FR3093822A1 - Fibre optique - Google Patents

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FR3093822A1
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optical fiber
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FR2002291A
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Masato Suzuki
Yuki Kawaguchi
Hirotaka Sakuma
Yoshiaki Tamura
Takemi Hasegawa
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Fibre optique Une fibre optique (100) selon un mode de réalisation a une structure pour permettre la détermination de l’amélioration de la perte de transmission à un état de préforme. La fibre optique (100) comprend : un cœur (10) contenant du Cl et ayant un indice de réfraction moyen inférieur à un indice de réfraction du verre de silice pur ; une première gaine (20) contenant du F ; une deuxième gaine (30) ; et un revêtement de résine, dans laquelle une aire efficace à une longueur d'onde de 1550 nm est égale à 135 µm2 ou plus et 170 µm2 ou moins, un rapport entre l'aire efficace et une longueur d'onde de coupure λC est égal à 85,0 µm ou plus, une perte par courbure d'un mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le revêtement de résine comprend au moins une couche de résine primaire (40) ayant un module de Young de 0,3 MPa ou moins. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.

Description

Fibre optique
La présente divulgation concerne une fibre optique.
Art antérieur
Le document de brevet 1 (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N° 2014-238526), le document de brevet 2 (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N° 2015-166853), et le document de brevet 3 (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N° 2017-62486) présentent des fibres optiques ayant un profil d'indice de réfraction de type W. Le profil d'indice de réfraction de type W est obtenu par un cœur, une première gaine, et une deuxième gaine constituant une structure de gaine en creux. La première gaine a un indice de réfraction inférieur à celui du cœur, et la deuxième gaine a un indice de réfraction inférieur à celui du cœur et supérieur à celui de la première gaine.
Lors de la fabrication d'une préforme pour obtenir une fibre optique ayant un tel profil d'indice de réfraction de type W, des procédés tels qu'un procédé de tige en effondrement, un procédé de dépôt axial en phase vapeur (VAD), un procédé de dépôt externe en phase vapeur (OVD) sont utilisés pour former une région de verre qui sera la deuxième gaine sur une surface périphérique extérieure de la région de verre qui sera le cœur et la première gaine.
Une fibre optique selon un mode de réalisation de la présente divulgation comprend un cœur, une première gaine, une deuxième gaine, et un revêtement de résine. Le cœur comprend au moins une région qui contient du chlore (Cl) et qui a un indice de réfraction moyen inférieur à un indice de réfraction du verre de silice pur. La première gaine est disposée de manière à entourer le cœur. La première gaine contient au moins du fluor (F), et a un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction moyen du cœur. La deuxième gaine est disposée de manière à entourer la première gaine, et a un indice de réfraction supérieur à celui de la première gaine. Le revêtement de résine est disposé de manière à entourer la deuxième gaine. En particulier, une aire efficace Aeffà une longueur d'onde de 1550 nm est égale à 130 µm2ou plus et 170 µm2ou moins. Un rapport (Aeff/λC) entre l'aire efficace Aeffet une longueur d'onde de coupure λCest égal à 85,0 µm ou plus. Une perte par courbure d'un mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm est inférieure à 4,9 dB par 10 tours. Le revêtement de résine comprend une couche de résine primaire ayant au moins un module de Young de 0,3 MPa ou moins.
La figure 1 est un schéma illustrant un exemple d'une structure en coupe d'une fibre optique ;
La figure 2A est un schéma illustrant un exemple d'un profil d'indice de réfraction d'une fibre optique ;
La figure 2B est un schéma illustrant un autre exemple du profil d'indice de réfraction de la fibre optique ;
La figure 3 est un graphe illustrant une relation entre une augmentation de perte de transmission (dB/km) à une longueur d'onde de 1550 nm et Aeff/λC (µm) sur la base de la perte de transmission de l'échantillon 1 ;
La figure 4 est un graphe illustrant une relation entre une augmentation de perte de transmission (dB/km) à une longueur d'onde de 1550 nm et ΔD (%) sur la base de la perte de transmission de l'échantillon 1 ;
La figure 5 est un graphe illustrant une relation entre une augmentation de perte de transmission (dB/km) à une longueur d'onde de 1550 nm et ΔP (%) sur la base de la perte de transmission de l'échantillon 1 ;
La figure 6 est un graphe illustrant une relation entre la perte par courbure (dB par 10 tours) et Aeff/λC (µm) d'un mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm où un rayon de courbure R est établi à 15 mm ;
La figure 7 est un graphe illustrant un profil d'indice de réfraction équivalent d'une fibre optique avec un certain rayon de courbure ;
La figure 8 est un schéma illustrant chacun des paramètres d'une fibre optique ;
La figure 9 est un graphe illustrant une relation entre RC,eff (R = 15 mm, λ = 1550 nm) et ΔD (%) ;
La figure 10 est un graphe illustrant une relation entre RC (R = 15 mm, λ = 1550 nm) (µm) et un rapport de diamètre extérieur T (a.u.) ;
La figure 11 un graphe illustrant une relation entre ΔJ (%) et Δn x (D - d) (% . µm) ;
La figure 12 est un schéma illustrant des exemples de divers profils d'indice de réfraction applicables au cœur 10 ;
La figure 13 est un schéma illustrant des exemples de divers profils d'indice de réfraction applicables à la première gaine 20 ; et
La figure 14 est un schéma illustrant des exemples de divers profils d'indice de réfraction applicables à la deuxième gaine 30.
[Tableau 1A] Le tableau 1A est un tableau résumant les spécifications des fibres optiques conformément aux échantillons 1 à 13 du présent mode de réalisation ;
[Tableau 1B] Le tableau 1B est un tableau résumant une perte par courbure des fibres optiques conformément aux échantillons 1 à 13 du présent mode de réalisation ;
[Tableau 2A] Le tableau 2A est un tableau résumant les spécifications des fibres optiques conformément aux exemples comparatifs 1 à 11 ;
[Tableau 2B] Le tableau 2B est un tableau résumant une perte par courbure des fibres optiques conformément aux exemples comparatifs 1 à 11 ;
[Tableau 3] Le tableau 3 est un tableau résumant les plages préférées et les plages plus préférées pour chacun des paramètres d'une fibre optique ;
Problème technique
Les inventeurs ont trouvé les problèmes suivants après avoir examiné des fibres optiques classiques.
Ainsi, l'utilisation du procédé VAD ou du procédé OVD pour réaliser une région de verre qui formera la deuxième gaine à l'extérieur de la région de verre qui formera la première gaine à une étape de fabrication de préforme afin d'obtenir une fibre optique ayant un profil d'indice de réfraction de type W permettrait de réduire le coût comparé au procédé de tige en effondrement. D'autre part, la fibre optique obtenue en étirant la préforme a un plus grand indice de réfraction à l'intérieur de la deuxième gaine, ce qui conduit à une possibilité de détérioration de la perte de transmission dans la fibre optique à la longueur d'onde de signal lumineux. De plus, il est difficile d'ajouter suffisamment de fluor à l'intérieur de la deuxième gaine (dans le voisinage de l'interface entre la première gaine et la deuxième gaine) par le procédé VAD ou le procédé OVD, ce qui conduit à une déformation du profil d'indice de réfraction à l'intérieur de la deuxième gaine en une forme saillante. La présence de la protubérance apparaissant dans le profil d'indice de réfraction facilite le maintien de modes d'ordres plus élevés dans la fibre optique, ce qui conduit à un problème de détérioration de la perte de transmission dans la fibre optique obtenue.
En outre, le document de brevet 1 décrit que la suppression d’une augmentation de la différence d'indice de réfraction relative ΔP de la protubérance apparaissant dans le profil d'indice de réfraction permet de supprimer une augmentation de la perte de transmission. De plus, il y a eu une plus grande demande pour une faible perte de transmission. Etant donné que ΔP peut varier dans la direction longitudinale de la préforme, une fibre optique obtenue à partir d'une région où ΔP est élevé dans la préforme augmenterait la perte de transmission (incapable d'assurer une haute productivité). De plus, il est difficile de contrôler ΔP avec une grande précision par le procédé VAD ou le procédé OVD. Par conséquent, il existe une possibilité que ΔP devienne grand dans les technologies de fabrication de fibre optique classiques. Lorsque ΔP est grand, des modes d'ordres plus élevés tendent à subsister dans la région intérieure de la deuxième gaine (région correspondant à la protubérance du profil de l'indice de réfraction) comme décrit ci-dessus (ce qui détériore la perte de transmission dans la fibre optique à la longueur d'onde de signal lumineux).
La présente divulgation a été réalisée afin de résoudre les problèmes décrits ci-dessus, et a pour objet de fournir une fibre optique ayant une structure permettant la détermination d'une amélioration de la perte de transmission à l’étape d'une préforme comparée à une fibre optique classique.
Effets avantageux de l'invention
Comme décrit ci-dessus, selon le mode de réalisation de la présente divulgation, il est possible d’obtenir une fibre optique ayant une perte de transmission suffisamment améliorée comparée à une fibre optique classique. De plus, étant donné que l'amélioration de la perte de transmission peut être déterminée au niveau de la préforme, l'amélioration de la productivité de la fibre optique peut être attendue.
Description du mode de réalisation de la présente invention
Ci-après, des modes de réalisation de la présente divulgation vont être décrits individuellement.
(1) Une fibre optique selon un mode de réalisation de la présente divulgation comprend, selon un aspect, un cœur constituant un profil d'indice de réfraction de type W, une première gaine, et une deuxième gaine. De plus, la fibre optique comprend en outre un revêtement de résine qui recouvre intégralement le cœur, la première gaine, et la deuxième gaine. Le cœur comprend au moins une région dopée avec du Cl et a un indice de réfraction moyen inférieur à un indice de réfraction du verre de silice pur. La première gaine est disposée de manière à entourer le cœur. En outre, la première gaine contient au moins du F, et a un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction moyen du cœur. La deuxième gaine est disposée de manière à entourer la première gaine, et a un indice de réfraction supérieur à celui de la première gaine. Le revêtement de résine est disposé de manière à entourer la deuxième gaine. En particulier, une aire efficace Aeffà une longueur d'onde de 1550 nm est égale à 130 µm2ou plus et 170 µm2ou moins. Un rapport (Aeff/λC) entre l'aire efficace Aeffet une longueur d'onde de coupure (longueur d'onde de coupure sur 2m) λCest égal à 85,0 µm ou plus. Une perte par courbure d'un mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm est inférieure à 4,9 dB par 10 tours. Le revêtement de résine comprend une couche de résine primaire ayant au moins un module de Young de 0,3 MPa ou moins. Il est à noter que l'unité décrite ci-dessus de perte par courbure (dB par 10 tours) signifie une valeur de perte mesurée dans un état dans lequel autant de tours que nécessaire (par exemple, 10 tours) sont enroulés sur le mandrin ayant un rayon de courbure R prédéterminé.
(2) Selon un aspect de la présente divulgation, la deuxième gaine est de préférence composée de verre de silice pur ou de verre de silice contenant au moins du F. En particulier, la formation de la deuxième gaine avec une gaine de silice pure permet la réduction du coût de fabrication. Dans la présente description, dans une configuration avec la deuxième gaine qui est composée de verre de silice contenant au moins du F, une « région intérieure » et une « région extérieure » de la deuxième gaine sont définies en fonction de la forme du profil d'indice de réfraction dans la deuxième gaine. Spécifiquement, la « région intérieure » de la deuxième gaine est une région comprenant le voisinage d'une interface entre la première gaine et la deuxième gaine, et est définie en tant que position ayant un premier maximum local (pic d'indice de réfraction) dans un profil d'indice de réfraction dans la direction radiale de la fibre optique. En outre, une position d'un minimum local du profil d'indice de réfraction suivant la position du maximum local est définie en tant que frontière entre la « région intérieure » et la « région extérieure ».
(3) Selon un aspect de la présente divulgation, l'aire efficace Aeffest de préférence égale à 135 µm2ou plus et 165 µm2ou moins. Etant donné que ce cas permet de supprimer l'effet non linéaire, la longueur de portée peut être davantage augmentée.
(4) Selon un aspect de la présente divulgation, la longueur d'onde de coupure est de préférence égale à 1630 nm ou moins. Dans ce cas, il est possible d'éviter une transmission multimode dans une bande de longueur d'onde de communication de bande C ou de bande L après la formation du câble (permettant une transmission monomode).
(5) Selon un aspect de la présente divulgation, la valeur de limite inférieure du rapport (Aeff/λC) est de préférence égale à 85 µm ou 95 µm. En outre, la valeur de limite supérieure du rapport (Aeff/λC) est de préférence égale à 120 µm ou 130 µm. Dans ce cas, la plage appropriée du rapport (Aeff/λC) dans la fibre optique est de préférence de 85 µm ou plus et 120 µm ou moins, de 85 µm ou plus et 130 µm ou moins, de 95 µm ou plus et 120 µm ou moins, et de 95 µm ou plus et 130 µm ou moins. En outre, la valeur de limite supérieure du rapport (Aeff/λC) peut être soit de 120 µm ou de 130 µm. En particulier, dans un cas dans lequel le rapport (Aeff/λC) est égal à 95 µm ou plus, la perte de transmission peut être davantage réduite. En outre, dans un cas dans lequel le rapport (Aeff/λC) est égal à 120 µm ou moins, il est possible de supprimer une augmentation de la perte par macrocourbure. De plus, lorsque le rapport (Aeff/λC) est égal à 95 µm ou plus et 130 µm ou moins, il est possible à la fois de supprimer une augmentation de la perte par macrocourbure, de supprimer les effets de non-linéarité, et de prévenir une transmission multimode dans les bandes de longueur d'onde de communication de bande C et de bande L après la formation du câble.
(6) Selon un aspect de la présente divulgation, un diamètre de champ de mode (appelé ci-après « MFD ») du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm est de préférence égal à 12,5 µm ou plus et 14,0 µm ou moins. Cela permet de réduire une perte de connexion entre une fibre optique monomode standard (appelée ci-après « SMF ») et la fibre optique de la présente divulgation, ce qui conduit à la réduction de la perte de portée. En outre, selon un aspect de la présente divulgation, une perte par courbure d'un mode LP11 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 40 mm est de préférence égale à 0,10 dB par 2 tours ou plus. Dans ce cas, le mode d'ordre plus élevé est rapidement libéré même lorsque le rayon de courbure est susceptible de permettre un couplage entre le mode d’ordre plus élevé et le mode fondamental, ce qui résulte en la suppression de la perte du mode fondamental du fait du couplage entre le mode d’ordre plus élevé et le mode fondamental.
(7) Selon un aspect de la présente divulgation, une différence entre un premier rayon caustique et un deuxième rayon caustique est égale à 0,90 µm ou plus. Le premier rayon caustique est défini en tant que rayon caustique RC(R = 25 mm, λ = 1550 nm) du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 25 mm et le deuxième rayon caustique est défini en tant que rayon caustique RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm. Dans ce cas, la perte par courbure peut être contrôlée à une amplitude pratique au rayon de courbure en utilisation réelle.
(8) Selon un aspect de la présente divulgation, RC,effet ΔD (%) satisfont de préférence à la relation suivante :
RC,eff> 1,46 + ΔD (%) x 1,93 (1/%),
dans laquelle RC,effest un rapport entre le rayon caustique RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) (µm) à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm et un diamètre de champ de mode (appelé ci-après « MFD ») du mode LP01 à la longueur d'onde de 1550 nm, et ΔD (%) est une différence d'indice de réfraction relative entre un indice de réfraction moyen de la première gaine et un indice de réfraction maximum d'une région intérieure dans la deuxième gaine.
La satisfaction de la relation ci-dessus permet de réduire la perte de transmission et facilite la conception de la fibre optique indépendamment de la présence ou de l'absence d'un pic d'indice de réfraction dans la région intérieure de la deuxième gaine. Dans la présente description, la différence d'indice de réfraction relative entre une région ayant un indice de réfraction n1et une région ayant un indice de réfraction n2est définie par la formule suivante : |n1 2-n2 2|/2n1 2. En tant qu'indice de réfraction n1du dénominateur, un indice de réfraction de 1,45 du verre de silice pur peut être utilisé approximativement.
(9) Selon un aspect la présente divulgation, en tant que forme pour la mise en œuvre de tous les aspects ci-dessus, le profil d'indice de réfraction de type W de la fibre optique satisfait de préférence à la relation suivante :
0,15 ≤ Δn ≤ 0,29 ;
0,02 ≤ ΔD ≤ Δn + 0,05 ;
2,0 (µm) ≤ D/d ≤ 3,7 ;
2,55 ≤ T ≤ 3,05 ; et
-0,22 ≤ ΔJ - 0,056 (µm-1) x Δn x (D (µm) - d (µm)),
où Δn est une différence d'indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen du cœur et l'indice de réfraction de la première gaine, ΔD est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction de la première gaine et l'indice de réfraction maximum dans la région intérieure de la deuxième gaine, d est un rayon du cœur, D est un diamètre extérieur de la première gaine, T est un rapport entre le diamètre extérieur de la deuxième gaine et le diamètre extérieur de la première gaine, et ΔJ est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction de la première gaine et un indice de réfraction minimum de la région extérieure de la deuxième gaine. Conformément à un tel profil d'indice de réfraction, il est possible de satisfaire à la condition décrite ci-dessus : RC,eff> 1,46 + ΔD x 1,93 (1/%) et d'ajuster une perte par courbure du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm à moins de 4,9 dB par 10 tours.
(10) Selon un aspect de la présente divulgation, le revêtement de résine peut en outre comprendre une couche de résine secondaire entourant la couche de résine primaire. Spécifiquement, selon un aspect de la présente invention, la couche de résine secondaire a de préférence un module de Young de 800 MPa ou plus. Dans ce cas, une perte par microcourbure peut être supprimée. Selon un aspect de la présente divulgation, une valeur absolue de la différence d'indice de réfraction à une longueur d'onde de 546 nm entre la couche de résine primaire et la couche de résine secondaire est de préférence égale à 0,15 ou moins. Dans ce cas, il est possible de supprimer une augmentation de la perte de transmission du fait d'une réflexion au niveau d'une interface entre la résine primaire et la résine secondaire. En outre, selon un aspect de la présente divulgation, une valeur absolue d'une différence d’indice de réfraction à une longueur d'onde de 546 nm (indice de réfraction moyen dans un cas dans lequel l'indice de réfraction de la région extérieure varie dans la direction radiale) entre la région extérieure de la deuxième gaine et la couche de résine primaire est de préférence égale à 0,08 ou moins. Dans ce cas, il est également possible de supprimer une augmentation de la perte de transmission du fait d'une réflexion au niveau d'une interface entre la deuxième gaine et la résine primaire.
Comme décrit ci-dessus, chaque aspect énuméré dans la section « Description du mode de réalisation de la présente invention » est applicable à tous les aspects restants ou à toutes les combinaisons de ces aspects restants.
Détails du mode de réalisation de la présente invention
Des exemples spécifiques d'une fibre optique selon la présente invention vont être décrits ci-dessous en détail avec référence aux dessins joints. La présente invention n'est pas limitée à ces exemples, mais doit être définie selon l'étendue des revendications, et elle est destinée à inclure toutes les significations équivalentes aux revendications et toutes les modifications dans l'étendue. En outre, les mêmes symboles de référence sont appliqués aux mêmes composants et des descriptions dupliquées seront omises dans la description des dessins.
La figure 1 est un schéma illustrant un exemple d'une structure en coupe d'une fibre optique selon le présent mode de réalisation. Ainsi, une fibre optique 100 comprend : un cœur 10 s'étendant le long d’un axe optique AX (l'axe optique AX passe sensiblement par le centre de la section du cœur 10) ; une première gaine 20 entourant le cœur 10 ; une deuxième gaine 30 entourant la première gaine 20 ; et un revêtement de résine entourant la deuxième gaine 30. Dans l'exemple de la figure 1, le revêtement de résine comprend : une couche de résine primaire 40 entourant la deuxième gaine 30 ; et une couche de résine secondaire 50 entourant la couche de résine primaire 40.
Le cœur 10 est composé de verre de silice qui est dopé avec un réducteur d'indice de réfraction tel que le F et qui a un indice de réfraction ajusté pour être inférieur à l'indice de réfraction du verre de silice pur (PS). En particulier, au moins une partie du cœur 10 est dopée avec du Cl. Du fait de ce dopage avec du Cl, une inclinaison est obtenue dans une direction radiale r dans le profil d'indice de réfraction du cœur 10. La première gaine 20 est composée de verre de silice dopé avec du F, et l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20 est ajusté pour être inférieur à l'indice de réfraction moyen du cœur 10. La deuxième gaine 30 est composée de verre de silice pur ou de verre de silice dopé avec du F, et l'indice de réfraction de la deuxième gaine 30 est ajusté pour être supérieur à l'indice de réfraction moyen de la première gaine et pour être inférieur à l'indice de réfraction moyen du cœur 10. La première gaine 20 et la deuxième gaine 30 avec cette configuration forment une structure de gaine en creux. La structure de gaine en creux permet une propagation monomode à une longueur d'onde de signal lumineux et l’obtention d’une faible perte de transmission.
La figure 2A est un schéma illustrant un exemple d'un profil d'indice de réfraction d'une fibre optique. La figure 2B est un schéma illustrant un autre exemple d'un profil d'indice de réfraction d'une fibre optique. Dans les profils d'indice de réfraction 150 et 160 respectivement illustrés sur les figures 2A et 2B, la deuxième gaine 30 est composée de verre de silice dopé avec du F, et une région restante de la deuxième gaine 30 à l’exclusion du voisinage de l'interface entre la première gaine 20 et la deuxième gaine 30 est divisée en une région intérieure 30A et une région extérieure 30B par les positions du maximum local et du minimum local des profils d'indice de réfraction 150 et 160.
Dans le profil d'indice de réfraction 150 illustré sur la figure 2A, « Δncore(%) » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen du cœur 10 et l'indice de réfraction du verre de silice pur (un niveau de silice pure, appelé ci-après « PS »). « d » est le rayon (µm) du cœur 10. « Δn (%) » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen du cœur 10 et l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20. « D » est le rayon extérieur (µm) de la première gaine 20 (la position d'interface entre la première gaine 20 et la deuxième gaine 30). « ΔD (%) » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20 et l'indice de réfraction maximum (pic d'indice de réfraction) de la région intérieure 30A. « R-in » est une longueur (µm) de la région intérieure 30A dans la direction radiale r de la fibre optique 100. « ΔP (%) » est une différence d’indice de réfraction relative (une différence d’indice de réfraction relative au niveau de la protubérance dans le profil d'indice de réfraction) entre l'indice de réfraction maximum de la région intérieure 30A et l'indice de réfraction minimum de la région extérieure 30B (le minimum local du profil d'indice de réfraction 150). « ΔJ (%) » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20 et l'indice de réfraction minimum de la région extérieure 30B.
Comme décrit ci-dessus, dans le profil d'indice de réfraction 150 illustré sur la figure 2A, la deuxième gaine 30 est divisée en la région extérieure 30B ayant un indice de réfraction sensiblement uniforme dans la direction radiale r, et la région intérieure 30A existant du côté intérieur de la région extérieure 30B et ayant un indice de réfraction supérieur à celui de la région extérieure 30B. Dans la présente description, « sensiblement uniforme » signifie que la variation d'indice de réfraction de la région extérieure 30B dans la deuxième gaine 30 dans la direction radiale r est de ± 0,01 % ou moins par rapport à la valeur moyenne.
Par contre, dans le profil d'indice de réfraction 160 illustré sur la figure 2B, la définition du paramètre structurel de chacune des parties est similaire au cas du profil d'indice de réfraction 150 illustré sur la figure 2A, tandis que la forme de profil au niveau de la région extérieure 30B est différente dans le profil d'indice de réfraction 160 du cas du profil d'indice de réfraction 150. Ainsi, le profil d'indice de réfraction 160 a une forme présentant un creux dans la direction radiale r dans la deuxième gaine 30. Dans le profil d'indice de réfraction 160, une région à l'intérieur de la position d'un pic de creux (position à laquelle le profil d'indice de réfraction 160 adopte le minimum local dans la deuxième gaine 30) est définie en tant que région intérieure 30A et le côté plus à l'extérieur de celui-ci est défini en tant que région extérieure 30B. Ici, la différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction maximum de la région intérieure 30A et l'indice de réfraction minimum de la région extérieure 30B est égale à ΔP.
Ensuite, les résultats de l'examen d'une relation entre les paramètres structurels et les caractéristiques de transmission dans diverses fibres optiques vont être décrits.
Le tableau 1A est un tableau résumant les spécifications des fibres optiques conformément à des échantillons 1 à 13 du présent mode de réalisation. Le tableau 1B est un tableau résumant la perte par courbure des fibres optiques conformément à des échantillons 1 à 13 du présent mode de réalisation. Le tableau 2A est un tableau résumant les spécifications des fibres optiques conformément à des exemples comparatifs 1 à 11. Le tableau 2B est un tableau résumant la perte par courbure des fibres optiques conformément à des exemples comparatifs 1 à 11.
Les éléments illustrés sur les tableaux 1A et 2A sont comme suit. Ainsi, « augmentation de perte de transmission à la longueur d'onde de 1550 nm (comparé à l'échantillon 1) » est une augmentation de la perte dans chacun des échantillons ou des exemples comparatifs sur la base de la perte de transmission de l’échantillon 1 à la longueur d'onde de 1550 nm. « MFD à la longueur d'onde de 1550 nm » est un MFD à une longueur d'onde de 1550 nm. « Aeffà la longueur d'onde de 1550 nm » est une aire efficace à une longueur d'onde de 1550 nm. « λC» est une longueur d'onde de coupure sur 2m définie dans l'ITU-T G.650.1. « MFD (longueur d'onde de 1550 nm)/λC= valeur de MAC » est un rapport (valeur de MAC) entre le MFD à la longueur d'onde de 1550 nm et la longueur d'onde de coupure sur 2m λC. « Aeff(longueur d'onde de 1550 nm)/λC» est un rapport entre l'aire efficace Aeffet la longueur d'onde de coupure sur 2m λC. « λCC» est une longueur d'onde de coupure de câble (longueur d'onde de coupure sur 22m) définie par l'ITU-T G.650.1. « MFD (longueur d'onde de 1550 nm)/λCC» est un rapport entre le MFD à la longueur d'onde de 1550 nm et la longueur d'onde de coupure de câble λCC. « Aeff(longueur d'onde de 1550 nm)/λCC» est un rapport entre l'aire efficace Aeffet la longueur d'onde de coupure de câble λCC. « Δn » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen du cœur 10 et l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20. « ΔD » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20 et l'indice de réfraction maximum (pic d'indice de réfraction) de la région intérieure 30A. « ΔP » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction maximum de la région intérieure 30A et l'indice de réfraction minimum de la région extérieure 30B (minimum local du profil d'indice de réfraction 150). « ΔJ » est une différence d’indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen de la première gaine 20 et l'indice de réfraction minimum de la région extérieure 30B. « ΔJ-Δn » est une différence entre ΔJ et Δn. « d » est le rayon du cœur 10. « D » est le rayon extérieur de la première gaine 20. « D/d » est un rapport entre le rayon extérieur D de la première gaine 20 et le rayon d du cœur 10. « T » est le rapport entre le rayon extérieur de la première gaine 20 et le rayon extérieur de la deuxième gaine 30. « R-in » est une largeur de la région intérieure 30A.
Les éléments illustrés sur les tableaux 1B et 2B sont comme suit. Ainsi, « perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) » est une perte par courbure du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm. « Perte par courbure de mode LP01 (R = 25 mm, λ = 1550 nm) » est une perte par courbure du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 25 mm. « Perte par courbure de mode LP11 (R = 40 mm, λ = 1550 nm) » est une perte par courbure d'un mode LP11 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 40 mm. « RCde mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) » est un rayon caustique du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm. « RCde mode LP01 (R = 25 mm, λ = 1550 nm) » est un rayon caustique du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 25 mm. « RCde mode LP01 (R = 25mm, λ = 1550 nm) - RCde mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) » est une différence entre un rayon caustique du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 25 mm et un rayon caustique du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm. « RC,effde mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) » est une valeur obtenue en divisant le rayon caustique du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm par le MFD du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm.
Dans chacun des échantillons 1 à 11 illustrés sur les tableaux 1A et 1B, l'aire efficace Aeffà une longueur d'onde de 1550 nm est égale à 135 µm2ou plus et 170 µm2ou moins, le rapport (Aeff/λC) entre l'aire efficace Aeffet la longueur d'onde de coupure λCest égal à 85,0 µm ou plus, et la perte par courbure du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm est inférieure à 4,9 dB par 10 tours. En revanche, dans chacun des exemples comparatifs 1 à 10 illustrés sur les tableaux 2A et 2B, la perte par courbure dans le mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm dépasse 4,98 dB par 10 tours. Dans l’exemple comparatif 11, le rapport (Aeff/λC) entre l'aire efficace Aeffet la longueur d'onde de coupure λCest inférieur à 85,0 µm.
En ce qui concerne la fibre optique 100 ayant les paramètres structurels et les caractéristiques de transmission décrits ci-dessus, une relation entre la perte de transmission à la longueur d'onde de 1550 nm et la valeur Aeff/λC(µm) obtenue en divisant l'aire efficace Aeff(µm2) du mode LP01 à la longueur d'onde de 1550 nm par la longueur d'onde de coupure sur 2m λC(µm) va être décrite en faisant référence à la figure 3. La longueur d'onde de coupure sur 2m est une longueur d'onde de coupure de fibre du mode LP01 définie dans l'ITU-T G.650.1. Il est à noter que, sur la figure 3, l'axe vertical représente une augmentation de perte de transmission (dB/km) à la longueur d'onde de 1550 nm sur la base de la perte de transmission de l’échantillon 1. L'axe horizontal est Aeff/λC(µm). De plus, le symbole « ○ » tracé sur la figure 3 indique les échantillons 1 à 13 dans lesquels la perte par courbure du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm avec le rayon de courbure R de 15 mm (appelée ci-après « perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) » est inférieure à 4,9 dB par 10 tours et le rapport (Aeff/λC) entre l'aire efficace Aeffet la longueur d'onde de coupure λCest égal à 85,0 µm ou plus. Le symbole « Δ » indique l’exemple comparatif 11 dans lequel la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le rapport (Aeff/λC) est inférieur à 85,0 µm. Le symbole « □ » indique les exemples comparatifs 1 à 10 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus.
Comme observé sur la figure 3, lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours et que le rapport Aeff/λCest égal à 85,0 µm ou plus (symbole « ○ », l'augmentation de perte de transmission par rapport au changement du rapport Aeff/λCest plus graduelle que l'augmentation de perte de transmission lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus (symbole « □ »). Etant donné que la perte de transmission est moins susceptible de changer du fait des changements des aires efficaces Aeffet de λCattribués à des fluctuations structurelles dans la direction longitudinale de la fibre optique, il est possible de produire une fibre optique avec de petites variations de la perte de transmission dans la direction longitudinale.
La figure 4 est un graphe illustrant une relation entre une augmentation de perte de transmission (dB/km) à une longueur d'onde de 1550 nm et ΔD (%) sur la base de la perte de transmission de l’échantillon 1. Le symbole « ○ » tracé sur la figure 4 indique les échantillons 1 à 7 et les échantillons 10 à 12 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le rapport (Aeff/λC) est égal à 95,0 µm ou plus. Le symbole « Δ » indique l’exemple comparatif 11 dans lequel la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le rapport (Aeff/λC) est inférieur à 85,0 µm. « ◊ » (losange ouvert) indique les échantillons 8, 9 et 13 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le rapport (Aeff/λC) est égal à 85,0 µm ou plus et inférieur à 95 µm. Le symbole « □ » indique les exemples comparatifs 1 à 10 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus.
Comme observé sur la figure 4, lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours et que le rapport Aeff/λCest égal à 85,0 µm ou plus (symbole « ○ » et symbole « ◊ », un changement de l'augmentation de perte de transmission par rapport au changement de ΔD est plus graduel que l'augmentation de perte de transmission lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus (symbole « □ »). C'est-à-dire que même lorsque la quantité dopage de F dans la deuxième gaine 30 est faible (même lorsque ΔD est grand), il serait possible de maintenir l'augmentation de perte de transmission dans une plage pratiquement acceptable (le coût de fabrication peut être réduit). De plus, lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours et que le rapport (Aeff/λC) est égal à 95,0 µm ou plus (symbole « ○ »), il est possible de réduire l'augmentation de perte de transmission (comparé à l'échantillon 1) à 0,002 dB/km ou moins indépendamment de l'amplitude de ΔD.
La figure 5 est un graphe illustrant une relation entre une augmentation de perte de transmission (dB/km) à une longueur d'onde de 1550 nm et ΔP (%) sur la base de la perte de transmission de l’échantillon 1. Il est à noter que le symbole « ○ » tracé sur la figure 5 indique un cas des échantillons 1 à 7 et des échantillons 10 à 12 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours et le rapport (Aeff/λC) est égal à 95,0 µm ou plus. Le symbole « Δ » indique l’exemple comparatif 11 dans lequel la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le rapport (Aeff/λC) est inférieur à 85,0 µm. « ◊ » (losange ouvert) indique les échantillons 8, 9 et 13 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le rapport (Aeff/λC) est égal à 85,0 µm ou plus et inférieur à 95 µm. Le symbole « □ » indique les exemples comparatifs 1 à 10 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus. En outre, la figure 6 est un graphe illustrant une relation entre une perte par courbure du mode LP01 (dB par 10 tours) et Aeff/λC(µm) à une longueur d'onde de 1550 nm avec le rayon de courbure R établi à 15 mm. Il est à noter que la figure 6 comprend les tracés des échantillons 1 à 13 et des exemples comparatifs 1 à 11, bien qu'ils soient partiellement superposés dans l’affichage.
Comme observé sur la figure 5, lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et que le rapport (Aeff/λC) est égal à 95,0 µm ou plus (symbole « ○ »), il est possible de réduire l'augmentation de perte de transmission (comparé à l'échantillon 1) à 0,002 dB/km ou moins indépendamment de l'amplitude de ΔP. Afin d'améliorer le rapport signal sur bruit dans un système de transmission optique qui utilise une fibre optique en tant que trajet de transmission pour transmettre le signal lumineux, la fibre optique doit supprimer la non-linéarité et présenter également une faible perte. Par conséquent, une grande aire efficace Aeffde la fibre optique permet d'améliorer la non-linéarité de la fibre optique. D'autre part, on sait qu'une aire efficace Aeffexcessivement grande augmenterait la perte par microcourbure. Par conséquent, il est préférable d'établir l'aire efficace Aeffà 130 µm2ou plus et 170 µm2ou moins. Il est davantage préférable d'établir l'aire efficace Aeffà 135 µm2ou plus et 165 µm2ou moins. La longueur d'onde de coupure sur 2m est de préférence égale à 1630 nm ou moins. Dans ce cas, il est possible d'éviter l'apparition d'une transmission multimode dans une bande de longueur d'onde de communication de bande C et dans une bande de longueur d'onde de communication de bande L lorsque la fibre optique est formée en un câble.
Le rapport (Aeff/λC) est une quantité physique liée à un paramètre V (nombre V) représentant l'amplitude du confinement optique dans le cœur, et a ainsi une corrélation avec la perte par courbure. Comme observé sur la figure 6, la perte par courbure augmente lorsque le rapport (Aeff/λC) augmente. Par conséquent, le rapport (Aeff/λC) est de préférence établi à une valeur pas trop grande, par exemple, 120 µm ou moins est préférable. Plus préférablement, le rapport (Aeff/λC) est établi à 110 µm ou moins, encore plus préférablement 105 µm ou moins. Il est à noter que la perte par courbure du mode LP01 obtenue à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm est d'environ 0,1 dB par 10 tours. De plus, l'établissement de la valeur (Aeff/λCC) obtenue en divisant l'aire efficace Aeffpar la longueur d'onde de coupure sur 22m λCC(µm) à 95 µm ou plus et 130µm ou moins permet de supprimer la non-linéarité et d'éviter une transmission multimode dans des bandes de longueur d'onde de communication telles que la bande C ou la bande L. Ici, la longueur d'onde de coupure sur 22m est une longueur d'onde de coupure de câble du mode LP01 définie dans l'ITU-T G.650.1.
La capacité de prédiction du rapport (Aeff/λC) et d'une valeur de la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) dans l'état de préforme permet de sélectionner, avant le processus d'étirage, une préforme dans laquelle la perte de transmission augmenterait ou une préforme dans laquelle la perte de transmission est susceptible de varier dans la direction longitudinale. Cela permet de réduire le coût de fabrication. Il est bien connu que la mesure du profil d'indice de réfraction dans la direction radiale à partir du centre de la préforme à un point d'achèvement de la préforme et ensuite l'exécution d'un calcul numérique par un procédé à éléments finis (FEM) sur la base du profil d'indice de réfraction permettra l'estimation d'Aeffet de λC. Ainsi, le rapport (Aeff/λC) peut être facilement prédit à l’état de préforme. De plus, dans un cas dans lequel il peut être prédit que la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) sera de 4,9 dB par 10 tours, ou plus, ou inférieure à cette valeur, il est possible, en utilisant la figure 3, de prédire une valeur de l'augmentation de perte de transmission (comparé à l'échantillon 1) ou de prédire si la perte de transmission est susceptible de varier dans la direction longitudinale de la fibre. En particulier, lorsque la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et que le rapport (Aeff/λC) est égal à 95,0 µm ou plus comme décrit ci-dessus, il est possible de réduire l'augmentation de perte de transmission (comparé à l'échantillon 1) à 0,002 dB/km ou moins indépendamment de l'amplitude de ΔP. Avec cette configuration, même lorsque ΔP varie dans la direction longitudinale de la préforme, il est possible de prédire avant le processus d’étirage si l’augmentation de perte de transmission (comparé à l’échantillon 1) est de 0,002 dB/km ou moins. Ainsi, il est possible d’éviter qu'une préforme défectueuse, qui est susceptible de présenter une grande augmentation de perte de transmission, soit transférée au processus d'étirage. En conséquence, il est possible de supprimer une augmentation du coût de fabrication.
Il est à noter que, dans la prédiction de perte par courbure, qui utilise généralement le rapport (Aeff/λC), il n'est pas facile d'effectuer une prédiction, comme illustré sur la figure 6, à cause d'une grande variation alors qu'il existe une certaine corrélation entre la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) et le rapport (Aeff/λC). En ce qui concerne ce problème, il existe une valeur appelée rayon caustique en tant que paramètre lié physiquement à la perte par courbure de la fibre optique plus étroitement que le rapport (Aeff/λC).
La figure 7 est un graphe illustrant un profil 151 d'un indice de réfraction équivalent pour analyser la propagation de la lumière lorsqu'un certain rayon de courbure est appliqué à une fibre optique avec les profils d'indice de réfraction 150 et 160 respectivement illustrés sur les figures 2A et 2B. Dans le profil 151 d'un indice de réfraction équivalent, l'indice de réfraction à chacune des positions correspondant à l'extérieur de la courbure de la fibre optique est élevé, alors que l'indice de réfraction à chacune des positions correspondant à l'intérieur est faible. En utilisant l'indice de réfraction équivalent, le comportement de la lumière se propageant dans une fibre optique cintrée peut être remplacé par le comportement de la lumière se propageant dans une fibre optique droite pour une analyse. Sur la figure 7, le niveau d'indice de réfraction efficace du mode LP01 à une certaine longueur d'onde λ est également indiqué par un trait en pointillés. Le rayon caustique est une distance d'une position centrale de la fibre optique à une position où l'indice de réfraction équivalent et l'indice de réfraction efficace sont égaux l'un à l'autre dans le profil d'indice de réfraction équivalent dans la direction radiale de la fibre optique parallèle au rayon de courbure de la fibre optique à laquelle un certain rayon de courbure a été appliqué.
Ici, l'indice de réfraction efficace neff(λ) du mode LP01 à la longueur d'onde λ est une valeur obtenue en divisant une constante de propagation du mode LP01 à la longueur d'onde λ lorsque la fibre optique n'est pas cintrée, par le nombre d'onde à la longueur d'onde λ. En outre, le profil d'indice de réfraction équivalent nbend(R, λ, r, θ) de la fibre optique est défini par la formule (1) suivante :
(1)
où n(λ, r) est le profil d'indice de réfraction dans la section transversale de la fibre optique à la longueur d'onde λ, et R (mm) est le rayon de courbure.
En outre, la figure 8 est un schéma illustrant chacun des paramètres d'une fibre optique. r (mm) est une distance de la position centrale de fibre optique (position croisant l'axe optique AX) à un certain point dans une section transversale de la fibre optique. Une ligne droite reliant la position centrale du rayon de courbure et la position centrale de fibre optique est définie en tant qu'axe x, la position centrale de fibre optique est définie en tant que x = 0, et une direction de la position centrale du rayon de courbure vers la position centrale de fibre optique est définie en tant que direction positive. En outre, θ est un angle formé par un segment de ligne droite reliant un certain point dans la section transversale de la fibre optique à la position centrale de fibre optique et une demi-droite définie par une région où x est égal à 0 ou plus.
Ci-après, parmi les valeurs sur l'axe x où l'indice de réfraction équivalent nbend(R, λ, r, θ) de la fibre optique est égal à l'indice de réfraction efficace neff(λ) du mode LP01 dans un cas dans lequel θ = 0 (c'est-à-dire, dans une région satisfaisant à x ≥ 0 sur l'axe x), une valeur sur l'axe x satisfaisant à la formule (2) suivante :
(2)
sera définie en tant que rayon caustique RC(R, λ) à une longueur d'onde λ lorsque la fibre optique est cintrée à un rayon de courbure R. Dans un cas dans lequel une pluralité de ces RC(R, λ) existe, la valeur la plus faible de celles-ci sera adoptée.
Il est à noter que la lumière existant à l'extérieur du rayon caustique dans la section transversale de la fibre optique est émise à l'extérieur de la fibre optique, résultant en une perte par courbure (voir le document de brevet 2).
La figure 9 est un graphe illustrant une relation entre RC,eff(R = 15 mm, λ = 1550 nm) et ΔD (%) ; il est à noter que RC,effest une valeur (µm) obtenue en divisant le rayon caustique RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) à une longueur d'onde de 1550 nm avec le rayon de courbure R de 15 mm par le diamètre de champ de mode du mode LP01 à la longueur d'onde de 1550 nm. Le symbole “○” tracé sur la figure 9 indique les échantillons 1 à 13 et l’exemple comparatif 11 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et le symbole “□” indique les exemples comparatifs 1 à 10 dans lesquels la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus. Le trait en pointillés représenté sur la figure 9 illustre RC,eff(R = 15 mm, λ = 1550 nm) = 1,46 + ΔD x 1,93 (1/%).
Comme observé sur la figure 9, lorsque RC,eff(R = 15 mm, λ = 1550 nm) > 1,46 + ΔD x 1,93 (1/%) est établi, la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d’onde λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours. En revanche, lorsque RC,eff(R = 15 mm, λ = 1550 nm) ≤ 1,46 + ΔD x 1,93 (1/%) est établi, la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, longueur d'onde λ = 1550 nm) est de 4,9 dB par 10 tours, ou plus.
La figure 10 est un graphe illustrant une relation entre RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) (µm) et un rapport de diamètre extérieur T (a.u.). Il est à noter que RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) est un rayon caustique à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure R de 15 mm, et un rapport de diamètre extérieur T est un rapport entre un rayon extérieur de la deuxième gaine 30 (rayon extérieur de la fibre optique 100) et le rayon extérieur de la première gaine 20. La figure 6 comprend les tracés des échantillons 1 à 13 et des exemples comparatifs 1 à 11, bien qu'ils soient partiellement superposés dans l’affichage.
Comme observé sur la figure 10, il y a une corrélation élevée entre RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) et le rapport T. Ce rapport T est un paramètre correspondant sensiblement au rapport entre le diamètre extérieur de la préforme (rayon extérieur de la région correspondant à la deuxième gaine 30) et le diamètre extérieur (ou rayon extérieur) de la région correspondant à la première gaine 20 dans l'état de préforme. Par conséquent, RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) peut être estimé à partir d'un profil d'indice de réfraction dans la direction radiale du centre de la préforme à un point où la préforme est achevée.
Il est à noter que le MFD peut être prédit par calcul numérique par un procédé à éléments finis (FEM) sur la base du profil d'indice de réfraction. Par conséquent, il est possible de prédire si la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) sera égale à 4,9 dB par 10 tours, ou plus, ou inférieure à cette valeur, à l'achèvement de la préforme.
De plus, dans le répéteur dans un système de câble sous-marin optique, une fibre monomode conforme à l'ITU-T G.652 est généralement utilisée en tant qu'interconnexion. Par conséquent, lorsque le MFD du mode LP01 à la longueur d'onde de 1550 nm est égal à 12,5 µm ou plus et 14,0 µm ou moins, il est possible de réduire la perte de fusion avec la fibre monomode conforme à l'ITU-T G.652, ce qui résulte en la réduction de la perte de portée dans le système de câble sous-marin optique.
En outre, le mode d'ordre supérieur tend à rester dans la protubérance correspondant à la région intérieure 30A en-dehors du profil d'indice de réfraction de la deuxième gaine 30, et ainsi, il est considéré que l'augmentation de perte de transmission est provoquée par l’interaction entre le mode LP01, qui est le mode fondamental, et le mode d'ordre supérieur. L'amplitude de la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est considérée comme étant liée à la différence d'indice de réfraction efficace entre le mode LP01 et le mode d'ordre supérieur. Par conséquent, la réduction de la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) augmenterait la différence d'indice de réfraction efficace entre le mode LP01 et le mode d'ordre supérieur. Cela permet de réduire le coefficient de couplage du mode LP01 au mode d'ordre supérieur même lorsque la protubérance est grande. A partir de cela, il est considéré qu'une augmentation de perte de transmission peut être supprimée. En outre, lorsque la perte par courbure du mode LP11 (R = 40 mm, λ = 1550 nm) est égale à 0,10 dB par 2 tours, ou plus, même lorsque la lumière est couplée du mode LP01 au mode d'ordre supérieur, la lumière de mode d'ordre supérieur sera immédiatement émise à l'extérieur de la fibre optique (du fait de l'atténuation), ce qui permet de supprimer l'interaction entre le mode LP01 et le mode d'ordre supérieur. De préférence, la perte par courbure du mode LP11 (R = 40 mm, λ = 1550 nm) est égale à 0,50 dB par 2 tours, ou plus, et plus préférablement, à 1,00 dB par 2 tours, ou plus.
Lorsqu'une fibre optique est réellement utilisée dans un système de fibre sous-marine, le diamètre de courbure est égal à 50 mm ou plus même s'il est établi à une faible valeur (document de brevet 2 décrit ci-dessus). Lorsque RC(R = 25 mm, λ = 1550 nm) - RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) est grand, il est possible d'établir la perte par courbure de mode LP01 (R = 25 mm, λ = 1550 nm) pour qu'elle soit capable de résister à une utilisation pratique. Spécifiquement, lorsque RC(R = 25 mm, λ = 1550 nm) - RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) est égal à 0,90 µm ou plus, et que la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, la perte par courbure de mode LP01 (R = 25 mm, λ = 1550 nm) peut être établie à une valeur inférieure à 0,5 dB par 10 tours. En outre, lorsque RC(R = 25 mm, λ = 1550 nm) - RC(R = 15 mm, λ = 1550 nm) est égal à 1,60 µm ou plus, et que la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm) est inférieure à 4 9 dB par 10 tours, la perte par courbure de mode LP01 (R = 25 mm, λ = 1550 nm) peut être établie à une valeur inférieure à 0,2 dB par 10 tours.
La figure 11 est un graphe illustrant une relation entre ΔJ (%) et Δn x (D - d) (% . µm). Il est à noter que le symbole “○” tracé sur la figure 11 indique les échantillons 1, 2, 6 et 7, et les exemples comparatifs 3 à 6 et l’exemple comparatif 10 dans lesquels la longueur d'onde de coupure λCest égale à 1300 nm ou plus et 1490 nm ou moins. Le symbole “□” indique les échantillons 3 à 5, les échantillons 8 à 13, les exemples comparatifs 7 à 9, et l’exemple comparatif 11 dans lesquels la longueur d'onde de coupure λCest égale à 1490 nm ou plus et 1630 nm ou moins. Le trait en pointillés sur la figure 11 représente une ligne droite donnée par ΔJ (%) = (0,056) (µm-1) x Δn x (D (µm) - d (µm)) - 0,14, et le trait plein représente une ligne droite donnée par ΔJ (%) = (0,056) (µm-1) x Δn x (D (µm) - d (µm)) - 0,22. Le tableau 3 est un tableau résumant les plages préférées et les plages davantage préférées pour chacun des paramètres de la fibre optique.
Sur la figure 11, la frontière de la région de tracé peut être approximée par une ligne droite avec une pente de (0,056) (µm-1), et plus λCest faible, plus l’interception tend à être grande. L’interception (c'est-à-dire ΔJ - 0,056 (µm-1) x Δn x (D (µm) - d (µm))) est de préférence égale à -0,22 % ou plus et -0,14 % ou moins, et plus préférablement, -0,21 % ou plus et -0,15 % ou moins. La plage de profil illustrée sur Le tableau 3 peut satisfaire à RC,eff(R = 15 mm, λ = 1550 nm) ≥ 1,46 + ΔD (%) x 1,93 (1/%).
Ensuite, dans un état de fibre (état présentant une structure en coupe illustrée sur la figure 1), il est préférable que la couche de résine primaire 40 ait un module de Young de 0,3 MPa ou moins et que la couche de résine secondaire 50 ait un module de Young de 800 MPa ou plus. En outre, il est préférable que la couche de résine primaire ait un module de Young de 0,2 MPa ou moins ou 0,1 MPa ou moins et que la couche de résine secondaire ait un module de Young de 1000 MPa ou plus. Dans ce cas, il est également possible d'obtenir un effet de suppression d'une perte optique, appelée perte par microcourbure, provoquée par un cintrage directionnel aléatoire de la fibre, qui est généré principalement lorsque les fibres sont formées en un câble.
Au cours de l’inspection de qualité des fibres optiques fabriquées, la mesure en premier de la perte par courbure de mode LP01 (R = 15 mm, λ = 1550 nm), de l'aire efficace Aeff, et de la longueur d'onde de coupure λCpermet de déterminer si la perte de transmission a augmenté. Par conséquent, il est possible de discriminer une fibre optique dans laquelle la perte de transmission est considérée comme ayant augmenté et une fibre optique n'ayant pas d’augmentation de perte de transmission sans mesurer la perte de transmission (ce qui facilite la gestion de la fabrication). Bien qu'il soit efficace d’enrouler la fibre autour du mandrin dans la mesure de la perte par courbure de mode LP01, il existe une possibilité qu'une perte par microcourbure soit induite par la pression latérale lorsque la fibre est enroulée autour du mandrin, ce qui résulte en une valeur de mesure supérieure à une valeur réelle. Cela pourrait conduire à une fausse détermination, c'est à dire qu'il pourrait être déterminé qu'une fibre optique qui n'a pas d’augmentation de perte de transmission a une augmentation de perte de transmission. Par ailleurs, de ce point de vue, il est préférable que la couche de résine primaire ait un module de Young de 0,3 MPa ou moins et que la couche de résine secondaire ait un module de Young de 800 MPa ou plus dans l'état de fibre. En outre, il est préférable que la couche de résine primaire ait un module de Young de 0,2 MPa ou moins et que la couche de résine secondaire ait un module de Young de 1000 MPa ou plus.
Comme décrit dans R. Morgan et d'autres, Opt. Lett. Vol. 15, 947-949 (1990), une différence d'indice de réfraction entre la deuxième gaine 30 et la couche de résine primaire 40 entourant la deuxième gaine 30 entraîne l'apparition d'une réflexion de Fresnel au niveau de la frontière entre la deuxième gaine 30 et la couche de résine primaire 40. Dans ce cas, on sait qu'il existe un phénomène de modes de galerie de chuchotement dans lequel la lumière couplée du mode LP01 à un mode d'ordre supérieur est réfléchie et cette lumière réfléchie est couplée de nouveau au mode LP01. C'est l'une des causes d'une augmentation de perte de transmission à une longueur d'onde de 1550 nm. Afin de supprimer le phénomène de modes de galerie de chuchotement, il est important de supprimer une augmentation de la différence d'indice de réfraction entre la région extérieure 30B de la deuxième gaine 30 et la couche de résine primaire 40. Spécifiquement, la valeur absolue de la différence d'indice de réfraction entre l'indice de réfraction de la région extérieure 30B de la deuxième gaine 30 et l'indice de réfraction de la couche de résine primaire 40 à une longueur d'onde de 546 nm est de préférence égale à 0,08 ou moins. Il est davantage préférable que la valeur obtenue en soustrayant l'indice de réfraction (l’indice de réfraction moyen lorsque l'indice de réfraction de la région extérieure varie dans la direction radiale r) de la région extérieure 30B de la deuxième gaine 30 de l'indice de réfraction de la couche de résine primaire 40 à une longueur d'onde de 546 nm soit égale à 0 ou plus et 0,06 ou moins.
En outre, la réflexion de Fresnel due à la différence d'indice de réfraction entre la couche de résine primaire 40 et la couche de résine secondaire 50 entourant la couche de résine primaire 40 peut apparaître (un phénomène de modes de galerie de chuchotement peut apparaître) au niveau de l'interface de ces couches. Par conséquent, il est souhaitable que la différence d'indice de réfraction entre la couche de résine primaire 40 et la couche de résine secondaire 50 soit également faible. Spécifiquement, la valeur absolue de la différence d'indice de réfraction à une longueur d'onde de 546 nm entre la couche de résine primaire 40 et la couche de résine secondaire 50 est de préférence égale à 0,15 ou moins. Plus préférablement, une valeur obtenue en soustrayant l'indice de réfraction de la couche de résine primaire 40 de l'indice de réfraction de la couche de résine secondaire 50 à une longueur d'onde de 546 nm est égale à 0 ou plus et 0,10 ou moins.
En outre, le profil d'indice de réfraction de la région comprenant le cœur 10 et les parties de gaine ayant une structure de gaine en creux entourant le cœur 10 n'est pas limité à la forme en gradins telle qu’illustrée sur les figures 2A et 2B. Par exemple, il est possible d'utiliser une combinaison de diverses formes comme illustré sur les figures 12 à 14. La figure 12 est un schéma illustrant des exemples de divers profils d'indice de réfraction applicables au cœur 10. La figure 13 est un schéma illustrant des exemples de divers profils d'indice de réfraction applicables à la première gaine 20. La figure 14 est un schéma illustrant des exemples de divers profils d'indice de réfraction applicables à la deuxième gaine 30.
Comme illustré sur la figure 12, le cœur 10 peut avoir n'importe quelle forme de profil parmi les motifs 1 à 3. Le motif 1 a une forme de profil dans laquelle l'indice de réfraction du cœur 10 diminue linéairement à partir de l'axe optique AX dans la direction radiale r. Le motif 2 a une forme de profil comprenant une partie dans laquelle le cœur 10 a un indice de réfraction supérieur à PS (il est suffisant d'avoir un indice de réfraction moyen égal à PS ou moins dans son ensemble). Le motif 3 a une forme de profil dans laquelle l'indice de réfraction du cœur 10 augmente à partir de l'axe optique AX dans la direction radiale r.
Comme illustré sur la figure 13, la première gaine 20 peut avoir n'importe quelle forme de profil parmi les motifs 1 à 4. Le motif 1 a une forme de profil dans laquelle la première gaine 20 a un indice de réfraction uniforme (la variation de la différence d'indice de réfraction relative à partir de l'axe optique AX dans la direction radiale r est égale à ±0,01 % ou moins). Le motif 2 a une forme de profil dans laquelle l'indice de réfraction de la première gaine 20 augmente linéairement dans la direction radiale r. Le motif 3 a une forme de profil dans laquelle l'indice de réfraction de la première gaine 20 diminue linéairement dans la direction radiale r. Le motif 4 a une forme de profil ayant un indice de réfraction différent entre la région intérieure et la région extérieure de la première gaine 20.
En outre, comme illustré sur la figure 14, la deuxième gaine 30 peut avoir n'importe quelle forme de profil des motifs 1 à 5. Il est à noter que les motifs 1 à 3 ont des formes de profil dans un cas où la deuxième gaine 30 est composée de verre de silice dopé avec du F. Les motifs 4 et 5 ont des formes de profil dans un cas où la deuxième gaine 30 est composée de verre de silice pur. Spécifiquement, le motif 1 a une forme de profil dans laquelle le pic d'indice de réfraction dans la région intérieure 30A de la deuxième gaine 30 est décalé vers le cœur 10 et la région extérieure 30B a un indice de réfraction uniforme. Le motif 2 a une forme de profil dans laquelle la forme de profil de la région intérieure 30A dans la deuxième gaine 30 est ajustée pour être symétrique dans la direction radiale r, et la région extérieure 30B a un indice de réfraction uniforme. Le motif 3, comme le motif 2, a une forme de profil dans laquelle la région intérieure 30A de la deuxième gaine 30 comprend une région où l'indice de réfraction est uniforme dans la direction radiale r dans le voisinage de l'interface entre la première gaine 20 et la deuxième gaine 30. Le motif 4 a une forme de profil dans laquelle l'indice de réfraction est ajusté à une forme en gradins dans le voisinage de l'interface entre la première gaine 20 et la deuxième gaine 30. Le motif 5 illustre une forme de profil dans laquelle une région ayant un indice de réfraction uniforme est prévue dans le voisinage de l'interface entre la première gaine 20 et la deuxième gaine 30.

Claims (15)

  1. Fibre optique (100) comprenant :
    un cœur (10) comprenant au moins une région qui contient du chlore et ayant un indice de réfraction moyen inférieur à un indice de réfraction du verre de silice pur ;
    une première gaine (20) entourant le cœur (10), la première gaine (20) contenant au moins du fluor et ayant un indice de réfraction inférieur à un indice de réfraction moyen du cœur (10) ;
    une deuxième gaine (30) entourant la première gaine (20), la deuxième gaine (30) ayant un indice de réfraction supérieur à celui de la première gaine (20) ; et
    un revêtement de résine entourant la deuxième gaine (30),
    dans laquelle une aire efficace Aeffà une longueur d'onde de 1550 nm est égale à 130 µm2ou plus et 170 µm2ou moins,
    un rapport (Aeff/λC) entre l'aire efficace Aeffet une longueur d'onde de coupure λCest égal à 85,0 µm ou plus,
    une perte par courbure d'un mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm est inférieure à 4,9 dB par 10 tours, et
    le revêtement de résine comprend au moins une couche de résine primaire (40) ayant un module de Young de 0,3 MPa ou moins.
  2. Fibre optique (100) selon la revendication 1,
    dans laquelle la deuxième gaine (30) est composée de verre de silice pur ou de verre de silice contenant au moins du fluor.
  3. Fibre optique (100) selon la revendication 1 ou 2,
    dans laquelle l'aire efficace Aeffest égale à 135 µm2ou plus et 165 µm2ou moins.
  4. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
    dans laquelle la longueur d'onde de coupure est égale à 1630 nm ou moins.
  5. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
    dans laquelle le rapport (Aeff/λC) est égal à 95 µm ou plus.
  6. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
    dans laquelle le rapport (Aeff/λC) est égal à 130 µm ou moins.
  7. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
    dans laquelle un diamètre de champ de mode du mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm est égal à 12,5 µm ou plus et 14,0 µm ou moins.
  8. Fibre optique (100) selon la revendication 7,
    dans laquelle une perte par courbure d'un mode LP11 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 40 mm est égale à 0,10 dB par 2 tours, ou plus.
  9. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
    dans laquelle une différence entre un premier rayon caustique et un deuxième rayon caustique est égale à 0,90 µm ou plus, le premier rayon caustique étant défini en tant que rayon caustique RCdu mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 25 mm, le deuxième rayon caustique étant défini en tant que rayon caustique RCdu mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm.
  10. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
    dans laquelle RC,effet ΔD (%) satisfont à la relation suivante :
    RC,eff> 1,46 + ΔD (%) x 1,93 (1/%),
    où RC,effest un rapport entre un rayon caustique RCdu mode LP01 à une longueur d'onde de 1550 nm et à un rayon de courbure de 15 mm et un diamètre de champ de mode du mode LP01 à la longueur d'onde de 1550 nm, et ΔD (%) est une différence d'indice de réfraction relative entre un indice de réfraction moyen de la première gaine (20) et un indice de réfraction maximum d'une région intérieure dans la deuxième gaine (30).

  11. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
    dans laquelle la fibre optique (100) a un profil d'indice de réfraction satisfaisant à la relation suivante :
    0,15 ≤ Δn ≤ 0,29 ;
    0,02 ≤ ΔD ≤ Δn + 0,05 ;
    2,0 ≤ D/d ≤ 3,7 ;
    2,55 ≤ T ≤ 3,05 ; et
    -0,22 ≤ ΔJ-0,056 (µm-1) x Δn x (D (µm) -d (µm)),
    où Δn est une différence d'indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction moyen du cœur (10) et l'indice de réfraction de la première gaine (20), ΔD est une différence d'indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction de la première gaine (20) et un indice de réfraction maximum dans une région intérieure de la deuxième gaine (30), d est un rayon du cœur (10), D est un diamètre extérieur de la première gaine (20), T est un rapport entre le diamètre extérieur de la deuxième gaine (30) et le diamètre extérieur de la première gaine (20), et ΔJ est une différence d'indice de réfraction relative entre l'indice de réfraction de la première gaine (20) et un indice de réfraction minimum d'une région extérieure de la deuxième gaine (30).
  12. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11,
    dans laquelle le revêtement de résine comprend en outre une couche de résine secondaire (50) entourant la couche de résine primaire (40).
  13. Fibre optique (100) selon la revendication 12,
    dans laquelle la couche de résine secondaire (50) a un module de Young de 800 MPa ou plus.
  14. Fibre optique (100) selon la revendication 12 ou 13,
    dans laquelle une valeur absolue d'une différence d'indice de réfraction à une longueur d'onde de 546 nm entre la couche de résine primaire (40) et la couche de résine secondaire (50) est égale à 0,15 ou moins.
  15. Fibre optique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14,
    dans laquelle une valeur absolue d'une différence d'indice de réfraction à une longueur d'onde de 546 nm entre une région extérieure de la deuxième gaine (30) et la couche de résine primaire (40) est égale à 0,08 ou moins.
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