 se mide de la siguiente manera.

La bobina 10 se cuelga sobre un soporte situado a una altura predeterminada, por ejemplo a 2 m por encima del suelo. Una longitud correspondiente de fibra se desenrolla de la bobina 10, manteniéndola bajo una tensión moderada. El extremo superior de la sección de fibra desenrollado se fija a la superficie de la bobina, mientras que el extremo libre se marca, por ejemplo con una pequeña pieza de cinta (que tiene un peso despreciable) y se deja que rote libremente. La resolución de la medición depende de la longitud de la sección de fibra desenrollada. Para una longitud de fibra de 2 m, el número de vueltas se puede medir con una resolución de aproximadamente un cuarto de vuelta sobre 2 m, de manera que una resolución de aproximadamente 0,125 vueltas/metro se puede obtener. Si se requiere una resolución más alta, se puede usar una fibra más larga.

El solicitante ha observado que la presencia del recubrimiento de la fibra debe tenerse en consideración para una medición precisa de la torsión residual debida al hilado, ya que también se acumula una torsión residual en la fibra bajo el recubrimiento. En consecuencia, después de haber medido la torsión residual de la fibra recubierta de la manera descrita previamente, el extremo libre de la fibra recubierta se bloquea y el recubrimiento se retira completamente (utilizando cortador Miller convencional). La fibra a continuación se deja que vuelva a rotar libremente, y se mide la rotación adicional de la fibra con la misma resolución que anteriormente.

La operación se repite sobre secciones de fibra consecutivas de longitud predeterminada, por ejemplo cada 2 m, para alcanzar una longitud medida total predeterminada, por ejemplo entre 20 y 60 m. El valor promedio se utiliza para etiquetar el valor de la torsión de la fibra.

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Después de que se haya medido la torsión residual debida al hilado, se puede continuar la retirada de la fibra con el aparato de torsión 40 activo, ajustado de una manera adecuada para obtener la torsión residual deseada.

Así, es posible obtener una fibra óptica que tiene un hilado intrínseco unidireccional y una torsión elástica igual a cero en módulo, u opuesta a dicho hilado y mayor de cero en módulo.

El hilado intrínseco unidireccional puede ser substancialmente constante o variable. En este segundo caso, la función del hilado se obtiene preferiblemente superponiendo una función substancialmente constante y una función periódica, la torsión se aplica para variar el valor promedio de la torsión residual al valor deseado. La torsión elástica aplicada la fibra está preferiblemente comprendida en módulo entre 0 y aproximadamente 1,5 vueltas/metro, más preferiblemente entre aproximadamente 0,3 y 1 vueltas/metro.

Las fibras con ambas helicidades, en sentido horario y antihorario, se producen mediante el proceso previamente descrito cambiando la dirección de rotación del dispositivo de hilado y del dispositivo de torsión. Una vez han producido las dos series de fibras (\sigma+ y \sigma-) con helicidad opuesta, se utilizan porciones de longitud predeterminada de estas fibras en un proceso de cableado de un tipo conocido para producir un cable óptico tal como se ha descrito previamente.

Aunque la presente intención se ha descrito y representado mediante algunas realizaciones, es evidente para los expertos en la materia que son posibles varias modificaciones a las realizaciones descritas, así como otras realizaciones de la presente invención son posibles sin apartarse del alcance de la misma tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, aunque en la realización de la invención mostrada en la figura 2 se prevén una alternancia estricta de las porciones de fibra hiladas de manera unidireccional que tienen helicidades de hilado opuestas, que sólo debe construirse como una limitación de la presente invención, porque un enlace de fibra óptica también se podría producir empalmando porciones de fibra óptica hiladas de manera unidireccional de helicidad de hilado opuesta sin respetar necesariamente esta alternancia estricta.

Además, el enlace de fibra óptica puede comprender una o más porciones de fibras ópticas no hiladas o de fibras ópticas hiladas de manera alterna, empalmadas a las fibras hiladas de manera unidireccional o dispuestas entre dos porciones de fibras hiladas de manera unidireccional.

Resultados experimentales

El solicitante ha confirmado experimentalmente el aumento de PMDc predicho en fibras hiladas de manera unidireccional.

Para hacer esto, se han extraído dos fibras G.652 a una velocidad de hilado unidireccional de +3 vueltas/m y -3 vueltas/m, y completamente destorsionadas después del proceso de extracción, para eliminar cualquier torsión elástica residual. Las fibras se han envuelto de manera suelta alrededor de una bobina de gran diámetro, y, para asegurar que se explora todo el posible intervalo de valores de DGD, se han realizados repetidas mediciones de DGD, perturbando cada vez ligeramente el despliegue de la fibra. En particular, la medición se ha realizado según la técnica Jones Matriz Eigenanalysis, utilizando un polarímetro PAT9200 y un láser que se puede afinar Tunics-Plus. Los intervalos de longitudes de onda de 1530 nm a 1620 nm se han escaneado usando una etapa de 10 nm. Así se han obtenido hasta valores de 1200 DGD en un período de tiempo de una hora. Los círculos y los cuadrados en la figura 12 muestran el PMDc medido como una función de z para las fibras de +3 vueltas/m y -3 vueltas/m, respectivamente: se puede apreciar que el PMDc aumenta con la distancia de propagación, y converge en un valor asintótico, de acuerdo con las predicciones indicadas en el documento citado anteriormente de A. Galtarossa et al. "Polarization mode dispersión properties of constantly spun randomly birefringent fibers", Optic Letters, vol. 28, Nº. 18, Septiembre 2003.

El solicitante también ha confirmado experimentalmente la desviación de la distribución estadística DGD respecto a la distribución de Maxwell típica que fue sugerida en el mismo documento como que afecta a cortas porciones de fibras hiladas de manera unidireccional. Con referencia a las figuras 13A a 13D, que muestran las distribuciones de DGD medidas de la fibra de +3 vueltas/m de la figura 12 para z = 1, 2, 3, y 4 km respectivamente, (en los diagramas, las líneas continuas y de trazos representan los ajustes de Maxwell y Gauss, respectivamente; los ejes x e y representan el DGD (en ps) y las cuentas), se puede apreciar que el hilado unidireccional puede incluso afectar severamente a las estadísticas del DGD. En particular, para cortos valores de z, la distribución de DGD está bien ajustada mediante una curva de Gauss muy estrecha, con una relación R (relación entre el valor esperado y la desviación estándar) mucho mayor de 2,4, que es el valor R de la distribución de Maxwell. Al aumentar z, la dispersión de los datos alrededor del valor espe-
rado aumenta (la relación R disminuye), y al mismo tiempo la distribución cada vez más parecida a la de Maxwell.

El solicitante ha confirmado experimentalmente la reducción del crecimiento del PMD que se puede conseguir mediante la concatenación de porciones de fibras de helicidad opuesta. Los triángulos en la figura 12 muestran los PMDc medidos experimentalmente en fibras hechas mediante empalmes alternos, porciones de 1 km de longitud de fibra hilada de manera unidireccional de helicidad opuesta. En particular, muestras de 1 km del G.652 citado anteriormente se han empalmado juntas, teniendo cuidado de alternar la helicidad. Se puede apreciar que el PMDc se estabiliza en un valor de aproximadamente 0,03 ps/km^{1/2}.

El PMDc medido en los puntos de empalme presenta un comportamiento oscilante con z, con los mínimos y los máximos correspondiendo a un número de porciones par e impar, respectivamente. Tal como se indica mediante los valores de la relación R (indicada aparte de los triángulos), la concatenación de un número impar de porciones siempre proporciona una dispersión del DGD mayor que la concatenación de un número par. Al aumentar z y el PMDc tiende a estabilizarse, la distribución del DGD se han mayor y con forma de Maxwell, y el valor de R disminuye a 2,4.

Al empalmar porciones de fibras alternas de 2 km, el PMDc tiende a un valor de aproximadamente 0,04 ps/km^{1/2}, mientras que porciones alternas de 3 km no proporcionan una reducción significativa respecto a la fibra hilada de manera unidireccional. Así, parece que una longitud de porciones de fibra igual o menos a 1 km proporciona buenos resultados, por lo menos en la fibra aquí considerada.

Resultados numéricos

El solicitante ha verificado numéricamente todas estas observaciones experimentales con un código basado en modelo de módulo aleatorio de la birrefringencia de fibra (RMM) y se explica en P.K.A. Wai y C.R. Menyuk, "Polarization Mode Dispersión, Decorrelation, and Difusión in Optical Fibers with Randomly Varying Birefringence", Journal of Lightwave Technology, Vol. 14, Nº. 2, Febrero 1996. Las simulaciones confirmaron que la compensación del PMDc se mantiene para un número arbitrario de porciones alternas, de manera que se puede fabricar una fibra de cualquier longitud con un valor de PMDc controlado. Cuanto más corta es la longitud de las porciones, menor es el valor del PMDc asintótico.

En la figura 12, las líneas de trazos, puntos y continuas representan el resultado de la simulación numérica del RMM de la fibra de +3 vueltas/m unidireccional, la fibra de -3 vueltas/m unidireccional y enlace de helicidad (\pm 3 vueltas/m) alterna concatenada, respectivamente. El ajuste con los datos experimentales es muy bueno. Los parámetros de las fibras usados para las simulaciones son los siguientes:

- para la fibra de +3 vueltas/m y para las porciones de +3 vueltas/m en el enlace de helicidad alterna: LB = 4 m, LF = 2,34 m;

- para la fibra de -3 vueltas/m y para las porciones de -3 vueltas/m en el enlace de helicidad alterna: LB = 5,6 m, LF = 3,45 m.

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Referencias citadas en la descripción

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.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet GB 2101762 A [0008]

\bullet US 5943466 A [0008] [0014]

\bullet WO 0203115 A [0008]

\bullet WO 2004095097 A [0008]

\bullet WO 2004028989 A [0008]

\bullet US 4504300 A [0011]

\bullet US 5418881 A [0012]

\bullet US 20010020374 A [0013]

\bullet EP 1136850 A [0022]

\bullet US 5613028 A [0022]

\bullet EP 1258751 A [0022]

\bullet US 5778131 A [0083]

\bullet US 4969941 A [0099]

\bullet US 5114338 A [0099]

\bullet US 5316562 A [0101]

\bullet US 5076104 A [0131]

Documentos que no son patentes citados en la descripción

\bullet A. GALTAROSSA et al. PMD statistical properties of constantly-spun fibers. ECOC-IOOC 2003 Proceedings, vol. 4 [0016]

\bullet A. GALTAROSSA et al. Polarization mode dispersión properties of constantly spun randomly birefringent fibers. Optics Letters, September 2003, vol. 28 (18), 1639-1641 [0016]

\bulletGALTAROSSA et al. Optimized Spinning Design for Low PMD Fibers: An Analytical Approach. Journal of Lightwave technology, October 2001, vol. 19 (10), 1502-1512 [0017]

\bulletGALTAROSSA et al. Polarization mode dispersión properties of constantly spun randomly birefringent fibers. Optics Letters, September 2003, vol. 28 (18), 1639-1641 [0066]

\bullet A. GALTAROSSA et al. Optics Letters, September 2003, vol. 28 (18 [0093]

\bullet A. GALTAROSSA et al. Polarization mode dispersión properties of constantly spun randomly birefringent fibers. Optics Letters, September 2003, vol. 28 (18 [0151]

\bullet P.K.A. WAI; C.R. MENYUK. Polarization Mode Dispersion, Decorrelation, and Diffusion in Optical Fibers with Randomly Varying Birefringence. Journal of Lightwave Technology, February 1996, vol. 14 (2 [0156].

Claims

1. Enlace de fibra óptica (300) que comprende una pluralidad de porciones de fibra óptica (305_{(k-1)}, 305_{k}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+5)}, 305_{(k+6)}) unidas o acopladas ópticamente entre sí en respectivos extremos libres de la misma, caracterizado por el hecho de que

dicha pluralidad de porciones de fibra óptica incluyen por lo menos una primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional (305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}) y por lo menos una segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional (305_{k}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+6)}) que tienen direcciones de hilado opuestas entre sí, en el que dicha por lo menos una primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional se obtiene a partir de por lo menos una primera fibra óptica hilada de manera unidireccional, dicha por lo menos una segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional se obtiene a partir de por lo menos una segunda fibra óptica hilada de manera unidireccional, siendo la primera y la segunda fibras ópticas hiladas de manera unidireccional fibras ópticas distintas y teniendo una helicidad opuesta entre sí.

2. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 1, en el que la primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional y la segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional están unidas entre sí, en respectivos extremos libres de las mismas.

3. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 1, en el que dicha pluralidad de porciones de fibra óptica incluyen una pluralidad de primeras porciones de fibra óptica, y una pluralidad de segundas porciones de fibra óptica, siendo las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica porciones de fibras ópticas hiladas de manera unidireccional que tienen direcciones de hilado opuestas entre sí, y en el que las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica están alternadas entre sí en el enlace de fibra óptica.

4. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 1, en el que la primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional y la segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional tienen substancialmente una misma longitud de porción.

5. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 1, en el que cada una de dichas primer ay segunda porciones de fibra óptica hiladas de manera unidireccional tienen una longitud de porción, un período de hilado p, una longitud de correlación LF y una longitud de batido LB, y dicha longitud de porción es menor de 10 veces la longitud característica transiente LT, definidas como

5

6. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 4 ó 5, en el que dicha longitud de porción es igual o menor de aproximadamente 3 km.

7. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 6, en el que dicha longitud de porción es igual o menor de aproximadamente 1 km.

8. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 1, en el que la primera porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional y la segunda porción de fibra óptica hilada de manera unidireccional tienen substancialmente un mismo índice de hilado.

9. Enlace de fibra óptica según la reivindicación 3, en el que el número total de primeras porciones de fibra óptica y segundas porciones de fibra óptica es impar.

10. Línea de cable óptico (80) que comprende por lo menos un enlace de fibra óptica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Línea de cable óptico según la reivindicación 10, que incluye una pluralidad de troncos de cable óptico (805_{(k-1)}, 805_{k}, 805_{(k+1)}, 805_{(k+2)}, 805_{(k+3)}, 805_{(k+4)}) unidos o acoplados entre sí, en respectivos extremos libres de los mismos, comprendiendo dicha pluralidad de troncos de cable óptico por lo menos un primer tronco de cable óptico y un segundo tronco de cable óptico, incluyendo el primer tronco de cable óptico dicha primera porción de fibra óptica (305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}) hilada de manera unidireccional en la primera dirección, e incluyendo el segundo tronco de cable óptico dicha segunda porción de fibra óptica (305_{k}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+6)}) hilado de manera unidireccional en una segunda dirección opuesta a la primera dirección, estando la primera y la segunda porciones de fibra óptica ópticamente enlazadas entre sí.

12. Línea de cable óptico según la reivindicación 11, en la que la pluralidad de troncos de cable óptico incluyen una pluralidad de primeras porciones de fibra óptica (305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}) y una pluralidad de segundas porciones de fibra óptica (305_{k}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+6)}) unidas entre sí en respectivos extremos libres de las mismas para formar un enlace de fibra óptica (800), siendo las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica fibras ópticas hiladas de manera unidireccional que tienen direcciones de hilado opuestas entre sí, y en la que las primeras porciones de fibra óptica y las segundas porciones de fibra óptica están alternadas entre sí en el enlace de fibra óptica.

13. Línea de cable óptico según la reivindicación 11, en la que por lo menos un tronco de cable óptico de dicha pluralidad de troncos de cable óptico tiene un núcleo óptico que incluye una pluralidad de porciones de fibra óptica hiladas de manera unidireccional que tienen una misma dirección de hilado.

14. Línea de cable óptico según la reivindicación 11, en la que por lo menos un tronco de cable óptico de dicha pluralidad de troncos de cable óptico tiene un núcleo óptico que incluye por lo menos dos porciones de fibra óptica hiladas de manera unidireccional que tienen direcciones de hilado opuestas.

15. Línea de cable óptico según la reivindicación 11, en la que el número total de troncos de cable óptico es impar.

16. Procedimiento para realizar un enlace de fibra óptica (300), que comprende:

proporcionar por lo menos una primera porción de fibra óptica (305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}), obtenida a partir de por lo menos una primera fibra óptica hilada de manera unidireccional en una primera dirección;

proporcionar por lo menos una segunda porción de fibra óptica (305_{k}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+6)}), obtenida a partir de por lo menos una segunda fibra óptica hilada de manera unidireccional en una segunda dirección, en el que la segunda fibra óptica es distinta de la primera fibra óptica y la segunda dirección es opuesta a la primera dirección; y

unir la primera porción y la segunda porción juntas en un respectivo extremo libre de las mismas.

17. Procedimiento para producir un cable óptico, que comprende:

proporcionar una pluralidad de fibras ópticas a una línea de fabricación de cables, en el que dicha pluralidad de fibras ópticas comprende por lo menos una primera fibra óptica (305_{(k-1)}, 305_{(k+1)}, 305_{(k+3)}, 305_{(k+5)}) que está hilada de manera unidireccional en una primera dirección, y por lo menos una segunda fibra óptica (305_{k}, 305_{(k+2)}, 305_{(k+4)}, 305_{(k+6)}) que está hilada de manera unidireccional en una segunda dirección opuesta a la primera dirección, y que realiza por lo menos un enlace de fibra óptica mediante el procedimiento de la reivindicación 16.

18. Procedimiento para producir el cable óptico según la reivindicación 17, que comprende:

formar una pluralidad de troncos de cable óptico (805_{(k-1)}, ..., 805_{(k+4)}), incluyendo cada uno por lo menos una porción de fibra óptica (305_{(k-1)}, ..., 305_{(k+6)}); y

unir los troncos de cable óptico entre sí, en respectivos extremos libres de los mismos, en el que

la etapa de formación de una pluralidad de troncos de cables ópticos comprende formar por lo menos un primer tronco que incluye la primera porción de fibra óptica, y formar por lo menos un segundo tronco que incluye la segunda porción de fibra óptica,

y en el que

dicha unión de los troncos de cable óptico entre sí incluye enlazar ópticamente la primera porción de fibra óptica con dicha segunda porción de fibra óptica.