FR2899693A1 - Fibre optique monomode. - Google Patents
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Abstract
Une fibre optique de transmission comprend un coeur central, une première gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn2 avec la gaine extérieure, une première gaine enterrée présentant une différence d'indice Dn3 avec la gaine extérieure est supérieure ou égale à -5.10<-3>, une seconde gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn4 avec la gaine extérieure et une seconde gaine enterrée présentant une différence d'indice Dn5 avec la gaine extérieure. La fibre optique présente pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,1 dB/10tour pour un rayon de courbure de 15 mm et des pertes par courbure inférieures ou égales à 1 dB/tour pour un rayon de courbure de 7,5 mm.La fibre présente des pertes en courbures et en microcourbures réduites tout en présentant les performances optiques d'une fibre de transmission à saut d'indice standard (SSMF)
Description
FIBRE OPTIQUE MONOMODE
La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus spécifiquement, une fibre de ligne présentant des pertes en courbure 5 et en microcourbures réduites. 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 10 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. 15 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 cœur. A cet effet, les indices de réfraction du cœur n, et de la gaine ng sont tels que ne>ng. Comme cela est bien connu, la propagation d'un signal optique dans une fibre 20 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. 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 25 (acronyme de l'anglais "Single Mode Fiber"). Ces fibres présentent une dispersion chromatique et une pente de dispersion chromatique répondant à des normes de télécommunication spécifiques. Pour des besoins de compatibilité entre systèmes optiques de constructeurs différents, l'union internationale des télécommunications, dont l'acronyme est ITU 30 pour International Telecommunication Union en anglais, a défini un standard R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -2 avec une norme, référencée ITU-T G.652, à laquelle doit répondre une fibre optique de transmission standard, dite SSMF pour Standard Single Mode Fiber en anglais. Cette norme G.652 recommande entre autre pour une fibre de transmission la plage [8.6 ;9.5 m] pour la valeur du diamètre de mode, MFD pour Mode Field Diameter en anglais, à la longueur d'onde de 1310nm ; un maximum de 1260nm pour la valeur de la longueur d'onde de coupure en câble ; la plage [1300 ;1324nm] pour la valeur de la longueur d'onde d'annulation de la dispersion, notée )o ; un maximum de 0.092 ps/nm2-km pour la valeur de la pente de dispersion chromatique. La longueur d'onde de coupure en câble est classiquement mesurée comme la longueur d'onde à laquelle le signal optique n'est plus monomode après propagation sur vingt deux mètres de fibre, tel que défini par le sous-comité 86A de la commission électrotechnique internationale dans la norme CEI 60793-1-44. On définit par ailleurs, pour une fibre donnée, une valeur dite MAC définie comme le rapport du diamètre de mode de la fibre à 1550 nm et la longueur d'onde de coupure effective k-eff. La longueur d'onde de coupure effective est classiquement mesurée comme la longueur d'onde à laquelle le signal optique n'est plus monomode après propagation sur deux mètres de fibre, tel que défini par le sous-comité 86A de la commission électrotechnique internationale dans la norme CEI 60793-1-44. Le MAC constitue un paramètre d'appréciation des performances de la fibre, en particulier pour trouver un compromis entre le diamètre de mode, la longueur d'onde de coupure effective et les pertes par courbures. La figure 1 illustre les résultats expérimentaux de la demanderesse et représente les pertes en courbures à la longueur d'onde de 1625 nm avec un rayon de courbure de 15 mm dans une fibre standard à saut d'indice SSMF en fonction de la valeur du MAC à la longueur d'onde de 1550 nm. On constate que la valeur du MAC influe sur les pertes en courbures de la fibre et que ces pertes en courbures peuvent être réduites en diminuant le MAC. Or, une diminution du MAC, en réduisant le diamètre de mode et/ou en augmentant la longueur d'onde de coupure effective, peut conduire à sortir de la norme G.652 et rendre la fibre commercialement incompatible avec certains systèmes de transmission. R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -3
En effet, la valeur de la longueur d'onde de coupure effective 1^ceff ne peut être augmentée au-delà d'une valeur limite afin de respecter la valeur maximale de 1260nm pour la longueur d'onde de coupure en câble kc. De même, la valeur de diamètre de mode MFD pour une longueur d'onde donnée est strictement imposée pour minimiser les pertes par couplage entre fibres. La réduction du critère MAC pour limiter les pertes par courbures doit donc se combiner avec une limitation de la valeur de la longueur d'onde de coupure effective %k'eff afin de limiter la propagation des modes d'ordres supérieurs dans la fibre, tout en conservant un diamètre de mode suffisant pour permettre un couplage sans trop de pertes optiques. En particulier, le respect de la norme G.652 et la réduction des pertes en courbures constituent un véritable enjeu pour des applications à des fibres destinées à des systèmes optiques de fibre jusqu'au particulier, dites FTTH pour Fiber To The Home en anglais, ou à des systèmes optiques de fibre jusqu'au trottoir ou jusqu'au bâtiment, dites FTTC pour Fiber To The Curb en anglais. En effet. un système de transmission par fibres optiques comprend des boîtiers de jonction dans lequel des surlongueurs de fibres sont prévues en cas d'interventions futures ; ces surlongueurs sont enroulées dans les boîtiers. Du fait de la volonté de miniaturisation de ces boîtiers pour les applications FTTH ou FTTC, les fibres monomodes seront destinées dans ce contexte à être enroulées sur des diamètres de plus en plus petits (pour atteindre des rayons de courbures aussi petits que 15 mm). Par ailleurs, dans le cadre des applications FTTH ou FTTC, la fibre risque d'être soumise à des contraintes d'installations plus sévères que dans les applications à plus longues distances, à savoir la présence de courbures accidentelles liées au faible coût de l'installation et à l'environnement. Il faut prévoir la présence de rayons de courbures accidentels égaux à 7,5 mm, voire 5 mm. Il est donc indispensable, pour répondre aux contraintes liées aux boîtiers de jonction et aux contraintes d'installation, que les fibres monomodes utilisées pour les applications FTTH ou FTTC présentent des pertes par courbures limitées. Il est néanmoins entendu que cette réduction des pertes par courbures ne doit pas se faire au détriment R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -4 d'une perte du caractère monomode du signal qui dégraderait fortement le signal ou au détriment d'une introduction de pertes optiques importantes de jonction. Pour répondre au besoin d'une réduction des pertes par courbures, trois types de solutions ont été proposés.
Une première solution consiste à réaliser des fibres à saut d'indice classiques avec un diamètre de mode réduit. Les pertes par courbures sont effectivement réduites, par diminution du MAC du fait de la réduction du diamètre de mode, et le caractère monomode est conservé avec une longueur d'onde de coupure en câble qui reste inférieure à 1260 nm. Néanmoins, de telles fibres présentent des pertes de couplage importantes et ne sont pas adaptées aux applications FTTH décrites plus haut. La publication de I. Sakabe et al., "Enhanced Bending Loss Insensitive Fiber and New Gables for CWDM Access Networks", Proceeding 53rd IWCS, pp 112- 118 (2004), propose de réduire le diamètre de mode de la fibre pour réduire les pertes en courbures. Cette réduction du diamètre de mode conduit cependant à sortir de la norme G.652. La publication de T. Yokokawa et al., "Ultra-low Loss and Bend Insensitive Pure-silica-core Fiber Complying with G.652 CID and its Applications to a Loose Tube Cable, Proceeding 53rd IWCS, pp 150-155 (2004), propose une fibre en coeur de silice pure PSCF, pour Pure Silica Core Fiber en anglais, présentant des pertes réduites en transmission et en courbures, mais avec un diamètre de mode réduit qui se situe hors de la norme G.652. Une deuxième solution consiste à réaliser des fibres à saut d'indice avec une tranche enterrée ; soit un coeur central, une gaine intermédiaire et une gaine enterrée.
Une telle structure permet de réduire effectivement les pertes par courbures à MAC constant pour de petits rayons de courbure, typiquement 10 mm. Les publications de S. Matsuo et al., "Low-bending-loss and low-splice-loss single-mode fibers employing a trench index profile", Journal of Lightwave Technology, vol. 23, n 11, p. 3494-3499, 2005 et de K. Himeno et al., "Low- bending-loss single-mode fibers for fiber-to-the-home", Journal of Lightwave R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -5
Technology, vol. 23, n 11, p. 3494-3499, 2005 proposent de telles structures de fibres à tranche enterrée pour réduire les pertes par courbures. Or, des analyses effectuées par la demanderesse ont montré que si un profil de fibre à tranche enterrée permet d'améliorer sensiblement les pertes par courbures, un tel profil provoque également une augmentation de la longueur d'onde de coupure effective par l'apparition de mode de fuite résistants se propageant principalement dans la gaine intermédiaire et la tranche enterrée. Cette constatation oblige alors à sélectionner des fibres présentant un MAC inférieur à 7,9 à 1550 nm pour compenser le fait que la longueur d'onde de coupure effective est plus élevée que les prévisions tout en garantissant des pertes par courbures à 1625 nm inférieures à 0,1 dB/tour pour un enroulement avec un rayon de 15 mm ; alors que pour une SSMF, il suffit de sélectionner les fibres ayant un MAC inférieur à 8,1 à 1550 nm pour garantir des pertes inférieures à 0,1 dB/tour à 1625 nm pour un rayon de courbure de 15 mm (à partir des résultats de la figure 1). Le rendement de fabrication de telles fibres à saut d'indice avec une tranche enterrée est donc réduit. Une troisième solution consiste à réaliser des fibres à sauts d'indice assistées de trous. La publication de K. Bandou et al., "Development of Premise Optical Wiring Components Using Hole-Assisted Fiber", Proceeding 53rd IWCS, pp 119-122 (2004), propose une fibre à trous qui présente les caractéristiques optiques d'une fibre standard à saut d'indice SSMF avec des pertes en courbures réduites. De telles fibres à saut d'indice assistées de trous pour réduire les pertes par courbures ont également été décrites dans les publications de T. Hasegawa et al., "Bend-insensitive single-mode holey fiber with SMF-compatibility for optical wiring applications", in proceedings ECOC'03, paper We2.7.3, Rimini, Italy, 2003 ; de D. Nishioka et al., "Development of holey fiber supporting extra-small diameter bending", SEI Technical Review, n 58, p. 42-47, 2004 ; de K. Miyake et al., "Bend resistant photonic crystal fiber compatible with conventional single mode fiber", in proceedings ECOC'04, paper Mo3.3.4, Stockholm, Sweden, 2004 ; de Y. Tsuchida et al., "Design and characterization of single-mode holey fibers with low bending R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -6
tosses", Optics Express, vol. 13, n 12, p. 4470-4479, 2005 ; de K. Ohsono et al., "High performance optical fibers for next generation transmission systems", Hitachi Cable Review, n 22, p. 1-5, 2003; de K. Nakajima et al., "Hole-assisted fiber design for small bending and splice loss", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 15, n 12, p. 1737-1739, 2003; de K. Ieda et al., "Transmission characteristics of a holeassisted fiber cord for flexible optical wiring", Proceeding 54"i IWCS, pp 63-68 (2005); de N. Guan et al., "Hole-assisted single-mode fibers for low bending loss", in proceedings ECOC'04, paper Mo3.3.5, Stockholm, Sweden, 2004 et de K. Himeno et al., "Low-bending-loss single-mode fibers for fiber-to-the-home", Journal of Lightwave Technology, vol. 23, n 11, p. 3494-3499, 2005. Le coût de fabrication d'une telle fibre et les niveaux d'atténuations pour le moment élevés (>0.25dB/km) la rendent cependant difficile à exploiter commercialement dans les systèmes FTTH ou FTTC. En outre, ces fibres ne permettent pas d'atteindre simplement les caractéristiques optiques préconisées par la norme G.652, notamment en terme de dispersion chromatique. Il existe donc un besoin pour une fibre de transmission qui permet de répondre aux critères de la nonne G.652, c'est-à-dire qui soit commercialement exploitable dans des systèmes de transmission du type FTTH ou FTTC, et qui présente des pertes en courbures et en microcourbures réduites. En particulier, il existe un besoin pour une fibre qui présente des pertes réduites pour un rayon de courbure de 15 mm et également pour un rayon de courbure aussi faible que 7,5 mm. En effet, dans les applications FTTH, des surlongueurs de fibres sont généralement enroulées dans des boîtiers de jonction de plus en plus miniaturisés; par ailleurs la fibre sera soumise à des contraintes de courbures importantes liées à l'environnement de son installation. A cet effet, l'invention propose une fibre optique présentant un profil particulier à saut d'indice avec une première tranche fortement enterrée et une deuxième tranche faiblement enterrée. Une telle structure permet de réduire effectivement les pertes par courbures à MAC constant tout en atténuant fortement les modes de fuite d'ordre supérieur. Ainsi, contrairement aux fibres de l'art antérieur ayant une structure à saut d'indice R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc - 7 avec une tranche enterrée, la fibre de l'invention présente une longueur d'onde de coupure en câble qui reste inférieure à 1260 mm. La fibre de l'invention respecte donc la norme G.652. L'invention propose plus particulièrement une fibre optique de transmission, 5 comprenant : - un coeur central présentant une différence d'indice Dn1 avec une gaine optique extérieure; - une première gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn2 avec la gaine extérieure; 10 - une première gaine enterrée présentant une différence d'indice Dn3 avec la gaine extérieure est inférieure ou égale à -5.10-3 ; - une seconde gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn4 avec la gaine extérieure; - une seconde gaine enterrée présentant une différence d'indice 15 Dns avec la gaine extérieure inférieure, en valeur absolue, à la différence d'indice Dn3 de la première gaine enterrée; la fibre optique présentant pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,1 dB/l0tour pour un rayon de courbure de 15 mm et des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,5 20 dB/tour pour un rayon de courbure de 7,5 mm. Selon les modes de réalisation, la fibre de l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la différence d'indice entre la seconde gaine enterrée et la gaine optique extérieure est comprise entre -0,3.10-3 et -3.10-3 ; 25 - la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine intermédiaire est comprise entre 4,5.10-3 et 6,0.10-3; - le coeur central présente un rayon compris entre 3,5 pm et 4, 5 m pour une différence d'indice avec la gaine optique extérieure comprise 5,0.10-3 et 5,6.10-3 ; 30 - la première gaine intermédiaire présente un rayon compris entre 9Amet12pm; R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -8
la première gaine enterrée présente un rayon compris entre 14 gm et 16gm; la seconde gaine intermédiaire présentant une différence d'indice avec la gaine extérieure sensiblement nulle ; la seconde gaine intermédiaire présente un rayon compris entre 18gmet20gm; la seconde gaine enterrée présente un rayon compris entre 25 gm et 40gm; des pertes par courbures inférieures ou égales à 0,1 dB/100tour pour un rayon de courbure de 20 mm, à la longueur d'onde de 1625nm; des pertes par courbures inférieures ou égales à 1 dB/tour pour un rayon de courbure de 5 mm, à la longueur d'onde de 1625 nm ; des pertes en microcourbures selon la méthode dite du touret fixe, inférieures ou égales à 0,8 dB/km, jusqu'à une longueur d'onde de 1625 nm ; une longueur d'onde de coupure en câble inférieure ou égale à 1260nm; un diamètre de mode compris entre 8,6 gin et 9,5 gm pour une longueur d'onde de 1310 nm ; un rapport du diamètre de mode de la fibre à 1550 nm sur la longueur d'onde de coupure effective )\Ceff inférieur à 8,2 ; une longueur d'onde d'annulation de la dispersion chromatique comprise entre 1300 nm et 1324 nm avec une pente de dispersion chromatique inférieure ou égale à 0,092 ps/nm2/km à cette longueur d'onde. L'invention concerne aussi un module optique comportant un boîtier dans lequel est enroulée au moins une portion de fibre selon l'invention ; ainsi qu'un boîtier de jonction dans lequel est enroulée au moins une portion de fibre selon 30 l'invention. R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc 10 15 20 25 - 9
Selon des modes de réalisation, la fibre est enroulée avec un rayon de courbure inférieur à 15 mm, et/ou avec un rayon de courbure inférieur à 7,5 mm. L'invention concerne en outre un système optique de fibre jusqu'au domicile comprenant au moins un module optique ou un boîtier de jonction selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent - figure 1, précédemment décrite, un graphe illustrant les pertes en courbures à la longueur d'onde de 1625 mn avec un rayon de courbure de 15 mm dans une fibre standard à saut d'indice en fonction de la valeur du MAC à la longueur d'onde de 1550 nm ; - figure 2, une représentation graphique du profil de consigne d'une 15 fibre à saut d'indice selon un mode de réalisation de l'invention; - figure 3, des graphes illustrant les pertes par courbures à la longueur d'onde de 1625 nm en fonction du rayon de courbure pour une fibre à saut d'indice standard SSMF, pour une autre fibre de l'art antérieur et pour une fibre selon l'invention. 20 La fibre de l'invention présente un coeur central, une première gaine intermédiaire et une première gaine enterrée. La fibre présente aussi une seconde gaine intermédiaire et une seconde gaine enterrée. On entend par gaine enterrée, une portion radiale de la fibre présentant un indice de réfraction inférieur à l'indice de la 25 gaine extérieure. La première gaine enterrée, présente une forte différence d'indice avec la gaine extérieure ; inférieure à -5.10-3 et pouvant atteindre -15.10-3. La seconde gaine enterrée présente une différence d'indice avec la gaine extérieure plus faible que la première gaine enterrée; qui peut être comprise entre -0,3.10-3 et -3.10-3. La figure 2 illustre un profil d'indice pour une fibre de transmission selon 30 l'invention. Le profil illustré est un profil de consigne, c'est-à-dire représentatif du
R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -10- profil théorique de la fibre, la fibre réellement obtenue après fibrage d'une préforme pouvant présenter un profil sensiblement différent. La fibre de transmission à saut d'indice selon l'invention comprend un coeur central présentant une différence d'indice Dnt avec une gaine extérieure, faisant fonction de gaine optique ; une première gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn2 avec la gaine extérieure ; une première gaine enterrée, présentant une forte différence d'indice Dn3 avec la gaine extérieure; une seconde gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn4 avec la gaine extérieure et une seconde gaine enterrée présentant une faible différence d'indice Dn5 avec la gaine extérieure. Les indices de réfraction dans le coeur central, dans les première et seconde gaines enterrées et dans les première et seconde gaines intermédiaires sont sensiblement constants sur toutes leurs largeurs; on a bien comme consigne une fibre à saut d'indice. On définit la largeur du coeur par son rayon ri et la largeur des gaines par leurs rayons extérieurs respectifs, r2 à r5.
Pour définir un profil d'indice de consigne pour une fibre optique, on prend généralement comme référence la valeur d'indice de la gaine extérieure. Les valeurs d'indice du coeur central, des gaines enterrées et de l'anneau sont alors présentés comme des différences d'indice On1,2,3. Généralement, la gaine extérieure 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. Le tableau ci-dessous donne des valeurs limites des rayons et des différences d'indices qui permettent de réaliser un profil de fibre tel que la fibre présente des pertes en courbures réduites tout en répondant aux critères de propagations optiques de la norme G.652 pour les fibres de transmission. Les valeurs des tableaux correspondent à des profils de consigne de fibres.
R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc TABLEAU ri r2 r3 r4 r5 Dnt Dnt-Dn2 Dn3 Dn5 ( m) (lm) ( m) ( m) ( m) (.103) (.103) (.103) (.103) 3,5 9,0 14,0 18,0 25,0 5,0 4,5 -5 -0,3 4,5 12,0 16,0 20,0 40,0 5,6 6,0 -15 -3 La présence de la seconde gaine faiblement enterrée (r5, Dn5) permet de limiter la présence de modes de fuites susceptibles de se propager le long de la libre et qui induisent une augmentation de la longueur d'onde de coupure effective. La présence de la première gaine intermédiaire (r2, Dn2) permet d'assurer un bon confinement du signal monomode dans le coeur central et de conserver un diamètre de mode compatible avec la norme G.652. La présence de la première gaine fortement enterrée (r3, Dn3) permet en outre de réduire les pertes par courbures.
La fibre de transmission selon l'invention, présentant un profil d'indice tel que décrit précédemment, présente des pertes en courbures réduites aux longueurs d'onde utiles. En particulier, la fibre selon l'invention présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,1 dB pour un enroulement de 100 tours autour d'un mandrin de rayon de courbure de 20 mm ; des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,1 dB pour un enroulement de 10 tours autour d'un mandrin de rayon de courbure de 15 mm ; des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,2 dB pour un enroulement d'un tour autour d'un mandrin de rayon de courbure de 10 mm ; des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,5 dB pour un enroulement d'un tour autour d'un mandrin de rayon de courbure de 7,5 mm et des pertes par courbure inférieures ou égales à 1 dB pour un enroulement d'un tour autour d'un rayon de courbure de 5 mm. La fibre selon l'invention présente des pertes par courbures encore inférieures à la longueur d'onde de 1550 nm. En particulier, la fibre selon l'invention présente, pour une longueur d'onde de 1550 nm, des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,02 dB pour un enroulement de 10 tours autour d'un mandrin de rayon de courbure de 15 mm ; des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,05 dB pour un enroulement d'un tour autour d'un mandrin de rayon de courbure de 10 mm ; des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,2
R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc - 12- dB pour un enroulement d'un tour autour d'un mandrin de rayon de courbure de 7,5 mm. De plus, la fibre selon l'invention présente aussi des pertes en microcourbures réduites par rapport à un SSMF. Les pertes en microcourbures peuvent être estimées avec un test dit test de la grille (10 aiguilles de 1,5 mm) à la longueur d'onde de 1550 nm. Dans ce test, on utilise une grille formée de dix aiguilles polies de 1,5 mm de diamètre, espacées de 1 cm. La fibre traverse sur deux passages la grille orthogonalement à l'axe des aiguilles. La fibre et la grille sont pressées entre deux plaques rigides recouvertes d'une couche d'environ 3 mm de mousse de polyéthylène de haute densité. Les couches du montage (plaques, grilles, fibre) sont positionnées horizontalement et l'ensemble est recouvert d'un poids de 250g. Avec ce test, la fibre selon l'invention présente des pertes en microcourbures inférieures ou égales à 0,025 dB à 1550 nm. Les pertes en microcourbures peuvent aussi être estimées à l'aide de la méthode dite du touret à diamètre fixe à la longueur d'onde de 1625 nm. Cette méthode est décrite dans la recommandation technique de la commission électrotechnique internationale du sous-comité 86A sous la référence CEI TR-62221. Le diamètre du touret utilisé est de 60 cm; le touret est recouvert de papier de verre extra-fin. Avec cette méthode, la fibre selon l'invention présente des pertes en microcourbures inférieures ou égales à 0,8 dB/km à 1625 nm.
En outre, la fibre de l'invention répond aux critères de la norme G.652. En particulier, elle présente une longueur d'onde de coupure effective k-eff inférieure à 1330nm de manière à ce que la longueur d'onde de coupure en câble Xcc soit inférieure à 1260 nm, en conformité avec la norme G.652. La fibre selon l'invention présente aussi un diamètre de mode MFD pour une longueur d'onde de 1310 nm compris entre 8,6 gm et 9,5 gm. La fibre selon l'invention pourra aussi présenter un rapport MAC allant jusqu'à 8,2; le rendement pour la fabrication de la fibre selon l'invention est donc meilleur car on n'est plus contraint de sélectionner uniquement les fibres ayant un MAC inférieur à 7,9.
Le graphe de la figure 3 illustre les pertes par courbure à 1625 nm en fonction du rayon de courbure pour une fibre standard SSMF, pour une fibre R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -13- identique à l'invention mais sans deuxième tranche enterrée et pour deux fibres selon l'invention. Une première courbe (3A) montre les pertes par courbures d'une fibre standard à saut d'indice SSMF. Cette fibre présente un MAC de 8,1. On remarque que pour de petits rayons de courbure, inférieurs à 7,5 mm, les pertes par courbures augmentent considérablement et dépassent la valeur de 1 dB pour un enroulement d'un tour. Une telle fibre classique, couramment utilisée pour les transmissions longue distance n'est donc pas bien adaptée à une application FTTH ou FTTC car elle ne peut ni être enroulée dans un boîtier miniature d'un module optique, ni subir d'éventuelles courbures accidentelles liés à l'installation sans induire de fortes pertes optiques. Une deuxième courbe (3B) montre les pertes par courbures d'une fibre identique à l'invention mais sans deuxième tranche enterrée. Cette fibre présente un MAC de 8,2 et répond aux critères de la norme G.652. On remarque que pour de petits rayons de courbure, inférieurs à 7,5 mm, les pertes par courbures sont inférieures à la valeur de 1 dB/tour. En revanche, les pertes par courbures restent relativement importantes pour des rayons de courbure plus grands. Ainsi, la fibre présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,5 dB pour un enroulement de 10 tours autour d'un mandrin de rayon égal à 20 mm et de l'ordre de 0, 4 dB pour un enroulement de 100 tours autour d'un mandrin de rayon égal à 20mm. Ces valeurs de pertes par courbures pour de rayons de courbure de 15 mm et 20 mm ne permet pas d'utiliser cette fibre dans des boîtiers de jonction avec de tels rayons d'enroulement. Une troisième courbe (3C) montre les pertes par courbures d'une fibre selon l'invention. La fibre correspondant à cette courbe présente un MAC de 8,2 et répond aux critères de la norme G.652. On remarque que pour de petits rayons de courbure,inférieurs à 7,5 mm, les pertes par courbures sont de l'ordre de 0,4 dB/tour, soit bien inférieures à la valeur de 0,5 dB/tour ; et pour un rayon de courbure de 10 mm, la fibre selon l'invention présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,2 dB/tour, soit la valeur limite supérieure visée. De même, pour des rayons de courbure plus grands, les pertes par courbures restent limitées ; ainsi pour un rayon de courbure de 15 mm, la fibre selon l'invention présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,04 R:\Brevets\24900\24952--060405-texte depot.doc - 14- dB/10 tours, soit bien inférieures à la valeur de 0,1 dB/10 tours ; et pour un rayon de courbure de 20 mm, la fibre selon l'invention présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,03 dB/100 tours, soit bien inférieures à la valeur de 0,1 dB/100 tours. Une quatrième courbe (3D) montre les pertes par courbures d'une fibre selon l'invention. La fibre correspondant à cette courbe présente un MAC de 8,1 et répond aux critères de la norme G.652. On remarque que pour de petits rayons de courbure, inférieurs à 7, 5 mm, les pertes par courbures sont de l'ordre de 0,1 dB/tour, soit bien inférieures à la valeur de 0,5 dB/tour ; et pour un rayon de courbure de 10 mm, la fibre selon l'invention présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,07 dB/tour, soit bien inférieures à la valeur de 0,2 dB/tour. De même, pour des rayons de courbure plus grands, les pertes par courbures restent limitées ; ainsi pour un rayon de courbure de 15 mm, la fibre selon l'invention présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,04 dB/10 tours, soit bien inférieures à la valeur de 0,1 dB/10 tours ; et pour un rayon de courbure de 20 mm, la fibre selon l'invention présente des pertes par courbures de l'ordre de 0,1 dB/100 tours, soit bien inférieures à la valeur de 0,01 dB/100 tours. La fibre de transmission selon l'invention peut être fabriquée par fibrage d'une préforme présentant un profil d'indice tel que décrit ci-dessus. De manière connue en soi, une fibre optique est réalisée en étirant une préforme sur une tour de fibrage. Une préforme comprend par exemple une préforme primaire constituée d'un tube de verre de très haute qualité constituant une partie de la gaine et le coeur de la fibre. Cette préforme primaire est ensuite rechargée ou manchonnée pour augmenter son diamètre et former une préforme utilisable sur une tour de fibrage. L'opération de fibrage homothétique consiste à placer la préforme verticalement dans une tour et à tirer un brin de fibre d'un bout de la préforme. Pour cela, une haute température est appliquée localement à une extrémité de la préforme jusqu'à ce que la silice soit ramollie, la vitesse de fibrage et la température sont ensuite contrôlées en permanence pendant le fibrage car elles déterminent le diamètre de la fibre. La géométrie de la préforme doit respecter parfaitement les rapports des indices de réfraction et des diamètres du coeur et de la gaine de la fibre afin que la fibre étirée présente le profil requis. R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc -15-
Le dépôt de composant dans le tube est communément désigné par l'expression dopage , c'est-à-dire que des impuretés sont ajoutées à de la Silice pour modifier son indice de réfraction. Ainsi, le Germanium (Ge) ou le Phosphore (P) augmentent l'indice de réfaction de la silice ; ils sont souvent utilisés pour doper le coeur central de la fibre. Par ailleurs, le Fluor (F) ou le Bore (B) abaissent l'indice de réfraction de la silice ; le Fluor est souvent utilisé pour constituer des gaines enterrées. Une préforme avec une gaine fortement enterrée est délicate à réaliser. En effet, le Fluor s'incorpore mal dans la silice chauffée au-delà d'une certaine température alors qu'une température élevée est nécessaire à la fabrication du verre. Le compromis entre une température élevée, nécessaire à la fabrication du verre, et une température faible favorisant la bonne incorporation du Fluor ne permet pas d'obtenir des indices très inférieurs à celui de la Silice. Il est proposé de réaliser la préforme de la fibre selon l'invention selon une technique de PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition) parce qu'elle permet de réaliser les réactions à des températures plus faibles que les techniques classiques (CVD, VAD, OVD) grâce à une ionisation des composés de réaction. Une telle technique de fabrication est décrite dans les documents US RE 30,635 et US 4,314,833 ; elle permet une incorporation importante de Fluor dans la silice afin de constituer des gaines fortement enterrées. Il est cependant possible de réaliser la préforme de la fibre selon l'invention aussi par les techniques de CVD, VAD ou OVD. Un tube de silice, pure ou légèrement dopé au Fluor, est fourni et monté dans un tour verrier. Le tube est alors mis en rotation et un mélange gazeux de silice et de dopants est injecté dans le tube. Le tube traverse une cavité micro-onde dans laquelle le mélange gazeux est chauffé localement. Le chauffage micro-onde engendre un plasma par ionisation des gaz injectés dans le tube et les dopants ionisés réagissent fortement avec les particules de silice pour provoquer le dépôt de couches de silice dopées à l'intérieur du tube.
La forte réactivité des dopants engendrée par le chauffage micro-onde, permet d'incorporer une forte concentration de dopants dans les couches de silice. En R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc - 16-
particulier dans le cas du Fluor, qui s'incorpore mal dans la silice avec un chauffage local au chalumeau, le PCVD permet un dopage d'une couche de silice avec une forte concentration de Fluor pour constituer la première gaine fortement enterrée (r3, Dn3). La seconde gaine faiblement enterrée (r5, Dn5) peut être également obtenue par dépôt du type PCVD comme la première gaine fortement enterrée, ou peut être constituée par le tube de silice lui-même, faiblement dopé au Fluor, ou encore peut être réalisée lors du manchonnage ou de la recharge de la préforme en utilisant par exemple un tube de manchonnage intermédiaire faiblement fluoré ou en réalisant une partie de recharge avec du grain de silice faiblement fluoré.
La fibre de transmission selon l'invention peut être utilisée dans un module d'émission ou de réception dans un système FTTH ou FTTC ou dans un câble de transmission optique haut débit et longue distance, avec des pertes optiques réduites. La fibre de l'invention est compatible avec les systèmes commercialisés car elle répond à la norme G.652. En particulier, des surlongueurs de la fibre selon l'invention peuvent être enroulées dans des boîtiers de jonction associés à des modules optiques de systèmes FTTH ou FTTC, la fibre selon l'invention pouvant être enroulées avec un rayon de courbure inférieur à 15 mm, voire inférieur à 7,5 mm sans induire de fortes pertes optiques. La fibre selon l'invention est aussi bien adaptée pour supporter les courbures accidentelles liées à son installation chez un particulier avec des rayons de courbure allant jusqu'à 5 mm. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et aux utilisations décrites à titre d'exemple. En particulier, la fibre selon l'invention peut aussi être utilisée dans d'autres applications que le FTTH ou FTTC.
R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc
Claims (2)
1 Une fibre optique de transmission, comprenant : - un coeur central présentant une différence d'indice Dni avec une gaine 5 optique extérieure; - une première gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn2 avec la gaine extérieure; - une première gaine enterrée présentant une différence d'indice Dn3 avec la gaine extérieure est inférieure ou égale à -5.10-3 ; 10 - une seconde gaine intermédiaire présentant une différence d'indice Dn4 avec la gaine extérieure; - une seconde gaine enterrée présentant une différence d'indice Dn5 avec la gaine extérieure inférieure, en valeur absolue, à la différence d'indice Dn3 de la première gaine enterrée;
15 la fibre optique présentant pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,1 dB/10tour pour un rayon de courbure de 15 mm et des pertes par courbure inférieures ou égales à 0,5 dB/tour pour un rayon de courbure de 7,5 mm.
2. La fibre de la revendication 1, dans laquelle la différence d'indice (Dn5) 20 entre la seconde gaine enterrée et la gaine optique extérieure est comprise entre -0,3.10-3 et -3.10-3.
3. La fibre de la revendication 1 ou 2, clans laquelle la différence d'indice entre le coeur central et la première gaine intermédiaire (Dni -Dn2) est comprise entre 4,5.10-3 et 6,0.10-3. 25
4. La fibre de l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le coeur central présente un rayon (ri) compris entre 3,5 m et 4,5 atm pour une différence d'indice avec la gaine optique extérieure (Dni) comprise 5,0.103 et 5,6.10-3. R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc - 18-
5. La fibre de l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la première gaine intermédiaire présente un rayon (r2) compris entre 9 m et 12 m.
6. La fibre de l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la première gaine enterrée présente un rayon (r3) compris entre 14 m et 16 m.
7. La fibre de l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle la seconde gaine intermédiaire présentant une différence d'indice (Dn4) avec la gaine extérieure sensiblement nulle.
8. La fibre de la revendication 1 à 7, dans laquelle la seconde gaine intermédiaire présente un rayon (r4) compris entre 18 !lm et 20 m.
9. La fibre de l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle la seconde gaine enterrée présente un rayon (r5) compris entre 25 pm et 40 m.
10. La fibre de l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes par courbures inférieures ou égales à 0,1 dB/100tour pour un rayon de courbure de 20 mm.
11. La fibre de l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes par courbures inférieures ou égales à 1 dB/tour pour un rayon de courbure de 5 mm.
12. La fibre de l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle présente, jusqu'à une longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en microcourbures selon la méthode dite du touret fixe, inférieures ou égales à 0,8 dB/km.
13. La fibre de l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle présente une longueur d'onde de coupure en câble inférieure ou égale à 1260 nm. R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc - 19-
14. La fibre de l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle présente, pour une longueur d'onde de 1310 nm, un diamètre de mode (MFD) compris entre 8,6 m et 9,5 atm.
15. La fibre de l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle présente un rapport (MAC) du diamètre de mode de la fibre à 1550 nm sur la longueur d'onde de coupure effective keff inférieur à 8,2.
16. La fibre de l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle présente une longueur d'onde d'annulation de la dispersion chromatique (M comprise entre 1300 nm et 1324 nm avec une pente de dispersion chromatique inférieure ou égale à 0,092 ps/nm2/km à cette longueur d'onde.
17. Module optique comportant un boîtier dans lequel est enroulée au moins une portion de fibre selon l'une des revendications 1 à 16.
18. Boîtier de jonction dans lequel est enroulée au moins une portion de fibre selon l'une des revendications 1 à 16.
19. Module ou boîtier selon la revendication 17 ou 18, dans lequel la fibre est enroulée avec un rayon de courbure inférieur à 15 mm.
20. Module ou boîtier selon la revendication 17 ou 18, dans lequel la fibre est enroulée avec un rayon de courbure inférieur à 7,5 mm
21. Système optique de fibre jusqu'au domicile (FTTH) ou de fibre optique jusqu'au trottoir (FTTC) comprenant au moins un module optique ou un boîtier de jonction selon l'une des revendications 17 à 20. R:ABrevets\24900\24952--060405-texte depot.doc
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