FR2887037A1 - Fibre de compensation de la dispersion chromatique et de la pente de dispersion chromatique - Google Patents
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Abstract
Une fibre optique à compensation de dispersion chromatique et à compensation de pente de la dispersion comprend un coeur central présentant une différence d'indice Deltan1 avec une gaine optique externe, une première gaine intérieure enterrée présentant une différence d'indice Deltan2 avec la gaine externe, un anneau présentant une différence d'indice Deltan3 avec la gaine externe et une seconde gaine intérieure enterrée présentant une différence d'indice Deltan4 avec la gaine externe. La différence d'indice entre la première gaine enterrée et la gaine externe Deltan2 est inférieure ou égale à -13,5.10<-3> et la différence d'indice entre la seconde gaine enterrée et la gaine externe Deltan4 est inférieure ou égale à -3.10<-3> . La fibre présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique inférieure ou égale à -50 ps/nm/km et un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique DOS inférieur ou égal à 70 nm. La seconde gaine intérieure fortement enterrée permet d'atteindre une faible valeur de DOS tout en maintenant des caractéristiques optiques acceptables.
Description
FIBRE DE COMPENSATION DE LA DISPERSION CHROMATIQUE ET DE LA PENTE DE
DISPERSION CHROMATIQUE
La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre 5 optique, et plus spécifiquement, la compensation de la dispersion chromatique et de la pente de dispersion chromatique dans des systèmes de transmission par fibre optique.
Pour des fibres optiques, on qualifie généralement le profil d'indice en fonction de l'allure du graphe de la fonction qui associe au rayon de la fibre l'indice de réfraction. On représente de façon classique sur les abscisses la distance r au centre de la fibre, et sur les ordonnées la différence entre l'indice de réfraction et l'indice de réfraction de la gaine de la fibre. On parle ainsi de profil d'indice en "échelon", en "trapèze" ou en "triangle" pour des graphes qui présentent des formes respectives d'échelon, de trapèze ou de triangle. Ces courbes sont généralement représentatives du profil théorique ou de consigne de la fibre, les contraintes de fabrication de la fibre pouvant conduire à un profil sensiblement différent.
Une fibre optique est classiquement composée d'un coeur optique, ayant pour fonction de transmettre et éventuellement d'amplifier un signal optique, et d'une gaine optique, ayant pour fonction de confiner le signal optique dans le coeur.
A cet effet, les indices de réfraction du coeur n, et de la gaine externe ng sont tels que ne>ng. Comme cela est bien connu, la propagation d'un signal optique dans une fibre optique monomode se décompose en un mode fondamental guidé dans le coeur et en des modes secondaires guidés sur une certaine distance dans l'ensemble coeur-gaine, appelés modes de gaine.
Dans les nouveaux réseaux de transmission à hauts débits et multiplexés en longueur d'onde, il est avantageux de gérer la dispersion chromatique, notamment pour des débits supérieurs ou égaux à 40Gbit/s. L'objectif est d'obtenir, pour toutes les valeurs de longueur d'onde du multiplex, une dispersion chromatique cumulée sensiblement nulle sur la liaison, de sorte à limiter l'élargissement des impulsions. On appelle "dispersion chromatique cumulée" l'intégrale de la dispersion chromatique sur la longueur de la fibre; à dispersion chromatique constante, la dispersion chromatique cumulée est égale au produit de la dispersion chromatique par la longueur de la fibre. Une valeur cumulée de quelques dizaines de ps/nm pour la dispersion est en général acceptable. Il est aussi intéressant d'éviter au voisinage des longueurs d'onde utilisées dans le système les valeurs nulles de la dispersion chromatique locale, pour lesquelles les effets non-linéaires sont plus importants.
Enfin, il est aussi intéressant de limiter la pente de dispersion chromatique cumulée sur la plage du multiplex de sorte à éviter ou limiter les distorsions entre les canaux du multiplex. Cette pente est classiquement la dérivée de la dispersion chromatique par rapport à la longueur d'onde.
On utilise classiquement comme fibre de ligne pour les systèmes de transmission à fibres optiques des fibres à saut d'indice, appelées aussi fibres SMF (acronyme de l'anglais "Single Mode Fiber") ou des fibres à dispersion décalée, appelées aussi fibres NZDSF+ (acronyme de l'anglais "Non-Zero Dispersion shifted Fiber"). On qualifie de NZDSF+ des fibres à dispersion décalée, présentant une dispersion chromatique non nulle et positive pour les longueurs d'onde auxquelles elles sont utilisées, typiquement autour de 1550 nm. Ces fibres présentent pour ces longueurs d'onde une dispersion chromatique faible, typiquement inférieure à 10 ps/(nm.km) à 1550 nm, et une pente de dispersion chromatique entre 0,04 et 0,1 ps/(nm2.km).
Pour compenser la dispersion chromatique et la pente de dispersion chromatique dans des fibres SMF ou NZDSF+ utilisées comme fibres de ligne, on peut utiliser des faibles longueurs de fibre de compensation de dispersion, appelées aussi DCF ("Dispersion Compensating Fiber" en langue anglaise). Dans le choix de la fibre DCF, on cherche à ce que le rapport de la dispersion chromatique sur la pente de dispersion de la fibre de compensation soit sensiblement égal à celui de la fibre de ligne. Ce rapport est désigné sous l'acronyme DOS (de l'anglais "Dispersion Over Slope" ratio). Plus le rapport DOS d'une fibre de transmission est faible, plus il est difficile de compenser la dispersion et la pente de la dispersion avec une unique fibre de compensation DCF.
Or, certaines fibres NZDSF, par exemple la fibre commercialisée par la société Corning sous la référence e-leaf , présentent un DOS très faible, de l'ordre de 50 nm. Comme ces fibres de ligne sont utilisées dans les transmissions longue distance à débits élevés, il est important de pouvoir compenser la dispersion chromatique cumulée de ces fibres avec une fibre de compensation présentant une valeur de DOS aussi faible. Or, une telle valeur de DOS, aussi faible que 50 nm, est difficile à atteindre dans une fibre DCF.
Par exemple, le brevet US-A-6 587 627 propose un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une gaine intérieure enterrée, un anneau et une gaine externe, présentant une valeur de DOS à 1600 nm de l'ordre de 60 nm et pouvant atteindre 50 nm. Ce type de profil présente soit l'inconvénient d'une dispersion chromatique trop élevée à 1550nm, supérieure à -50ps/nm/km, soit une valeur de DOS trop élevée à 1550nm, supérieure à 70nm.
Le document WO-A-03/050577 propose un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une gaine intérieure enterrée, un anneau et une gaine externe, présentant une valeur de DOS à 1550 nm de l'ordre de 50 nm. Ce type de profil ne permet pas d'atteindre des pertes par courbure acceptables pour une mise en module.
Le document WO-A-03/050578 propose un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une gaine intérieure enterrée, un pallier, un anneau et une gaine externe, présentant une valeur de DOS comprise entre 60 et 115 nm pour des longueurs d'onde comprises entre 1550 et 1610 nm. Ce type de profil présente l'inconvénient de longueurs d'ondes de coupure élevées; très supérieures à 1650 nm.
Le document WO-A-01/71391 propose un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une gaine intérieure enterrée, un anneau et une gaine externe, présentant une valeur de DOS à 1550 nm compris entre 40 et 100 nm. Ce type de profil présente l'inconvénient de longueurs d'ondes de coupure élevées; très supérieures à 1650 nm.
Par ailleurs, le document EP-A-1 308 756 décrit un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une première gaine intérieure enterrée, un anneau, une seconde gaine intérieure faiblement enterrée et une gaine externe, présentant certaines valeurs de DOS proches de 50 mm à 1550 nm. Ce type de profil présente l'inconvénient d'une dispersion chromatique trop élevée; supérieure à - 50ps/nm/km, et ne permet pas d'obtenir le compromis recherché, notamment entre surface effective et pertes par courbure.
Le document EP-A-1 170 604 décrit un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une première gaine intérieure enterrée, un anneau, une seconde gaine intérieure faiblement enterrée et une gaine externe, présentant une valeur de DOS à 1550 nm comprise entre 30 et 66 nm. Les fibres proposées ne permettent pas d'atteindre le compromis recherché car la seconde gaine intérieure enterrée est insuffisamment enterrée; notamment ce profil de fibre de permet pas d'obtenir des pertes par courbure acceptables pour les caractéristiques recherchées.
On constate que la plupart des profils de fibres décrits n'atteignent pas facilement une valeur de DOS aussi faible que 50 nm.
De plus, on a constaté que les fibres de compensation DCF, présentant un faible DOS, ne sont pas optimisées pour être utilisées dans des modules de compensation de dispersion. Ces modules de compensation de dispersion sont généralement placés dans des répéteurs optiques le long de la ligne de transmission; la fibre de compensation DCF est enroulée dans le module et doit compenser la dispersion et la pente de dispersion cumulées sur plusieurs centaines de kilomètres dans la fibre de ligne. Or, les fibres de compensation DCF présentant un faible DOS présentent souvent des pertes par courbures élevées et/ou une longueur d'onde de coupure élevée et/ou une faible surface effective et/ou un faible facteur de mérite (désignée par l'acronyme FOM pour "Figure of Merit" en anglais).
Aucun des profils de fibre des arts antérieurs cités et analysés cidessus ne parvient à obtenir un compromis optimal entre une valeur de DOS réduite et des caractéristiques acceptables de facteur de mérite, pertes par courbure, longueur d'onde de coupure et surface effective.
La majorité des modules commercialisés à ce jour pour compenser la dispersion chromatique sur la bande C d'une fibre de ligne présentant un DOS faible, de l'ordre de 50 nm, comprend une fibre de compensation DCF avec un DOS plus élevé, de l'ordre de 60 ou 70 nm couplée à une fibre supplémentaire du type SMF afin d'augmenter le DOS global de la fibre de ligne pour le compenser. Une telle solution n'est pas satisfaisante car elle consiste à dégrader les pertes, la PMD (acronyme de l'anglais Polarisation Mode Dispersion ) et la tenue aux effets non-linéaires du module pour améliorer la compensation de la dispersion chromatique et de la pente de la dispersion de la fibre de ligne par le même module. En outre, cette solution complique la fabrication des modules, augmente leur coût de fabrication et les rend non symétriques.
Il existe donc un besoin pour une fibre de compensation de dispersion chromatique qui présente une faible valeur de DOS et qui soit utilisable directement dans un module de compensation sans fibre supplémentaire; c'est-à-dire une fibre de compensation de dispersion qui présente un compromis optimal entre un DOS faible et un fort facteur de mérite, de faibles pertes par courbure, une faible longueur d'onde de coupure et une surface effective élargie.
A cet effet, l'invention propose un profil de fibre de compensation avec un coeur central, une première gaine intérieure fortement enterrée pour l'obtention d'un DOS suffisamment faible, un anneau, une seconde gaine intérieure fortement enterrée pour améliorer le compromis recherché entre les pertes par courbure, les différences d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée, la surface effective et la longueur d'onde de coupure et une gaine externe. Le profil selon l'invention est tel que la fibre présente à 1550 nm une valeur de DOS de l'ordre de 50 nm pour une dispersion chromatique comprise entre -200 ps/nm/km et -100 ps/nm/km.
L'invention propose plus particulièrement une fibre optique à compensation de dispersion chromatique et à compensation de pente de la dispersion, comprenant: - un coeur central présentant une différence d'indice Ont avec une gaine optique externe; - une première gaine intérieure enterrée et présentant une différence d'indice One avec la gaine externe; - un anneau présentant une différence d'indice 3n3 avec la gaine externe; - une seconde gaine intérieure enterrée et présentant une différence 25 d'indice On4 avec la gaine externe; dans laquelle la différence d'indice entre la première gaine enterrée et la gaine externe One est inférieure ou égale à -13,5.10-3 et la différence d'indice entre la seconde gaine enterrée et la gaine externe 3n4 est inférieure ou égale à -3.10-3; la fibre présentant, pour une longueur d'onde de 1550 nm: -une dispersion chromatique négative inférieure ou égale à -50 ps/nm/km; et - un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm.
Selon les modes de réalisation, la fibre selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la fibre présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique inférieure ou égale à -100 ps/nm/km; - la fibre présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 55 nm; - la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée zy = Onl-On2 est comprise entre 35.10-3 et 51.10-3; - la fibre présente, pour le mode de propagation fondamental, une surface effective supérieure ou égale à 12 m2; - la fibre présente, pour le mode de propagation fondamental, une 15 surface effective supérieure ou égale à 14 gm2; - la fibre présente une longueur d'onde de coupure effective inférieure ou égale à 1650 nm; - la fibre présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de courbure de 10 mm, inférieures ou 20 égales à 500 dB/m; - la fibre présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de courbure de 10 mm, inférieures ou égales à 200 dB/m; - la fibre présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, un facteur 25 de mérite supérieur ou égal à 100ps/nm/dB; - la fibre présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, un facteur de mérite supérieur ou égal à 150ps/nm/dB; - le coeur central présente un profil en trapèze; - le coeur central présente un profil en échelon; - le coeur central présente un profil en alpha L'invention propose aussi un système de transmission, présentant: - un émetteur de signaux optiques dans une plage de longueurs d'onde prédéterminée; - une fibre optique de transmission présentant dans la plage de longueurs d'onde prédéterminée une dispersion chromatique positive et une pente de dispersion chromatique positive avec un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm; une section de la fibre de compensation selon l'invention.
Selon une caractéristique, la fibre optique de transmission est une fibre NZ10 DSF+.
L'invention propose aussi un module de compensation de dispersion chromatique pour fibre optique de transmission présentant dans une plage de longueurs d'onde prédéterminée une dispersion chromatique positive et une pente de dispersion chromatique positive avec un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm, le module contenant une unique fibre constituée par une portion de la fibre selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre 20 d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent - figure 1, une représentation graphique du profil consigne d'une fibre de compensation de dispersion selon un premier mode de réalisation de l'invention; - figure 2, une représentation graphique du profil consigne d'une fibre de compensation de dispersion selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; figure 3, une représentation graphique du profil consigne d'une fibre de compensation de dispersion selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - figure 4, un graphe illustrant la valeur du rapport de la dispersion chromatique sur la pente de dispersion (DOS) en fonction de la valeur d'indice de la seconde gaine enterrée pour un profil de fibre selon l'invention répondant aux critères d'une dispersion chromatique égale à -100 ps/mn/km, d'une longueur d'onde de coupure inférieure à 1600 nm, de pertes de courbure inférieures à 200 dB/m à une longueur d'onde de 1625 nm et d'une différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée inférieure à 43.10-3; figure 5, un graphe illustrant la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée en fonction de la valeur d'indice de la seconde gaine enterrée pour un profil de fibre selon l'invention répondant aux critères d'une dispersion chromatique égale à -100 ps/nm/km, d'une longueur d'onde de coupure inférieure à 1635 nm, de pertes de courbure inférieures à 500 dB/m à une longueur d'onde de 1625 nm et d'une valeur de DOS égale à 50 nm.
Pour compenser la dispersion chromatique positive et la pente de dispersion chromatique positive cumulées dans une fibre optique de ligne, avec un rapport de la dispersion chromatique sur la pente de dispersion (DOS) de faible valeur, de l'ordre de 50 nm, l'invention propose d'utiliser une fibre optique de compensation présentant un profil d'indice particulier avec une première et une seconde gaines intérieures fortement enterrées, permettant d'atteindre une valeur de DOS inférieure ou égale à 70 nm pour une dispersion chromatique inférieure ou égale à - 50 ps/nm/km.
La présence d'une seconde gaine intérieure fortement enterrée permet d'atteindre une telle valeur de DOS tout en maintenant des caractéristiques optiques de facteur de mérite, de pertes en courbure, de longueur d'onde de coupure et de surface effective acceptables.
Par un enterrement suffisamment important de la seconde gaine enterrée, aussi désignée comme une quatrième tranche du coeur, le profil de fibre proposé par l'invention permet, pour une valeur donnée de DOS, soit de diminuer les pertes par courbure et/ou la longueur d'onde de coupure effective en conservant une surface effective et des différences d'indices entre le coeur central et la première gaine enterrée équivalentes, soit d'augmenter la surface effective et de diminuer les différences d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée en conservant une longueur d'onde de coupure et des pertes par courbures équivalentes. Le profil de fibre selon l'invention permet également de diminuer la valeur du DOS pour un compromis donné entre pertes par courbures, longueur d'onde de coupure, différences d'indices entre le coeur central et la première gaine enterrée et surface effective.
Les figures 1 à 3 illustrent trois profils d'indice pour une fibre de compensation de dispersion selon l'invention. Les profils illustrés sont des profils de consigne, c'est-à-dire représentatifs du profil théorique de la fibre, la fibre réellement obtenue après fibrage d'une préforme pouvant présenter un profil sensiblement différent.
La fibre de compensation selon l'invention comprend un coeur central présentant une différence d'indice positive Mi avec une gaine optique externe; une première gaine intérieure enterrée et présentant une différence d'indice négative An2 avec la gaine externe; un anneau présentant une différence d'indice positive On3 avec la gaine externe et une seconde gaine intérieure enterrée et présentant une différence d'indice négative On4 avec la gaine externe. On rappelle que la gaine externe est la gaine optique.
La figure 1 montre un profil d'indice avec un coeur central de forme trapézoïdale avec un sommet de valeur Ani et une base de valeur An2. Le rapport des largeurs base sur sommet du profil trapézoïdal du coeur central est de 0,65. Selon les variantes de réalisation, la valeur d'indice Ani du coeur central peut être comprise entre 23.10-3 et 35.10-3, la valeur d'indice An2 de la première gaine enterrée est inférieure à 13,5.10-3, la valeur d'indice An3 de l'anneau peut être comprise entre 2. 10-3 et 9.10-3 et la valeur d'indice An4 de la deuxième gaine enterrée est inférieure à La figure 2 montre un profil d'indice avec un coeur central de forme d'échelon avec un sommet de valeur Ani et une base de valeur One. Selon les variantes de réalisation, la valeur d'indice Ani du coeur central peut être comprise entre 20.10-3 et 32.10-3, la valeur d'indice An2 de la première gaine enterrée est inférieure à -13,5.10-3, la valeur d'indice An3 de l'anneau peut être comprise entre 2.10-3 et 9. 10-3 et la valeur d'indice On4 de la deuxième gaine enterrée est inférieure à -3.10-3.
La figure 3 montre un profil d'indice avec un coeur central répondant à une fonction alpha, avec alpha égal à trois. Une fonction alpha est définie, de manière 30 connue en soi, comme suit: Oncoeur = Onl (On' On2)É(r/a)a - 10 - Selon les variantes de réalisation, la valeur d'indice Ani du coeur central peut être comprise entre 27.10-3 et 39.10-3, la valeur d'indice An2 de la première gaine enterrée est inférieure à -13,5. 10-3, la valeur d'indice Ana de l'anneau peut être comprise entre 2. 10-3 et 9.10-3 et la valeur d'indice An4 de la deuxième gaine enterrée est inférieure à -3.10-3.
Selon l'invention, le profil d'indice de la fibre de compensation de la dispersion comporte deux gaines intérieures enterrées. Ces gaines enterrées sont séparées par un anneau. On entend par gaine enterrée, une portion radiale de la fibre présentant un indice de réfraction inférieur à l'indice de la gaine optique extérieure.
De même, on entend par anneau, une portion radiale de la fibre présentant un indice de réfraction supérieur à l'indice de la gaine optique extérieure. Généralement, la gaine externe est composée de silice mais cette gaine peut être dopée pour augmenter ou diminuer son indice de réfraction, par exemple pour modifier les caractéristiques de propagation du signal.
Pour définir un profil d'indice de fibre, on prend généralement comme référence la valeur d'indice de la gaine externe. Les valeurs d'indice du coeur central, des gaines enterrées et de l'anneau sont alors présentés comme des différences d'indice M1,2,3,4.
La fibre de compensation selon l'invention présente deux gaines intérieures fortement enterrées; en particulier la différence d'indice entre la première gaine enterrée et la gaine externe One est inférieure ou égale à -13,5.10-3 pour obtenir un DOS autour de 50nm et la différence d'indice entre la seconde gaine enterrée et la gaine externe On4 est inférieure ou égale à -3.10-3 pour obtenir le meilleur compromis entre les pertes par courbure, la longueur d'onde effective, la surface effective et les différences d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée. La première gaine enterrée, adjacente au coeur central, est également définie par rapport à la valeur d'indice du coeur central Ani; en particulier la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée Aneq = Ani-An2 a un impact sur la surface effective de la fibre et sur les pertes. La fibre selon l'invention présente une différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée Oney qui peut être comprise entre 35.10-3 et 51.10-3. Une augmentation plus importante de la valeur Aneq aurait un impact négatif sur la surface effective qui diminuerait et sur les pertes qui augmenteraient pour des caractéristiques dispersives de la fibre (dispersion chromatique et DOS) équivalentes.
Ces valeurs d'indice des gaines enterrées permettent de bien différencier la fibre de l'invention des fibres de l'art antérieur présentant également une seconde gaine intérieure enterrée, en particulier des fibres décrites dans les documents EP-A-1 308 756 et EP-A-1 170 604 précités. En effet, les secondes gaines enterrées des profils de fibre décrits dans ces documents ne présentent pas une différence d'indice avec la gaine externe aussi élevée en valeur absolue que 3.10-3. Les valeurs de différence d'indice sont données en pourcentage dans ces documents de l'art antérieur. Néanmoins, si l'on considère la formule suivante: An4(%) = An4 / ng; on obtient, pour les exemples cités dans le document EP-A-1 3- 8 756, une valeur pour An4 comprises entre -0,87.103 et -1,46.10-3. Ce document ne décrit donc 15 pas une seconde gaine intérieure fortement enterrée avec une différence d'indice An4 inférieure ou égale à -3.10-3.
Le tableau I qui suit illustre les caractéristiques de plusieurs profiles d'indice possibles pour une fibre de compensation selon l'invention. La première colonne attribue une référence à chaque simulation, la lettre T faisant référence à un profil Trois tranches dans le coeur , c'est-àdire sans seconde gaine intérieure enterrée, et la lettre Q faisant référence à un profil Quatre tranches dans le coeur , afin de montrer les améliorations apportées par la seconde gaine intérieure enterrée, quand elle est suffisamment enterrée. La seconde colonne du tableau spécifie les formes de profil du coeur central, tels que définis en référence aux figures 1 à 3.
Les troisième à sixième colonnes donnent les valeurs des rayons de chaque section; et les septième à dixième colonnes donnent les valeurs des différences d'indice avec la gaine externe pour chaque section, comme discuté précédemment en référence aux figures 1 à 3. Les valeurs d'indices relatifs sont mesurées à la longueur d'onde de 633 nm.
Les exemple TC1, TC2, TC3 et TC4 sont des exemples comparatifs qui ne sont pas selon l'invention, les profils considérés ne présentant pas de seconde gaine intérieure enterrée; les exemple QC1 et QC10 sont des exemples comparatifs qui ne sont pas selon l'invention parce que la valeur de On4 est trop élevée et l'exemple QC 15 est aussi un exemple comparatif parce que la valeur de n2 est trop élevée.
TABLEAU I
Profiles central core a b c d Ani An2 An3 An4 Aneq shape ( m) ( m) ( m) ( m) (10-3) (10-3) (10-3) (10-3) (10-3) TC 1 trapezoidal (r = 0.65) 1.9 4. 1 6.5 10.6 27.7 -26.9 8.0 - 54.6 TC2 trapezoidal (r = 0.65) 1.8 4.5 7.3 11.1 27.1 -14.4 5.5 - 41.5 QC I trapezoidal (r = 0.65) 1.9 4.7 7.1 14. 3 26.6 -20.6 8.7 -1.0 47.2 QC2 trapezoidal (r=0.65) 1.9 4.6 12.1 14.6 24. 1 -15.3 2.8 -10.0 39.4 QC3 trapezoidal (r = 0.65) 1.7 5.4 9.6 14.6 27.2 -14. 3 5.2 -7.0 41.5 QC4 trapezoidal (r = 0.65) 1.7 5.5 9.9 14.6 27.3 -14.1 5. 0 -8.5 41.4 QC5 trapezoidal (r = 0.65) 1.7 5.7 10.0 14.6 27.2 -14.2 5.2 10.0 41.4 QC6 trapezoidal (r = 0.65) 1.8 5.2 9.2 14.5 27.2 -14.8 6.2 -8. 4 42.0 QC7 trapezoidal (r = 0.65) 1.7 5.1 9.6 14.4 27.3 -13.9 5.1 -9.0 41. 2 QC8 trapezoidal (r = 0.65) 1.7 5.1 9.5 14.4 27.3 -13.9 5.0 -7.0 41.2 QC9 trapezoidal (r = 0.65) 1.7 5.1 9.3 14.4 27.3 -13.9 5.0 -5.0 41.2 QC IO trapezoidal (r = 0.65) 1.8 4.5 7.8 14.6 27.2 -15.0 5.3 -1.0 42.2 QC11 trapezoidal (r= 0.65) 1.8 4.9 8.5 14.6 27.09 -14.9 5.6 -3.0 42.0 QC12 trapezoidal (r=0.65) 1.7 5.1 9.3 14.6 27.27 -14.1 5.0 -5.0 41.4 QC13 trapezoidal (r = 0.65) 1.8 5.2 8.8 14.6 26.9 -15.3 6.1 -3.0 42.2 QC14 trapezoidal(r=0.65) 1.7 5.5 9.8 14.6 27.29 -13.6 5.0 -5.0 40.9 QC15 trapezoidal (r=0.65) 1.7 6.1 10.4 14.6 27.1 -11.2 5.4 -7.5 38.3 TC3 step 1.5 3.8 6.5 10.4 30.0 -30.0 7.0 - 60.0 QC16 step 1.6 5.4 8.8 14.3 23.3 15.0 6.9 -6.0 38.3 QC17 step 1.5 5.0 9.3 14.0 23.9 -15.0 5.3 -8.5 38.9 QC18 step 1.5 4.8 9.5 13.6 24.5 -15.0 5.1 -10.0 39.5 TC4 alpha (= 3) 1.9 4.1 6.0 9.9 35.0 -30.0 11.1 - 65.0 QC19 alpha (= 3) 1.9 5.5 9.8 14.6 28.0 -14.1 5.1 -8.1 42.1 QC20 alpha (= 3) 1.9 5.3 8.5 14.6 28.7 -15.0 7.4 -6.0 43.7 QC21 alpha (= 3) 1.9 5.0 9.7 14.3 28.0 -14.0 4.9 -9.5 42.0 La fibre de compensation selon l'invention, présentant un profil d'indice tel que décrit précédemment, présente une dispersion chromatique négative et une pente de la dispersion chromatique négative adaptées à compenser la dispersion chromatique positive et la pente de la dispersion positive d'une fibre de transmission du type NZDSF+. En particulier, la fibre selon l'invention présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique négative inférieure ou égale à -50 ps/nm/km et un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm. Plus spécifiquement, la fibre selon l'invention peut présenter une dispersion chromatique négative inférieure ou égale à -100 ps/nm/km et un DOS inférieur ou égal à 55 nm; elle est ainsi adaptée - 13 - à compenser parfaitement les fibres de ligne présentant un DOS de 50 nm avec une dispersion chromatique et une pente de la dispersion positives.
En outre, il a été constaté par le demandeur que l'ajout d'une seconde gaine intérieure enterrée présentant une forte différence d'indice avec lagaine externe 31114 permet d'atteindre un meilleur compromis entre une faible valeur de DOS et des caractéristiques optiques acceptables (pertes par courbures, longueur d'onde de coupure, surface effective, facteur de mérite FOM).
Le tableau II qui suit illustre les caractéristiques optiques des fibres de compensation correspondants aux profiles d'indice du tableau I. La première colonne reprend les références de la première colonne du tableau I. Les colonnes suivantes fournissent, pour chaque profil de fibre simulé, les valeurs de dispersion chromatique C, de rapport de la dispersion sur la pente de la dispersion DOS, de surface effective Aef-, de longueur d'onde de coupure effective XCeff, de pertes par courbure BL et de facteur de mérite FOM.
Les valeurs de dispersion chromatique C, de DOS, de FOM et de surface effective Aeff sont données à une longueur d'onde de 1550 nm. La longueur d'onde de coupure Xceff correspond à la longueur d'onde à partir de laquelle le signal optique devient monomode après propagation sur deux mètres de fibre. Les valeurs des pertes par courbure BL sont données à une longueur d'onde de 1625 nm pour un rayon de courbure de la fibre de 10 mm. Le facteur de mérite FOM est défini comme le rapport de la dispersion chromatique C, en valeur absolue, sur l'atténuation du signal en dB/km.
TABLEAU II
Profiles C DOS Aeff Xceff BLR=lomm@1625nm FOM (ps/nm/km) (nm) ( m2) (nm) (dB/m) (ps/nm/dB) TC1 -100 50 14.1 -1630 <500 <100 TC2 -100 85 15.8 -1600 <200 100<FOM<150 QC 1 -100 50 14.9 -1630 <500 <100 QC2 -100 50 16.7 -1630 <500 100<FOM<150 QC3 -100 53 15.1 -1600 <200 100<FOM<150 QC4 -100 50 15.1 -1600 <200 100< FOM< 150 QC5 -100 45 15.0 -1600 <200 100<FOM<150 QC6 -120 50 15.5 1630 <100 100<FOM<150 QC7 -150 50 15.9 -1600 <200 > 150 QC8 -150 50 15.9 -1600 <200 >150 QC9 -150 50 15.9 -1600 <500 > 150 QC10 -100 80 15.6 -1570 <200 100<FOM<150 QC 11 -100 65 15.4 1600 <200 100<FOM<150 QC 12 -100 60 15.3 -1600 <200 100< FOM<150 QC13 -100 50 15.2 1625 <500 100<FOM<150 QC14 -100 50 15.2 -1625 <500 100<FOM<150 QC15 -100 50 15.8 -1625 < 500 100<FOM<150 TC3 -100 51 12.7 1630 <500 <100 QC16 -100 50 16.8 1600 <200 100<FOM<150 QC17 -150 50 17.3 1580 <200 > 150 QC 18 -200 50 17.8 1600 <200 >150 TC4 -100 51 12.6 -1600 < 500 < 100 QC19 -100 50 16.3 1580 <200 100<FOM<150 QC20 -150 50 16.9 1570 <200 >150 QC21 -200 50 18.2 1570 <200 >150 On constate sur ce tableau II que pour l'ensemble des profils de fibre de compensation selon l'invention la dispersion chromatique à 1550 nm varie de -100 à -200 ps/nm/km et le DOS est inférieur à 70 nm, la plupart des valeurs étant d'environ 50 nm. On constate aussi que la fibre de compensation selon l'invention présente une surface effective supérieure à 14 m2 On constate aussi sur ce tableau II que pour l'ensemble des profils, la longueur d'onde de coupure effective est comprise entre 1570 et 1630 nm et que les pertes par courbure sur un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1625 nm, sont inférieures à 500 dB/m, même souvent inférieures à 200 dB/m.
- 15 - On peut constater que les fibres ayant des profils d'indice trapézoïde TCI, QC 1 et QC2 présentent à 1625 nm des pertes par courbure inférieures ou égales à 500 dB/m et une longueur d'onde de coupure effective d'environ 1630 nm pour un même DOS de SOnm. On constate aussi que la fibre correspondant au profil QC2 présente une surface effective plus grande. On constate aussi en comparant les profils TC1 et QC2 que la réalisation d'une deuxième gaine fortement enterrée améliore le FOM car elle permet de diminuer la différence d'indice zq dans la partie centrale du coeur, là où la proportion du champ est élevée; ce qui améliore les pertes optiques.
Les mêmes constatations peuvent être faites pour les fibres ayant des profils d'indice en échelon TC3 et QC16 et pour les fibres ayant des profils d'indice en fonction alpha TC4 et QC19. Ainsi, l'ajout d'une deuxième gaine intérieure fortement enterrée permet d'améliorer les caractéristiques optiques de la fibre.
On peut en outre tirer du tableau II que les fibres ayant des profils d'indice échelon QC 16 et QC 18 présentent à 1625nm des pertes par courbure inférieures ou égales à 200 dB/m et une longueur d'onde de coupure effective d'environ 1600 nm pour un même DOS de 50nm. On constate aussi que la fibre correspondant au profil QC18 présente une dispersion chromatique plus faible (100ps/nm/km de moins que le profil QC16) et une surface effective plus grande (1 m2 de plus que le profil QC16). L'augmentation de l'enterrement de la quatrième tranche du coeur améliore donc le FOM en diminuant la dispersion chromatique et augmente la surface effective tout en gardant une différence d'indice dans la partie centrale du coeur équivalente.
Les mêmes constatations peuvent être faites pour les fibres ayant des profils d'indice en fonction alpha QC20 et QC21 et pour les fibres ayant des profils d'indice trapézoïde QC4 et QC7. Ainsi, l'augmentation de l'enterrement de la quatrième tranche du coeur permet d'améliorer les caractéristiques optiques de la fibre.
On peut donc tirer du tableau II que la fibre de compensation selon l'invention présente un facteur de mérite supérieur ou égal à 100ps/nm/dB et de préférence supérieur à 150ps/nm/dB dès que la deuxième gaine intérieure enterrée est suffisamment enterrée.
- 16 - Les graphes des figures 4 et 5 permettent de mieux illustrer l'impact de la deuxième gaine intérieure enterrée sur les caractéristiques optiques de la fibre de compensation.
La figure 4 est un graphe illustrant la valeur du rapport de la dispersion 5 chromatique sur la pente de dispersion (DOS) en fonction de la valeur d'indice de la seconde gaine enterrée.
Pour mesurer les DOS en faisant varier la valeur de AM, on a imposé une différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée Oneq inférieure à 43.10-3 et on a fixé une dispersion chromatique égale à -100 ps/nm/km, une longueur d'onde de coupure inférieure à 1600 nm et des pertes de courbure inférieures à 200 dB/m.
On voit clairement sur la figure 4 que plus la seconde gaine intérieure est enterrée, c'est-à-dire plus la valeur absolue de 3,14 est élevée, plus la valeur du DOS est réduite.
Par ailleurs, la figure 5 est un graphe illustrant la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée /neq en fonction de la valeur d'indice de la seconde gaine enterrée. Pour le graphe de la figure 5, on a fixé une dispersion chromatique égale à -100 ps/nm/km, une valeur de DOS égale à 50 nm, une longueur d'onde de coupure inférieure à 1635 nm et des pertes de courbure inférieures à 500 dB/m.
On voit bien sur la figure 5, qu'une valeur de M4 supérieure, en valeur absolue, à 3.10-3 permet de minimiser la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée 011eq; ce qui permet de minimiser les pertes donc d'augmenter le FOM.
La fibre de compensation selon l'invention peut être fabriquée par fibrage à partir d'une préforme présentant un des profils d'indice décrits ci-dessus. Des tels profils de préformes peuvent être réalisés, par exemple, à partir d'un manchon de silice dans lequel sont déposés des couches de silice dopée. La déposition peut se faire par méthode de dépôt du type MCVD (pour Modified Chemical Vapor Deposition en anglais) et/ou PCVD (pour Plasma Chemical Vapor Deposition en anglais). Le dépôt chimique sous forme vapeur activé par plasma PCVD est particulièrement adapté à la réalisation des couches de gaine enterrées.
- 17 - La fibre de compensation selon l'invention peut être utilisée dans un module de compensation dans un système de transmission hauts débits et longue distance.
Un tel système de transmission présente classiquement un émetteur de signaux optiques dans une plage de longueurs d'onde prédéterminée, par exemple dans la bande C ou la bande L, et une fibre optique de transmission, telle qu'une NZDSF ou une e-leaf . La fibre de transmission présente dans la plage de longueurs d'onde considérée une dispersion chromatique positive et une pente de dispersion chromatique positive avec un DOS de l'ordre de 50 nm. Le système peut alors inclure, dans un module, une section de la fibre de compensation selon l'invention, sans nécessiter un couplage avec une fibre supplémentaire. Le module de l'invention ne contient qu'une unique fibre constituée par la fibre de l'invention décrite plus haut. La conception du module est ainsi simplifiée et son coût est réduit.
- 18 -
Claims (15)
1. Une fibre optique à compensation de dispersion chromatique et à compensation de pente de la dispersion, comprenant: - un coeur central présentant une différence d'indice M1 avec une gaine optique externe; une première gaine intérieure enterrée et présentant une différence d'indice avec la gaine externe; - un anneau présentant une différence d'indice Mn3 avec la gaine externe - une seconde gaine intérieure enterrée et présentant une différence d'indice ànhi avec la gaine externe; dans laquelle la différence d'indice entre la première gaine enterrée et la gaine externe àn2 est inférieure ou égale à -13,5.10-3 et la différence d'indice entre la seconde gaine enterrée et la gaine externe M4 est inférieure ou égale à -3.10-3; la fibre présentant, pour une longueur d'onde de 1550 nm: - une dispersion chromatique négative inférieure ou égale à -50 ps/nm/km; et - un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion 20 chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm.
2. La fibre de la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique inférieure ou égale à -100 pshnn/km.
3. La fibre de la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 55 nm.
4. La fibre de la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine enterrée Oneq = Onl-On2 est comprise entre 35.10-3 et 51.10-3.
- 19 - 5. La fibre de l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle présente, pour le mode de propagation fondamental, une surface effective supérieure ou égale à 12 m2.
6. La fibre de la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle présente, pour le mode de propagation fondamental, une surface effective supérieure ou égale à 14 m2.
7. La fibre de l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle présente une longueur d'onde de coupure effective inférieure ou égale à 1650 nm.
8. La fibre de l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de courbure de 10 mm, inférieures ou égales à 500 dB/m.
9. La fibre de la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de courbure de 10 mm, inférieures ou égales à 200 dB/m.
10. La fibre de l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, un facteur de mérite supérieur ou égal à 100ps/nm/dB.
11. La fibre de la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, un facteur de mérite supérieur ou égal à 150ps/nm/dB.
12. La fibre de l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le coeur central présente un profil en trapèze.
13. La fibre de l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le coeur central présente un profil en échelon.
- 20 - 14. La fibre de l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le coeur central présente un profil en alpha.
15. Un système de transmission, présentant: - un émetteur de signaux optiques dans une plage de longueurs d'onde 5 prédéterminée; -une fibre optique de transmission présentant dans la plage de longueurs d'onde prédéterminée une dispersion chromatique positive et une pente de dispersion chromatique positive avec un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm; une section de la fibre de compensation de l'une des revendications 1 à 14.
18. Le système de la revendication 15, caractérisé en ce que la fibre optique de transmission est une fibre NZ-DSF+.
19. Un module de compensation de dispersion chromatique pour fibre optique de transmission présentant dans une plage de longueurs d'onde prédéterminée une dispersion chromatique positive et une pente de dispersion chromatique positive avec un rapport de dispersion chromatique sur la pente de dispersion chromatique (DOS) inférieur ou égal à 70 nm, le module contenant une unique fibre constituée par une portion de la fibre de l'une des revendications 1 à 14.
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05) * |
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