FR2953605A1

FR2953605A1 - Fibre optique multimode a large bande passante et a faibles pertes par courbure

Info

Publication number: FR2953605A1
Application number: FR0958637A
Authority: FR
Inventors: Denis Molin; Marianne Bigot-Astruc; Pierre Sillard; Jongh Koen De
Original assignee: Draka Comteq France SAS
Current assignee: Draka Comteq France SAS
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-10
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: CN102087380B; EP2339383A1; JP2011118396A; JP5670164B2; CN102087380A; EP2339383B1; DK2339383T3; US20110135262A1; FR2953605B1; US8406593B2

Abstract

Une fibre optique multimode comprenant un cœur central présentant un rayon (r1) et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure, le profil d'indice alpha s'interrompant au rayon ri à une valeur Δnend positive; une gaine intérieure, adjacente au cœur central, présentant une différence d'indice Δn2 par rapport à la gaine optique et un rayon r2 tel que 0,5µm ≤r2-r1zero<2µm, de préférence 0,5µm <r2-r1zero≤1,5µm, où r1zero est la distance radiale à laquelle le profil d'indice alpha du cœur atteindrait une valeur nulle s'il ne s'interrompait pas à la valeur Δnend; une tranchée enterrée, située en périphérie de la gaine intérieure, présentant une largeur (W3), un rayon (rext), et une différence d'indice Δn3 par rapport à la gaine optique extérieure, dans laquelle -11,9 x (1000Δn2)2 - 3,4 x (1000Δn2) - 7,2 < 1000Δn3 et 1000Δn3 < -17,2 x (1000Δn2)2 +16,5 X (1000Δn2) - 8,0.

Description

FIBRE OPTIQUE MULTIMODE À LARGE BANDE PASSANTE ET A FAIBLES PERTES PAR COURBURE La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus 5 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 effet, les indices de réfraction 10 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 profil d'indice est qualifié en fonction de 15 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 sensiblement différent. 20 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 diamètre typique d'une fibre optique, monomode ou multimode, est de 125 µm. Le coeur d'une fibre multimode est typiquement de 25 50 µm ou 62,5 µm de diamètre, tandis que le coeur d'une fibre monomode présente généralement un diamètre d'environ 6 µm à 9 µm. Les systèmes multimodes sont moins coûteux que les systèmes monomodes, car les sources, les connecteurs, et la maintenance, ont un coût moins élevé. Les fibres multimodes sont couramment utilisées pour des applications courtes 30 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 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 lOGb/s) sur de longues distances (jusqu'à 300 35 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 une longueur d'onde R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc 2953605 -2 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 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 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). 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 X.o donnée avec un décalage radial entre chaque impulsion successive, et en mesurant le retard de chaque 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 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 OM3 garantit une bande 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 300m. Le standard OM4 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 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 la fibre à des positions 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

R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc 2953605 -3 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 5 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 10 « 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 û ces deux termes sont équivalents 15 û 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 : n=ni 1û2A ( f a

20 avec a > 1 ; (a ° correspondant à un saut d'indice) ; ni, l'indice maximal du coeur multimode ; a, le rayon du coeur multimode ; et nlz noz ù A= 25 2n1 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 l'indice décroît 30 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 une dispersion intermodale réduite. 35 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 extérieure accélère les modes d'ordre les R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc 2953605 -4 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 5 diminuée par cet effet de 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 courbures induisent une atténuation du signal 10 et donc une dégradation du rapport signal sur bruit. Il 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 enterrée dans la gaine de la fibre. Cependant la position et la profondeur de la tranchée doivent être soigneusement 15 sélectionnées pour ne pas dégrader la bande passante. Le document JP200647719 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. 20 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 25 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 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 30 doit être comprise entre 0,5 et 21um. Cependant les pertes par courbure de la fibre ne sont pas optimisées et l'effet de gaine n'est pas mentionné. 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. 35 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 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.

R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc - 5 L'invention propose plus particulièrement une fibre optique multimode comprenant : - un coeur central présentant un rayon et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure, le profil d'indice alpha s'interrompant au rayon à une valeur Anend positive; - une gaine intérieure, adjacente au coeur central, présentant une différence d'indice 4n2 par rapport à la gaine optique et un rayon r2 tel que 0,5µm <r2-rizero<2µm, de préférence 0,5µm <r2-rizero<1,5µm, où rizero est la distance radiale à laquelle le profil d'indice alpha du coeur atteindrait une valeur nulle s'il ne s'interrompait pas à la valeur Anend; - une tranchée enterrée, située en périphérie de la gaine intérieure, présentant une largeur, un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure, dans laquelle -11,9 x (1000An2)2 û 3,4 x (1000An2) û 7,2 < 1000An3 et 1000 An3 < -17,2 x (1000An2)2 + 16,5 x (1000An2) û 8,0 . Selon un mode de réalisation, rizero a une valeur de 25±2µm.

Selon un mode de réalisation, la différence d'indice 4n2 de la gaine intérieure par rapport à la gaine optique extérieure est telle que 4n2 = Anend. Selon un mode de réalisation, la différence d'indice 4n2 de la gaine intérieure et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que -13,6 x (1000An2)2 û 5,2 < 1000An3 < -18,1x (1000An2)2 + 13,5 x l000An2 û 7 Selon un mode de réalisation, la différence d'indice 4n2 de la gaine intérieure est comprise entre 0,2x103 et 2 x10-3. Selon un mode de réalisation, la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée est comprise entre -15x103 et -3x103, et la largeur de la tranchée enterrée est comprise entre 3 et 6µm.

Selon un mode de réalisation, le rayon rext de la tranchée enterrée est inférieur ou égal à 32µm, de préférence inférieur ou égal à 30µm. Selon un mode de réalisation, le volume v3 de la tranchée enterrée, défini par 2 2) l'expression v3 û 0 ~° x x (rext û Y2 , où rext 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 %.µm2, de préférence entre 250 et 750 %.µm2. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente, 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.

Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de l0mm inférieures à 0, 3 dB, de préférence inférieures à 0,1 dB. R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc 2953605 -6 Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode 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. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente, à la longueur d'onde 5 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,1 dB, de préférence inférieures à 0,01 dB. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode 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. 10 Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour un demi tour avec un rayon de courbure de 5,5mm inférieures à 0,1 dB. Selon un mode de réalisation la fibre optique multimode présente, à la longueur d'onde 850 nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-15 Bandwidth) supérieure à 1500MHz.km. Selon un mode de réalisation la fibre optique multimode présente, à la longueur d'onde 850 nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFLBandwidth) supérieure à 3500MHz.km. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente une ouverture 20 numérique comprise entre 0,185 et 0,215. Selon un mode de réalisation, le profil d'indice alpha du coeur présente un paramètre alpha ayant une valeur comprise entre 1,9 et 2,1. Selon un mode de réalisation, le coeur présente une valeur maximale de la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure comprise entre l l x 10-3 et 16x 10-3. 25 Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais), à la longueur d'onde 850 nm, inférieure à 0,33ps/m. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente une DMDext, à la longueur d'onde 850 nm, inférieure à 0,25ps/m. 30 Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente une DMDext, à la longueur d'onde 850 nm, inférieure à 0,14ps/m. L'invention concerne également un système optique multimode comprenant au moins une portion de la fibre selon l'invention. Selon un mode de réalisation, le système optique présente un débit supérieur ou égal à 35 10 Gb/s jusqu'à 100m. Selon un mode de réalisation, le système optique présente un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 300m. R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc - 7 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, 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 la bande passante en condition d'injection saturée pour une fibre selon l'invention et deux fibres selon l'art antérieur en fonction du paramètre alpha du coeur à gradient d'indice ; - figure 4, un graphe présentant le retard DMD pour un décalage radiale extrémal pour 10 une fibre selon l'invention et deux fibres selon l'art antérieur en fonction du paramètre alpha du coeur à gradient d'indice ; - figure 5, un graphe présentant les pertes par courbure en fonction de l'indice de réfraction effectif des modes se propageant dans une fibre selon l'invention et deux fibres de l'art antérieur. 15 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 profil alpha du coeur s'interrompt au rayon ri à une valeur Anend positive. La fibre 20 comprend également une gaine intérieure située en périphérie du coeur central, présentant un rayon r2 et une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique extérieure. La gaine intérieure est telle que 0,5itm <r2-rizero<2µm, de préférence 0,5itm <r2-rizero<1,5µm, rizero étant la distance radiale à laquelle le profil d'indice alpha du coeur atteindrait une valeur nulle s'il ne s'interrompait pas à la valeur Anend. Une tranchée enterrée est située en périphérie de la 25 gaine intérieure, et présente une largeur W3, un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure. La différence d'indice An2 de la gaine intérieure et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que : -11,9 x (1000An2)2 ù 3,4 x (1000An2) ù 7,2 < 1000An3 et 1000An3 < -17,2 x (1000An2 )2 + 16,5 x (1000An2) ù 8,0 . 30 Ainsi la relation entre la différence d'indice An2 de la gaine intérieure et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée permettent d'obtenir de faibles pertes par courbure et une large bande passante avec un effet de gaine réduit. La fibre de l'invention comprend un coeur central présentant un rayon ri et un profil d'indice alpha par rapport à une gaine optique extérieure. Le profil d'indice alpha du coeur 35 s'interrompt au rayon ri à une valeur Anend positive. Le rayon ri est inférieur à la valeur rizero, rizero étant la distance radiale à laquelle le profil d'indice alpha du coeur atteindrait une valeur nulle s'il ne s'interrompait pas à la valeur Anend. Autrement dit si le profil d'indice alpha du coeur se prolongeait jusqu'à une valeur nulle, le rayon ri du coeur aurait une valeur rizero. De

R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc 2953605 -8 préférence rizero est égal à 25±2µm. Le coeur présente également les caractéristiques typiques d'une fibre multimode. Par exemple, la différence d'indice du coeur par rapport à la gaine extérieure peut présenter une valeur maximale comprise entre 11810-3 et 16810-3. Le paramètre alpha du coeur peut être compris entre 1,9 et 2,1. 5 La fibre comprend aussi une gaine intérieure située à la périphérie du coeur central. La gaine intérieure présente un rayon r2, une largeur W2, et une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique extérieure. De préférence, la différence d'indice An2 de la gaine intérieure par rapport à la gaine optique extérieure est telle que An2=Anend. La différence d'indice An2 est constante sur la gaine intérieure, et est de préférence comprise entre 0,2810-3 et 2810-3. De préférence, le rayon r2 de la gaine intérieure est tel que la distance r2-rizero peut être comprise entre 0,5 et 2itm, la valeur 2itm n'étant pas comprise. De manière encore plus préférée, la distance r2-rizero est comprise entre 0,5 et 1,5µm. Les caractéristiques de la gaine intérieure influent principalement sur l'effet de gaine, et contribuent principalement à l'obtention d'une large bande passante.

La tranchée enterrée est située à la périphérie de la gaine intérieure, et présente un rayon rext, une largeur W3 et une différence d'indice An3 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 An3 de la tranchée enterrée est comprise entre -15810-3 et -3810-3, de manière encore plus préférée entre -10810-3 et -5810-3. De préférence la largeur w3 de la tranchée enterrée est comprise entre 3 et 6µm. La différence d'indice par rapport à la gaine extérieure peut également être exprimée en pourcentage par l'expression : 100x (n2 ù n aine2) 0 ù 2n2 où n est l'indice de réfraction, et nga111e est l'indice de réfraction de la gaine extérieure. Le volume v3 de la tranchée enterrée est défini par l'expression suivante : V3 =A%xzx(ext2-r2) où rext et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée enterrée. Le volume v3 de la tranchée enterrée peut être compris entre 200 et 1200 %.µcri .De préférence, le volume v3 de la tranchée enterrée est compris entre 250 et 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 35 peut également être en silice dopée. R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc 2953605 -9 Les caractéristiques de la fibre de l'invention, en particulier la relation entre la différence d'indice An2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ana de la tranchée enterrée, permettent des pertes par courbure réduites tout en conservant une large bande passante. 5 En effet, à la longueur d'onde 850 nm, la fibre présente des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 15mm inférieures à 0,1 dB, de préférence inférieures à 0,05dB ; des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de l0mm inférieures à 0,3dB, de préférence inférieures à 0,ldB ; 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 10 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'invention présente également une bande passante supérieure aux fibres de l'art antérieur. En particulier la fibre présente une bande passante OFL supérieure à 1500MHz.km, voir supérieure à 6000MHz.km, et même supérieure à 10000MHz.km à la 15 longueur d'onde 850 nm. 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. 20 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 de caractériser l'effet de gaine de la fibre. Le retard 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 25 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 par rapport aux fibres de l'art antérieur. 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 30 présenter une valeur de retard DMDext inférieure à 0,33ps/m. La fibre peut même présenter une valeur de retard DMDext inférieure à 0,25ps/m, voir inférieure à 0,14ps/m. De préférence, la fibre de l'invention présente une large bande passante et des pertes par courbure améliorées avec un faible rayon extérieur rext de la tranchée enterrée. Le profil d'indice de la fibre de l'invention permet d'utiliser un volume v3 de tranchée enterrée élevé tout en limitant l'envergure de l'ensemble constitué par le coeur central, la gaine intérieure, et la tranchée enterrée. Autrement dit, le profil d'indice de la fibre permet de faibles pertes par courbure, grâce au volume de tranchée enterrée, tout en maintenant une faible valeur du rayon extérieur rext de la tranchée enterrée, et une large bande passante.

R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc - 10 - Lors de la fabrication d'une fibre à partir d'une préforme, plus le rayon extérieur rext est petit, plus la longueur de fibre obtenue après fibrage est élevée. Autrement dit plus le rayon extérieur rext de la tranchée enterrée est faible, plus la fibre produite peut être longue. De plus, lorsque le rayon extérieur rext est faible, la qualité du profil d'indice alpha du coeur est plus facile à contrôler. Ce qui précède influe fortement sur les coûts et la vitesse de fabrication d'une fibre. De préférence, le rayon extérieur rext de la tranchée enterrée est inférieur ou égal à 32µm, voir inférieur ou égal à 30µm, la fibre de l'invention pouvant présenter, à la longueur d'onde 850 nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,1 dB, de préférence inférieures à 0,01 dB ; des pertes par courbure pour un demi tour avec un rayon de courbure de 5,5mm inférieures à 0,ldB, et une valeur de retard DMDext inférieure à 0,lps/m, voir inférieure à 0,06ps/m. Ainsi la fibre de l'invention permet d'obtenir de faibles pertes par courbure et une large bande passante, avec un rayon extérieur rext limité et donc un faible coût de fabrication, et une vitesse de fabrication améliorée.

De préférence, la fibre de l'invention respecte le standard OM3. Ainsi la fibre de l'invention peut présenter une bande passante modale effective EMB supérieure à 2000 MHz.km, une dispersion modale DMDext inférieure à 0,3 ps/m, et une bande passante OFL supérieure à 1500 MHz.km. Selon un mode de réalisation, la différence d'indice An2 de la gaine intérieure et la différence d'indice Ana de la tranchée enterrée sont en outre telles que : -13,6 x (1000An2 û 5,2 < 1000An3 < -18,1x (1000An2)2 + 13,5 x (1000An2) û 7 La fibre selon ce mode de réalisation présente une bande passante supérieure à 4700MHz.km, voir supérieure à 6000MHz.km, et même supérieure à 10000MHz.km, avec de faibles pertes par courbure.

De préférence, la fibre dans ce mode de réalisation respecte la norme OM4, à savoir une bande passante modale effective EMB 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. L'invention sera mieux comprise en comparant des exemples de fibre selon l'invention avec des fibres de l'art antérieur. Le tableau 1 présente des exemples de profil de fibre. Les exemples 1 à 5 sont des exemples de fibre selon l'invention. Les exemples 2b,2c, et 6 à 7 sont des exemples de fibre de l'art antérieur. R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc 2953605 -11- Tableau 1 Exemples Ani.. An2 An3 rizero r2 -rizero W3 V3 (10-3) (10-3) (10-3) (µm) (µm) (µm) %µm2 Exemple 1 14,8 0,6 -13 25 1 4 636 Exemple 2 14,8 1,0 -15 25 1 5 936 Exemple 3 14,8 0,8 -12 25 1 6 912 Exemple 4 14,8 0,9 -15 25 1 4 736 Exemple 5 13,6 0,8 -10 25 1 4 488 Exemple 6 13,6 0,0 -5 25 10 5 406 Exemple 7 13,6 0,0 0 25 0 0 0 Exemple 2b 14,8 0,4 -15 25 1 5 936 Exemple 2c 14,8 1,0 -15 25 2 5 969 La première colonne donne la valeur maximale AnimaX du profil d'indice alpha du coeur central. La deuxième colonne présente la différence d'indice 4n2 de la gaine intérieure, qui est 5 aussi égale à la différence d'indice Anend du coeur à la fin du profil en gradient. La troisième colonne présente la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée. La quatrième colonne présente la valeur rizero correspondant à la valeur du rayon ri si le profil d'indice alpha du coeur se prolongeait jusqu'à une valeur nulle. Les cinquième et sixième colonnes présentent respectivement la distance r2-rizero de la gaine intérieure, et la largeur W3 de la tranchée 10 enterrée. La dernière colonne présente le volume v3 de la tranchée enterrée. Le tableau 2 présente le retard DMDext, la bande passante OFL, et les valeurs de pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm, à la longueur d'onde 850nm, pour les exemples de fibre présentés dans le tableau 1.

15 Tableau 2 Exemples DMDext Bande passante Pertes par courbure Loss (ps/m) OFL@850nm @850nm (MHz.km) 2 tours @7,5mm (dB) Exemple 1 0,06 12360 <0,1 Exemple 2 0,08 11909 <0,01 Exemple 3 0,05 14614 <0,01 Exemple 4 0,06 13486 <0,1 Exemple 5 0,06 16022 <0,1 Exemple 6 0,56 7751 <0,1 Exemple 7 -1 Exemple 2b 0,45 4561 <0,01 Exemple 2c 0,59 3018 <0,01 Les exemples 1 à 5 présentent une distance r2 -rizero, une différence d'indice 4n2 de la gaine intérieure et une différence d'indice An3 de la tranchée enterrée optimisées afin d'obtenir une large bande passante et de faibles pertes par courbure. R:\31000\ 31000-091202-texte dépot.doc - 12 - Ceci sera mieux compris en comparant l'exemple 2 selon l'invention avec les exemples de fibre 2b, 2c, de l'art antérieur, et l'exemple 5 selon l'invention avec les exemples 6 et 7 selon l'art antérieur. Les fibres des exemples 2, 2b, 2c présentent un coeur central et une tranchée enterrée similaires. En particulier les exemples 2, 2b, 2c présentent un volume v3 de tranchée enterrée identique. Ainsi elles présentent des pertes par courbure similaires. Cependant, les fibres des exemples 2, 2b, 2c présentent des gaines intérieures différentes. Seule la fibre de l'invention présente un faible retard DMDext permettant une large bande passante. L'exemple 2b présente une différence d'indice An2 de la gaine intérieure et une différence d'indice Ana de la tranchée enterrée qui ne sont pas optimisées. L'exemple 2c présente une distance r2-rizero qui n'est pas strictement inférieure à 2µm. Les figures 3 et 4 illustrent les avantages de la fibre de l'exemple 2 par rapport aux fibres des exemples 2b et 2c. Les figures 3 et 4 présentent respectivement la bande passante OFL et le retard DMDext en fonction du paramètre alpha du coeur central. On observe que la fibre de l'exemple 2 permet d'obtenir une bande passante OFL et un retard DMDext améliorés par rapport aux fibres de l'art antérieur. En effet la fibre de l'exemple 2 peut présenter une bande passante OFL supérieure à 6000MHz.km, voir supérieure à 10000MHz.km, et un retard DMDext pouvant être inférieur à 0,3ps/m, voir inférieur à 0,lps/m.

Les exemples de fibre 5, 6 et 7 sont comparées en faisant référence à la figure 5 qui présente les pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 5mm en fonction des indices de réfraction effectifs Dneff des modes se propageant dans la fibre. La fibre de l'exemple 5 est une fibre selon l'invention, et présente de faibles pertes par courbure et une bande passante optimisée. La fibre de l'exemple 6 présente une tranchée enterrée dont le volume permet d'obtenir des pertes par courbure comparables à celles de la fibre de l'exemple 5. La gaine intérieure de la fibre de l'exemple 6 présente une distance r2-rizero importante afin de limiter l'influence de la tranchée enterrée sur le retard DMDext et sur la bande passante. Cependant une distance r2-rizero élevée ne suffit pas à obtenir un faible retard DMDext et une large bande passante. De plus, la distance r2-rizero élevée entraîne un rayon extérieur rext de la tranchée enterrée égal à 35µm. Dans la fibre de l'exemple 6, l'encombrement du coeur central, de la gaine intérieure, et de la tranchée enterrée n'est pas optimisé. La fibre de l'exemple 7 présente un coeur central similaire aux fibres des exemples 5 et 6. Cependant la fibre de l'exemple 7 ne possède pas de tranchée enterrée, et présente donc des pertes par courbure élevées.

Selon un mode de réalisation, la fibre de l'invention est compatible avec la norme ITUT G.651.1. Ainsi elle présente un diamètre de coeur de 50 µm, une ouverture numérique de 0,2 ± 0,015. R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc - 13 - L'invention concerne également un système optique multimode comprenant au 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.

La fibre de l'invention peut être avantageusement utilisée pour obtenir de faibles pertes par courbure et une large bande passante, dans un processus de fabrication à haut volume et de faible coût. 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 nombreux systèmes de 10 transmission avec une bonne compatibilité avec les autres fibres du système. R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc

Claims

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, le profil d'indice alpha s'interrompant au rayon ri à une valeur Anend positive; - une gaine intérieure, adjacente au coeur central, présentant une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique et un rayon r2 tel que 0,5µm <r2-rizero<2gm, de préférence 0,5µm <r2-rizero<1,5µm, où rizero est la distance radiale à laquelle le profil d'indice alpha du coeur atteindrait une valeur nulle s'il ne s'interrompait pas à la valeur Anend; - une tranchée enterrée, située en périphérie de la gaine intérieure, présentant une largeur (W3), un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure, dans laquelle - 11,9 x (1000An2)2 û 3,4 x (1000An2) û 7,2 < 1000An3 et 1000 An3 < -17,2 x (1000A)2 + 16,5 x (1000An2) û 8,0 .
2. La fibre de la revendication 1 dans laquelle rizero a une valeur de 25±2µm.
3. La fibre de la revendication 1 ou 2 dans laquelle la différence d'indice An2 de la gaine intérieure par rapport à la gaine optique extérieure est telle que An2 = Anend.
4. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle la différence d'indice An2 de la gaine intérieure et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que - 13,6 x (1000An2)2 û 5,2 < 1000An3 < -18,1x (1000An2)2 + 13,5 x 10003.112 û 7
5. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle la différence d'indice An2 de la gaine intérieure est comprise entre 0,2x10-3 et 2x10-3.
6. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée est comprise entre -15810-3 et -3810-3, et la largeur (w3) de la tranchée enterrée est comprise entre 3 et 6µm. R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc 2953605 - 15 -
7. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle le rayon rext de la tranchée enterrée est inférieur ou égal à 32µm, de préférence inférieur ou égal à 30µm.
8. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle le volume v3 de la 0 2 5 tranchée enterrée, défini par l'expression v3 û A% x x ext û 1'22) où rext 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 %.µm2, de préférence entre 250 et 750 %.µm2.
9. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850 10 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.
10. 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 0,1dB. 15
11. 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.
12. 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 20 inférieures à 0,1 dB, de préférence inférieures à 0,01 dB.
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 5mm inférieures à 1dB, de préférence inférieures à 0,3dB.
14. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850 25 nm, des pertes par courbure pour un demi tour avec un rayon de courbure de 5,5mm inférieures à 0,1 dB. R:A31000A31000--091202-texte dépot.doc 2953605 -16-
15. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant, à la longueur d'onde 850 nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 1500MHz.km.
16. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant, à la longueur d'onde 5 850 nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 3500MHz.km.
17. La fibre de l'une des revendications précédentes, présentant une ouverture numérique comprise entre 0,185 et 0,215.
18. La fibre de l'une des revendications précédentes, dans laquelle le profil d'indice 10 alpha du coeur présente un paramètre alpha (a) ayant une valeur comprise entre 1,9 et 2,1.
19. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle 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 10-3. 15
20. La fibre de l'une des revendications précédentes avec une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-231um" en anglais), à la longueur d'onde 850 nm, inférieure à 0,33ps/m.
21. La fibre de l'une des revendications précédentes avec une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-231um" en anglais), à la longueur d'onde 850 nm, inférieure à 20 0,25ps/m.
22. La fibre de l'une des revendications précédentes avec une DMDext ("DMD value on the outer mask 0-231um" en anglais), à la longueur d'onde 850 nm, inférieure à 0, l 4ps/m.
23. Système optique multimode comprenant au moins une portion de fibre selon l'une 25 des revendications 1 à 22. R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc 2953605 - 17 -
24. Système optique selon la revendication 23 présentant un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 100m.
25. Système optique selon la revendication 23 ou 24 présentant un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 300m. R:\31000\ 31000ù091202-texte dépot.doc