ES2951545T3 - Fibra óptica multimodo optimizada para operar a alrededor de 1060 nm y sistema óptico multimodo correspondiente - Google Patents
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Abstract
Una fibra óptica multimodo (10) comprende un núcleo de índice graduado de perfil A, una zanja (13) que rodea el núcleo (11) y un revestimiento intermedio (12) entre el núcleo y la zanja. Tal fibra óptica multimodo (10) tiene: - Una capacidad de carga de modos entre 54 y 68 modos LP a 1060 nm, definida por una relación específica entre la apertura numérica del núcleo y el radio del núcleo, - Una relación definida entre zanja, núcleo y parámetros de revestimiento intermedios para lograr un ancho de banda alto y una baja pérdida de flexión a 1060 nm, y - Un radio de núcleo entre 24 y 26 μm, una apertura numérica entre 0,190 y 0,225 y un valor entre 2,01 y 2,05 para conservar la compatibilidad con fibras heredadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Fibra óptica multimodo optimizada para operar a alrededor de 1060 nm y sistema óptico multimodo correspondiente 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de las transmisiones por fibra óptica y, más específicamente, con las fibras multimodo utilizadas para sistemas de transmisión de corta distancia que requieren un gran ancho de banda. Más específicamente, la invención se refiere a fibras ópticas multimodo diseñadas para cumplir con los requisitos de alta tasa de bits de los sistemas de 400 GbE de próxima generación.
2. Antecedentes
Las fibras multimodo se utilizan con éxito en redes de datos de alta velocidad junto con fuentes de alta velocidad que normalmente utilizan láseres emisores de superficie de cavidad vertical transversalmente multimodo, más simplemente llamados VCSEL. Las fibras multimodo que funcionan a 850 nm y 1300 nm son bien conocidas.
Las fibras multimodo se ven afectadas por la dispersión intermodal, que resulta del hecho de que, en una fibra multimodo, para una determinada longitud de onda, varios modos ópticos se propagan simultáneamente a lo largo de la fibra, transportando la misma información, pero viajando con diferentes velocidades de propagación. La dispersión modal se expresa en términos de retardo de modo diferencial (DMD), que es una medida de la diferencia en el retardo de pulso (ps/m) entre los modos más rápido y más lento que atraviesan la fibra.
Por lo general, una fibra óptica debe tener el ancho de banda más amplio para que pueda usarse en aplicaciones de alto ancho de banda. Para una longitud de onda dada, el ancho de banda se puede caracterizar de varias formas diferentes. Por lo general, se hace una distinción entre el ancho de banda de la llamada condición de lanzamiento sobrecargada (OFL) y la llamada condición de ancho de banda modal efectivo (EMB). La adquisición del ancho de banda OFL sintoniza el uso de una fuente de luz que muestre una excitación uniforme en toda la superficie radial de la fibra óptica (utilizando un diodo láser o un diodo emisor de luz (LED)). El ancho de banda modal efectivo calculado (EMBc) derivado de la medición DMD se ha desarrollado para estimar el ancho de banda modal efectivo mínimo de la fibra de 50 μm de diámetro de núcleo bajo excitación no homogénea sobre su superficie radial, como cuando se usa un fuente de láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL) que opera a 850 nm.
En el estándar FOTP 220 (TIA-455-220-A, enero de 2003) se pueden encontrar realizaciones del procedimiento que mide DMD y calcula el ancho de banda modal efectivo, mientras que el ancho de banda medido en condiciones de lanzamiento sobrecargado se describe en IEC 66793-1-41 (FOTP-204, TIA-455-204-A, octubre de 2013).
Para minimizar la dispersión modal, las fibras ópticas multimodo utilizadas en comunicaciones de datos generalmente comprenden un núcleo, generalmente dopado con germanio, y que presentan un índice de refracción que decrece progresivamente desde el centro de la fibra hasta su unión con un revestimiento. En general, el perfil del índice viene dado por una relación conocida como "perfil a", como sigue:
donde:
nnúcleo es un índice de refracción en un eje óptico de una fibra;
r es una distancia desde dicho eje óptico;
Rnúcleo es un radio del núcleo de dicha fibra;
Anúcleo es un parámetro no dimensional, indicativo de una diferencia de índice entre el núcleo y el revestimiento de la fibra; y
a es un parámetro no dimensional, indicativo de una forma del perfil de índice.
Cuando una señal de luz se propaga en un núcleo de este tipo que tiene un índice graduado, los diferentes modos experimentan un medio de propagación diferente, lo que afecta su velocidad de propagación de manera diferente. Ajustando el valor del parámetro a, es posible obtener teóricamente una velocidad de grupo prácticamente igual para todos los modos y, por tanto, una dispersión intermodal reducida para una longitud de onda determinada.
En la práctica, sin embargo, las fibras multimodo se fabrican con un núcleo central de índice graduado rodeado por un revestimiento exterior de índice de refracción constante. Por lo tanto, el núcleo de la fibra de multimodo nunca corresponde a un perfil alfa teóricamente perfecto porque la interfaz del núcleo (que tiene un perfil alfa) con el revestimiento exterior (que tiene un índice de refracción constante) interrumpe el perfil alfa. El revestimiento exterior acelera los modos de orden superior en comparación con los modos de orden inferior y aparecen algunas diferencias de retardo de tiempo dentro de los grupos de modo de orden superior. Este fenómeno se conoce como efecto de revestimiento. En la medición DMD, las respuestas adquiridas para las posiciones radiales más altas (es decir, las más cercanas al revestimiento exterior) exhiben múltiples pulsos, lo que da como resultado una dispersión temporal de la señal de respuesta. Por lo tanto, el ancho de banda se ve disminuido por este efecto de
revestimiento.
El perfil de forma alfa de índice graduado y la interfaz de revestimiento del núcleo de las fibras multimodo están optimizados para operar con VCSEL de GaAs que pueden modularse directamente en corriente para admitir sistemas de 10 Gbps y 25 Gbps a 850 nm. La compatibilidad con versiones anteriores para su uso a 1300 nm con fuentes LED también está garantizada para la mayoría de las fibras multimodo de 50 μm y 62,5 μm actualmente en uso. El rendimiento de estas fibras multimodo de 50 μm de gran ancho de banda y optimizadas con láser, también llamadas fibras OM4, se ha estandarizado por la Organización Internacional de Normalización en el documento ISO/IEC 11801, así como en el estándar TIA/EIA 492AAAD (octubre de 2009).
Sin embargo, la explosión de la demanda de ancho de banda en las redes empresariales está generando una necesidad urgente de velocidades de red Ethernet más altas. Para aumentar aún más la tasa de bits de datos para los sistemas de 400 GbE de próxima generación, el uso de InGaAs VCSEL que operan a 40-56 Gbis alrededor de 1060 nm parece una solución prometedora, ya que permitirá lograr una mayor velocidad con una mayor fiabilidad, una temperatura de operación más baja y un coste más bajo de los VCSEL. Además, en esta longitud de onda, la fibra presenta una atenuación más baja, una dispersión cromática más baja y un ancho de banda modal potencial más alto debido a que hay menos grupos modales si el perfil de forma alfa de índice graduado se optimiza para operar en esta longitud de onda específica.
Si bien estos VCSEL se pueden proponer ahora para aplicaciones de alta velocidad, faltan fibras optimizadas para estos VCSEL que operan a una longitud de onda superior a 950 nm.
Además, operar a longitudes de onda superiores a 850 nm tiene el inconveniente de degradar el rendimiento de macrocurvatura de las fibras ópticas.
El experto en la materia sabe que la adición de una región de índice de refracción reducido, denominada zanja, en el revestimiento permite reducir las pérdidas por curvatura, al mejorar el confinamiento de los modos ópticos dentro del núcleo. Además, cuanto mayor sea el volumen de la zanja, menores serán las pérdidas por curvatura. Sin embargo, si el volumen de la zanja es demasiado grande y si la interfaz entre el núcleo y la zanja no está diseñada correctamente, la zanja penaliza el rendimiento de los anchos de banda, más aún en longitudes de onda más largas: esto puede poner en peligro la retrocompatibilidad de la fibra óptica a 1300 nm.
El experto también sabe bien que adaptar el perfil de forma alfa y la interfaz núcleo-revestimiento a la longitud de onda operativa puede reducir la dispersión intermodal. Sin embargo, las reglas de diseño, que cada fabricante puede haber desarrollado para fibras multimodo de 50 μm insensibles a la flexión que funcionan a 850 nm, no se pueden adaptar solo cambiando el valor alfa del núcleo de índice graduado, para diseñar fibras multimodo optimizadas para la operación a, o alrededor de, 1060 nm.
En longitudes de onda superiores a 850 nm, y notablemente alrededor de 1060 nm, debido a la menor cantidad de grupos modales, la proporción de grupos modales directamente afectados por la geometría del revestimiento del núcleo y por la zanja es mayor. Así, su optimización es más delicada y su impacto en el ancho de banda total se incrementa.
Una solución para mejorar las pérdidas por curvatura a 1060 nm consiste en diseñar fibras con diámetros de núcleo más pequeños, normalmente inferiores a 48 μm. Sin embargo, de la misma manera, con un radio de núcleo pequeño, debido a la menor cantidad de grupos modales, también aumenta el impacto de la geometría del revestimiento del núcleo en el ancho de banda total. Además, el inconveniente de las fibras ópticas con radios de núcleo más pequeños radica en mayores pérdidas de inserción cuando se utilizan latiguillos de fibras multimodo estándar de 50 μm, o cuando deben conectarse con fibras multimodo estándar de 50 μm.
El documento de patente WO 2015/126895 describe una fibra óptica multimodo que opera en un intervalo de longitud de onda extendido: comprende un núcleo de vidrio de índice graduado con índice de refracción A1, un índice de refracción máximo delta A1MÁX, y un radio de núcleo entre 11 y 23,75 micrómetros, y una región de revestimiento que rodea el núcleo que comprende un índice de refracción A4. La fibra óptica multimodo presenta un ancho de banda sobrecargado de al menos 3 GHz.km a una longitud de onda de 850 nm y un ancho de banda sobrecargado de al menos 1,2 GHz.km a una o más longitudes de onda entre 980 y 1060 nm.
Ejemplos de realización proporcionados en este documento de la técnica anterior muestran que valores bajos de Apertura Numérica y diámetros de núcleo permiten que las fibras ópticas multimodo logren anchos de banda suficientemente altos. Sin embargo, como se indicó anteriormente, los radios de núcleo pequeños tienden a aumentar las pérdidas por inserción cuando se deben conectar dos fibras entre sí. Cuando es necesario conectar estas fibras entre sí, los pequeños radios de su núcleo las hacen más sensibles a los desfases radiales.
Por lo tanto, sería deseable proporcionar una fibra óptica multimodo que muestre un rendimiento mejorado con respecto a las pérdidas de conexión, en comparación con este documento de la técnica anterior.
El documento de patente WO 2013/181182 describe las características de una fibra óptica multimodo a modo de ejemplo para su uso en la multiplexación por división de longitud de onda en la ventana de 1310 nm y/o 1550 nm.
Incluye un núcleo de vidrio de índice graduado que tiene un diámetro en el intervalo de 41 micro metros a 80 micrómetros, un índice graduado que tiene un alfa inferior a 2,04 y un índice de refracción relativo máximo en el intervalo entre 0,6 % y 1,8 %. El revestimiento incluye una porción anular de índice deprimido. La fibra tiene un ancho de banda sobrecargado superior a 2,5 GHz.km en al menos una longitud de onda entre 1200nm y 1700nm. El documento de patente WO 2015/128691 describe una fibra óptica multimodo que comprende un núcleo óptico con un perfil de índice graduado, un revestimiento óptico exterior que rodea el núcleo óptico, el revestimiento óptico que comprende una zanja y una región de revestimiento intermedio que se encuentra entre y en contacto con el núcleo óptico y la zanja. El núcleo óptico tiene una apertura numérica entre 0,190 y 0,225 a una longitud de onda operativa entre 1050 nm y 1070 nm y un radio de núcleo exterior de 25 μm. El criterio Cg int < 0,25 definido a continuación en la página 16 se cumple con el núcleo óptico, el revestimiento intermedio y la zanja de la fibra óptica multimodo de los ejemplos 8 y 9 descritos en el documento WO2015/128691.
Sería deseable proporcionar una fibra óptica multimodo que muestre mejoras sobre la técnica anterior y, en particular, optimizada para el transporte de altas tasas de bits (40-56 Gbis) generadas por InGaAs VCSEL que operan alrededor de 1060 nm.
3. Sumario
De acuerdo con algunas realizaciones, una fibra óptica multimodo comprende un núcleo óptico y un revestimiento óptico exterior que rodea el núcleo óptico, teniendo el núcleo óptico un perfil de índice graduado a con a > 1, siendo a un parámetro adimensional que define la forma del perfil de índice del núcleo óptico, y el núcleo óptico tiene un índice de refracción máximo nnúcieo en su centro y un radio exterior Rnúcieo. El revestimiento óptico tiene en su borde exterior un índice de refracción nci, y comprende una región de índice de refracción deprimido nzanja, llamada zanja, con una diferencia de índice de refracción negativa Dnt = nzanja - nci con respecto a dicho revestimiento óptico, teniendo la zanja un ancho W 3. El revestimiento óptico también comprende una región de revestimiento intermedio, con una diferencia de índice de refracción Dn2 con respecto al revestimiento óptico, teniendo el revestimiento intermedio una anchura W2, y está situado entre, y en contacto con, el núcleo óptico y la zanja.
Una fibra óptica multimodo de este tipo tiene una capacidad de transporte de modo que admite la propagación de al menos cincuenta y cuatro y un máximo de sesenta y ocho modos LP en una longitud de onda operativa. Aop comprendida entre 1050 nm y 1070 nm, estando dicha capacidad de carga modal definida por una relación específica entre la apertura numérica del núcleo NA 
y el radio exterior del núcleo Rnúcieo.
Además, el núcleo óptico, el revestimiento intermedio y la zanja cumplen el criterio CGint < 0,25, donde:
con:
Rnúcieo, W2 y W3 expresados en micrómetros,
Vt = n{(Rnúcieo + W2 + W3)2 -(Rnúcieo + W2)2} * Dnt un volumen de dicha zanja expresado en gm2,
Dnt > - 5,5x10-3,
A n údeo= (n *
¿
ú
n? n°úcle nocD expresado en %,
y Dn2, Dnt y Anúcieo medidos en una longitud de onda A = 633 nm,
El núcleo óptico tiene un radio exterior de 24 gm < Rnúcieo < 26 μm, una apertura numérica NA entre 0,190 y 0,225 en dicha longitud de onda operativa Aop comprendida entre 1050nm y 1070nm, y un valor de a entre 2,01 y 2,05.
Por lo tanto, la presente invención se basa en un enfoque novedoso e inventivo de las fibras ópticas multimodo. En realidad, ofrece una fibra óptica multimodo adaptada a aplicaciones de alta velocidad utilizando VCSEL que emite luz a 1060nm, con una geometría núcleo-revestimiento optimizada, y que consigue bajas pérdidas por inserción, bajas pérdidas por curvatura y un gran Overfill Launch Bandwidth, tanto en torno a 1060 nm como a 1300 nm.
Más precisamente, una fibra óptica multimodo de este tipo tiene una importante capacidad de transporte de modos entre cincuenta y cuatro y sesenta y ocho modos LP en la longitud de onda operativa Aop alrededor de 1060 nm, que se define por una relación específica entre la apertura numérica del núcleo y el radio exterior del núcleo, como se indica en la ecuación Ec. 1:
donde NA= 
es la apertura numérica de dicho núcleo óptico en dicha longitud de onda operativa Aop y
donde la notación |xl representan la función de suelo, es decir, el entero más grande menor o igual que x. El número de modos LP admitidos se define como el número de modos LP guiados en la fibra con una diferencia de índice efectiva Dn ef (con respecto al índice de revestimiento) superior a 0,001 (Dn ef >0,001) a la longitud de onda operativa Áop.
Tal fibra óptica multimodo también cumple con un criterio específico CGnt < 0,25, donde CGnt ofrece una relación definida entre los parámetros de la zanja, el núcleo y el revestimiento intermedio para lograr un alto ancho de banda y una baja pérdida por flexión alrededor de 1060 nm. En realidad, la fibra óptica multimodo comprende un canal deprimido, lo que permite disminuir las pérdidas por macroflexión, al mejorar el confinamiento de los modos ópticos dentro del núcleo.
Por último, una fibra multimodo de este tipo tiene valores del radio del núcleo, la apertura numérica del núcleo y el parámetro alfa del perfil de índice graduado, lo que permite que esta fibra conserve la compatibilidad con las fibras heredadas.
Según algunas realizaciones, el volumen de la zanja Vt está comprendida entre -5,40 ym2 y -3,30 ym2, y preferentemente entre -5,40 ym2 y -3,60 ym2. Un volumen de zanja superior a 3,60 ym2 en valor absoluto garantiza pérdidas de curvatura inferiores a 0,2 dB después de dos vueltas de radio de curvatura de 7,5 mm. Un volumen de zanja limitado a 5,40 ym2 en valores absolutos limita modos con fugas.
De acuerdo con algunas realizaciones, la fibra óptica multimodo tiene una capacidad de transporte de modo que soporta la propagación de al menos cincuenta y seis y como máximo sesenta y cuatro modos LP en una longitud de onda operativa Áop comprendida entre 1050 nm y 1070 nm, estando definida dicha capacidad de carga modal por la relación:
De acuerdo con algunas realizaciones, la diferencia de índice de refracción de la zanja es tal que Dnt < -2x10'3. Según algunas realizaciones, a dicha longitud de onda operativa Áop comprendida entre 1050 nm y 1070 nm, dicha fibra óptica multimodo tiene un ancho de banda de lanzamiento sobrecargado (OFL-BW) superior a 5000 MHz.km. De acuerdo con algunas realizaciones, a una longitud de onda Á = 1300nm, dicha fibra óptica multimodo tiene un ancho de banda de lanzamiento sobrecargado (OFL-BW) superior a 850 MHz.km.
Según algunas realizaciones, a dicha longitud de onda operativa Áop alrededor de 1060 nm, dicha fibra óptica multimodo tiene pérdidas por macroflexión Máx.\BL\< 0,2 dB durante dos vueltas con un radio de curvatura de 7,5 mm, donde BL son las pérdidas por curvatura de diferentes modos guiados en dicha fibra óptica, y donde máx.\BL\ es el valor máximo absoluto de BL para todos los modos guiados.
Las realizaciones de la presente divulgación también se refieren a un sistema óptico multimodo que comprende al menos una parte de una fibra óptica multimodo como se ha descrito anteriormente.
Según algunas realizaciones, dicho sistema óptico presenta una tasa de bits de datos superior o igual a 10 Gbis en 100 m, preferentemente superior o igual a 10 Gbis en 300 m.
Según algunas realizaciones, dicho sistema óptico presenta una tasa de bits de datos superior o igual a 25 Gbis sobre 100 m. Según algunas realizaciones, dicho sistema óptico presenta una tasa de bits de datos superior o igual a 50 Gbis sobre 50m.
Según algunas realizaciones, dicho sistema óptico también comprende al menos una parte de otra fibra óptica multimodo como se ha descrito anteriormente, y, cuando dichas al menos dos partes están conectadas entre sí con un desplazamiento radial entre sus ejes ópticos menor o igual a dos micrómetros, la pérdida de conexión entre dichas al menos dos porciones es inferior a 0,25 dB en dicha longitud de onda operativa Áop alrededor de 1060 nm.
4. Breve descripción de los dibujos
La presente divulgación puede entenderse mejor con referencia a la siguiente descripción y dibujos, dados a modo de ejemplo y sin limitar el ámbito de la protección, y en los que:
- La figura 1 representa esquemáticamente una vista isométrica de una fibra óptica multimodo ilustrativa de acuerdo con una o más realizaciones descritas en el presente documento;
- La figura 2 proporciona gráficamente el perfil de índice de refracción ilustrativo de fibras ópticas multimodo de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación;
- La figura 3 ilustra la pérdida por flexión para dos vueltas de 7,5 mm de radio de flexión en función de un volumen de zanja Vt para varias fibras ópticas multimodo de 50 ym;
- La figura 4A representa los resultados del modelado del tamaño del núcleo de las fibras ópticas MMF en función
de la longitud de la fibra para varios volúmenes de zanja;
- La figura 4B representa la diferencia entre el tamaño del núcleo derivado del patrón de campo cercano resultante de la presencia de modos guiados y con fugas después de 2 m de longitud de fibra óptica y el tamaño del núcleo calculado solo con modos guiados, en función del volumen de la zanja;
- La figura 5 ilustra la pérdida de inserción en una longitud de onda operativa Aop = 1060 nm entre dos fibras ópticas MMF idénticas en función del desplazamiento radial en la conexión entre el eje óptico de ambas fibras para cuatro fibras de ejemplo;
- La figura 6 ilustra el ancho de banda OFL de diferentes fibras ópticas multimodo, expresado en MHz.km, tanto a 1060 nm como a 1300 nm, en función de la profundidad de la zanja;
- La figura 7 ilustra un diagrama sinóptico de un sistema óptico multimodo que incluye al menos una porción de fibra de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Los componentes en las figuras no están necesariamente a escala, sino que se hace énfasis en su lugar en ilustrar los principios de la invención.
5. Descripción detallada
El principio general de la presente divulgación es proporcionar una fibra óptica multimodo de índice graduado asistida por zanja cuidadosamente diseñada, optimizada para el transporte de altas tasas de bits generadas por VCSEL de InGaAs que funcionan a 1060 nm, que admiten de 54 a 68 modos LP y logran un alto ancho de banda y un bajo pérdida de curvatura alrededor de 1060 nm, al tiempo que conserva la compatibilidad con las fibras heredadas. Más precisamente, el fin de dicho diseño es optimizar la interfaz entre el núcleo de índice graduado y la zanja, para aumentar la cantidad de modos LP admitidos hasta 54 o más, mientras se mantiene la pérdida por curvatura de cualquier modo guiado LP bajo, preferentemente por debajo de 0,2 dB para dos vueltas con un radio de curvatura de 7,5 mm.
Se recuerda que la luz que se desplaza por una fibra óptica en realidad forma modos de tipo híbrido que, habitualmente, se denominan modos de LP (polarización lineal). Los modos de LP0p tienen dos grados de libertad de polarización y se degeneran dos veces, los modos de LP mp con m > 1 se degeneran cuatro veces. Estas degeneraciones no se cuentan cuando se designa el número de modos de LP que se propagan en la fibra.
Se hará ahora referencia en detalle a realizaciones de fibras ópticas multimodo, ejemplos de las que se ilustran en los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible, se usarán los mismos números de referencia de principio a fin de los dibujos para hacer referencia a partes iguales o semejantes.
Una realización de una fibra óptica multimodo de acuerdo con la presente divulgación se representa esquemáticamente en vista isométrica en la figura 1. La fibra 10 óptica tiene en general un núcleo 11 de vidrio rodeado por un revestimiento de vidrio. Más precisamente, la fibra óptica 10 comprende cuatro regiones concéntricas colindantes, en concreto:
• un núcleo 11 de índice graduado, con un radio exterior R núcleo ;
• un revestimiento intermedio 12, con un radio interior R núcleo , un ancho w 2 y, por lo tanto, un radio exterior R núcleo +w2 ;
• una zanja 13, con un ancho w3 y por lo tanto un radio exterior R núcleo + w 2 + w3 ;
• un revestimiento exterior 14, con un índice de refracción n cl .
En realizaciones de la presente divulgación, el núcleo de vidrio 11 generalmente tiene un radio R núcleo con una diferencia de índice de refracción cero (es decir, n(Rnúcieo) = ncl) desde alrededor de 24 μm hasta alrededor de 26 μm. En las realizaciones mostradas y descritas en el presente documento, el núcleo 11 y el revestimiento comprenden en general sílice, específicamente vidrio de sílice. La sección transversal de la fibra óptica 10 puede ser en general circular-simétrica con respecto al centro del núcleo 11. En algunas realizaciones descritas en el presente documento, el radio de la porción de vidrio de la fibra 10 óptica es aproximadamente 62,5 μm. Sin embargo, debería entenderse que las dimensiones del revestimiento pueden ajustarse de modo que el radio externo del revestimiento puede ser mayor o menor que 62,5 μm. La fibra óptica 10 también comprende un recubrimiento que rodea el revestimiento. Un recubrimiento de este tipo puede comprender varias capas y, puede ser, en particular, un recubrimiento de capa dual, aunque estas diferentes capas no se muestran en la figura 1.
Las diferentes porciones en el revestimiento pueden comprender vidrio de sílice puro (SO 2 ), vidrio de sílice con uno o más dopantes, que aumenta el índice de refracción (por ejemplo GeO 2 o cualquier otro dopante conocido), tal como cuando la porción del revestimiento está "dopada hacia arriba" (por ejemplo, para el revestimiento 12 intermedio), o vidrio de sílice con un dopante, que reduce el índice de refracción, tal como el flúor, tal como cuando la porción del revestimiento está "dopada hacia abajo" (por ejemplo, por la zanja 13).
Aunque no está ilustrado en la figura 1, el revestimiento exterior 14 también puede comprender otras porciones o capas de índices de refracción más bajos o más altos.
La figura 2 representa el perfil de índice de refracción n(r) de la fibra óptica 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Describe la relación entre el valor del índice de refracción n y la distancia r desde el centro de
la fibra óptica. El eje x representa la posición radial con x = 0 el centro de la región de núcleo, y el eje y representa el índice de refracción, expresado como una diferencia de índice Dn salvo que se especifique lo contrario. A lo largo del presente documento, las diferencias del índice de refracción se determinan en A = 633 nm, correspondiente a la longitud de onda calibrada de un equipo utilizado para evaluar las características de las preformas de fibra.
En esta realización, la fibra óptica 10 tiene un núcleo óptico 11 que tiene un perfil de índice de refracción n(r) definido como sigue:
donde:
r es una variable representativa del radio de la fibra óptica,
R núcleo es el radio exterior del núcleo óptico,
A núcleo es la diferencia de índice de refracción normalizada del núcleo óptico, con A
n cl es el índice de refracción mínimo del núcleo óptico, correspondiente al índice de refracción del revestimiento óptico,
n núcleo es el índice de refracción máximo del núcleo óptico,
a es un parámetro no dimensional que define la forma del perfil de índice del núcleo óptico.
El perfil de índice de refracción alfa del núcleo óptico 11 permite reducir la dispersión intermodal de la fibra óptica 10. El núcleo óptico 11 tiene un radio R núcleo , en el que la diferencia del índice de refracción del núcleo con respecto al revestimiento es igual a cero, como n(Rnúcieo) = ncl, con n cl el índice de refracción del revestimiento exterior. El núcleo óptico 11 también tiene una diferencia de índice de refracción máxima con el revestimiento exterior 14 Dnnúcieo = nnúcleo - ncl.
El núcleo óptico 11 está rodeado directamente por un revestimiento óptico, que comprende un revestimiento intermedio 12, con ancho W 2 , un anillo de índice deprimido 13, también llamado zanja, con ancho W3 , y una capa de revestimiento exterior 14. En algunas realizaciones, dicha capa de revestimiento exterior 14 comprende vidrio de sílice puro (SiÜ 2 ) y su índice de refracción nci es, por lo tanto, el del vidrio de sílice.
El revestimiento intermedio 12 tiene una diferencia de índice de refracción Dn2 con respecto al índice de refracción del revestimiento exterior, y la zanja 13 tiene una diferencia de índice de refracción negativa Dnt = nzanja - nci con respecto al índice de refracción del revestimiento exterior. Su posición y tamaño están diseñados para reducir la pérdida de conexión y mejorar la resistencia a la pérdida por flexión de la fibra, así como un alto ancho de banda tanto en 1060 nm como en 1300 nm, como se verá con mayor detalle a continuación.
La figura 3 ilustra la pérdida por flexión para dos vueltas de 7,5 mm de radio de flexión en función de un volumen de zanja V t para varias fibras ópticas multimodo de 50 ym con un diámetro de núcleo entre 47 y 53 μm, y una apertura numérica NA=J(n*úcleo del núcleo óptico entre 0,185 y 0,215. En la figura 3, una línea continua une los datos recopilados en una longitud de onda A = 850 nm, mientras que una línea discontinua vincula los datos recopilados en una longitud de onda A = 1060 nm.
Los datos ilustrados en la figura 3 se recopilan de acuerdo con mediciones que cumplen con los requisitos de ISO IEC 60793-1-47 (Edición 3.0, 2009) que describe el procedimiento de medición de pérdidas por macroflexión para fibras ópticas, que se incorporado por referencia en el presente documento.
Las condiciones de lanzamiento para la medición de la pérdida por macroflexión cumplen lo descrito en ISO IEC 61280-4-1 (Edición 2.0, 2009) que describe los requisitos de las condiciones de lanzamiento para la atenuación óptica utilizando fuentes con un flujo controlado (EF). EF es la fracción de la potencia acumulada de campo cercano a la potencia de salida total en función de la distancia radial desde el centro óptico del núcleo. Se define un valor objetivo de EF para un conjunto de puntos de control radiales particulares. También se pueden definir los límites superior e inferior de los valores de EF para un conjunto de puntos de control radiales particulares. Un lanzamiento compatible es un lanzamiento que cae dentro de la plantilla en los puntos de control radiales particulares.
Las especificaciones de MMF insensible a la flexión de 50 μm optimizadas para operar a 850 nm (es decir, fibras A1a.1b y A1a.3b) se describen en IEC 60793-2-10 (Edición 5.0, 2015). Las pérdidas por macroflexión requeridas son, respectivamente, 0,5 dB para 100 vueltas con un radio de flexión de 37,5 mm, 0,1 dB para dos vueltas con un radio de 15 mm y 0,2 dB para dos vueltas con un radio de 7,5 mm. Siendo la condición más discriminatoria el nivel de pérdida por flexión obtenido para un radio de 7,5 mm, consideramos que los mismos niveles de pérdida por flexión deben apuntar a 1060 nm si queremos diseñar un MMF insensible a la flexión optimizado para operar alrededor de 1060 nm, es decir, 0,2 dB para dos vueltas de radio de 7,5 mm.
Según la estructura y el perfil del índice de refracción de las fibras ópticas multimodo de las figuras 1 y 2, el volumen de la zanja V t puede expresarse en ym2 como:
Como se puede observar en la figura 3, manteniendo la pérdida por flexión inferior a 0,2 dB a una longitud de onda operativa A = 1060nm requiere aumentar el volumen de la zanja Vt en más del 60 %, en comparación con el volumen de la zanja Vt requerido a 850 nm.
De acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, el volumen Vt de la zanja está configurado para ser mayor que 3,30 ym2 en valor absoluto para garantizar una pérdida por flexión inferior a 0,3 dB a 1060 nm después de dos vueltas con un radio de flexión de 7,5 mm, y preferentemente mayor de 3,60ym2 para garantizar una pérdida por flexión inferior a 0,2 dB a 1060 nm después de dos vueltas con un radio de flexión de 7,5 mm.
Aunque la zanja deprimida 13 normalmente mejora la resistencia a la flexión de los modos guiados, también permite que modos adicionales, denominados "modos con fugas", se propaguen conjuntamente con los modos guiados deseados. Estos modos con fugas exhiben pérdidas adicionales, denominadas "pérdidas por fugas". Por lo general, las zanjas deprimidas más anchas reducen las pérdidas por fugas de los modos con fugas. Además, cuanto más profunda sea la zanja deprimida (es decir, en términos de valor absoluto, cuanto mayor sea la diferencia negativa del índice de refracción de la zanja deprimida con respecto al revestimiento exterior), mayor será el número de modos de fuga. Los modos con fugas también están presentes dentro de un MMF regular (es decir, un MMF sin ninguna mejora significativa en la resistencia a la flexión), pero la existencia de los modos con fugas se ignora en la práctica, porque el nivel de sus pérdidas por fugas es extremadamente alto.
Estos modos con fugas adicionales tienen índices de refracción efectivos, que son más bajos que los sostenidos por el núcleo de índice graduado. Esto conduce a un aumento de la apertura numérica medida en 2 m por el patrón de campo lejano en las fibras de índice gradual que comprenden una zanja deprimida, en comparación con la apertura numérica medida en las fibras de índice gradual sin una zanja deprimida según el procedimiento estandarizado IEC 60793-1-43 (Edición 2.0, 2015) conocido. Además, los modos con fugas pueden contribuir a corromper el tamaño del núcleo derivado del patrón de campo cercano medido bajo un lanzamiento sobrellenado (OFL) a la salida de una muestra de 2 m de largo con el procedimiento C de IEC 60793-1-20 (Edición 2.0, 2014). El tamaño del núcleo con zanja puede parecer más grande de lo esperado por su ancho de núcleo de índice graduado.
Las mediciones corruptas de la apertura numérica y el tamaño del núcleo pueden conducir a conclusiones erróneas con respecto al tamaño del núcleo y el valor Dnnúcleo del perfil del índice de refracción, que son de gran importancia para fines de conectividad porque determinan el número y la forma de los modos guiados. Tal diferencia en el número y en la forma de los modos guiados entre dos fibras de índice graduado diferente puede conducir a un desajuste de modos y, por lo tanto, a pérdidas elevadas por empalme o pérdidas de conectividad.
Como una ilustracion, la figura 4A representa los resultados del modelado del tamaño del núcleo derivado usando el procedimiento C de IEC 60793-1-20, sin ajuste de curvas, directamente del patrón medido al nivel k=2,5 % (donde k es el umbral usado para definir el radio del núcleo) a 1060 nm después de diferentes longitudes de fibra (de 2 m a 1000 m) de diferentes MMF con Rnúcleo=25 μm, Anúcleo=1 % y varios volúmenes de zanja Vt, también indicado Vzanja. Cuanto mayor (en valor absoluto) sea el volumen de la zanja Vt, mayor será la longitud, lo cual es necesario para alcanzar un tamaño de núcleo estabilizado y deshacerse de la corrupción del modo con fugas. La figura 4B representa la diferencia entre el tamaño del núcleo derivado del patrón de campo cercano resultante de la presencia de modos guiados y con fugas después de 2 m y el tamaño del núcleo calculado solo con modos guiados. Como se puede observar en la figura 4B, -5,40 μm2 se encuentra que es el volumen máximo para Vt=Vzanja para limitar la sobreestimación del tamaño del núcleo a 1,0 μm.
En consecuencia, según realizaciones de la presente divulgación, y con el fin de limitar los modos de fuga, el volumen de la zanja 13 Vt está limitado a 5,40 μm2 en valor absoluto.
Además, de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación, y con el fin de limitar las pérdidas por curvatura, el radio exterior máximo del núcleo óptico se limita preferentemente a Rnúcleo ≤ 26 ym.
El cuidadoso diseño de la fibra óptica multimodo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación también tiene como objetivo lograr una pequeña pérdida de inserción, cuando dos fibras multimodo están conectadas entre sí.
La figura 5 ilustra la pérdida de inserción en una longitud de onda operativa Aop = 1060 nm entre dos fibras ópticas MMF idénticas en función del desplazamiento radial en la conexión entre el eje óptico de ambas fibras para cuatro fibras de ejemplo (es decir, fibras de ejemplo correspondientes a los ejemplos Ej. 1, Ej. 24, Ej. 25 y Ej. 33, cuyas características y parámetros se detallan a continuación en las Tablas 2 y 3). Los ajustes del mandril se han ajustado para garantizar un lanzamiento de EF (para flujo rodeado) en la primera fibra de acuerdo con la plantilla IEC61280-4-1 (Edición 2.0, 2009) a 850 nm, pero aplicado a 1060 nm (se debe tener en cuenta que la condición de lanzamiento a 1060nm aún no está estandarizada). En realidad, al igual que para las mediciones de pérdida por macroflexión descritas anteriormente en relación con la figura 3, las condiciones de lanzamiento definidas en la norma IEC 61280-4-1, que describen los requisitos de las condiciones de lanzamiento para la atenuación óptica utilizando fuentes con un flujo controlado (EF), se aplican a una longitud de onda operativa Aop = 1060 nm.
La fibra de ejemplo del ejemplo Ej. 1 tiene un radio de núcleo de 25 μm; la fibra de ejemplo del ejemplo Ej. 24 tiene un radio de núcleo de 24,2 μm; la fibra de ejemplo del ejemplo Ej. 25 tiene un radio de núcleo de 26 μm; y la fibra de ejemplo del ejemplo Ej. 33 tiene un radio de núcleo de 23,75 μm.
Como se puede observar en la figura 5, los radios de núcleo más pequeños de las fibras de ejemplo Ej. 24 y Ej. 33 inducen pérdidas de inserción importantes cuando el desplazamiento radial entre ambas fibras conectadas es importante. En términos más generales, cuanto más pequeño es el radio del núcleo, más sensible al desplazamiento radial es la pérdida de conexión (o inserción). Con un desplazamiento de 2 μm entre los ejes ópticos de las fibras MMF conectadas, la pérdida de inserción varía de 0,15 dB a 0,27 dB para un radio de núcleo óptico que varía de 26 μm a 23,75 μm.
Este fenómeno se potencia aún más cuando se considera un caso más realista, que consiste por ejemplo en conectar dos fibras ópticas del mismo tipo, pero con un radio de núcleo que varía según una distribución normal con una desviación estándar a=0,5 μm y valores mínimo y máximo en /-1 μm alrededor del valor nominal.
T l 1
Consideramos una conexión de dos fibras ópticas del mismo tipo, con un desplazamiento radial entre los ejes ópticos de ambas fibras de 2 μm. La primera columna de la Tabla 1 indica el tipo de fibras ópticas (entre las fibras de ejemplo Ej. 1, Ej. 24, Ej. 25 y Ej. 33). La segunda columna de la Tabla 1 da el valor nominal del radio del núcleo óptico Rnúcleo para cada tipo de fibra. Consideramos que el radio del núcleo varía según una distribución normal alrededor de este valor nominal, con una desviación estándar a=0,5 μm y valores mínimos y máximos de /-1 μm alrededor del valor nominal. Muchos enlaces ópticos se construyen concatenando dos fibras del mismo tipo. La tercera columna de la Tabla 1 da, para un tipo dado de fibras ópticas (es decir, Ej. 1, Ej. 24, Ej. 25 y Ej. 33), la proporción de enlaces que muestran pérdidas de inserción superiores a 0,30 dB.
Como se puede observar, el 27 % de los enlaces ópticos, realizados mediante la conexión de dos fibras ópticas multimodo de un Ej. 33, muestran una pérdida de inserción superior a 0,30 dB, lo que parece ser una relación demasiado importante.
En consecuencia, y con el fin de limitar las pérdidas por inserción al conectar fibras entre sí, el radio mínimo del núcleo óptico Rnúcleo de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación, se limita preferentemente a 24 μm. Como ya se discutió, agregar una zanja de índice de refracción deprimido en el revestimiento de una fibra óptica multimodo permite reducir las pérdidas por macroflexión. Sin embargo, para un volumen de zanja dado Vt, e incluso con un revestimiento intermedio optimizado entre el núcleo óptico y la zanja, una zanja más profunda tiende a deteriorar el ancho de banda de lanzamiento sobrecargado (OFL-BW) de la fibra multimodo. En otras palabras, establecer valores mínimos y máximos para la zanja no es suficiente para un diseño optimizado y cuidadoso de la fibra óptica multimodo: también es importante establecer la profundidad (y, en consecuencia, el ancho) de la zanja. La medición del ancho de banda de lanzamiento sobrecargado (OFL-BW) está estandarizada en IEC 60793-1-41 (FOTP-204, TIA-455-204-A, octubre de 2013). Se recuerda que OFL-BW es el procedimiento de medición de ancho de banda de fibra originalmente estandarizado donde la fuente lanza luz uniformemente en todos los modos de la fibra multimodo. La condición de lanzamiento de esta medida es similar a la de una fuente LED. Por lo tanto, este procedimiento de medición brinda una buena indicación del rendimiento del sistema cuando se utilizan protocolos heredados que utilizan fuentes de LED. Además, todos los modos de la fibra están excitados, las mediciones de OFL-BW permiten diferenciar las fibras que tienen el mismo núcleo de índice graduado pero diferentes geometrías de revestimiento del núcleo, siendo los modos de orden superior fuertemente dependientes de la geometría del revestimiento del núcleo.
La figura 6 ilustra el ancho de banda OFL de diferentes fibras ópticas multimodo, expresado en MHz.km, tanto a 1060 nm (eje Y izquierdo) como a 1300 nm (eje Y derecho), en función de la profundidad de la zanja Dnt = nzanja - nci (Eje X, expresado en 10'3). Las fibras MMF utilizadas para las mediciones de la figura 6 muestran el perfil del índice de refracción de la figura 1, y tienen un radio central Rnúcleo = 25 μm, un índice de refracción relativo del núcleo Anúcleo = 1 %, un volumen de zanja Vt = -4,08 ym2 (correspondiente a un valor medio aproximado entre el límite superior Vt = -3,30 ym2 y el límite inferior Vt = -5,40 ym2 conjunto para realizaciones de la presente descripción) y un
revestimiento intermedio (en términos de ancho W 2 y profundidad Dn 2 ) optimizado para maximizar el ancho de banda total.
Siguiendo los resultados de la figura 6, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, la diferencia de índice de refracción negativa de la zanja Dn t , es decir, la profundidad de la zanja, se limita a Dnt mn = -5,5*10' 3, que garantiza un OFL-BW a 1300 nm alrededor de 1000 MHz.km, y un OFL-BW a l060 nm alrededor de 7000 MHz.km.
Por último, según realizaciones de la presente divulgación, el revestimiento intermedio de profundidad Dn 2 y ancho W 2 está optimizado para que un criterio Cg int vinculado a la geometría de la interfaz núcleo/revestimiento satisface:
con Dn 2 la diferencia del índice de refracción del revestimiento intermedio con el revestimiento exterior a una longitud de onda de 633 nm, Dn t la diferencia del índice de refracción de la zanja con el revestimiento exterior a una longitud de onda de 633 nm, Anúcleo el índice central en % a una longitud de onda de 633nm y W 2 y W 3 el ancho en micrómetros del revestimiento interior y de la zanja, respectivamente.
De acuerdo con realizaciones de la presente divulgación, el radio exterior del núcleo óptico R núcleo y la apertura
numérica del núcleo N 
a una longitud de onda operativa Aop de 1060nm /-10nm se eligen de acuerdo con la fórmula de la ecuación Ec. 1, que da el número de modos LP con diferencia de índice efectiva Dn ef >0,001 soportada por la fibra a una longitud de onda dada A , de modo que:
La Tabla 2 a continuación resume las características de veinticinco fibras de ejemplo (denominadas Ej. 1 a Ej. 25) correspondiente a realizaciones de la presente divulgación, a saber:
- la primera columna da la referencia de la fibra de ejemplo, del Ej. 1 a Ej. 25;
- la segunda columna da el radio exterior del núcleo óptico R núcleo expresada en micrómetros, y comprendida entre R núcleo =24,20 μm para fibra de ejemplo ej. 24 y R núcleo =26 μm para fibra de ejemplo Ej. 25;
- la tercera columna da el índice de refracción normalizado del núcleo A núcleo expresado en %;
- las columnas cuarta y quinta muestran respectivamente el ancho W 2 , expresado en micrómetros, y la profundidad Dn 2 , expresada en 10' 3 , del revestimiento intermedio;
- las columnas sexta y séptima muestran respectivamente el ancho W 3 , expresado en micrómetros, y la profundidad Dn t , expresada en 10' 3 , de la zanja, mientras que la octava columna da el volumen de la zanja V t , expresado en μm2 ;
- las columnas 9 y 10 proporcionan el ancho de banda OFL, en MHz.km, respectivamente a 1060 nm y a 1300 nm; - la columna 11 indica la pérdida por macroflexión a 1060 nm para dos vueltas con un radio de curvatura de 7,5 mm, expresada en dB;
- la columna 12 proporciona el valor del criterio Cg int ;
- la columna 13 muestra el número de modos LP admitidos por la fibra MMF según las realizaciones de la presente divulgación.
La Tabla 3 a continuación resume las características de ocho fibras de ejemplo (llamadas Ej. 26 al Ej. 33), que están fuera del ámbito de las realizaciones de la presente divulgación. La estructura de la Tabla 3 es el mismo que el de Tabla 2, con las mismas columnas correspondientes a las mismas características de las fibras ópticas multimodo con las mismas unidades.
En la Tabla 3, los valores impresos en negrita corresponden a las características de las fibras de ejemplo, que están fuera del ámbito de las realizaciones de la presente divulgación.
Las fibras ópticas multimodo correspondientes a los ejemplos Ej. 26, Ej. 27, Ej. 28, Ej. 29 están fuera del ámbito de la presente divulgación porque el criterio utilizado para optimizar las características y el diseño del revestimiento intermedio Cg int está por encima del umbral de 0,25:
- Cgint(Ej. 26) = 0,61 > 0,25;
- Cgnt(Ej. 27) = 0,59 > 0,25;
- Cgnt(Ej. 28) = 0,36 > 0,25;
- Cgnt(Ej. 29) = 2,07 > 0,25.
En otras palabras, en lo que respecta al revestimiento intermedio, el ancho anular w 2 e índice anular Dn 2 no están bien diseñados en función del índice central Anúcieo, el volumen de zanja V t y el ancho de zanja w3. En consecuencia, el ancho de banda OFL en la longitud de onda operativa Áop = 1060 nm se penaliza y por debajo de 5000 MHz.km: - Por ejemplo Ej. 26, OFL-BW @1060 nm=2415 MHz.km;
- Por ejemplo Ej. 27, OFL-BW @1060 nm=1375MHz.km;
- Por ejemplo Ej. 28, OFL-BW @1060 nm=1673MHz.km;
- Por ejemplo Ej. 29, OFL-BW @1060 nm=725MHz.km.
Las fibras ópticas multimodo correspondientes al ejemplo Ej. 30 están fuera del ámbito de la presente divulgación porque la zanja es demasiado profunda, es decir, la diferencia del índice de refracción relativo de la zanja con respecto al revestimiento exterior Dn t es demasiado baja (Dn t =-9,0x10 ‘ 3). En consecuencia, el ancho de banda OFL en la longitud de onda A = 1300nm está penalizado y por debajo de 850 MHz.km (OFL-BW @1300 nm=570 MHz.km).
Las fibras ópticas multimodo correspondientes al ejemplo Ej. 31 están fuera del ámbito de la presente divulgación porque el criterio utilizado para optimizar las características y el diseño del revestimiento intermedio Cg int está por encima del umbral de 0,25: Cg int (Ej. 31)=0,32>0,25. El volumen de la zanja Vt = -3,23gm2 es demasiado pequeño en valor absoluto (fuera del intervalo de valores -5,40gm2<Vt < -3,30 gm2) y las pérdidas por macroflexión en la longitud de onda operativa Aop = 1060 nm son demasiado altos (BL r = 7,5 mm @1060 nm para dos vueltas>0,2 dB).
Las fibras ópticas multimodo correspondientes a los ejemplos Ej. 32 y Ej. 33 están fuera del ámbito de la presente divulgación porque el criterio utilizado para optimizar las características y el diseño del revestimiento intermedio Cg int está por encima del umbral de 0,25:
- Cgnt(Ej. 32) = 0,72 > 0,25;
- Cgmt(Ej. 33) = 0,29 > 0,25.
Para ambos ejemplos Ej. 32 y Ej. 33, el radio exterior del núcleo óptico es demasiado pequeño Rnúcieo < 24 gm (a saber Rnúcieo (Ej. 32) = 23,50 gm y Rnúcieo (Ej. 33) = 23,75 gm) y el número de modos LP guiados es demasiado bajo (es decir, 42 modos LP guiados para Ej. 32 y 49 modos guiados LP para Ej. 33), para garantizar una buena conectividad. Estas fibras sufren altas pérdidas de conexión.
La figura 7 ilustra un diagrama sinóptico de un sistema óptico multimodo que incluye al menos una porción de fibra de acuerdo con la presente divulgación. Dicho sistema óptico comprende un transceptor 71 y un receptor 72 conectados ópticamente por un enlace óptico 70 que incluye al menos un tramo de fibra 701 , 702. El transceptor 71 puede ser un VCSEL que transmita a una tasa de bits alta, por ejemplo, comprendida entre 40 y 56 Gbis a una longitud de onda de 1060 nm. El enlace óptico 70 comprende M tramos de fibras 701, 702 , como se ha descrito anteriormente en relación con las figuras anteriores de la presente divulgación. En un ejemplo, M=1; en otro ejemplo, M=2; en otro ejemplo M=5; en otro ejemplo más, M=10.
Cuando el enlace óptico 70 está hecho de al menos dos porciones de fibras 701, 702, que están conectados entre sí con un desplazamiento radial entre sus ejes ópticos menor o igual a dos micrómetros, la pérdida de conexión entre porciones de fibras 701, 702 es menor que 0,25 dB en la longitud de onda operativa Aop, que es alrededor de 1060 nm.
En particular, el enlace de fibra óptica 70 puede presentar una tasa de bits superior o igual a 10 Gbis sobre 100 m. El sistema óptico también puede presentar una tasa mayor o igual a 10 Gbis sobre 300 m.
La fibra óptica según la invención se puede usar ventajosamente en sistemas ópticos multimodo que incluyen VCSEL que funcionan a 1060 nm, para obtener un ancho de banda amplio y bajas pérdidas por curvatura a la
longitud de onda de 1060 nm, usando un procedimiento de fabricación de alto volumen y bajo coste. Dichos sistemas ópticos ofrecen la doble ventaja de la eficiencia energética y la alta tasa de bits. En realidad, el consumo de energía eléctrica de los VCSEL que funcionan a 1060 nm se reduce drásticamente en comparación con el consumo de energía eléctrica de los VCSEl que funcionan a 850 nm. Además, utilizar fuentes de luz de longitud de onda a 1060 nm, por ejemplo, VCSEL basados en semiconductores InGaAs, junto con la fibra óptica multimodo de la presente divulgación, permite un sistema de transmisión con velocidades de transmisión significativamente más altas que las disponibles actualmente.
Naturalmente, la presente invención no está limitada a las realizaciones descritas a modo de ejemplo.
En particular, el dopante que aumenta el índice de refracción no es necesariamente germanio. En una variante, es posible seleccionar fósforo o aluminio.
Claims (14)
1. Una fibra óptica multimodo (10), que comprende un núcleo óptico (11) y un revestimiento óptico exterior (14) que rodea el núcleo óptico, teniendo el núcleo óptico un perfil de índice graduado a con a > 1, siendo a un parámetro adimensional que define la forma del perfil de índice del núcleo óptico (11), y teniendo el núcleo óptico un índice de refracción máximo nnúcieo en su núcleo y un radio exterior Rnúcieo, teniendo dicho revestimiento óptico (14) en su borde exterior un índice de refracción nci,
comprendiendo dicho revestimiento óptico una región (13) de índice de refracción reducido nzanja, llamada zanja, con una diferencia de índice de refracción negativa Dnt = nzanja - nci con respecto a dicho revestimiento óptico, teniendo dicha zanja (13) una anchura W3,
comprendiendo también dicho revestimiento óptico una región de revestimiento intermedio (12), con una diferencia de índice de refracción Dn2 con respecto a dicho revestimiento óptico, teniendo dicho revestimiento intermedio (12) una anchura W2, y estando ubicado entre, y en contacto con, el núcleo óptico (11) y la zanja (13), en la que dicha fibra óptica multimodo (10) tiene una capacidad de transporte de modo que admite la propagación de al menos cincuenta y cuatro y como máximo sesenta y ocho modos LP en una longitud de onda operativa Aop comprendida entre 1050 nm y 1070 nm, definiéndose dicha capacidad de transporte de modo por una relación específica entre la Apertura Numérica N 
de dicho núcleo óptico a dicha longitud de onda operativa Aop y dicho radio exterior del núcleo óptico Rnúcieo,
en la que dicho núcleo óptico tiene un radio exterior 24 ym < Rnúcieo < 26 ym, una apertura numérica NA entre 0,190 y 0,225 en dicha longitud de onda operativa Aop,
en el que dicho núcleo óptico, revestimiento intermedio y zanja satisfacen el criterio CGint < 0,25, donde:
con:
Rnúcieo, W2 y W3 expresados en micrómetros,
Vt = n{(Rnúcieo + W2 + W3)2 -(Rnúcieo + W2)2} * Dnt un volumen de dicha zanja expresado en ym2,
Dnt > -5,5 x 10-3,
núcteo
y Dn2, Dnt y Anúcieo medidos en una longitud de onda A = 633 nm,
y en el que el valor de a es entre 2,01 y 2,05.
2. La fibra óptica multimodo de la reivindicación 1, en la que el volumen de la zanja (13) Vt está comprendido entre -5.40 ym2 y -3,30 ym2.
3. La fibra óptica multimodo de la reivindicación 2, en la que el volumen de la zanja (13) Vt está comprendido entre -5.40 ym2 y -3,60 ym2.
4. La fibra óptica multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicha relación específica entre la Apertura Numérica NA= 
de dicho núcleo óptico (11) a dicha longitud de onda operativa Aop y dicho radio exterior del núcleo óptico Rnúcieo es:
5. La fibra óptica multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicha fibra óptica multimodo (10) tiene una capacidad de transporte de modo que admite la propagación de al menos cincuenta y seis y como máximo sesenta y cuatro modos LP en una longitud de onda operativa Aop comprendida entre 1050 nm y 1070 nm, estando definida dicha capacidad de transporte de modo por la relación:
6. La fibra óptica multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha diferencia de índice de refracción de dicha zanja es tal que Dnt < -2x10'3.
7. La fibra óptica multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que en dicha longitud de onda operativa Aop, dicha fibra óptica multimodo (10) tiene un ancho de banda de lanzamiento sobrecargado (OFL-BW) superior a 5000 MHz.km.
8. La fibra óptica multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que en una longitud de onda A = 1300 nm, dicha fibra óptica multimodo (10) tiene un ancho de banda de lanzamiento sobrecargado (OFL-BW) superior a 850 MHz.km.
9. La fibra óptica multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que en dicha longitud de onda operativa Aop, dicha fibra óptica multimodo (10) tiene pérdidas por macroflexión Máx.\BL\< 0,2 dB durante dos vueltas con un radio de curvatura de 7,5 mm, donde BL son las pérdidas por curvatura de diferentes modos guiados en dicha fibra óptica, y donde máx.\BL\ es el valor máximo absoluto de BL para todos los modos guiados.
10. Un sistema óptico multimodo que comprende al menos una porción de fibra óptica multimodo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
11. El sistema óptico multimodo de la reivindicación 10, en el que el sistema presenta una tasa de bits de datos mayor o igual a 10 Gb/s sobre 100 m, preferentemente mayor o igual a 10 Gbis sobre 300 m.
12. El sistema óptico multimodo de la reivindicación 11, en el que el sistema presenta una tasa de bits de datos mayor o igual a 25 Gb/s en 100 m.
13. El sistema óptico multimodo de la reivindicación 12, en el que el sistema presenta una tasa de bits de datos mayor o igual a 50 Gb/s en 50m.
14. El sistema óptico multimodo de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el sistema además comprende al menos una porción de otra fibra óptica multimodo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y en el que, cuando dichas al menos dos porciones están conectadas entre sí con un desplazamiento radial entre sus ejes ópticos menor o igual a dos micrómetros, la pérdida de conexión entre dichas al menos dos porciones es menor que 0,25 dB en dicha longitud de onda operativa Aop.
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