FR2900739A1 - Fibre de compensation de la dispersion chromatique - Google Patents

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Abstract

Une fibre optique à compensation de dispersion chromatique comprenant un coeur central, une gaine intermédiaire ayant une largeur (r2 - r1) supérieure ou égale à 2,0 &mu m, une gaine intérieure enterrée présentant une différence d'indice Dn3 inférieure ou égale à -3,0.10<-3> avec la gaine optique extérieure. La fibre présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique positive supérieure ou égale à 21 ps/nm/km ; et un rapport de rayon de mode sur le rayon de la gaine intermédiaire (W02/r2) inférieur ou égal à 0,7.La fibre de l'invention présente un bon facteur de mérite ainsi que des pertes en courbure et en microcourbures limitées. La fibre peut être enroulée dans un boîtier de taille réduite d'un module optique de compensation de dispersion chromatique présentant des pertes d'insertion limitées et une dispersion de mode de polarisation réduite.

Description

FIBRE DE COMPENSATION DE LA DISPERSION CHROMATIQUE
La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus spécifiquement, la compensation de la dispersion chromatique dans 5 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 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 coeur. A cet effet, les indices de réfraction du coeur ne 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 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. Dans les nouveaux réseaux de transmission à hauts débits et multiplexés en longueur d'onde, il est avantageux de gérer la dispersion chromatique, notamment 25 pour des débits supérieurs ou égaux à 10 Gbit/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 30 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 -2-
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 terrestre 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 typiquement inférieure à 0,Ips/(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) ; une telle fibre présentera alors une dispersion chromatique négative et une pente de dispersion chromatique négative. Dans le choix de la fibre DCF, on cherche en général 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). US-A-5 568 583 ou US-A-5 361 319 décrivent des fibres DCF pour la compensation de la dispersion chromatique de fibres SMF et EP-A-1 067 412 décrit une fibre DCF pour la compensation de la dispersion chromatique de fibres NZDSF+. Ces fibres DCF connues présentent, à une longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique négative et une pente de dispersion chromatique négative. -3-
Les systèmes optiques multiplexés en longueur d'onde, dits WDM pour Wavelength Division Multiplexing , sont généralement composés d'une concaténation de sections de fibre de ligne û SMF, NZDSF+ ou autre û avec des modules de compensation de dispersion intercalés entre les sections de fibre de ligne et comprenant des sections de DCF enroulées. La manière dont les modules de compensation de dispersion sont répartis le long de la ligne de transmission est appelée gestion de la dispersion ; cette gestion vise à limiter à la fois les effets non linéaires et la dispersion cumulée en bout de ligne. On cherche en effet toujours à atteindre, en bout de ligne, une dispersion chromatique cumulée faible et une pente de dispersion cumulée nulle. Dans ce contexte, on appelle section de ligne de transmission une partie d'un système de transmission optique reliant un élément émetteur à un élément récepteur, ces éléments pouvant être situés en extrémité de ligne ou dans des noeuds du système optique. Une section de ligne comprend donc une ou plusieurs sections de fibre de ligne concaténées et une ou plusieurs sections de fibre de compensation de dispersion réparties entre les sections de fibre de ligne. Les sections de fibre de ligne génèrent classiquement une dispersion chromatique positive avec une pente de dispersion chromatique positive alors que les sections de fibre de compensation génèrent une dispersion chromatique négative avec une pente de dispersion chromatique négative. En cas de surcompensation, la section de ligne présentera donc une dispersion chromatique avec une pente de dispersion chromatique cumulées négatives qu'il est nécessaire de rattraper pour parvenir à une dispersion nulle en entrée de noeud ou en extrémité de ligne. De fait, il est parfois avantageux d'introduire une surcompensation le long de la ligne de transmission, par exemple pour limiter les effets non linéaires dans la fibre de ligne. On a aussi constaté qu'une surcompensation de la dispersion chromatique réduisait le taux d'erreur au niveau des récepteurs. Par exemple l'article Investigation of Advanced Dispersion Management Techniques for Ultra-Long Haul Transmissions écrit par J.-C. Antona, M. Lefrançois, S. Bi:go, et G. Le Meur, présenté en Septembre 2005 à la conférence ECOC'05 (European Conference for Optical Communications) indique qu'une surcompensation en cours de transmission, illustrée par une dispersion résiduelle par subdivision ou par section de -4
fibre de ligne négative dans l'article, permet améliorer la performance de systèmes WDM à 10Gb/s. Cependant, en bout de ligne et/ou à chaque noeud du système de transmission, la dispersion chromatique cumulée doit être ramenée à zéro ou légèrement positive. Or, si le signal optique a été surcompensé, en bout de ligne, la dispersion chromatique et la pente de la dispersion seront négatives ; il est alors nécessaire pour rattraper cette surcompensation d'utiliser un bout de fibre ayant une dispersion positive et une pente de dispersion positive. A cet effet, on utilise souvent des sections de fibres SMF standard (SSMF) ou de fibres à coeur de silice pure (PSCF, pour Pure Silica Core Fiber en anglais).
L'inconvénient majeur à l'utilisation d'une section de SSMF pour rattraper la surcompensation est que la SSMF induit de fortes pertes par rapport à la quantité de dispersion apportée. Cette caractéristique est généralement déterminée par le facteur de mérite (désigné par l'acronyme FOM pour "Figure of Merit" en anglais). Le facteur de mérite FOM est défini comme le rapport de la dispersion chromatique D, en valeur absolue, sur l'atténuation du signal en dB/km. Pour une SSMF, le FOM est de l'ordre de 85 ps/nm/dB. Les fibres PSCF induisent moins de pertes optiques et présentent un FOM de l'ordre de 125 ps/nm/dB, mais elles sont onéreuses. Par ailleurs, on utilise classiquement comme fibre sous-marine pour les liaisons optiques intercontinentales des fibres à dispersion décalée négative, appelées aussi fibres NZDSF-. On qualifie de NZDSF- des fibres à dispersion décalée, présentant une dispersion chromatique non nulle et négative pour les longueurs d'onde auxquelles elles sont utilisées, typiquement autour de 1 550 nm. Ces fibres présentent pour ces longueurs d'onde une dispersion chromatique faible, typiquement inférieure à -2 ps/(nm.km) à 1550 nm, et une pente de dispersion chromatique typiquement inférieure à 0,1 ps/(nm2.km). Pour compenser la dispersion chromatique et la pente de dispersion chromatique dans des NZDSF- utilisées comme fibres de ligne sous-marines, on doit utiliser des fibres de compensation de dispersion positive, appelées aussi P-DCF ("Positive Dispersion Compensating Fiber" en langue anglaise). Jusqu'à présent, dans les systèmes de transmission sous-marine commercialisés et installés, des portions de fibres SSMF ont été utilisées pour compenser la dispersion négative des fibres NZDSF-, que ce soit en ligne (P-DCF câblée), ou à l'émetteur ou au récepteur -5-
(P-DCF en module). Or, comme indiqué plus haut, les fibres SSMF présentent un FOM trop faible pour la mise en module. Des fibres PSCF peuvent également être employées mais elles sont onéreuses. US-A-6 337 942 propose une fibre de compensation de dispersion chromatique positive pour compenser une NZDSF-. Cette fibre optique présente une structure avec une gaine enterrée adjacente au coeur central et une gaine optique externe. Le coeur central peut être dopé au Germanium ou en silice pure. La fibre du document US-A-6 337 942 présente une forte dispersion chromatique, comprise entre 18 ps/nm/km et 21 ps/nm/km pour des pertes en transmission de l'ordre de 0,2 dB/km ce qui conduit à un facteur de mérite FOM inférieur ou égal à 105 ps/nm/dB. La présence d'une gaine enterrée adjacente au coeur central avec une forte différence d'indice permet d'accroître la dispersion chromatique tout en limitant l'augmentation de la longueur d'onde de coupure, mais a également pour effet d'augmenter les pertes en transmission. Pour limiter ces pertes, US-A-6 337 942 propose aussi d'augmenter le diamètre de la gaine enterré qui est compris entre 36 m et 46 m, pour un coeur central de diamètre compris entre 9 m et 10 m. Or, une telle gaine enterrée, dopée au Fluor, est coûteuse à fabriquer. US-A-6 665 482 décrit une fibre de transmission présentant une structure en piédestal avec un coeur central, une première gaine intérieure positive et une gaine optique externe. Cette fibre présente une surface effective supérieure à 90 m2 à la longueur d'onde de 1550 nm, ce qui permet de réduire les effets non linéaires et donc d'augmenter les marges de fonctionnement des réseaux de transmission à haut débits et multipléxés en longueur d'onde. L'augmentation de la surface effective de la fibre entraîne aussi une augmentation de la dispersion chromatique positive par rapport à une SSMF mais elle est intentionnellement limitée à 20 ps/nm/km pour éviter des pénalités dans les réseaux dues aux fortes valeurs de dispersions cumulées (avant compensation). Les pertes en transmission de l'ordre de 0,2 dB/km conduisent à un facteur de mérite FOM inférieur ou égal à 100 ps/nm/dB. US-A-6 685 190 décrit une fibre présentant une surface effective supérieure à 110 m2 à la longueur d'onde de 1550 nm, ce qui permet de réduire les effets non linéaires et donc d'augmenter les marges de fonctionnement des réseaux de transmission à haut débits et multiplexés en longueur d'onde. L'augmentation de la -6-
surface effective de la fibre entraîne aussi une augmentation de la dispersion chromatique positive, avec une dispersion comprise entre 18 ps/nm/km et 23 ps/nm/km pour des pertes en transmission de l'ordre de 0, 17 dB/km ce qui conduit à un facteur de mérite F'OM compris entre 105 ps/nm/dB et 135 ps/nm/dB.
Malgré des valeurs de dispersions positives plus fortes et des valeurs de FOM améliorées par rapport à une fibre SSMF, les fibres décrites dans le document US-A-6 658 190 ne sont pas bien adaptées pour compenser la dispersion négative d'une fibre sous-marine NZDSF- ou pour rattraper une surcompensation dans un noeud d'un système de communication terrestre. En effet, une augmentation de la surface effective entraîne une augmentation des pertes en courbures et en microcourbures. Or, une fibre DCF est destinée à être enroulée dans un boîtier d'un module optique de compensation de dispersion dans lequel des portions de fibre sont superposées ; la fibre doit donc présenter des pertes en courbures et en microcourbures limitées pour des revêtements et des diamètres standards (à savoir un diamètre de fibre nue d'environ 125 m, un diamètre de fibre avec lof revêtement d'environ 200 m et un diamètre de fibre avec 2êmc revêtement d'environ 250 m). Aucun des profils de fibre des arts antérieurs cités et analysés ci-dessus ne permet d'obtenir un compromis optimal entre une valeur de FOM augmentée et des caractéristiques acceptables en terme de pertes par courbure et microcourbures pour une fibre à compensation de dispersion chromatique positive P-DCF. Il existe donc un besoin pour une fibre de compensation de dispersion chromatique positive qui permette de compenser la dispersion d'une fibre de transmission à dispersion chromatique négative û par exemple une fibre de liaison sous-marine û ou qui permette de rattraper une surcompensation en bout de ligne ou en entrée de noeud d'un système optique et qui présente un facteur de mérite FOM amélioré et des pertes en courbures et microcourbures limitées. A cet effet, l'invention propose une structure de fibre avec une gaine intérieure enterrée û afin de garantir une forte dispersion chromatique positive et de faibles pertes par courbures et microcourbures û et éloignée du coeur central afin de limiter les pertes en transmission. La fibre selon l'invention peut être utilisée dans un module de compensation de dispersion chromatique qui présente des dimensions - 7
réduites pour une efficacité de compensation améliorée et des pertes d'insertion limitées. Plus particulièrement, l'invention propose une fibre optique à compensation de dispersion chromatique, comprenant : - un coeur central présentant un rayon ri et une différence d'indice Dili avec une gaine optique extérieure; - une gaine intermédiaire présentant un rayon r2 et une différence d'indice Dn2 avec la gaine optique extérieure, la gaine intermédiaire ayant une largeur (r2 ù ri) supérieure ou égale à 2,0 m; -une gaine intérieure enterrée présentant un rayon r3 et une différence d'indice Dn3 inférieure ou égale à -3,0.10-3 avec la gaine optique extérieure; la fibre présentant, pour la longueur d'onde de 1550 nm : -une dispersion chromatique positive supérieure ou égale à 21 ps/nmfkm, et - un rapport de rayon de mode sur le rayon de la gaine intermédiaire 15 inférieur ou égal à 0,7. Selon les modes de réalisation, la fibre selon l'invention peut comprendre en outre une ou plusieurs de caractéristiques suivantes : - la fibre présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, un facteur de mérite (FOM) supérieur ou égal à 105 ps/nm/dB ; 20 - le coeur central présente un rayon ri compris entre 4 m et 6,50 m pour une différence d'indice Dnf avec une gaine optique extérieure comprise entre 4,0.10-3 et 6,5.10-3; - la gaine enterrée présente un rayon r3 inférieur ou égal à 16 m; - la gaine intermédiaire présente une différence d'indice Dn2 avec la gaine 25 optique extérieure comprise entre -1,0 et 2,0.10-3; -la fibre présente, pour la longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de 10 mm, inférieures ou égales à 1 dB/m ; - la fibre présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, des pertes en microcourbures jusqu'à 0,8 fois moindre que les pertes en microcourbures d'une 30 SSMF soumis à des contraintes identiques ; - la fibre présente, pour le mode de propagation fondamental à 1550 nm, une surface effective (Aef-f) supérieure ou égale à 80 m2 ; - 8
- la fibre présente une longueur d'onde de coupure effective (Xceff) inférieure ou égale à 1600 nm ; - la fibre présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, moins de 1,3% d'énergie dans la gaine enterrée.
L'invention concerne aussi un module de compensation de dispersion chromatique comprenant au moins une portion de la fibre selon l'invention. Selon les modes de réalisation, le module selon l'invention peut comprendre en outre une ou plusieurs de caractéristiques suivantes : - le module présente, pour la longueur d'onde de 1 550 nm, des pertes 10 d'insertion inférieures ou égales à 12,5 dB pour une dispersion cumulée de 1338 ps/nm ; - le module présente, pour une longueur d'onde comprise entre 1530 nm et 1570 nm, des pertes d'insertion inférieures ou égales à 13 dB pour une dispersion cumulée de 1338 ps/nm ; 15 - le module présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion de mode de polarisation inférieure ou égale à 0,50 ps ; - un boîtier dans lequel la portion de fibre est enroulée, le boîtier présentant une épaisseur au moins 25% plus faible qu'un boîtier contenant une SSMF pour une même valeur de dispersion cumulée. 20 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 d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent - figure 1, une représentation graphique du profil consigne d'une fibre de 25 compensation de dispersion selon un mode de réalisation de l'invention; figure 2, un graphe deux exemples de profils de la fibre selon l'invention et le pourcentage d'énergie du mode fondamental LPOI se propageant au delà du rayon r à 1550nm dans ces fibres; - figure 3, un graphe illustrant la valeur de dispersion chromatique positive en 30 fonction de la différence d'indice de la gaine enterrée avec la ;gaine extérieure. -9
Pour compenser la dispersion chromatique négative ou rattraper une surcompensation, l'invention propose d'utiliser une fibre optique de compensation présentant un profil d"indice particulier avec un coeur central, une gaine intermédiaire et une gaine intérieure enterrée, permettant d'atteindre, à la longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion chromatique supérieure ou égale à 21 ps/nm/km avec une valeur de FOM supérieure ou égale à 105 ps/nm/dB. La présence de la gaine intérieure enterrée permet d'atteindre une telle valeur de dispersion avec de faibles pertes par courbures et microcourbures et l'éloignement de cette gaine enterrée du coeur central permet de limiter les pertes en transmission. Le rayon r3 de cette gaine enterrée est de préférence inférieur à 16 m pour limiter le coût de fabrication lié au dépôt d'une trop grande section de silice dopée, par exemple au fluor. La figure 1 illustre schématiquement un profil d'indice possible pour une fibre de compensation de dispersion selon l'invention. Le profil illustré est un profil de consigne, c'est-à-dire représentatif 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 présente un coeur central de rayon ri présentant une différence d'indice positive On' avec une gaine optique externe; une gaine intermédiaire de rayon r2 présentant une faible différence d'indice One avec la gaine externe et une gaine intérieure enterrée de rayon r3 et présentant une différence d'indice négative Dn3 avec la gaine externe. Le tableau l 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 exemple; les colonnes suivantes donnent les valeurs du rayon du coeur central r3, du rayon de la gaine intermédiaire r2, de largeur de la gaine intermédiaire (r2-r1) et de rayon de la gaine enterrée r3 ; les colonnes suivantes donnent les valeurs des différences d'indice avec la gaine externe pour chaque section. Les valeurs d'indices relatifs sont mesurées à la longueur d'onde de 633 nm par rapport à une gaine externe. Les exemples 1 à 7 sont selon l'invention et les exemples lb, 2b et SMF 1, SMF 2 sont des exemples comparatifs qui ne sont pas selon l'invention. Les -10-
exemples lb, SMF 1 et SMF 2 ne présentent pas de gaine intérieure enterrée, et l'exemple 2b présente une gaine intermédiaire trop courte qui conduit à des pertes trop élevées et à un FOM diminué.
TABLEAU I Profils r1 r2 r2-r1 r3 Dn1 Dn2 Dn3 (u m) (11m) (Pm) (Pm) @633nm @633nm @633nm (x103) (x103) (x103) Exemple 1 5.10 7.50 2.40 15.0 5.1 0 5.0 _Exemple 1 b 5.10 5.1 Exemple 2 5.69 7.95 2.26 15.0 4.8 0.5 5.0 Exemple 2b 5.69 7.43 1.74 15.0 4.8 0.5 -5.0 Exemple 3 5.40 8.50 _ 15.0 5. 0 0.2 5.0 3.10 Exemple 4 4.59 7.50 2.91 15.0 5.5 _ 5.0 _ 2.0 Exemple 5 6.30 8.38 2.08 14.7 4.3 1.0 -6.0 SMF 1 4.35 52 _ Exemple 6 4.55 7.35 2.80 14.0 5.2 0 -5.0 SMF 2 5.70 4.4 Exemple 7 5.70 8.10 2.40 15.0 4.4 0 5.0 La fibre de compensation selon l'invention présente une gaine enterrée éloignée du coeur centrale ce qui permet d'atteindre de fortes valeurs de dispersion chromatique positive avec un FOM élevé. Le coeur central présente un rayon r1 et une différence d'indice Dn1, proches de ceux d'une fibre SSMF tels que la fibre conserve, pour une surface effective >80 m2, une propagation monomode du signal optique. La présence de la gaine enterrée Dn3 permet d'augmenter la dispersion chromatique induite par la fibre de compensation selon l'invention, en garantissant de faibles pertes par courbures et microcourbures, et la présence d'une gaine intermédiaire relativement large (r2-ri) entre le coeur central et la gaine enterrée permet de réduire les pertes linéiques dans la fibre. Avec une largeur de gaine intermédiaire (r2-ri) supérieure ou égale 2 m, le champ du signal optique rentre peu dans la gaine enterrée comme illustré sur la figure 2 qui sera discutée plus bas. Le tableau Il qui suit illustre les caractéristiques optiques des fibres de compensation correspondant aux exemples de profils 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 -11-
longueur d'onde de coupure effective Xceff , de dispersion chromatique D, de rapport de la dispersion sur la pente de la dispersion (DOS), de facteur de mérite FOM, de pertes par courbures PPC(0mm, de pertes par microcourbures Suc, de surface effective Aeff, de pourcentage d'énergie présente dans la gaine enterrée, notée Energie3, et de rayon de mode normalisé au rayon de la gaine intermédiaire, noté W02/r2. Les valeurs de dispersion chromatique D, de DOS, de FOM, de surface effective Aeff, d'énergie Energie3 et de rayon de mode W02 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, tel que défini par le sous-comité 86A de la commission électrotechnique internationale dans la norme CEI 60793-1-44. Les valeurs des pertes par courbures PPC(omm sont données à une longueur d'onde de 1625 nm pour un rayon de courbure de la fibre de 10 mm. Les valeurs de pertes par microcourbures Suc sont relatives et exprimées par rapport aux pertes dans une SSMF qui serait soumise aux mêmes contraintes, soit pour une fibre de 125 um de diamètre. Les pertes par microcourbures peuvent être mesurées, par exemple, par une méthode dite du touret à diamètre fixe. Cette méthode est décrite dans la recommandation technique de la commission électrotechnique internationale du sous-comité 86A sous la référence CEI TR-62221.
TABLEAU II Caractéristiquesä D DOS FOM PPCIOmm Spc Ad, Energie3 W,2 1 r2 @1550nm @1550nm @1550nm @1625nm @1550nm @15:iOnm @1550nm @155Onm (pslnm-km) (nm) (pslnm-dB) (dBlm) (pm') (%) (nm) Exemple 1 <1500 22.2 350 >110 <1 0.5 85 1.09 0.68 Exemple lb -1500 19.5 330 <100 -10 0.5 95 Exemple 2 <1550 22.8 355 >115 <1 0.5 102 1.11 0.69 Exemple 2b -155C 23.0 360 <105 <1 0.5 98 1.61 0.72 Exemple 3 <1550 22.1 350 >110 <1 0.5 95 0.58 0.63 Exemple 4 <1550 22.0 340 >110 <1 0.3 90 1.28 0.69 Exemple 5 <1600 23.2 360 >116 <1 0.8 120 1.09 0.69 SMF 1 <1300 16.8 290 <90 >10 1 82 Exemple 6 <1350 21.4 340 >105 <1 0.7 77 1.12 0.66 SMF2 >1550 20.3 333 <105 >10 1 115 Exemple 7 <1550 22.8 355 >115 <1 0.8 111 125 0.70 -12-
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 est supérieure à 21 ps/nmlkm et le :FOM est supérieur à 105 ps/nm/dB, voire supérieur à 110 ps/nm/dB. On constate aussi que pour l'ensemble des profils selon l'invention, les pertes par courbure sur un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1625 nm sont très faibles, inférieures à 1 dB/m et que les pertes par microcourbures sont nettement inférieures aux pertes dans une SSMF. La figure 2 montre les profils des exemples 1 et 5 de la fibre selon l'invention et le pourcentage d'énergie du mode fondamental LPOI se propageant au delà du rayon r à 1550 nm dans la fibre pour ces deux exemples. On constate que peu d'énergie se propage dans et au delà de la gaine enterrée. La dispersion chromatique dans la fibre est ainsi augmentée sans pertes supplémentaires et la fibre conserve son caractère monomode aux longueurs d'onde utiles. En particulier, le rapport du rayon du mode fondamental LPOI se propageant dans la fibre, noté W02 et pris selon la deuxième définition de Petermann, sur le rayon de la gaine intermédiaire r2 est inférieur à 0,7. Ce rapport maîtrisé garantit que les pertes linéiques dans la fibre sont limitées et permet d'atteindre des valeurs de FOM importantes pour la fibre de compensation selon l'invention. En outre, on constate à partir du tableau II que le pourcentage d'énergie présente dans la gaine enterrée, notée Energie 3, est limitée, inférieure à 1,3%. La fibre selon l'invention présente donc une longueur d'onde de coupure effective kcefî limitée, inférieure à 1600 nm, voire inférieure à 1550 nm. La gaine enterrée, qui ne contient que très peu d'énergie du signal se propageant dans la fibre, constitue aussi une bonne protection contre les pertes en courbures et en microcourbures. En particulier, la fibre de compensation selon l'invention présente, pour la longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de courbure de 10 mm PPC10n,,,, inférieures ou égales à 10 dB/m et des pertes en microcourbures nettement inférieures à celles d'une SSMF. La fibre selon l'invention de l'exemple 6 peut être obtenue à partir d'une SSMF (SMF1) en augmentant légèrement le rayon du coeur r1 jusqu'à 4,55 m et en ajoutant une tranche enterrée à -5.10-3 telle que (r2-ri)=2,8 m et r3=14 m. On obtient alors un rapport W02/r2 = 0,66 avec 1,12% d'énergie présente dans la gaine -13-
enterrée. Tout ceci conduit à une nette augmentation de la dispersion chromatique à 21,4 ps/nm-km, une nette diminution des pertes par courbures(PPCiomm < 1 dB/m @1625nm) et une sensibilité aux microcourbures 0,7 fois moindre par rapport à la SSMF.
La fibre selon l'invention de l'exemple 7 peut être obtenue à partir d'une SMF à grande surface effective (SMF2) en ajoutant une tranche enterrée à -5.10-3 telle que (r2-rl)=2,4 itm et r3= 15,0 m. On obtient alors un rapport W02/r2 = 0,70 avec 1,15% d'énergie présente dans la gaine enterrée. Tout ceci conduit à une longueur d'onde de coupure effective Xceff plus faible, une nette augmentation de la dispersion chromatique à 22,8 ps/nm-km, une nette diminution des pertes par courbures (PPCIomm < 1 dB/m @l625nm) et une sensibilité aux microcourbures 0,8 fois moindre par rapport à une SSMF. Le graphe de la figure 3 permet de mieux illustrer l'impact de la gaine enterrée sur les caractéristiques optiques de la fibre de compensation. La figure 3 est un graphe illustrant la valeur de la dispersion chromatique en fonction de la valeur d'indice de la gaine enterrée Dn3. Le point du graphe de la figure 3 pour lequel la dispersion chromatique est la plus forte correspond à la fibre de l'exemple 1. En partant de ce profil de fibre (exemple 1) et en augmentant uniquement l'indice de la gaine enterrée Dn3 jusqu'à 0 pour parvenir à l'exemple lb qui est hors invention, on remarque que la dispersion diminue jusqu'à 19. 5 ps/nm-km, ce qui réduit le FOM en dessous de 100 ps/nm-dB pour des pertes linéiques sensiblement constantes. Les pertes par courbures PPC10,,,,r, augmentent jusqu'à I 0 dB/m à 1625 nm et le X,ceff augmente également. 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 tube de silice dans lequel sont déposés des couches de silice dopée et qui est ensuite manchonné ou rechargé pour terminer la gaine optique extérieure. La déposition peut se faire par méthode de dépôt du type MCVD (pour Modified ChemicaI 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, mais il est cependant possible -14-
de réaliser la préforme de la fibre selon l'invention aussi par des techniques de CVD, VAD ou OVD. Les valeurs de FOM données dans le Tableau II correspondent à des exemples de fibres classiques et bas coût, c'est-à-dire n'ayant pas de coeur en silice pure ou plus exactement ayant une gaine extérieure optique d'indice proche de celui de la silice. La fibre selon l'invention sera préférentiellement réalisée avec une gaine extérieure optique d'indice proche de celui de la silice mais elle peut néanmoins être réalisée avec un coeur de silice pure, ce qui réduit encore les pertes linéiques et améliore le FOM mais augmente le coût à cause de la fabrication d'une gaine extérieure en silice dopée ayant un indice plus faible que la silice pure. 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. Le module de compensation de la dispersion selon l'invention peut être utilisé pour compenser la dispersion chromatique dans une liaison à fibre sous-marine présentant une dispersion chromatique négative ou pour rattraper une surcompensation dans une ligne de transmission terrestre à fibre présentant une dispersion chromatique positive. Un 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- par exemple dans le cas d'un système de transmission transatlantique. Une telle fibre de transmission présente, dans la plage de longueurs d'onde considérée, une dispersion chromatique négative et une pente de dispersion chromatique positive. Une P-DCF peut être câblée et utilisée en ligne ou en module prévu à chaque noeud ou à chaque extrémité du système pour compenser la dispersion accumulée dans une portion de ligne. Une fibre de compensation disposée dans un tel module optique est généralement enroulée dans un boîtier du module. Du fait de la volonté de miniaturisation des boîtiers, les fibres de compensation sont destinées à être enroulées sur des diamètres de plus en plus petits. Par ailleurs, la superposition des enroulements de fibres dans les boîtiers de module provoque des contraintes de microcourbures sur les fibres. -15-
La fibre selon l'invention est donc particulièrement bien adaptée à une application en module de compensation comprenant un boîtier de petite dimension qui limitera l'encombrement, souvent critique, au niveau de l'émetteur, des noeuds ou du récepteur dans les systèmes de transmission.
Le tableau III ci-dessous donne des caractéristiques de dimensions et optiques pour un module classique de compensation de dispersion comprenant 80 km de fibre SSMF bobinées sur un mandrin de diamètre sensiblement égal à 90 mm et pour un module selon l'invention comprenant 80 km de fibre selon l'invention bobinées sur un mandrin de diamètre sensiblement égal à 90 rnm. La fibre selon l'invention correspond sensiblement à l'exemple 1 des tableaux I et II. Le tableau III fournit successivement les dimensions du boîtier en mm3, la longueur du boîtier en mm, la longueur d'onde de coupure effective kceff, la dispersion cumulée dans la portion du fibre située dans le module en ps/nm, les pertes par soudure et les pertes d'insertion en dB, les pertes d'insertion maximales sur la bande C+ de 1530 à 1570 nm, la surface effective Aeff en 1rm2 et la dispersion de mode de polarisation en ps, notée PMD pour Polarisation Mode Dispersion. Les valeurs de dispersion chromatique D, de pertes par soudure et d'insertion, de surface effective Aeff et de PMD sont données à la longueur d'onde de 1550 nm.
TABLEAU III D cumulée Perte Perte Perte Ad, PMD Modules Dimensions Longueur Âc~rr soudures d'insertion d'insertion cumulée @1550nm @1550nm @1550nm max Bande C+ m @1550nm (mm'mm'mm) (nm) (nm) (ps/nm) (dB) (dB) (dB) (MI (ps) lvlodule SMF 224'234`195 79.5 1300 1338 0.16 15.7 16.0 82 0.87 Module invention 224`234`145 63.1 1450 1338 020 12.5 12.8 85 0.43 Il ressort du tableau III que le module selon l'invention présente des dimensions plus faibles, en particulier une épaisseur moindre, et des pertes d'insertion et une PMD cumulée nettement réduites. En outre, comme la fibre selon l'invention possède une très bonne tenue en courbures et une faible sensibilité aux microcourbures, elle ne présente pas d'augmentation de pertes une fois bobinée : les pertes d'insertion du module restent très faibles sur toute la bande C+ d'utilisation de 1530 à 1570 nm. -16-
L'utilisation d'une fibre selon l'invention permettrait également, pour des modules de compensation de 335 ps/nm de dispersion cumulée à 1550 nm û équivalent à 20 km de SSMF standard û de passer d'une épaisseur de 95 mm à 45 mm ; et pour des modules de compensation de 837 ps/nm de dispersion cumulée à 1550 nm û équivalent à 50 km de SSMF û de passer d'une épaisseur de 145 mm à 95 mm, le tout pour un diamètre de mandrin constant sensiblement égal à 90 mm. Par ailleurs,, étant donnée la bonne tenue aux courbures et aux microcourbures de la fibre selon l'invention, les diamètres de mandrins utilisés dans les modules de compensation de dispersion pourraient être réduits sans que les pertes d'insertion en soient affectées, ce qui aurait pour conséquence de réduire encore les dimensions des boîtiers des modules.

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Une fibre optique à compensation de dispersion chromatique, comprenant : - un coeur central présentant un rayon ri et une différence d'indice Dn1 avec une gaine optique extérieure; - une gaine intermédiaire présentant un rayon r2 et une différence d'indice Dn2 avec la gaine optique extérieure, la gaine intermédiaire ayant une largeur (r2 û ri) supérieure ou égale à 2,0 m; - une gaine intérieure enterrée présentant un rayon r3 et une différence d'indice Dn3 inférieure ou égale à -3,0.10- 3 avec la gaine optique extérieure; la fibre présentant, pour la longueur d'onde de 1550 nm - une dispersion chromatique positive supérieure ou égale à 21 ps/nm/km ; et - un rapport de rayon de mode sur le rayon de la gaine intermédiaire (W02/r2) inférieur ou égal à 0,7.
2. La fibre de la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, un facteur de mérite (FOM) supérieur ou égal à 105 ps/nn3/dB.
3. La fibre de la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le coeur central présente un rayon ri compris entre 4 m et 6,50 m pour une différence d'indice Dn1 avec une gaine optique extérieure comprise entre 4,0.10-3 et 6,5.10-3.
4. La fibre de la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la gaine enterrée présente un rayon r3 inférieur ou égal à 16 m.
5. La fibre de l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la gaine intermédiaire présente une différence d'indice Dn2 avec la gaine optique extérieure comprise entre -1,0 et 2,0.10-3. -18-
6. La fibre de l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle présente, pour la longueur d'onde de 1625 nm, des pertes en courbure sur un rayon de 10 mm, inférieures ou égales à 1 dB/m
7. La fibre de l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, des pertes en microcourbures jusqu'à 0,8 fois moindre que les pertes en microcourbures d'une SSMF soumis à des contraintes identiques.
8. La fibre de l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle présente, pour le mode de propagation fondamental à 1550 nm, une surface effective (Ae f-) supérieure ou égale à 80 m2.
9. La fibre de l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle présente une longueur d'onde de coupure effective (Xceff) inférieure ou égale à 1600 nm.
10. La fibre de l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, moins de 1,3% d'énergie dans la gaine enterrée.
11. Un module de compensation de dispersion chromatique comprenant au moins une portion de la fibre de l'une des revendications 1 à 10.
12. Le module de la revendication 11, caractérisé en ce qu'il présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, des pertes d'insertion inférieures ou égales à 12,5 dB pour une dispersion cumulée de 1338 ps/nm.
13. Le module de la revendication I1 ou 12, caractérisé en ce qu'il présente, pour une longueur d'onde comprise entre 1530 nm et 1570 nm, des pertes d'insertion inférieures ou égales à 13 dB pour une dispersion cumulée de 1338 ps/nm. -19-
14. Le module de la revendication 11, 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il présente, pour la longueur d'onde de 1550 nm, une dispersion de mode de polarisation inférieure ou égale à 0,50 ps.
15. Le module de l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier dans lequel la portion de fibre est enroulée, le boîtier présentant une épaisseur au moins 25% plus faible qu'un boîtier contenant une SSMF pour une même valeur de dispersion cumulée.
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