FR2953029A1 - Fibre optique multimode a tres large bande passante avec une interface coeur-gaine optimisee - Google Patents

Fibre optique multimode a tres large bande passante avec une interface coeur-gaine optimisee Download PDF

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Abstract

L'invention se rapporte à une fibre optique multimode comprenant un cœur central présentant un rayon (ri) et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure; une gaine intérieure située en périphérie du cœur central, présentant un rayon r2, une largeur W2 et une différence d'indice avec la gaine optique extérieure ; une tranchée enterrée, située en périphérie de la gaine intérieure, présentant un rayon rt, une largeur (wt) et une différence d'indice Ant par rapport à la gaine extérieure, dans laquelle la largeur w2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine optique extérieure sont telles que

Description

FIBRE OPTIQUE MULTIMODE À TRES LARGE BANDE PASSANTE AVEC UNE INTERFACE COEUR-GAINE OPTIMISEE La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus spécifiquement, une fibre optique multimode présentant des pertes en courbure réduites et une large bande passante pour des applications de haut débit. 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 1 0 effet, les indices de réfraction du coeur ne et de la gaine ng sont tels que nc>ng. Le profil d'indice désigne le graphe de la fonction qui associe l'indice de réfraction au rayon de la fibre. Classiquement, on représente sur les abscisses la distance par rapport 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. Généralement le 15 profil d'indice est qualifié en fonction de son allure. On parle ainsi de profil d'indice en "échelon", en "trapèze", en "triangle", ou en "alpha" pour des graphes qui présentent respectivement des formes d'échelon, de trapèze, de triangle, ou en gradient. Ces courbes sont représentatives du profil théorique ou de consigne de la fibre, les contraintes de fabrication de la fibre pouvant conduire à un profil 20 sensiblement différent. Il existe deux types principaux de fibres optiques, les fibres multimodes et les fibres monomodes. Dans une fibre multimode, pour une longueur d'onde donnée, plusieurs modes optiques se propagent simultanément le long de la fibre, alors que dans une fibre monomode les modes d'ordre supérieur sont fortement atténués. Le 25 diamètre typique d'une fibre optique, monomode ou multimode, est de 125 µm. Le coeur d'une fibre multimode est typiquement de 50 µm ou 62,5 µm de diamètre, tandis que le coeur d'une fibre monomode présente généralement un diamètre d'environ 6µm à 9 µm. Les systèmes multimodes sont moins coûteux que les systèmes monomodes, car les sources, les connecteurs, et la maintenance, ont un coût 30 moins élevé. Les fibres multimodes sont couramment utilisées pour des applications courtes distances, telles que les réseaux locaux, et nécessitant une large bande passante. Elles ont fait l'objet d'une standardisation internationale sous la norme ITU-T G.651.1 qui définit notamment des critères de bande passante, d'ouverture numérique, et de 35 diamètre de coeur, pour des besoins de compatibilité entre fibres. Le standard OM3 a été adopté pour respecter les applications de haut débit (typiquement à 10Gb/s) sur R:\30800\30898AOB\30898--09 1 1 24-textedépot.doc - 25/11/2009 - 17:11 a11/p11-1/17 2953029 -2 de longues distances (jusqu'à 300 m). Avec le développement des applications de haut débit le diamètre moyen du coeur est passé de 62,5 µm à 50 µm. Pour être utilisable dans une application de haut débit une fibre doit présenter une bande passante la plus large possible. La bande passante est caractérisée pour 5 une longueur d'onde donnée de plusieurs manières. Ainsi, on distingue la bande passante en condition d'injection saturée, dite OFL pour «overfilled launch» en terminologie anglaise, de la bande passante modale effective, dite EMB pour «Effective Modal bandwidth» en terminologie anglaise. L'acquisition de la bande passante OFL suppose l'utilisation d'une source lumineuse présentant une excitation 1 0 uniforme sur toute la surface radiale de la fibre, par exemple une diode laser ou LED (Light Emitting Diode). Cependant des sources lumineuses récemment développées et utilisées dans les applications à haut débit, les diodes laser à cavité verticale émettant par la surface ou VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), présentent une excitation inhomogène sur la surface radiale de la fibre. Pour ce type 15 de source lumineuse, la bande passante OFL est moins pertinente et on préférera utiliser la bande passante modale effective EMB. La bande passante modale effective calculée EMBc, estime l'EMB minimale d'une fibre multimode quelque soit le VCSEL utilisé. Elle est obtenue de manière connue en soi à partir d'une mesure de retard de dispersion modale ou DMD (Dispersion Mode Delay). 20 La figure 1 illustre un schéma de principe de mesure DMD selon les critères de la norme FOTP-220 telle que publiée dans sa version TIA SCFO-6.6 du 22 novembre 2002. Un graphique DMD est obtenu en injectant successivement dans la fibre une impulsion lumineuse ayant une longueur d'onde X0 donnée avec un décalage radial entre chaque impulsion successive, et en mesurant le retard de chaque 25 impulsion après une longueur L donnée de fibre. La même impulsion lumineuse est injectée avec différents décalages radiaux par rapport au centre du coeur de la fibre optique multimode. Pour caractériser une fibre optique de diamètre 50 µm, la norme FOTP-220 requiert d'effectuer 26 mesures individuelles, chacune pour un décalage radial différent. A partir de ces mesures, on peut déduire une cartographie de la 30 dispersion modale DMD (le graphe de DMD), et la bande passante modale effective calculée EMBc de manière connue en soi. La norme TIA-492AAAC-A normalise les performances requises pour des applications à des réseaux de transmission Ethernet à haut débit sur grandes distances pour les fibres multimodes de diamètre 50 µm. Le standard 0M3 garantit une bande 35 passante EMB supérieure ou égale à 2000 MHz.km @ 850nm afin d'obtenir des transmissions sans erreur pour un débit de lOGb/s (10 GbE par exemple) jusqu'à
R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/1 1/2009 - 1 7 : 1 1 a 1 1/pl 1- 2/1 7 2953029 -3 300m. Le standard 0M4 garantit une bande passante EMB supérieure ou égale à 4700 MHz.km @ 850nm afin d'obtenir des transmissions sans erreur pour un débit de lOGb/s (10 GbE par exemple) jusqu'à 550m.
Or, dans une fibre multimode, la bande passante résulte de la différence entre
5 les temps de propagation, ou temps de groupe, des modes le long de la fibre. En particulier pour un même milieu de propagation (dans une fibre multimode à saut d'indice), les différents modes ont des temps de groupe qui sont différents. Ceci entraîne un décalage temporel entre les impulsions se propageant le long de directions radiales différentes. Par exemple, sur la figure 1, on observe un décalage
temporel entre les impulsions individuelles. Ceci provoque un étalement de l'impulsion lumineuse résultante qui risque de se superposer à une impulsion suivante, et donc diminue le débit supporté par la fibre. La bande passante est donc directement liée au temps de groupe des modes optiques se propageant dans le coeur multimode de la fibre. Afin de garantir une large bande passante, il est nécessaire que
les temps de groupe de tous les modes soient les plus proches possible et préférablement identiques, c'est-à-dire que la dispersion intermodale soit nulle ou tout au moins minimisée, pour une longueur d'onde donnée.
Pour diminuer la dispersion intermodale dans une fibre multimode, il a été proposé de réaliser des fibres à gradient d'indice avec un profil de coeur en "alpha".
Une telle fibre est utilisée depuis de nombreuses années et ses caractéristiques ont notamment été décrites dans « Multimode theory of graded-core fibres » de D. Gloge et al., Bell system Technical Journal 1973, pp 1563-1578, et résumé dans « Comprehensive theory of dispersion in graded-index optical fibers » de G. Yabre, Journal of Lightwave Technology, février 2000, Vol. 18, N° 2, pp 166-177.
Un profil à gradient d'indice, ou profil d'indice alpha ù ces deux termes sont équivalents ù peut être défini par une relation entre la valeur n de l'indice en un point en fonction de la distance r de ce point au centre de la fibre : (rf n=ni 1û20 avec a >_ 1 ; (a _> 00 correspondant à un saut d'indice) ; ni, l'indice maximal du coeur multimode ; a, le rayon du coeur multimode ; et 2 2 Q ni ùno) 21112 R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 3/17 35 2953029 -4 où no est l'indice minimal du coeur multimode correspondant généralement à l'indice de la gaine (le plus souvent en silice). Une fibre multimode à gradient d'indice présente donc un profil de coeur avec une symétrie de révolution, telle que le long de toute direction radiale la valeur de 5 l'indice décroît continûment du centre de la fibre vers sa périphérie. Lorsqu'un signal lumineux multimode se propage dans un tel coeur à gradient d'indice, les différents modes voient un milieu de propagation différent, ce qui affecte différemment leur vitesse de propagation. Par un ajustement de la valeur du paramètre a, il est ainsi possible d'obtenir un temps de groupe quasiment égal pour tous les modes et donc 1 0 une dispersion intermodale réduite. Cependant, le profil de la fibre multimode réellement réalisée comprend un coeur central à gradient d'indice entouré d'une gaine extérieure d'indice constant. Ainsi, le coeur de la fibre multimode ne correspond jamais à un profil alpha parfait puisque l'interface avec la gaine extérieure interrompt ce profil alpha. Cette gaine 15 extérieure accélère les modes d'ordre les plus élevés par rapport aux modes d'ordre inférieur. Ce phénomène est connu sous l'expression « effet de gaine ». Dans les mesures DMD les réponses acquises pour les positions radiales les plus élevées présentent alors des impulsions multiples, se traduisant par un étalement temporel de la réponse résultante. La bande passante est nécessairement diminuée par cet effet de 20 gaine. De telles fibres multimodes avec une bande passante importante sont notamment destinées à être utilisées pour de courtes distances dans un réseau local d'entreprise (parfois aussi désigné sous l'acronyme anglais de LAN pour "Local Area Network") dans lequel elles peuvent subir des courbures fortuites. De telles 25 courbures induisent une atténuation du signal et donc une dégradation du rapport signal sur bruit. I1 est donc intéressant de concevoir une fibre multimode insensible aux courbures même pour des rayons de courbures inférieurs à 10 mm. Il est connu de diminuer les pertes par courbure d'une fibre multimode en ajoutant une tranchée 30 enterrée dans la gaine de la fibre. Cependant la position et la profondeur de la tranchée doivent être soigneusement sélectionnées pour ne pas dégrader la bande passante. Le document JP2OO647719 décrit une fibre à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine permettant d'obtenir de faibles pertes par courbure.
Cependant, dans la fibre du document, les pertes par courbure restent élevées. La bande passante n'est pas optimisée et l'effet de gaine n'est pas mentionné.
R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/1 1/2009 - 1 7 : 1 1 a 1 1/pl 1- 4/1 7 - 5 Le document WO-A-2008085851 décrit une fibre optique à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine qui permet d'obtenir de faibles pertes par courbure. Cependant la bande passante de la fibre n'est pas optimisée et l'effet de gaine n'est pas mentionné.
Le document US-A-20090154888 décrit une fibre à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine qui permet d'obtenir de faibles pertes par courbure. Cependant la bande passante de la fibre n'est pas optimisée et l'effet de gaine n'est pas mentionné. Le document EP-A-0131729 décrit une fibre optique à gradient d'indice 1 0 présentant une tranchée enterrée dans la gaine. Selon le document, pour atteindre une large bande passante la distance entre la fin du coeur à profil en gradient d'indice et le début de la tranchée enterrée doit être comprise entre 0,5 et 2µm. Cependant les pertes par courbure de la fibre ne sont pas optimisées et l'effet de gaine n'est pas mentionné. 15 Il existe donc un besoin pour une fibre optique multimode à gradient d'indice présentant des pertes par courbure réduites et une bande passante élevée avec un effet de gaine réduit pour des applications de haut débit. A cet effet, l'invention propose une fibre optique dont le coeur présente un profil à gradient d'indice, et qui possède une gaine intérieure et une tranchée 20 enterrée. Les caractéristiques de la gaine intérieure et de la tranchée enterrée permettent d'obtenir de faibles pertes par courbure, tout en réalisant une bande passante élevée avec un effet de gaine réduit. L'invention propose plus particulièrement une fibre optique multimode comprenant : 25 - un coeur central présentant un rayon et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure; - une gaine intérieure située en périphérie du coeur central, présentant un rayon r2, une largeur W2 et une différence d'indice avec la gaine optique extérieure ; - une tranchée enterrée, située en périphérie de la gaine intérieure, présentant un 30 rayon rt, une largeur et une différence d'indice Ant par rapport à la gaine extérieure, dans laquelle la largeur W2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine optique extérieure sont telles que 5,6 3 1000 x An, û 2,1 +2,01 5 W2 5 1000 x An,û0,4+2 R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/1 1/2009 - 1 7 : 1 1 a 1 1/pl 1- 5/1 7 2953029 -6 Selon un mode réalisation, la gaine intérieure présente une différence d'indice avec la gaine optique extérieure comprise entre -0,05810-3 et 0,05810-3. Selon un mode réalisation, la différence d'indice de la tranchée enterrée est comprise entre -15810-3 et -3810-3, et la largeur de la tranchée enterrée est comprise 5 entre 3 et 51um. Selon un mode réalisation, le volume vt de la tranchée enterrée, défini par l'expression v, = 0% x ir x (1;2 ù r22) où rt et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée enterrée, et A% est la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure exprimée en pourcentage, est compris entre 200 et 1200%.µcri , de préférence entre 250 et 750%.µcri. Selon un mode réalisation, la fibre présente, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 15mm inférieures à 0, l dB, de préférence inférieures à 0,05 dB. Selon un mode réalisation, la fibre présente, à la longueur d'onde 850 nm, des 15 pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 10mm inférieures à 0,3dB, de préférence inférieures à 0,1dB. Selon un mode réalisation, la fibre présente, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,4dB, de préférence inférieures à 0,2dB. 20 Selon un mode réalisation, la fibre présente, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 5mm inférieures à 1dB, de préférence inférieures à 0,3dB. Selon un mode réalisation, la fibre présente une bande passante de décalage radial à 24µm (Radial Offset Bandwidth-ROB24) supérieure à 5000 MHz.km. 25 Selon un mode réalisation, la fibre présente une bande passante de décalage radial à 24µm (ROB24) supérieure à 10000 MHz.km. Selon un mode réalisation, la fibre présente une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 1500MHz.km. Selon un mode réalisation, la fibre présente une bande passante en condition 30 d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 3500MHz.km. Selon un mode réalisation, la fibre présente une ouverture numérique égale à 0,200 ± 0,015. Selon un mode réalisation, le profil d'indice alpha du coeur présente un paramètre alpha ayant une valeur comprise entre 1,9 et 2,1. R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 all/pl 1- 6/17 - 7 Selon un mode réalisation, le coeur présente une valeur maximale de la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure comprise entre 11 x 10-3 et 16x l0- 3 Selon un mode réalisation, la fibre présente une DMDext ("DMD value on the 5 outer mask 0-23µm" en anglais) inférieure à 0,33ps/m. Selon un mode réalisation, la fibre présente une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieure à 0,25ps/m. Selon un mode réalisation, la fibre présente une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieure à 0, l 4ps/m. 1 0 L'invention concerne également un système optique multimode comprenant au moins une portion de fibre selon l'invention. Selon un mode de réalisation, le système optique présente un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 100m. Selon un mode réalisation, le système optique présente un débit supérieur ou 15 égal à 10 Gb/s jusqu'à 300m. 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 : 20 - figure 1, déjà décrite, un schéma illustrant une mesure DMD ; - figure 2, un profil d'indice d'un exemple de fibre selon l'invention ; - figure 3, un graphe présentant des mesures d'un paramètre ROB24, décrit dans ce qui suit, en fonction de la largeur de la gaine intérieure et de la différence d'indice de la tranchée enterrée avec une gaine optique extérieure ; 25 - figure 4, un graphe présentant le paramètre ROB24 de la fibre selon l'invention en fonction du paramètre alpha du coeur à gradient d'indice ; - figure 5, un graphe présentant la bande passante en condition d'injection saturée de la fibre selon l'invention en fonction du paramètre alpha du coeur à gradient d'indice. 30 L'invention sera mieux comprise en faisant référence à la figure 2 qui présente un profil d'indice de la fibre selon l'invention. La fibre de l'invention est une fibre optique multimode comprenant un coeur central présentant un rayon ri et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure. Le coeur présente les caractéristiques typiques d'une fibre
R:\30800\30898AOB\30898-09 11 24-texte dé pot.doc -25/11/2009-17:11 a11/p11-7/17 2953029 -8 multimode. Par exemple, le rayon ri du coeur vaut 25µm. Par exemple, la différence d'indice du coeur par rapport à la gaine extérieure peut présenter une valeur maximale comprise entre l l x 10-3 et 16x 10-3. Le paramètre alpha du coeur peut être compris entre 1,9 et 2,1.
La fibre comprend aussi une gaine intérieure située à la périphérie du coeur central, présentant une largeur w2 et une différence d'indice par rapport à la gaine optique extérieure. La gaine intérieure peut présenter une différence d'indice avec la gaine optique extérieure comprise entre -0,05x103 et 0,05x103. De préférence, la différence d'indice de la gaine intérieure par rapport à la gaine optique extérieure est nulle. Les caractéristiques de la gaine intérieure permettent principalement une large bande passante. La fibre comprend également une tranchée enterrée, située à la périphérie de la gaine intérieure, présentant une largeur wt et une différence d'indice Ont par rapport à la gaine extérieure. On entend par tranchée enterrée la portion radiale de fibre ayant une valeur d'indice inférieure à l'indice de réfraction de la gaine optique extérieure. De préférence, la différence d'indice Ont de la tranchée enterrée est comprise entre - 15x103 et -3 x10-3, de manière encore plus préférée entre -10x103 et -5x103. De préférence, la largeur wt de la tranchée enterrée est comprise entre 3 et 51Ltm. La différence d'indice par rapport à la gaine extérieure peut également être exprimée en pourcentage par l'expression : 100 x (n2 ù ngaine2) 2n2 où n est l'indice de réfraction, et nga111e est l'indice de réfraction de la gaine extérieure. Le volume vt de la tranchée enterrée est défini par l'expression suivante : 2 Vt = A% x TC x (1'; ù r22 ) où rt et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée enterrée. Le volume vt de la tranchée enterrée peut être compris entre 200 et 1200 %.µm2. De préférence, le volume vt de la tranchée enterrée est compris entre 250 et 30 750%.µm2. Les caractéristiques de la tranchée enterrée permettent principalement d'obtenir de faibles pertes par courbure. La fibre présente également une gaine extérieure typique d'une fibre multimode. Par exemple la gaine extérieure peut être en silice naturelle pour des raisons de coût, mais elle peut également être en silice dopée. R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 8/17 2953029 -9 D'une part, pour obtenir de faibles pertes par courbure, la différence d'indice Ant par rapport à la gaine extérieure et la largeur wt de la tranchée enterrée doivent être suffisamment élevées. Par contre la largeur W2 de la gaine intérieure influe faiblement sur les pertes par courbure. 5 D'autre part, la largeur W2 de la gaine intérieure est primordiale pour obtenir une large bande passante. La différence d'indice Ant de la tranchée enterrée avec la gaine extérieure influe également sur la bande passante. Cependant la largeur wt de la tranchée enterrée influe faiblement sur la bande passante. Dans la fibre de l'invention, la largeur W2 de la gaine intérieure et la différence 10 d'indice Ant de la tranchée enterrée sont optimisées afin d'obtenir une large bande passante avec un effet de gaine réduit, tout en réalisant de faibles pertes par courbure. En particulier la largeur W2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine optique extérieure sont telles que : 5,6 3 1000 x An, û 2,1 +2,01 5 w2 5 1000 x An, -0,4 +2 15 La relation entre la largeur W2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée permet des pertes par courbure réduites. En effet la fibre présente, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 1 5mm inférieures à 0,1 dB, de préférence inférieures à 0,05 dB ; des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de l0mm inférieures 20 à 0,3dB, de préférence inférieures à 0,1 dB ; des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,4dB, de préférence inférieures à 0,2dB ; des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 5mm inférieures à 1dB, de préférence inférieures à 0,3dB. Optimiser la largeur w2 de la gaine intérieure par rapport à la différence 25 d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine extérieure permet d'obtenir de faibles pertes par courbure tout en conservant une large bande passante. Ainsi la fibre de l'invention présente une bande passante supérieure aux fibres de l'art antérieur. En particulier la fibre présente une bande passante OFL supérieure à 5000MHz.km, voir supérieure à 10000MHz.km.
La bande passante OFL n'est pas le seul paramètre permettant d'apprécier l'utilisation d'une fibre dans une application de haut débit. Afin d'améliorer les performances de la fibre pour une application de haut débit il est nécessaire de limiter l'effet de gaine dans la fibre à l'interface coeur-gaine. Pour caractériser l'effet de gaine on introduit une bande passante à décalage 35 radial ou ROB (Radial Offset Bandwidth), qui constitue un paramètre extrait des R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 9/17 - 10- mesures de retard de dispersion modale ou DMD. Les mesures DMD sont obtenues pour des conditions d'injection telles que la largeur spatiale de l'impulsion d'entrée est de 5 µm +/- 0,5 µm @ 850nm, et la distance entre la fibre sonde (fibre monomode servant à transmettre l'impulsion à la fibre multimode) et la fibre multimode est inférieure à 10 µm. Le ROB pour un décalage radial X, noté ROBX, est calculé en exploitant l'information contenue dans l'élargissement et la déformation du profil temporel de l'impulsion de sortie obtenue pour une injection au décalage radial X, pour une longueur d'onde X0 donnée (par exemple 850 nm). A chaque décalage radial de la fibre correspond une fonction de transfert H(x) obtenue 1 0 en utilisant la Transformée de Fourier et une déconvolution impulsionnelle. Soient Se(f) la transformée de Fourier du profil temporel de l'impulsion de référence d'entrée Se(t) mesurée selon la norme TIA-455-220-A 5.1, et SS(f, X) la transformée de Fourier du profil temporel de l'impulsion de sortie SS(t, X) pour le décalage radial X, « f » indiquant la fréquence. 15 A chaque décalage radial X correspond une fonction de transfert : HX (0 = SS(f,X) Se (.f) ROBX est alors la bande passante à -3dB de la fonction de transfert Hx(f), correspondant à la réponse de la fibre pour une injection à un décalage radial de X dans les mesures DMD. 25 En pratique, la bande passante est calculée pour une atténuation de -1,5 dB et ensuite extrapolée pour une atténuation de -3 dB, en supposant une réponse gaussienne, et en multipliant par un facteur i Io .10glo(H(x)(fx »= -1.5 ROBX = f • fx 30 En particulier le paramètre ROB24, c'est-à-dire la bande passante à décalage radial pour une distance radiale de 24 µm permet de bien caractériser l'effet de gaine. Un ROB24 élevé indique un effet de gaine réduit. Dans la fibre de l'invention, la relation entre la largeur W2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine extérieure 35 permet de limiter l'effet de gaine. En effet la fibre de l'invention permet d'obtenir un ROB24 supérieur à 5000MHz.km, voir supérieur à 10000MHz.km. Ceci sera mieux compris en faisant référence à la figure 3 qui présente des mesures de ROB24 en fonction de la largeur W2 de la gaine intérieure et de la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine extérieure.
R:\30800\30898 AOB\30898û 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 10/17 2953029 -11- L'axe des abscisses représente la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée avec la gaine extérieure. L'axe des ordonnées représente la largeur W2 de la gaine intérieure. Les valeurs de ROB24 correspondant à un couple (w2, Ant) sont représentées en nuances de gris. La valeur la plus sombre correspond à un ROB24 de 5 2GHz.km, la valeur la plus claire correspond à une valeur de 20GHz.km. On observe que les valeurs de ROB24 les plus élevées sont situées au dessus de 5,6 la courbe a représentant la fonction w2=1000 x An, û 2,1+2,01, et au dessous de la 3 courbe b représentant la fonction w2=1000 x An, û 0,4 +2. En choisissant un couple de valeurs (W2, Ant) dont le point correspondant est entre les courbes a et b, on est certain d'obtenir un ROB24 supérieur à 5000MHz.km, voir supérieur à 10000MHz.km. Ainsi la fibre présente un effet de gaine minimisé et peut donc être utilisée dans des applications de haut débit. Le retard de dispersion modale acquis avec un masque couvrant la partie extérieure du coeur de la fibre ou DMDext (qui correspond au terme anglais "DMD value on the outer mask 0-23µm" défini dans FOTP-220) permet également de caractériser l'effet de gaine de la fibre. Le DMDext est issu d'un graphe DMD mesuré sur 750m de fibre. La source lumineuse utilisée est un laser Ti : Saphir pulsé émettant à 850nm. La source émet des pulses de durée inférieure à 40ps à quart de hauteur, et de largeur spectrale efficace ou RMS (Root Mean Square) inférieure à 0,lnm. La fibre de l'invention présente un retard DMDext amélioré. En effet les caractéristiques de la fibre de l'invention permettent de diminuer le DMDext par rapport à une fibre de l'art antérieur. En particulier la fibre de l'invention peut présenter une valeur de retard DMDext inférieure à 0,33ps/nm. La fibre peut même présenter une valeur de retard DMDext inférieure à 0,25ps/nm, voir inférieure à 0,14ps/nm. L'invention sera mieux comprise en comparant un exemple de fibre selon l'invention avec des fibres de l'art antérieur. Le tableau 1 présente des exemples de profil de fibres. Les exemples 1 et 3 sont 30 des fibres de l'art antérieur. L'exemple 2 est un exemple de fibre selon l'invention. R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/1 1/2009 - 1 7 : 1 1 a 1 1/pl 1 - 1 1 / 17 2953029 - 12- Tableau 1 Exemples a [µm] Ani [X 10-3] W2 [µm] Ant [X 10-3] Wt [µm] 1 25 14 1,6 -3,5 3 2 25 14 1,4 -5,5 3 3 25 14 0,8 -6,5 3 Les exemples de fibre présentés dans le tableau 1 ont un profil d'indice similaire, mais les fibres présentent des valeurs différentes pour la largeur W2 de la 5 gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée avec la gaine extérieure. Seule la fibre de l'exemple 2 présente une largeur W2 de la gaine intérieure et une différence d'indice Ant de la tranchée enterrée qui respectent la relation décrite précédemment, et qui permettent d'atteindre de faibles pertes par courbure et une large bande passante.
10 Ceci se comprend en faisant référence aux figures 4 et 5 qui présentent respectivement des mesures de ROB24 et de bande passante OFL acquises sur les exemples de fibre 1 à 3 présentés dans le tableau 1, en fonction du paramètre alpha du coeur en gradient d'indice. La figure 4 montre que la fibre de l'invention présente un ROB24 supérieur à 15 5000MHz.km, tandis que les fibres de l'art antérieur ont un ROB24 inférieur à 5000MHz.km. La fibre de l'invention peut même présenter un ROB24 supérieur à 10000MHz.km, voir supérieur à 15000MHz.km en fonction de la valeur du paramètre alpha du coeur. La fibre de l'invention présente donc un effet de gaine réduit.
20 La figure 5 montre que la fibre de l'invention présente une bande passante OFL supérieure à celle des fibres de l'art antérieur. En particulier l'exemple 2 de fibre selon l'invention peut présenter une bande passante OFL supérieur à 15000MHz.km en fonction de la valeur du paramètre alpha du coeur. Selon un mode de réalisation, la fibre selon l'invention est compatible avec la 25 norme ITU-T G.651.1. Ainsi elle présente un diamètre de coeur de 50 µm, une ouverture numérique de 0,2 ± 0,015. Selon un mode de réalisation, la fibre selon l'invention respecte le standard OM3, à savoir une bande passante modale effective EMB supérieure à 2000 MHz.km avec une dispersion modale DMDext inférieure à 0,3 ps/m, et une bande passante OFL supérieure à 1500 MHz.km, et une ouverture numérique comprise entre 0,185 et 0,215. Selon un autre mode de réalisation la fibre selon l'invention respecterait la norme OM4, à savoir une bande passante modale effective EMB R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 12/17 2953029 - 13- supérieure à 4700 MHz.km avec une dispersion modale DMDext inférieure à 0,14 ps/m, et une bande passante OFL supérieure à 3500 MHz.km, et une ouverture numérique comprise entre 0,185 et 0,215. L'invention concerne également un système optique multimode comprenant au 5 moins une portion de fibre selon l'invention. En particulier le système optique peut présenter un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 100m. Le système optique peut également présenter un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 300m. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple. La fibre selon l'invention peut être installée dans de 10 nombreux systèmes de transmission avec une bonne compatibilité avec les autres fibres du système. R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 13/17

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1. Une fibre optique multimode comprenant : - un coeur central présentant un rayon (ri) et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure; - une gaine intérieure située en périphérie du coeur central, présentant un rayon r2, une largeur W2 et une différence d'indice avec la gaine optique extérieure ; - une tranchée enterrée, située en périphérie de la gaine intérieure, 1 0 présentant un rayon rt, une largeur (wt) et une différence d'indice Ant par rapport à la gaine extérieure, dans laquelle la largeur W2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ant de la tranchée enterrée par rapport à la gaine optique extérieure sont telles que 5,6 3 15 1000 x Ant û 2,1 +2,01 w2 1000 x Ant -0,4 +2
  2. 2. La fibre de la revendication 1, dans laquelle la gaine intérieure présente une différence d'indice avec la gaine optique extérieure comprise entre - 0,05 x 10-3 et 0,05 x 10-3.
  3. 3. La fibre de la revendication 1 ou 2, dans laquelle la différence d'indice Ant 20 de la tranchée enterrée est comprise entre -15x103 et -3 x10-3, et la largeur (wt) de la tranchée enterrée est comprise entre 3 et 51Ltm.
  4. 4. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle le volume vt de la tranchée enterrée, défini par l'expression vt = A% x ir x (1;2 û X22) où rt et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée 25 enterrée, et A% est la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure exprimée en pourcentage, est compris entre 200 et 1200%.µm2, de préférence entre 250 et 750%.µm2. R:\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ail /p 1 1- 14/17-15-5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de l5mm inférieures à 0,1dB, de préférence inférieures à 0,05dB. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 10mm inférieures à 0,3dB, de préférence inférieures à 0,1 dB. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,4dB, de préférence inférieures à 0,2dB. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 5mm inférieures à 1dB, de préférence inférieures à 0,3dB. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant une bande passante de décalage radial à 241um (Radial Offset Bandwidth-ROB24) supérieure à 5000 MHz.km. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant une bande passante de décalage radial à 241um (ROB24) supérieure à 10000 MHz.km. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 1500MHz.km. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFLBandwidth) supérieure à 3500MHz.km. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant une ouverture 25 numérique égale à 0,200 ± 0,015. R\30800\30898 AOB\30898- 091 124-texte dépot.doc - 25/ 1 1/2009 - 1 7 : 1 1 a 1 1 /p 1 1-15/17 2953029 -16- 14. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle le profil d'indice alpha du coeur présente un paramètre alpha (a) ayant une valeur comprise entre 1,9 et 2,1. 15. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle le coeur 5 présente une valeur maximale de la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure comprise entre 11 X 10-3 et 16X 10 3. 16. La fibre de l'une des revendications précédentes avec une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieure à O,33ps/m. 17. La fibre de l'une des revendications précédentes avec une DMDext ("DMD 10 value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieure à O,25ps/m. 18. La fibre de l'une des revendications précédentes avec une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieure à 0, l4ps/m. 19. Système optique multimode comprenant au moins une portion de fibre selon l'une des revendications 1 à 18. 15 20. Système optique selon la revendication 19 présentant un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 1OOm. 21. Système optique selon la revendication 19 ou 20 présentant un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 3OOm. R:\30800\30898 AOB\30898--091124-texte dépot.doc - 25/ 1 1 /2009 - 17:11 ai] /p 1 1- 16/ 17
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