FR2908250A1 - Fibre de compensation de la dispersion chromatique - Google Patents

Abstract

Un système de transmission optique sur une bande spectrale donnée, comprend une fibre optique de transmission de longueur L0, de dispersion chromatique D0 et de pente de dispersion chromatique S0 et au moins deux fibres de compensation de dispersion chromatique (DCFi) de longueur Li, de dispersion chromatique Di et de pente de dispersion chromatique Si. Les fibres de compensation de dispersion vérifient sensiblement les relations suivantes à une longueur d'onde médiane (lambda0) de la bande spectrale donnée : Et au moins deux des fibres de compensation de dispersion ont des valeurs de pente de la pente de dispersion SSi de signes opposés afin de minimiser la valeur absolue de la dispersion chromatique résiduelle.

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, de la pente de dispersion chromatique et de la pente 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 ne et de la gaine externe ng sont tels que nc>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 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 10Gbit/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. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -2 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 5 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, 10 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. Pour compenser la dispersion chromatique et la pente de dispersion 15 chromatique dans des fibres SMF ou NZDSF+ utilisées comme fibres de ligne, on peut utiliser de 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 20 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 fibre de compensation DCF. Par ailleurs, la valeur de dispersion chromatique pour une fibre DCF n'est 25 généralement pas une fonction linéaire de la longueur d'onde ; alors que la dispersion chromatique est une fonction sensiblement linéaire de la longueur d'onde pour une fibre de ligne. On cherchera donc également à limiter la pente de la pente de dispersion chromatique, en particulier pour des débits importants et/ou des transmissions très longues distances. Cette pente de la pente est classiquement la 30 dérivée seconde de la dispersion chromatique par rapport à la longueur d'onde. Dans ce contexte, on appelle dispersion résiduelle RD (de l'anglais "Residual Dispersion"), la valeur de la dispersion chromatique mesurée en bout de ligne pour une longueur R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -3 d'ondre donnée. Typiquement, la dispersion résiduelle sera nulle à une longueur d'onde de référence, par exemple à 1550 nm, et augmentera pour les longueurs d'onde éloignées de cette longueur d'onde de référence, du fait d'une pente de la pente de dispersion chromatique non nulle dans la fibre de compensation. Dans ce 5 contexte, on appelle dispersion résiduelle maximale RD,,,ax, la valeur maximale de la dispersion résiduelle dans une bande spectrale considérée. L'influence de la pente de la pente de la dispersion chromatique a déjà été identifiée dans l'art antérieur. Par exemple, le document EP-A-1 213 595 propose d'imposer des critères non seulement sur le rapport de dispersion sur la pente de 10 dispersion (DOS) de la fibre de compensation mais aussi sur le rapport de la pente sur la pente de la pente de dispersion à la longueur d'onde de 1570 nm pour réduire la valeur absolue de la dispersion résiduelle sur les bandes C et L considérées. Par ailleurs, de nombreux documents de l'art antérieur proposent de combiner plusieurs portions de fibres de compensation de dispersion différentes pour 15 atteindre des valeurs de dispersion chromatique et de pente de dispersion chromatique cumulées cibles. Par exemple, le document EP-A-1 278 316 propose un module de compensation de dispersion qui comprend plusieurs fibres de compensation ayant des valeurs de dispersion et de pente différentes pour rattraper les fluctuations de 20 fabrication des fibres. De même, le document WO-A-02/056069 propose d'utiliser deux fibres de compensation ayant des valeurs de dispersion et de pente différentes. L'article de H.P. Hsu et R. B. Chesler, Trisection Wide Spectral Band Fiber Dispersion Compensation , IEEE Photonics Technology letters, Vol. 4, No. 4, avril 1992, propose d'associer trois fibres ayant des valeurs de dispersion et de pente 25 différentes pour produire une fibre de transmission ayant des valeurs de dispersion et de pente de dispersions très faibles. La pente de la pente de la dispersion n'est cependant pas prise en considération dans ces documents et une dispersion résiduelle persiste. Le document US 2002/0159119 propose un système de compensation de la 30 dispersion chromatique comprenant une pluralité de fibres de compensation afin de compenser la dispersion et la pente de dispersion dans la ligne de transmission. Ce R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -4 document propose en outre de tenir compte d'effets d'ordres supérieurs et d'utiliser alors autant de fibres de compensation que d'ordre à compenser. L'association de plusieurs fibres de compensation a aussi été proposée pour permettre une compensation de dispersion chromatique sur plusieurs bandes 5 spectrales. Ainsi, par exemple, le document EP-A-1 383 256 propose un module de compensation de dispersion qui comprend plusieurs sous modules avec des fibres de compensation différentes pour permettre une compensation de dispersion chromatique sur une ou plusieurs bandes spectrales. L'article numéro TUJ6 de Lars Grüner-Nielsen, et al., Module for simultaneous C+L band dispersion 10 compensation and Raman amplification , présenté à la conférence OFC 2002 en date du 19/03/2002, propose d'utiliser un module de compensation utilisant deux fibres de compensation pour permettre une compensation de dispersion chromatique sur les deux bandes spectrales C et L. La pente de la pente de la dispersion n'est cependant pas prise en considération dans ces documents et une dispersion résiduelle 15 persiste. Il a aussi été établi que plus le rapport DOS est faible, plus la valeur absolue de la dispersion résiduelle RD sera importante sur une bande spectrale donnée. En effet, pour atteindre un DOS faible, il est nécessaire que la pente de la dispersion soit relativement élevée à la longueur d'onde de référence, ce qui impose une pente de la 20 pente relativement importante. On peut se référer par exemple à l'article numéro Th 1.6.4 de Jean-Christophe Antona, et al., Impact of Imperfect Wideband Dispersion Compensation on the Performance of WDM Transmission Systems at 40 Gbit/s , présenté à la conférence ECOC 2006 en date du 28/09/2006 et qui reporte des valeurs absolues de dispersion résiduelle en fonction de valeur de DOS pour 25 différentes fibres de compensation. Le graphe de la figure 1 illustre cette constatation. Ce graphe illustre la valeur absolue de la dispersion résiduelle maximale RDmax pour différentes valeurs de DOS dans la bande spectrale C+ ( de 1530 nm à 1570 nm). La courbe en trait fin interrompu reproduit la valeur absolue de la dispersion résiduelle maximale atteint 30 avec une fibre de compensation classique et la courbe en trait continu épais reproduit la valeur absolue de la dispersion résiduelle maximale atteint avec l'association de deux fibres de compensation comme proposé dans l'invention. Ce graphe montre R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -5 bien que, avec une fibre de dispersion classique de l'art antérieur, la valeur absolue de la dispersion résiduelle est élevée lorsque le DOS est faible et non nulle pour des valeurs de DOS plus élevées. Il existe donc un besoin pour un système de compensation de dispersion 5 chromatique qui permette de réduire fortement, voire d'annuler, la valeur absolue de la dispersion chromatique résiduelle sur une bande spectrale donnée. A cet effet, l'invention propose de se limiter à une bande spectrale donnée dans laquelle la fibre de ligne présente une dispersion chromatique qui est une fonction linéaire de la longueur d'onde et dans laquelle la fibre de compensation 10 présente une dispersion chromatique qui est une fonction parabolique de la longueur d'onde. L'invention propose alors d'utiliser plusieurs fibres de compensation dont au moins deux présentent des valeurs de pente de la pente de signes opposés afin de compenser partiellement, voire entièrement, les effets de la pente de la pente de dispersion.

15 En se référant au graphe de la figure 1, on remarque qu'une telle association de deux fibres de compensation de dispersion permet de réduire fortement la valeur absolue de la dispersion résiduelle maximale pour un DOS faible et d'annuler même complètement la dispersion résiduelle maximale pour des systèmes de transmission ayant des valeurs de DOS plus élevées.

20 L'invention propose plus particulièrement un système de transmission optique sur une bande spectrale donnée, le système comprenant : - une longueur donnée (Lo) d'une fibre optique de transmission présentant, à une longueur d'onde médiane (Io) de la bande spectrale donnée, une dispersion chromatique Do(X0) et de pente de dispersion 25 chromatique So(X0) données; et au moins deux fibres de compensation de dispersion chromatique (DCF;) de longueur respective (Li), chaque fibre de compensation de dispersion présentant, à ladite longueur d'onde médiane (Xo), des valeurs de dispersion chromatique D;(Xo), de pente de dispersion 30 chromatique S;(4) vérifiant sensiblement les relations suivantes : R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -6 Do(l)•Lo+>(Di(Âo)•Li)=Ops/nm So(/1o)•Lo+E(Si(Âo)•Li)=0ps/nm2 au moins deux parmi les fibres de compensation de la dispersion ayant des valeurs de pente de la pente de dispersion SS;(X0) de signes opposés.

5 Selon un mode de réalisation, les valeurs de pente de la pente de dispersion (SS;) des fibres de compensation (DCF;) vérifient en outre sensiblement la relation suivante : (SSi(2o)•Li) Lo <0.002ps/nm3 /km. Selon un mode de réalisation, la bande spectrale donnée présente une 10 largeur spectrale inférieure ou égale à 40 nm. Selon un mode de réalisation, la bande spectrale donnée est choisie parmi toute ou une partie de la bande C ou C+, la bande L, la bande S. L'invention propose aussi un procédé de compensation de la dispersion chromatique d'une longueur donnée (Lo) d'une fibre de transmission sur une bande 15 spectrale donnée, comprenant les étapes consistant à : - sélectionner au moins deux fibres de compensation de dispersion chromatique (DCF;) présentant chacune une valeur de pente de la pente de dispersion (SS;) donnée à une longueur d'onde médiane (Xo) de la bande spectrale donnée, au moins deux fibres de compensation 20 de la dispersion étant sélectionnées avec des valeurs de pente de la pente de dispersion SSi(Xo) de signes opposés, assembler des longueurs données (Li) de chaque fibre de compensation de dispersion, les fibres de compensation de dispersion étant sélectionnées et les longueurs 25 de chaque fibre sélectionnée étant choisies pour vérifier sensiblement la relation suivante : R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 (SSi(20 )•Li) Lo <0.002ps/nni3 /km. Selon un mode de réalisation, les fibres de compensation de dispersion (DCFi) sont sélectionnées pour vérifier en outre sensiblement les relations suivantes : Do(Âo)•Lo+E(Di (.1o)•Li)=Ops/nm 5 So(.1o).Lo+E(Si(.1o)•Li)=0ps/nmz avec Di(X0) et S;(?,.o) respectivement les valeurs de dispersion et de pente de la dispersion des fibres de compensation à la longueur d'onde médiane (X0) de la bande spectrale donnée; et avec la fibre de transmission de longueur (Lo) présentant, à une longueur d'onde médiane (X0) de la bande spectrale donnée, une dispersion 10 chromatique Do(ao) et de pente de dispersion chromatique So(X0) données. 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 15 - figure 1, déjà décrite, un graphe de la valeur absolue de la dispersion résiduelle maximale RDmax pour différentes valeurs de DOS dans la bande spectrale C+ ; - figure 2, une représentation graphique du profil consigne des fibres de compensation de dispersion selon l'invention; - figure 3, un graphe illustrant le spectre de dispersion d'une fibre de compensation 20 de l'art antérieur présentant un DOS de 100 nm à 1550 nm; - figures 4 et 5, des graphes illustrant les spectres de dispersion de deux fibres de compensation associées selon l'invention pour compenser la dispersion d'une fibre de ligne ayant un DOS de 100 nm à 1550nm; - figure 6, un graphe illustrant le spectre de dispersion d'une autre fibre de 25 compensation pouvant être associée selon l'invention aux fibres des figures 4 et 5 pour compenser la dispersion d'une fibre de ligne ayant un DOS de 100 nm à 1550nm ; R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc - 7 2908250 - 8 - figure 7, un graphe illustrant le spectre de dispersion d'une autre fibre de compensation pouvant être associée selon l'invention à la fibre de la figure 4 pour compenser la dispersion d'une fibre de ligne ayant un DOS de 100 nm à1550 nm ; 5 figure 8, un graphe illustrant les spectres de la dispersion résiduelle sur la bande C+ pour un système de transmission utilisant la fibre de compensation de la figure 3 et pour un système de transmission utilisant l'association des fibres des figures 4 et 5; figure 9, un graphe illustrant les spectres de la dispersion résiduelle sur la bande 10 C+ pour un système de transmission utilisant la fibre de compensation de la figure 3 et pour un système de transmission utilisant l'association des fibres des figures 4, 5 et 6 ; - figure 10, un graphe illustrant les spectres de la dispersion résiduelle sur la bande C+ pour un système de transmission utilisant la fibre de compensation de la 15 figure 3 et pour un système de transmission utilisant l'association des fibres des figures 4 et 7. Pour compenser la dispersion chromatique et la pente de dispersion chromatique cumulées dans une fibre optique de ligne sur une bande spectrale 20 donnée et quelque soit le rapport de la dispersion chromatique sur la pente de dispersion (DOS), l'invention propose d'utiliser au moins deux fibres de compensation de dispersion, notées par la suite DCF; et plus souvent DCF1 et DCF2. Au moins deux parmi ces fibres de compensation sont choisies avec des valeurs de pente de la pente de la dispersion de signes opposés afin de compenser les variations 25 de pente de la dispersion des fibres de compensation. Ainsi, la valeur absolue de la dispersion chromatique résiduelle RD peut être fortement réduite sur la bande spectrale considérée. Dans le cadre de l'invention, on choisit de se limiter à une bande spectrale donnée, qui peut être tout ou partie la bande C+, la bande L, la bande S ou tout autre 30 bande optiquement utile, afin de permettre une modélisation précise de la dispersion en fonction de la longueur d'onde sur cette bande spectrale donnée. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 9 En effet, comme mentionné précédemment, une fibre de ligne présente typiquement une variation de dispersion chromatique en fonction de la longueur d'onde sensiblement linéaire, c'est-à-dire que la dispersion d'une fibre de ligne en fonction de la longueur d'onde peut s'exprimer comme suit : 5 D0(2) = Do(20)+So(2o)•(~, -2o) (1) Avec Do la dispersion chromatique et So la pente de la dispersion chromatique dans la fibre de ligne ; et Io la longueur d'onde médiane de la bande spectrale considérée. Cette modélisation (1) de la dispersion chromatique en fonction de la 10 longueur d'onde pour une fibre de ligne peut être considérée comme une approximation si l'on considère une bande spectrale très large. En revanche, si l'on se positionne dans une bande spectrale limitée, par exemple d'une largueur inférieure ou égale à 40 nm, cette modélisation linéaire de la dispersion chromatique en fonction de la longueur d'onde est relativement exacte ù une exactitude parfaite étant 15 impossible à obtenir étant donné les effets d'ordres supérieurs qui peuvent entrer en considération. Or, comme mentionné précédemment, une fibre de compensation ne présente généralement pas une variation linéaire de la dispersion chromatique en fonction de la longueur d'onde. En revanche, sur une bande spectrale limitée, on peut 20 considérer qu'une fibre de compensation présente une dispersion chromatique qui est une fonction parabolique de la longueur d'onde, c'est-à-dire que la dispersion d'une fibre de compensation en fonction de la longueur d'onde peut s'exprimer comme suit : 2 2 D,(2)=D,(20)+ù.1.0.)+SS,(Âo). 2 0) (2) 25 Avec D; la dispersion chromatique, Si la pente de la dispersion chromatique et SS, la pente de la pente de la dispersion chromatique dans la fibre de compensation ; et X0 la longueur d'onde médiane de la bande spectrale considérée. Cette modélisation (2) de la dispersion chromatique en fonction de la longueur d'onde pour une fibre de compensation est inexacte si l'on considère une 30 bande spectrale très large. Comme cela est illustré sur les figures 3 à 7, les spectres R :\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -10- de la dispersion chromatique en fonction de la longueur d'onde pour les fibres de compensation présentent des points d'inflexion qui montrent bien que la pente de la pente de la dispersion ne reste pas constante quelle que soit la longueur d'onde à laquelle on se place. En revanche, si l'on se positionne dans une bande spectrale 5 limitée, par exemple d'une largueur inférieure ou égale à 40 nm, cette modélisation parabolique de la dispersion chromatique en fonction de la longueur d'onde est relativement exacte. L'invention propose ainsi une solution pour une compensation optimale de la dispersion chromatique sur une bande spectrale donnée, c'est-à-dire avec une 10 valeur absolue de dispersion résiduelle fortement réduite, voire annulée, dans cette bande spectrale donnée par rapport aux solutions apportées par les fibres de compensation connues dans l'art antérieur. En effet, quelle que soit la fibre de compensation utilisée dans les systèmes de l'art antérieur, la pente de la pente de dispersion ne pouvait être totalement 15 annulée, ce qui entraînait de facto une dispersion résiduelle. De fait, il ressort des relations (1) et (2) ci-dessus que les valeurs de dispersion Do, D; peuvent se compenser tout comme les valeurs de pente de dispersion So, Si, mais la pente de la pente de dispersion SS; introduite par la fibre de compensation elle-même demeure et introduit une dispersion résiduelle.

20 Certes le document EP-A-1 213 595 cité plus haut propose d'imposer une contrainte sur le rapport de la pente sur la pente de la pente de dispersion à la longueur d'onde de 1570 nm pour réduire la valeur absolue de la dispersion chromatique résiduelle sur les bandes C et L considérées. Mais cette contrainte ne s'applique qu'à une seule fibre DCF et vient s'ajouter à la contrainte sur le rapport de 25 la dispersion sur la pente de dispersion DOS. Elle ne permet donc pas une réduction significative de la valeur absolue de la dispersion résiduelle. En outre, les exemples de fibres données dans ce document mentionnent des valeurs de DOS supérieures à 150 nm. Or, certaines fibres NZDSF, par exemple la fibre commercialisée par la 30 société Corning sous la référence e-LEAF , présentent un DOS très faible, de l'ordre de 50 nm à 1550 nm. Comme ces fibres de ligne sont utilisées dans les transmissions longue distance à débits élevés, il est important de pouvoir compenser R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -11- la dispersion chromatique cumulée de ces fibres avec une fibre de compensation présentant une valeur de DOS aussi faible. L'invention propose donc une solution pour une compensation optimale de la dispersion chromatique sur une bande spectrale donnée quelle que soit la valeur de 5 DOS de la fibre de ligne à compenser. La plupart des systèmes de transmission hauts débits, c'est-à-dire pour lesquels la valeur absolue de la dispersion chromatique résiduelle doit être réduite au maximum, fonctionnent sur une ou plusieurs bandes spectrales données, relativement limitées et disjointes. Le système de compensation de dispersion de l'invention est donc particulièrement adapté à de tels systèmes de 10 transmission. L'invention propose en particulier d'utiliser au moins deux fibres de compensation pour une compensation optimale non seulement de la dispersion et de la pente de dispersion de la fibre de ligne, mais aussi pour une compensation de la pente de la pente de dispersion entres les fibres de compensation utilisées, ce qui 15 n'était pas possible avec une seule fibre DCF Ainsi, la valeur absolue de la dispersion résiduelle sera minimisée, voire annulée. En particulier, l'invention propose de choisir les fibres de compensation de dispersion DCFi, pour que les relations suivantes soient respectées à une longueur d'onde médiane Xo de la bande spectrale considérée : 20 Do(Âo)•Lo+>(Di(2o)•Li)=Ops/nm (3) So(.1o)•Lo+(Si(.io)•Li)=0ps/nm2 (4) E(SSi(20) • Li) = Ops/nm3 (5) Avec Lo la longueur de la fibre de ligne et L; les longueurs des fibres de compensation utilisées. Dans le cas particulier où seules deux fibres de compensation 25 de dispersion sont utilisées, il ressort des relations (3) et (4) ci-dessus que l'on peut optimiser la longueur L1, L2 de chaque fibre de compensation utilisée dans le système en respectant les relations suivantes : R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -12- o Li = ù L [So(20).D2(20)ùDo(20)'S2(20)] (6) [s2(2.).D1(20)ùD2(20).S1(20)} [So(2o)' D, (2o) ùDo(20)'si (2o)] (7) On peut déduire de ces relations (6) et (7) et de la relation (5) un rapport optimal des valeurs de pente de pente de la dispersion chromatique lorsque deux 5 fibres de compensation sont utilisées, vérifiant la relation suivante : SS2(20) Do(20)'S2(2o) ù So(20)'D2(20) (8) SS1(20) Do (20) . SI (20 ) ù So (20) . DI (20 ) Si cette relation (8) est vérifiée, alors la dispersion résiduelle sur l'ensemble de la bande spectrale considérée sera nulle. Cette relation (8) peut ne pas être parfaitement vérifiée, par exemple du fait d'autres contraintes imposées aux fibres 10 DCF; telles que des contraintes sur la surface effective, les pertes par courbures ou la longueur d'onde de coupure qui influent sur les valeurs de dispersion DI, D2 et de pente de dispersion Si, S2 des fibres de compensation. Mais dans tous les cas, les valeurs de pente de la pente SSI et SS2 devront toujours avoir des signes opposés. La dispersion résiduelle RD sur la bande spectrale considérée s'exprimera 15 alors d'après la relation suivante : E(SSi(Âo) Li) RD(2)= ' 2Lo (2ùÂo) (9) L2 ( 2 0 R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc L'invention va maintenant être illustrée par quatre exemples détaillés ci-dessous. Pour ne pas alourdir la description, seuls les spectres de dispersion du 20 deuxième exemple sont illustrés dans les figures. Les fibres de dispersions utilisées dans le cadre de l'invention présentent un profil d'indice illustré schématiquement sur la figure 2. Le profil de la figure 2 présente un coeur central en forme de Step mais des formes Trapézoïdale ou parabolique ou en puissance supérieure à deux pourront être considérées. Ce Profil 25 est également un profil de consigne, c'est-à-dire représentatif du profil théorique de 2908250 -13- la fibre ; la fibre réellement obtenue après fibrage d'une préforme peut présenter un profil sensiblement différent. Chaque fibre de compensation utilisée dans le système optique selon l'invention comprend un coeur central présentant une différence d'indice positive Dili 5 avec une gaine optique externe; une première gaine intérieure enterrée et présentant une différence d'indice négative Dn2 avec la gaine externe, un anneau présentant une différence d'indice positive Dn3 avec la gaine externe et éventuellement une deuxième gaine enterrée présentant une différence d'indice négative Dn4 avec la gaine externe. On rappelle que la gaine externe est la gaine optique. Pour définir un 10 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 Dn1,2,3,4. Pour chacun des quatre exemples qui suivent, deux tableaux sont fournis. Un premier tableau rapporte les caractéristiques optiques des fibres utilisées dans un 15 exemple de système optique selon l'invention, sauf une ligne qui se rapporte à une fibre DCF classique de l'art antérieur pour des besoins de comparaison. Chaque premier tableau reporte les valeurs de dispersion D, de pente de dispersion S et de pente de la pente de dispersion SS ainsi que les valeurs de DOS données à la longueur d'onde de 1550 nm. Les longueurs de fibres de compensation à utiliser pour 20 100 km de fibre de ligne et la dispersion résiduelle maximale dans la bande C+ sont également reportées dans chaque premier tableau des exemples 1 à 4. Un second tableau rapporte les profils d'indice des fibres de compensation utilisées dans les simulations des quatre exemples donnés pour un système optique selon l'invention. Les valeurs d'indices relatifs sont données à la longueur d'onde de 633 nm.

25 Exemple 1 Dans ce premier exemple, la fibre de lignedu système de transmission présente un DOS de 50 nm. Comme expliqué précédemment, ces fibres de ligne sont utilisées dans les transmissions longue distance à débits élevés et il est important de 30 pouvoir compenser la dispersion chromatique cumulée de ces fibres en respectant cette valeur de DOS. La fibre de ligne de ce premier exemple est la fibre commercialisée sous la référence e-LEAF par la société Corning et la fibre de R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -14-compensation de l'art antérieur mentionnée dans le tableau 1-I correspond à une fibre typique présentant la valeur de DOS de 50 nm requise pour compenser la dispersion de la fibre de ligne. On remarque cependant dans le tableau 1-I, ainsi que sur la figure 1, que la compensation d'une fibre de ligne ayant un DOS aussi faible que 50 5 nm avec une unique fibre de compensation induit une forte valeur absolue de dispersion résiduelle sur les bords de la bande spectrale considérée. On constatera dans le tableau 1-1 que cette valeur absolue de dispersion résiduelle maximale est réduite du quart en utilisant deux fibres de compensation associées selon l'invention. L'invention nécessite certes un plus grand kilométrage de fibres de compensation 10 mais offre une plus grande liberté de choix des dispersions D1 et D2 et des pentes SI et S2, et donc des rapports dispersion sur pente DOS, et DOS2, sachant toutefois que les relations (3) et (4) doivent être vérifiées pour donner une valeur globale du DOS à 50 nm pour les fibres de compensation ; et réduit fortement la valeur absolue de la dispersion résiduelle maximale sur la bande C+ (de 1530 nm à 1570 nm).

15 Selon l'invention, une première fibre de compensation DCF, est choisie avec une pente de la pente SS1 négative et une deuxième fibre de compensation DCF2 est choisie avec une pente de la pente SS2 positive vérifiant au plus près la relation (5) de telle sorte que la valeur absolue de la dispersion résiduelle est minimisée. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 5 2908250 -15-Tableau 1-I RDmax Exemple 1 D S SS DOS L (1530-1570nm) ps/nm-km ps/nmz-km Ps/nm3-km nm km Ps/nm-km Fibre 4.25 0.085 0 50 100 de ligne DCF -150 -3.00 -0.0789 50 2.81 -0.44 art antérieur DCF1 -80 -2.00 -0.0500 40 3.24 -0.11 DCF2 -381 -4.59 0.2416 83 0.43 Tableau 1-II Exemple 1 Dn1 Dn2 Dn3 ri r2 r3 (x 10-3) (x 10-3) (x 10-3) ( m) ( m) ( m) DCF1 19.2 -22.0 16.0 1.94 5.23 6.65 DCF2 18.0 -14.1 15.0 1.85 6.00 7.40 R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 - 16- Exemple 2 Dans ce deuxième exemple, la fibre de ligne du système de transmission présente un DOS de 100 nm. La fibre de ligne de ce premier exemple est la fibre commercialisée sous la référence TrueWave RS par la société OFS et la 5 fibre compensation de l'art antérieur mentionnée dans le tableau 2-I correspond à une fibre typique présentant la valeur de DOS de 100 nm requise pour compenser la dispersion de la fibre de ligne. Le tableau 2-I montre que la valeur absolue de la dispersion résiduelle peut être réduite de moitié en utilisant deux fibres de compensation associées selon l'invention par rapport à l'utilisation d'une unique 10 fibre de compensation. Dans cet exemple, deux deuxième fibres de compensation différentes DCF2 et DCF2b ont été associées avec une première fibre de compensation DCF1 et une troisième fibre de compensation DCF3 a été associée aux fibres DCFZ et DCF2. On remarque en particulier qu'il est possible de choisir une fibre de compensation DCF2b 15 avec une pente de dispersion S positive alors même que la fibre de ligne présente une pente de dispersion positive. Ce choix est possible parce que la pente de dispersion est compensée par l'association de deux fibres, l'une pouvant avoir une pente de dispersion positive tant que l'autre présente une pente de dispersion négative qui permet la compensation requise pour la longueur considérée comme le montre la 20 relation (4). En outre, comme dans l'exemple 1, on remarque qu'une première fibre de compensation DCF1 est choisie avec une pente de la pente négative SS1 et une deuxième fibre de compensation DCF2, DCF2b est choisie avec une pente de la pente positive SS2, SS2b. De cette façon, on a bien une forte réduction de la pente de la 25 pente de dispersion conduisant à une valeur absolue de dispersion résiduelle minimisée. On remarque également qu'en associant une troisième fibre DCF3 aux deux premières fibres DCF1 et DCF2, la dispersion résiduelle peut pratiquement annulée. Cette compensation améliorée de la dispersion chromatique est vérifiée pour 30 une bande spectrale limitée d'environ 40 nm de large. Comme le montrent les figures 3 à 7, la dispersion d'une fibre de compensation en fonction de la longueur d'onde n'est pas linéaire, ni même parabolique si l'on considère plusieurs bandes spectrales R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -17- (de 1400 à 1700 nm). On constate que les graphes de dispersion en fonction de la longueur d'onde présentent des points d'inflexion représentatifs d'une inversion de signe de la pente de la pente. En revanche, si l'on se place sur une bande spectrale limitée, par exemple la 5 bande C+ représentée en zone grisées sur les figures 3 à 7, le spectre de dispersion de la fibre de compensation peut être approximée de près par une parabole avec une valeur de pente de la pente sensiblement constante. On choisit toujours des fibres de compensation telles qu'au moins deux d'entre elles aient des valeurs de pente de la pente de signes opposés et de préférence dont les spectres de dispersion ne présentent 10 pas de point d'inflexion dans la bande spectrale considérée. On pourra en outre choisir des fibres de compensation ayant des points d'inflexion de part et d'autre de la bande spectrale considérée. Les figures 8, 9 et 10 illustrent les résultats obtenus avec deux et trois fibres de compensation associées selon l'invention par rapport à une unique fibre de 15 compensation. La courbe en trait fin interrompu reproduit la dispersion résiduelle introduite par une fibre de compensation classique (la fibre de la figure 3) et la courbe en trait continu épais reproduit la dispersion résiduelle introduite par l'association de deux fibres de compensation selon l'invention (DCF1+DCF2, DCFI+DCF2+DCF3 et DCFI+DCF2b).

20 Ces graphes illustrent les valeurs reportées dans le tableau 2-I et montrent bien que la valeur absolue de la dispersion résiduelle en bordure de bande spectrale est fortement diminuée en associant deux fibres de compensation ayant des valeurs de pente de la pente de signes opposés et peut même être annulée en associant trois fibres de compensation dont au moins deux ont des valeurs de pente de la pente de 25 signes opposés. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot. doc 5 2908250 -18-Tableau 2-I RDmax Exemple 2 D S SS DOS L (1530-1570nm) ps/nm-km ps/nm2-km Ps/nm3-km nm km Ps/nm-km Fibre 4.5 0.045 0 100 100 de ligne DCF -150 -1.50 -0.0125 100 3.00 -0.075 art antérieur DCF1 -125 -1. 39 -0.0158 90 2.38 -0.039 DCF2 -253 -1.98 0.0299 128 0.60 DCF1 -125 -1.39 -0.0158 90 1.34 0.000 DCF2 -253 -1.98 0.0299 128 0.49 DCF3 -216 -2.27 0.009 95 0.73 DCF1 -125 -1.39 -0.0158 90 3.34 -0.053 DCF2b -403 2.09 0.3480 -193 0.08 Tableau 2-II Exemple 2 Dn1 Dn2 Dn3 r, r2 r3 (x 10-3) (x 10-3) (x 10-3) ( m) ( m) ( m) DCF, 24.0 -15.0 6.0 1.59 4.22 7.10 DCF2 22. 2 -11.3 7.3 1.56 4.78 7.33 DCF3 20.5 -9.1 6.8 1.58 5.33 7.75 DCF2b 22.3 -5. 6 8.1 1.39 6.87 9.10 R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 -19- Exemple 3 Dans ce troisième exemple, la fibre de ligne du système de transmission présente un DOS de 154 nm. La fibre de ligne de ce troisième exemple est la fibre commercialisée sous la référence TeraLight par la société Draka Comteq et la fibre 5 compensation de l'art antérieur mentionnée dans le tableau 3-I correspond à une fibre typique présentant la valeur de DOS de 154 nm requise pour compenser la dispersion de la fibre de ligne. Le tableau 3-I montre que la valeur absolue de la dispersion résiduelle peut être pratiquement annulée en utilisant deux fibres de compensation associées selon l'invention par rapport à l'utilisation d'une unique fibre de 10 compensation. Tableau 3-I RDmax Exemple 3 D S SS DOS L (1530ps/nm-km ps/nm2-km ps/nm3-km nm km 1570nm) ps/nm-km Fibre 8.00 0.052 0 154 100 de ligne DCF -150 -0.97 -0.0049 154 5.33 -0.052 art antérieur DCF, -100 -0.77 -0.0038 130 3.47 -0.002 DCF2 -250 -1.40 0.0070 179 1.81 Tableau 3-II Exemple 3 Dn, Dn2 Dn3 r, r2 r3 (x 10 3) (x 10-3) (x 10-3) ( m) ( m) ( m) DCF, 20.5 -11.9 6.0 1.73 4.39 7.12 DCF2 31.6 -11.7 4.6 1.24 3.56 7.11 R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 15 10 2908250 -20- Exemple 4 Dans ce quatrième exemple, la fibre de ligne du système de transmission est une SSMF et présente un DOS de 300 nm. Une telle fibre de ligne peut être compenser par une quelconque fibre DCF ayant un DOS de 300 nm. Le tableau 4-I 5 montre que la dispersion résiduelle peut être pratiquement annulée en utilisant deux fibres de compensation associées selon l'invention par rapport à l'utilisation d'une unique fibre de compensation. Tableau 4-I RDmax Exemple 4 D S SS DOS L (1530- ps/nm-km ps/nm2-km ps/nm'-km nm km 1570nm) ps/nm-km Fibre 17.40 0.058 0 300 100 de ligne DCF -150 -0.50 0.0020 300 11.53 0.041 art antérieur DCF, -80 -0.32 -0.0016 249 8.70 -0.002 DCF2 _ -0.69 0.0035 344 4.38 -236 Tableau 4-II Exemple 4 Dnl Dn2 Dn3 r, r2 r3 (x 10-3) (x 10-3) (x 10-3) ( m) ( m) (Inn) DCF, 22.6 -5.0 2.5 1.44 4.67 9.00 DCF2 40.0 -8.3 7. 3 0.99 3.70 5.09 R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc 2908250 - 21 - Les fibres de compensation DCFi selon l'invention sont donc sélectionnées telles que leurs dispersions Di, leurs pentes Si et leurs longueurs respectives Li vérifient les relations (3) et (4) précitées : Do(20)-Lo +(Di(/îo)-Li) = 0 5 So(2o).Lo +(Si(20)-Li) = 0 et telles qu'au moins deux d'entre elles aient des valeurs de pente de la pente de dispersion SS; données à la longueur d'onde médiane X0 d'une bande spectrale considérée de signes opposés. De préférence, les fibres de compensation DCFi sont choisies telles que la 10 valeur absolue de la dispersion résiduelle donnée par la relation (9) précitée soit inférieure à 0.4ps/nm-km sur toute la bande spectrale considérée, soit : 1(SSi(Âo)-Li) IRD(2)I= ' 2Lo (2ûÂo F <0.4psl nmûkm Lo <0.002ps/nm3 /km (10) 15 Il est entendu que des variations allant jusqu'à 5 ,/o des longueurs Li des fibres DCFi ainsi sélectionnées peuvent être considérées, notamment si l'on ne veut pas viser une dispersion cumulée exactement nulle à la longueur d'onde médiane 4 de la bande spectrale considérée, mais valant par exemple quelques dizaines de ps/nm.

20 L'invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation particuliers décrits à titre d'exemple ci-dessus. En particulier, il est entendu que d'autres associations de fibres de compensation de dispersion peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention tant que la contrainte imposée sur la compensation de la pente de la pente est respectée, c'est-à-dire qu'au moins deux 25 fibres DCFs aient des valeurs de pente de la pente de signes opposés. I1 est aussi entendu que les valeurs d'indice et de rayon fournis dans les exemples peuvent être R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc Ce qui donne pour une bande spectrale d'au plus 40 nm : (SSi(2o)-Li) 5 2908250 -22adaptés sans sortir du cadre de l'invention pour atteindre des valeurs de dispersion, pente et pente de la pente cibles et/ou respecter d'autres contraintes imposées à la fibre en terme de surface effective, longueur d'onde de coupure, pertes en courbures ou autres. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Un système de transmission optique sur une bande spectrale donnée, le système comprenant : - une longueur donnée (Lo) d'une fibre optique de transmission présentant, à une longueur d'onde médiane (ko) de la bande spectrale donnée, une dispersion chromatique Do(ko) et de pente de dispersion chromatique So(ko) données; - au moins deux fibres de compensation de dispersion chromatique (DCFi) de longueur respective (Li), chaque fibre de compensation de dispersion présentant, à ladite longueur d'onde médiane (.o), des valeurs de dispersion chromatique Di(ko) et de pente de dispersion chromatique Si(Xo) vérifiant sensiblement les relations suivantes : Do(ao)•Lo+E(Di(.io)•Li)=0ps/nm So(2o)•Lo+E(Si(.1o)•Li)=0ps/nmz au moins deux parmi les fibres de compensation de la dispersion ayant des valeurs de pente de la pente de dispersion SSi(Xo) de signes opposés.

2. Le système de transmission optique de la revendication 1, dans lequel les valeurs de pente de la pente de dispersion (SSi) des fibres de compensation (DCFi) vérifient en outre sensiblement la relation suivante : >(SSi(2o).Li) Lo

3. Le système de transmission optique de la revendication 1 ou 2, dans lequel la bande spectrale donnée présente une largeur spectrale inférieure ou égale à 40 nm. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc <0.002psInm3 /km. 2908250 - 24 -

4. Le système de transmission optique de l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la bande spectrale donnée est choisie parmi toute ou une partie de la bande C ou C+, la bande L, la bande S. R:\Brevets\25600\25690--061030-texte depot.doc