ES2606244T3 - Fibra óptica multimodo que tiene pérdidas por curvatura mejoradas - Google Patents
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Abstract
Fibra óptica multimodo que comprende, desde el centro hasta la periferia, un núcleo central, un revestimiento interior, una zanja deprimida y un revestimiento óptico exterior, en la que: - el núcleo central tiene un radio r1, y un perfil de índice de refracción alfa con un gradiente de índice con respecto al revestimiento óptico exterior; - el revestimiento interior tiene un radio r2 y un índice de refracción constante; - la zanja deprimida tiene una anchura Wt y una diferencia del índice de refracción Δnt con respecto al revestimiento óptico exterior, en la que la diferencia de índice de refracción entre el extremo del perfil de índice alfa del núcleo central y el revestimiento óptico exterior es nula, y en la que el volumen V de la zanja deprimida, cuyo volumen está definido por la expresión V >= 1000 x Wt x nt, está comprendido entre -40 μm y -30 μm, caracterizada porque la diferencia de índice de refracción de la zanja deprimida Δnt con respecto al revestimiento óptico exterior está comprendida entre -7x10-3 y -10 x 10-3.
Description
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DESCRIPCION
Fibra optica multimodo que tiene perdidas por curvatura mejoradas
[0001] La presente invencion se refiere al campo de las transmisiones por fibra optica y, mas especificamente, a una fibra optica multimodo que tiene perdidas por curvatura reducidas sin ningun aumento significativo en su apertura numerica.
[0002] De manera estandar, una fibra optica, esta compuesta por un nucleo optico cuya funcion es transmitir y opcionalmente amplificar una senal optica, y un revestimiento optico exterior cuya funcion es confinar la senal optica dentro del nucleo. Con este fin, los indices de refraccion del nucleo nc y del revestimiento ng son tales que nc > ng.
[0003] El perfil de indice de refraccion se indica como el grafico de la funcion que asocia el indice de refraccion con el radio de la fibra optica. De manera estandar, la distancia al centro de la fibra optica se muestra en el eje x mientras que en el eje y se muestra la diferencia entre el indice de refraccion para esa posicion radial y el indice de refraccion del revestimiento optico exterior. Generalmente, el perfil del indice de refraccion se califica segun su apariencia. Por lo tanto, el perfil de indice de refraccion se describe en terminos de un "escalon", "trapecio", "triangulo" o "alfa" para graficos que respectivamente tienen formas de escalon, trapecio, triangulo o gradual. Estas curvas son representativas del perfil teorico o establecido de la fibra, en tanto que las limitaciones de fabricacion de la fibra pueden dar como resultado un perfil ligeramente diferente.
[0004] Existen dos tipos principales de fibras opticas, que son las fibras multimodo y las fibras de modo unico. En una fibra multimodo, para una longitud de onda dada, varios modos opticos se propagan simultaneamente a lo largo de la fibra optica, mientras que en una fibra de modo unico, los modos de un orden mas alto son fuertemente atenuados.
[0005] Las fibras multimodo con gradiente de indice con un perfil "alfa" del nucleo central se han utilizado durante muchos anos. Sus caracteristicas han sido descritas en particular en " Multimode theory of graded-core fibres " por D. Gloge et al., Bell system Technical Journal 1973, paginas 1563-1578 y resumidas en " Comprehensive theory of dispersion in graded-index optical fibers" por G. Yabre, Journal of Lightwave Technology, febrero de 2000, vol. 18, N° 2, paginas 166 a 177.
[0006] Un perfil de indice gradual o perfil de indice alfa (a) - estos dos terminos son equivalentes - puede definirse por una relacion entre el valor de indice de refraccion n en un cierto punto en funcion de la distancia r desde este punto al centro de la fibra optica:
con a > 1;
n1, el indice maximo del nucleo multimodo; r1, el radio del nucleo multimodo; y
Donde n0 es el indice minimo del nucleo central multimodo, que generalmente corresponde al indice del revestimiento optico exterior (mas a menudo hecho de silice).
[0007] Sin embargo, cada modo se propaga con su propia constante de propagacion con la que puede asociarse un indice de refraccion efectivo neff, que es una funcion del perfil de indice de refraccion de la fibra optica y de la longitud de onda.
[0008] La figura 1 muestra el perfil de indice de refraccion de una fibra optica de perfil a de acuerdo con la tecnica anterior. El eje x inferior muestra el radio de la fibra optica, mostrando a la izquierda del eje y, el indice de refraccion de perfil a de la fibra optica. Una fibra optica multimodo de perfil a, tiene por lo tanto un perfil de nucleo central con una simetria de rotacion de tal manera que en cualquier direccion radial el valor del indice de refraccion disminuye continuamente desde el centro de la fibra optica hasta su periferia. El grafico tambien muestra los modos que se propagan en la fibra optica. A la derecha del eje y se muestran los indices de refraccion efectivos relativos de los modos de propagacion, es decir, la diferencia entre el indice de refraccion efectivo del modo y el indice de refraccion del revestimiento optico exterior. Una referencia llamada indice azimutal, que se muestra en la parte superior del eje x, corresponde a cada modo. Normalmente, los modos se reunen en grupos de modos visibles en una direccion horizontal del grafico. Por ejemplo, la fibra mostrada comprende 18 grupos de modos.
[0009] La apertura numerica (NA) de una fibra optica se define por la expresion:
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donde neff, min y neff, max, son respectivamente los indices de refraccion efectivos minimos y maximos de los modos comprendidos en la senal medida a la salida de la fibra bajo condiciones de OFL (inyeccion saturada), es decir, cuando la excitacion de la senal en la entrada de fibra es uniforme en todos los modos de propagacion.
[0010] Sin embargo, se obtiene una buena aproximacion de la apertura numerica con la expresion:
donde nmax y nmin son respectivamente los indices de refraccion maximo y minimo del perfil de indice de refraccion de fibra optica.
[0011] Es conocido reducir las perdidas por curvatura de una fibra optica de indice gradual multimodo mediante la adicion de una zanja deprimida entre el nucleo central y el revestimiento optico exterior. Sin embargo, la adicion de tal zanja deprimida da como resultado el desarrollo de modos de propagacion adicionales conocidos como modos de fuga.
[0012] La figura 2 muestra el perfil de indice de refraccion de la fibra optica de acuerdo con la tecnica anterior como se muestra en la figura 1, a la que se ha anadido una zanja deprimida entre el nucleo central y el revestimiento optico exterior. Se observan modos de propagacion adicionales con respecto a la figura 1, situados por debajo del valor cero del indice de refraccion efectivo relativo. Estos modos adicionales de propagacion o modos de fuga se colocan en 5 grupos de modos. Los modos de fuga tienen indices de refraccion efectivos que son inferiores a los de los modos guiados. Esto conduce a un aumento de la apertura numerica NA en las fibras opticas de indice gradual que comprende una zanja deprimida, en comparacion con las fibras opticas de indice gradual sin una zanja deprimida. Tal diferencia en la apertura numerica puede conducir a perdidas durante las conexiones dentro de un sistema que comprende fibras de indice gradual con una zanja deprimida y fibras de indice gradual sin una zanja deprimida. Por lo tanto, la adicion de una zanja deprimida a un perfil de indice gradual da lugar a un aumento en la NA, lo cual es indeseable. Por lo tanto, se desea limitar el aumento de NA como resultado de la adicion de una zanja deprimida.
[0013] Los documentos US-A-2008/0166094 y WOA-2008/085851, describen la utilizacion de una zanja deprimida para reducir las perdidas por curvatura en una fibra optica de indice gradual. Sin embargo, estos documentos no indican como asegurar que la apertura numerica aumente solo ligeramente con respecto a la apertura numerica de una fibra de indice gradual sin una zanja deprimida. En otras palabras, como evitar un gran aumento en la apertura numerica debido a la adicion de una zanja deprimida.
[0014] El documento WO-A-2006/010798, describe una fibra optica que comprende un nucleo central de indice gradual y una zanja deprimida. El perfil de indice gradual del nucleo central se extiende por debajo del indice de refraccion del revestimiento optico exterior, hasta el fondo de la zanja deprimida. En otras palabras, no hay una caida abrupta en el indice de refraccion al comienzo de la zanja deprimida, sino que en su lugar hay una disminucion gradual hasta que se alcanza el fondo de la zanja deprimida. La extension del nucleo central en forma de alfa debajo del indice de refraccion del revestimiento optico exterior hasta el fondo de la zanja deprimida, limita la reduccion de las perdidas por curvatura al tiempo que aumenta la apertura numerica. Esto es indeseable. Ademas, el documento WO-A-2006/010798, no indica como asegurar que la apertura numerica aumente solo ligeramente con respecto a la apertura numerica de una fibra optica de indice gradual sin una zanja deprimida.
[0015] El documento WO 2009078962 se refiere a una fibra optica multimodo resistente a curvatura que comprende: un nucleo de vidrio de indice gradual y un revestimiento interior que lo rodea y en contacto con el nucleo y un segundo revestimiento que comprende una porcion anular de indice deprimido que rodea el revestimiento interior, teniendo dicha porcion anular de indice deprimido tiene un delta de indice de refraccion inferior a aproximadamente - 0,2% y una anchura de, al menos, 1 micrometro, en la que la anchura de dicho revestimiento interior es de, al menos, 0,5 micrometros y menor de 4 micrometros.
[0016] El documento WO 2010/138653 se refiere a una fibra optica que a 850 nm es multimodo, que comprende un nucleo de vidrio multimodo de indice gradual que tiene un nucleo optico de radio comprendido entre 21 y 27 micrometros y un delta de indice de refraccion maximo a 850 nm, delta1 MAX, una region anular de indice deprimido que rodea dicho nucleo multimodo que presenta un delta de indice de refraccion a 850 nm, delta2MIN, en la que el limite interior de dicha region de indice deprimida es una extension del nucleo de indice gradual, teniendo la region deprimida un volumen de foso mayor del 105% - urn2, y una region de revestimiento exterior que rodea a dicha region de indice deprimido y que presenta un delta de indice de refraccion a 850 nm, A3, en donde delta1MAX> A3 > delta2MIN y en la que la fibra presenta (a) un ancho de banda de saturado superior a 1,5 GHz-km a una longitud de onda de 850 nm, y (b) un aumento de la atenuacion de enrollado de una vuelta a mandril de 10 mm de diametro a una longitud de onda de 1550 nm, inferior a 0,28 dB.
[0017] Por lo tanto, existe necesidad de una fibra optica de indice gradual que tenga perdidas de curvatura reducidas, sin mostrar sin embargo un aumento significativo en su apertura numerica.
[0018] Para este proposito, la invencion propone una fibra optica multimodo segun la reivindicacion 1.
[0019] De acuerdo con una realizacion, la fibra tiene un aumento inferior a 0,015 de la apertura numerica con respecto a una fibra que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
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[0020] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene un aumento inferior a 0,010 de la apertura numerica con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
[0021] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene un nucleo central de diametro 62,5 ± 3 pm y una apertura numerica de 0,275 ± 0,015.
[0022] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene un nucleo central de diametro 50 ± 3 pm y una apertura numerica de 0,2 ± 0,015.
[0023] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene una diferencia de indice de refraccion de la zanja
deprimida Ant con respecto al revestimiento optico exterior que esta comprendido entre -6 x 10-3 y -15 x 10-3.
[0024] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene una diferencia de indice de refraccion de la zanja
deprimida Ant con respecto al revestimiento optico exterior que esta comprendido entre -7x10-3 y -10x10-3.
[0025] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene una anchura Wt de la zanja deprimida que es menor de 4,5 pm, preferiblemente igual o mayor que 1,5 pm o igual o mayor que 2 pm.
[0026] De acuerdo con una realizacion, la diferencia entre el radio r2 del revestimiento interior y el radio r1 del nucleo central (es decir, la anchura del revestimiento interior) esta comprendida entre 0 y 5 pm.
[0027] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene una diferencia entre el radio r2 del revestimiento interior y el radio r1 del nucleo central que es 0 pm (es decir r1 = r2) y por lo tanto la zanja deprimida esta en contacto directo con el nucleo central.
[0028] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 15 mm, reducidas en, al menos, el 40% con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
[0029] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 10 mm, reducidas en, al menos, el 30% con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
[0030] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 7,5 mm, reducidas en al menos el 20% con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
[0031] De acuerdo con una realizacion, la fibra optica tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 5 mm, reducidas en, al menos, el 20% con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
[0032] Otras caracteristicas y ventajas de la invencion se haran evidentes de la lectura de la siguiente descripcion detallada de las realizaciones de la invencion, dada solamente a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos que muestran:
La figura 1, un perfil de indice de refraccion de una fibra optica que tiene un perfil de indice de refraccion alfa (a) y los modos que se propagan en la fibra optica.
La figura 2, un perfil de indice de refraccion de la fibra optica de la figura 1 que comprende una zanja deprimida anadida y los modos que se propagan en la fibra optica.
La figura 3, un ejemplo de un perfil de indice de refraccion de una fibra optica segun la tecnica anterior.
La figura 4, un grafico que muestra las perdidas de fuga de los modos de fuga en funcion de los Indices de refraccion efectivos relativos de los modos, en la fibra optica mostrada en la figura 2.
La figura 5, la distribucion de potencia de modo de los modos que se propagan en fibras opticas que tienen diferentes volumenes de zanja deprimidos, en funcion del numero de modo principal de los modos.
La figura 6, el aumento resultante de la apertura numerica inducida en una fibra optica a la que se ha anadido una zanja deprimida, en funcion del volumen de la zanja deprimida.
La figura 7, las perdidas por curvatura para 2 vueltas alrededor de un radio de curvatura Rc que varia entre 5 mm y 15 mm, en funcion del volumen de la zanja deprimida.
La figura 8, un ejemplo adicional de un perfil de indice de refraccion de una fibra optica de acuerdo con la presente invencion.
La figura 9, que muestra la distribucion de potencia en modo despues de 2 m bajo condiciones OFL de fibras multimodo asistidas por zanjas con una anchura de zanja de 2 pm y diferentes profundidades.
[0033] El perfil de indice de refraccion de una fibra optica segun la tecnica anterior se describira mejor con referencia a la figura 3. El perfil de indice de refraccion de una fibra optica de acuerdo con la presente invencion se describira mejor con referencia a la figura 8. La fibra optica de acuerdo con la tecnica anterior es una fibra optica multimodo que comprende un nucleo central que tiene un radio r1 y un perfil de indice alfa con respecto a un revestimiento optico exterior y una zanja deprimida que tiene una anchura Wt (pm) y una diferencia de indice Ant entre su indice de refraccion y el indice de refraccion del revestimiento optico exterior. El volumen V (pm) de la zanja deprimida se define por la expresion V = 1000 x Wt x Ant. La fibra optica de acuerdo con la presente invencion es una fibra optica multimodo que comprende un nucleo central que tiene un radio r1 y un perfil de indice alfa con respecto a un revestimiento optico exterior, un revestimiento interior que tiene un radio r2 y una diferencia de indice de refraccion An2 con respecto al revestimiento optico exterior, y una zanja deprimida que tiene una anchura Wt (pm) y una diferencia de indice Ant entre su indice de refraccion y el indice de refraccion del revestimiento optico exterior. El volumen V (pm) de la zanja deprimida se define por la expresion V = 1000 x Wt x Ant. La fibra optica de acuerdo con la invencion es tal que la diferencia de indice de refraccion entre el extremo del nucleo central gradual y el revestimiento optico exterior es cero y el volumen V de la zanja deprimida esta comprendido entre -40 pm y -30 pm.
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La gama de valores del volumen V de la zanja deprimida y la diferencia de indice de refraccion entre el extremo del nucleo central gradual y el revestimiento optico exterior, aseguran que los modos de fuga que se propagan en la zanja deprimida tienen una potencia limitada. De este modo, los modos de fuga, contribuyen de forma limitada a la senal transmitida por la fibra optica de acuerdo con la invencion y la apertura numerica se aumenta en una cuantia limitada en comparacion con una fibra de indice gradual sin una zanja deprimida. De este modo, la fibra optica de indice gradual de acuerdo con la presente invencion tiene perdidas por curvatura reducidas, sin embargo, sin mostrar un aumento significativo en su apertura numerica. A continuacion se explican con mas detalle las ventajas de la fibra optica segun la invencion.
[0034] En una fibra optica de indice gradual multimodo que comprende una zanja deprimida, los modos de fuga experimentan perdidas de fuga durante su propagacion en la fibra optica. La figura 4 muestra las perdidas de fuga en dB/m, experimentadas por los modos de fuga en funcion de sus indices de refraccion efectivos relativos de la fibra optica, el perfil de indice de refraccion de la cual se representa en la figura 2. Los cinco graficos sucesivos muestran cada uno de los diferentes grupos de modos.
[0035] Al comparar los graficos de los grupos de modos, se observa que los grupos de modos que tienen indices de refraccion efectivos menores de -2,5 x 10-3, tienen modos en los que las perdidas de fuga son mayores de 1 dB/m. Sin embargo, los grupos de modos que tienen indices de refraccion efectivos mayores de -2,5 x 10-3, tienen modos cuyas perdidas de fugas pueden ser inferiores a 1 dB/m. Asi, cuanto mas bajo sea el indice de refraccion efectivo del grupo de modos, mayores seran las perdidas por fuga. Como resultado de ello, los grupos de modos de fuga contribuyen de manera diferente a la senal que se propaga a lo largo de la fibra, dependiendo del valor de su indice de refraccion efectivo.
[0036] La influencia de los modos de fuga en el calculo de la apertura numerica se comprendera mejor con referencia a la figura 5. La figura 5 muestra la distribucion de potencia en los grupos de modos despues de la propagacion durante dos metros sobre una fibra optica que ha experimentado una excitacion en OFL (inyeccion saturada), es decir, con una excitacion uniforme para todos los grupos de modos. El eje x muestra el numero de modo principal o el orden de cada grupo de modos.
[0037] Las curvas 1 a 10, se recaban en fibras opticas de indice gradual que tienen una anchura de zanja deprimida de 9 pm y una diferencia de indice de refraccion Ant comprendida entre -1x10-3 y -10x10-3. En otras palabras, las curvas 1 a 10 corresponden a fibras cuyo volumen de la zanja deprimida varia entre -9 y -90 pm.
[0038] La curva de la figura 5, indicada como "REF", es la curva de referencia caracteristica de una fibra optica de indice gradual sin una zanja deprimida. Se observa que los 18 grupos de primer modo tienen una contribucion de potencia creciente. El 18° grupo de modos, es el grupo de modos para el que se utiliza el indice de refraccion efectivo como indice de refraccion efectivo minimo neff, min, cuando se calcula la apertura numerica de la fibra optica. Se halla entonces una apertura numerica de 0,190.
[0039] Mediante la adicion de una zanja deprimida a la fibra de referencia, se anaden grupos de modos adicionales. Por ejemplo, la curva 6 corresponde a una fibra de referencia a la que se ha anadido una zanja de ancho 9 pm y una diferencia de indice -6x10-3. Se observa que la curva 6 tiene 8 grupos de modos de fuga adicionales en comparacion con la curva de referencia, es decir, los grupos de modos de orden 19 a 26. Cuando se calcula la apertura numerica de la fibra optica correspondiente a la curva 6, el grupo de modos de orden 26 debe ser aquel cuyo indice de refraccion efectivo se utilice como indice de refraccion eficaz minimo neff, min.
[0040] Sin embargo, al calcular la apertura numerica, se considera que la contribucion de un grupo de modos es significativa si se satisface la siguiente relacion:
donde n es el numero de modos del grupo de modos de orden m, ai es la perdida de fuga en dB/m del i-esimo modo del
m — l
grupo de modos de orden m, y v 2 / es la parte entera de la fraccion 2 '
[0041] Esta relacion tambien se puede representar graficamente por medio de la curva de limitacion mostrada en
forma de escalon en la figura 5, que representa la funcion v 2 ). Por lo tanto, para una fibra optica, el ultimo grupo de modos que tiene su punto que representa su distribucion de potencia, situado por encima de la curva de limitacion, es el grupo de modos cuyo indice de refraccion efectivo puede utilizarse como neff, min al calcular la apertura numerica de la fibra optica.
[0042] En el ejemplo de la fibra optica que tiene una zanja deprimida con una anchura de 9 pm y una diferencia de indice de refraccion con el revestimiento optico exterior de -6x10-3, el ultimo grupo de modos del cual el punto que representa su distribucion de potencia, esta situado por encima de la curva de limitacion, es el grupo de modos de orden 22. Mediante la consideracion de los indices de refraccion efectivos de los grupos de modos de orden 1 y 22, se halla una apertura numerica de 0,214. El valor numerico de apertura asi obtenido, es menor que el que se obtendria considerando el indice de refraccion efectivo del grupo de modos de orden 26 que es el ultimo grupo de
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modos que se propaga por la fibra optica. Sin embargo, este valor refleja la apertura numerica real de la fibra optica multimodo que comprende una zanja deprimida bajo condiciones de funcionamiento.
[0043] De este modo, la atenuacion experimentada por los grupos de modos de orden superior permite que sean ignorados al calcular la apertura numerica de la fibra.
[0044] Las curvas de la figura 5, tambien muestran que el numero de grupos de modos de fuga anadidos por una zanja deprimida dependiendo del volumen de la zanja deprimida.
[0045] La fibra optica de acuerdo con la presente invencion tiene un volumen de zanja deprimida que esta comprendido entre -40 pm y -30 pm, lo que hace posible limitar el aumento de la apertura numerica con respecto a una fibra optica sin una zanja deprimida, Permitiendo al mismo tiempo una reduccion significativa de las perdidas por curvatura.
[0046] El intervalo de valores del volumen de la zanja deprimida se comprendera mejor haciendo referencia a los graficos de las figuras 6 y 7.
[0047] El grafico de la figura 6 muestra en el eje y, la diferencia entre la apertura numerica de una fibra optica multimodo de perfil a que tiene una zanja deprimida y una fibra optica multimodo de referencia, es decir, que tiene un perfil alfa (a) equivalente sin una zanja deprimida El volumen de la zanja deprimida se muestra en el eje x. El grafico muestra los resultados para una fibra optica de referencia que tiene una apertura numerica de 0,200 y una fibra optica de referencia que tiene una apertura numerica de 0,215.
[0048] El grafico de la figura 7 muestra en el eje y, las perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para 2 vueltas con radios de curvatura Rc de 5 mm, 7,5 mm, 10 mm y 15 mm, sobre una fibra optica multimodo de perfil a multimodo que tiene una zanja deprimida. El volumen de la zanja deprimida se muestra en el eje x.
[0049] En ambos graficos, se muestran varias parejas (Wt, Ant) para el mismo valor de volumen.
[0050] En comparacion con una fibra optica que tiene un perfil de indice de refraccion similar pero sin una zanja deprimida, se observa que una fibra optica multimodo de perfil a que tiene una zanja deprimida con un volumen inferior a -40 pm tiene perdidas por curvatura para 2 vueltas a 850 nm, que se reducen en, al menos, el 60% con Rc = 15 mm, al menos, el 50% con Rc = 10 mm, al menos el 40% con Rc = 7,5 mm y al menos el 40% con Rc = 5 mm. Sin embargo, la apertura numerica de la fibra optica puede aumentarse en mas de 0,015 con respecto a una fibra optica multimodo de perfil a equivalente sin una zanja deprimida. Esto puede conducir a perdidas en el caso de conexion a una fibra optica sin una zanja deprimida.
[0051] Tambien se observa que una fibra optica multimodo de perfil a que tiene una zanja deprimida con un volumen mayor de -30 pm, muestra un aumento en la apertura numerica menor de 0,010 con respecto a una fibra optica multimodo de perfil a equivalente sin una zanja deprimida. Sin embargo, con una zanja deprimida que tiene un volumen mayor de -30 pm, las perdidas por curvatura para 2 vueltas a 850 nm con respecto a una fibra que tiene un perfil de indice similar pero sin zanja deprimida, se reducen como mucho el 40% para Rc = 15 nm, como mucho el 30% para Rc = 10 mm, como mucho el 20% para Rc = 7,5 mm, y como mucho el 20% para Rc = 5 mm. La adicion de una zanja deprimida es entonces menos significativa para reducir las perdidas por curvatura.
[0052] La fibra optica de acuerdo con la invencion tiene un volumen de zanja deprimida que permite un aumento en la apertura numerica de menos de 0,015 o incluso menos de 0,010, cuando se compara con una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice de refraccion pero sin una zanja deprimida. En otras palabras, la fibra optica de acuerdo con la presente invencion, limita el aumento de la apertura numerica hallada debido a la adicion de una zanja deprimida. Las perdidas por curvatura en la fibra optica de acuerdo con la invencion para 2 vueltas a 850 nm, con respecto a una fibra optica que tiene un perfil de indice similar sin una zanja deprimida, se reducen en, al menos, el 40% para Rc = 1 5 mm, al menos, el 30% para Rc = 10 mm, al menos, el 20% para Rc = 7,5 mm y al menos, el 20% para Rc = 5 mm. De este modo, la fibra permite limitar el aumento de la apertura numerica con respecto a una fibra sin zanja deprimida, permitiendo al mismo tiempo una reduccion significativa de las perdidas por curvatura.
[0053] La fibra optica de acuerdo con la presente invencion tiene una diferencia de indice de refraccion entre el extremo del nucleo central gradual y el revestimiento optico exterior que es nulo. Por lo tanto, la fibra optica de acuerdo con la presente invencion tiene perdidas por curvatura menores que las de una fibra optica que tiene un perfil similar, pero cuyo nucleo central se extiende por debajo del revestimiento optico exterior (por ejemplo segun WO-A-2006/010798). Por ejemplo, para pequenos radios de curvatura y para los modos de orden superior, la fibra optica de acuerdo con la presente invencion tiene perdidas por curvatura diez veces menores que una fibra optica que tiene un perfil de indice de refraccion similar pero cuyo nucleo central se extiende por debajo del revestimiento optico exterior.
[0054] La fibra optica de acuerdo con la presente invencion comprende un revestimiento interior de radio r2 comprendido entre el nucleo central y la zanja deprimida, con el fin de mejorar el ancho de banda de la fibra optica. Preferiblemente, el radio r2 esta comprendido entre 0 y 5 pm con el fin de obtener un compromiso entre la mejora del ancho de banda de la fibra optica y el aumento de los costes de produccion.
[0055] La curva de la figura 9, indicada "REF", es la curva de referencia caracteristica de una fibra optica de indice gradual sin una zanja deprimida. Se observa que los 18 grupos de primer modo tienen una contribucion de potencia creciente. El grupo de modos 18°, es el grupo de modos cuyo el indice de refraccion efectivo se utiliza como indice de refraccion efectivo minimo neff, min cuando se calcula la apertura numerica de la fibra optica. Se halla entonces una apertura numerica de 0,190.
[0056] En un ejemplo de una fibra optica de acuerdo con la presente invencion, la fibra optica esta compuesta por un nucleo central, un revestimiento interior directamente en contacto con este, una zanja deprimida directamente en contacto con el revestimiento interior y un revestimiento optico exterior.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
[0057] La fibra optica de acuerdo con la presente invencion puede tener un diametro del nucleo central y una apertura numerica tipica de una fibra multimodo con el fin de permitir una conexion a una fibra estandar. Asi, la fibra optica puede tener por ejemplo un diametro del nucleo central de 62,5 ± 3 pm y una apertura numerica de 0,275 ± 0,015. La fibra optica puede tener, por ejemplo, un diametro del nucleo central de 50 ± 3 pm y una apertura numerica de 0,2 ± 0,015.
[0058] Las fibras opticas de acuerdo con la presente invencion se pueden fabricar mediante estirado de preformas finales.
[0059] Se puede fabricar una preforma final, proporcionando una preforma primaria con una capa de recubrimiento exterior (es decir, un proceso de recubrimiento). La capa exterior de recubrimiento consiste en vidrio de silice dopado o sin dopar, natural o sintetico. Varios procedimientos se encuentran disponibles para proporcionar la capa de recubrimiento exterior.
[0060] En un primer ejemplo de procedimiento, la capa de recubrimiento exterior puede proporcionarse depositando y vitrificando particulas de silice naturales o sinteticas en la periferia externa de la preforma primaria, bajo la influencia del calor. Un procedimiento de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir de las patentes de Estados Unidos numeros 5.522.007, 5.194.714, 6.269.663 y 6.202.447.
[0061] En otro ejemplo de procedimiento, una preforma primaria puede ser recubierta con un tubo de funda de silice, que puede estar dopado o no. Este tubo de funda puede entonces colapsarse sobre la preforma primaria.
[0062] En aun otro ejemplo de un procedimiento, se puede aplicar una capa de recubrimiento a traves de un procedimiento de deposicion externa en fase de vapor (OVD). En este caso, primero se deposita una capa de hollin sobre la periferia exterior de una preforma primaria, y luego la capa de hollin se vitrifica para formar vidrio.
[0063] Las preformas primarias se pueden fabricar mediante tecnicas de deposicion en fase de vapor, tales como deposicion externa en fase de vapor (OVD) y deposicion axial en fase de vapor (VAD). Alternativamente, las preformas primarias pueden fabricarse a traves de tecnicas de deposito internas en las que sobre la superficie interna de un tubo sustrato de vidrio de silice dopado o sin dopar se depositan capas de vidrio, tal como deposicion quimica en fase de vapor modificada (MCVD), deposicion quimica en fase de vapor en horno (FCVD), deposicion quimica en fase de vapor asistida por plasma (PCVD).
[0064] En un ejemplo de una realizacion, las preformas primarias se fabrican usando un procedimiento de PCVD, que permite controlar la forma del perfil de indice de refraccion de gradiente del nucleo central de forma muy precisa.
[0065] La zanja deprimida puede depositarse sobre la superficie interna de un tubo de sustrato como parte del proceso de deposicion quimica en fase de vapor. Mas tipicamente, la zanja deprimida puede fabricarse (i) utilizando un tubo de sustrato dopado con fluor como punto de partida del proceso de deposicion interna para la deposicion del nucleo central de indice de refraccion de gradiente o (ii) mediante enfundado de un tubo de silice dopado con fluor sobre el nucleo central de indice de refraccion de gradiente que se puede producir utilizando un proceso de deposicion externa (por ejemplo, OVD o VAD).
[0066] En aun otro ejemplo de una realizacion, se fabrica una preforma primaria mediante un proceso de deposicion interna que utiliza un tubo de sustrato dopado con fluor. El tubo resultante que contiene las capas depositadas, puede ser envuelto por uno o mas tubos de silice dopados con fluor adicionales, para aumentar el espesor de la zanja deprimida o para crear una zanja deprimida que tenga un indice de refraccion variable sobre su anchura. Aunque no se requiere, uno o mas tubos de funda adicionales (por ejemplo, tubos de sustrato dopados con fluor) pueden colapsarse sobre la preforma primaria antes de llevar a cabo una etapa de recubrimiento. El proceso de enfundado y colapso se denomina a veces encamisado y puede repetirse para construir varias capas de vidrio en el exterior de la preforma primaria.
[0067] Por supuesto, la presente invencion no se limita a las realizaciones descritas a modo de ejemplo. La fibra optica de acuerdo con la invencion se puede instalar en numerosos sistemas de transmision que tienen buena compatibilidad con las restantes fibras opticas del sistema.
[0068] La fibra optica de acuerdo con la presente invencion se describe con mas detalle en las reivindicaciones.
Claims (11)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Fibra optica multimodo que comprende, desde el centro hasta la periferia, un nucleo central, un revestimiento interior, una zanja deprimida y un revestimiento optico exterior, en la que:- el nucleo central tiene un radio ri, y un perfil de indice de refraccion alfa con un gradiente de indice con respecto al revestimiento optico exterior;- el revestimiento interior tiene un radio r2 y un indice de refraccion constante;- la zanja deprimida tiene una anchura Wt y una diferencia del indice de refraccion Ant con respecto al revestimiento optico exterior, en la quela diferencia de indice de refraccion entre el extremo del perfil de indice alfa del nucleo central y el revestimiento optico exterior es nula, y en la que el volumen V de la zanja deprimida, cuyo volumen esta definido por la expresion V = 1000 x Wt x Ant, esta comprendido entre -40 pm y -30 pm, caracterizada porque la diferencia de indice de refraccion de la zanja deprimida Ant con respecto al revestimiento optico exterior esta comprendida entre -7x10-3 y -10 x 10-3.
- 2. Fibra segun la reivindicacion 1, en la que la fibra optica presenta un aumento de apertura numerica menor de 0,010 con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice de refraccion sin la zanja deprimida.
- 3. Fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la anchura Wt de la zanja deprimida es menor de 4,5 pm, preferiblemente mayor de 1,5 pm o incluso mayor de 2 pm.
- 4. Fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la diferencia entre el radio r2 del revestimiento interior y el radio r1 del nucleo central esta comprendida entre 0 y 5 pm.
- 5. Fibra segun la reivindicacion 4, en la que la diferencia entre el radio r2 del revestimiento interior y el radio r1 del nucleo central es de 0 pm y en la que la zanja deprimida se encuentra en contacto directo con el nucleo central.
- 6. Fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el nucleo central tiene un diametro de 62,5 ± 3 pm y una apertura numerica de 0,275 ± 0,015.
- 7. Fibra segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que el nucleo central tiene un diametro de 50 ± 3 pm y una apertura numerica de 0,2 ± 0,015.
- 8. Fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 15 mm, reducidas en, al menos, el 40% con respecto a una fibra optica que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
- 9. Fibra segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 10 mm, reducidas en, al menos, el 30% con respecto a una fibra que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
- 10. Fibra segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 7,5 mm, reducidas en, al menos, el 20% con respecto a una fibra que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
- 11. Fibra segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene perdidas por curvatura a una longitud de onda de 850 nm para dos vueltas alrededor de un radio de curvatura de 5 mm, reducidas en, al menos, el 20% con respecto a una fibra que tiene el mismo perfil de indice pero sin la zanja deprimida.
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