PT1785754E

PT1785754E - Fibra ëptica de modo unico com pequenas perdas de curvatura

Info

Publication number: PT1785754E
Application number: PT06076957T
Authority: PT
Inventors: Marianne Bigot-Astruc; Denis Molin; Pascale Nouchi; Pieter Matthijsse; Louis-Anne De Montmorillon; Yves Lumineau; Ivo Flammer; Pierre Sillard; Frans Gooijer
Original assignee: Draka Comteq Bv
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2010-07-16
Also published as: ATE467142T1; CN1982928B; US7995889B2; US20100067859A1; PL1785754T3; US8837889B2; FR2893149A1; CN1982928A; US7623747B2; DK1785754T3; JP2007140510A; DE602006014078D1; US20070127878A1; EP1785754A1; KR20070050380A; US20110286710A1; KR101273759B1; FR2893149B1; ES2344992T3; EP1785754B1

Description

DESCRIÇÃO

FIBRA ÓPTICA DE MODO ÚNICO COM PEQUENAS PERDAS

DE CURVATURA A presente invenção refere-se ao campo das transmissões por fibra óptica, e mais especificamente a uma linha de fibra óptica com reduzidas perdas de curvatura e de microcurvatura.

Para as fibras ópticas, o perfil indice é de uma maneira geral qualificado em relação ao traçado de um gráfico mostrando a função que associa o indice de refracção da fibra com o raio da referida fibra. De uma maneira convencional, a distância r ao centro da fibra é mostrada ao longo do eixo das abcissas, e a diferença entre o índice de refracção e o índice de refracção da fibra revestida é apresentada ao longo do eixo das ordenadas. 0 perfil do índice é portanto descrito como «degrau», «trapezóide» ou triangular para gráficos mostrando, respectivamente, as formas de degrau de trapezóide ou triangular. Estas curvas são geralmente representativas do perfil teórico ou fixado da fibra, conduzindo possivelmente a tensão da fabricação da fibra a um perfil substancialmente diferente.

Uma fibra óptica é convencionalmente constituída por um núcleo óptico cuja função é transmitir e em opção amplificar um sinal óptico, e um revestimento óptico cuja função é confinar o sinal óptico ao núcleo da fibra. Para este fim, os índices de refracção do núcleo nc e do revestimento ng são tais que nc>ng. Como é bem conhecido, a propagação de um sinal óptico numa fibra óptica de modo 1 único transforma-se num modo fundamental guiado no núcleo e em modos secundários guiados em certa distância no conjunto de núcleo revestido e nos chamados modos de revestimento.

Como fibras de linha para sistemas de transmissão de fibra óptica, são normalmente utilizadas «Single Mode Fibers (SMF)» (Fibras de Módulo único). Estas fibras mostram dispersão cromática e uma inclinação de dispersão cromática correspondente a normas de telecomunicações especificas.

Relativamente às necessidades de compatibilidade entre os sistemas ópticos de diferentes fabricantes, a União Internacional de Telecomunicações (UIT) estabeleceu uma norma referenciada por UIT-T G.652 que deve corresponder a uma «Standard Single Mode Fiber» (SSMF) «Fibra de Modo Único Normalizada».

Esta norma G.652 para fibras de transmissão recomenda entre outras coisas uma faixa de (8,6;9,5 pm) para o Diâmetro do Campo de Modo (MDF) a um comprimento de onda de 1310 nm; um máximo de 1260 nm para o comprimento de onda de corte directo cablado; uma faixa de (1300; 1324 nm) para o comprimento de onda de anulação da dispersão referido por λο; um máximo de 0,093 ps/nm2-km para a inclinação de dispersão cromática. O corte directo do comprimento de onda é convencionalmente medido como o comprimento de onda no qual o sinal óptico deixa de ser de modo único após propagação em vinte e dois metros de fibra, tal como definido pela sub-comissão 86A da Comissão Electrotécnica Internacional com a norma IEC 60793-1-44.

Além disso, para uma determinada fibra, um valor chamado MAC é definido como a relação entre o diâmetro do campo do modo da fibra a 1550 nanometros acima do comprimento de onda de corte directo efectivo XCeff de outro 2 modo chamado comprimento de onda de corte directo. 0 comprimento de onda de corte directo é, de um modo convencional, medido como o comprimento de onda no qual o sinal óptico deixa de ser de modo único após propagação por dois metros de fibra tal como definido pela sub-comissão 86A da Comissão Electrotécnica Internacional sob a norma IEC 60793-1-44. O valor MAC é utilizado para avaliar o comportamento da fibra, em particular encontrar um compromisso entre o diâmetro do modo campo, comprimento de onda de corte directo efectivo e perdas de curvatura. A figura 1 mostra os resultados experimentais do requerente apresentando as perdas de curvatura a um comprimento de onda de 1625 nm com um raio de curvatura de 15 mm numa fibra normal SSMF, relativamente ao valor MAC a um comprimento de onda de 1550 nm. Pode verificar-se que o valor MAC influencia as perdas de curvatura da fibra e que estas perdas de curvatura podem ser reduzidas reduzindo o valor MAC.

Contudo, a redução do valor MAC reduzindo o diâmetro do campo modo e/ou aumentando o comprimento de onda de corte directo efectivo, pode conduzir ao não cumprimento da norma G.652, tornando a fibra comercialmente incompatível com alguns sistemas de transmissão. A adesão à norma G.652 e a redução das perdas de curvatura são um verdadeiro desafio para aplicações de fibras destinadas a sistemas de fibras ópticas para habitações, chamadas Fibras Para Os Sistemas Domésticos (FPSD) ou fibras para sistemas ópticos até ao meio fio ou até ao edifício, chamadas fibras até ao meio fio (FMF).

Na verdade, um sistema de transmissão por fibras ópticas compreende receptáculos de armazenamento nos quais os comprimentos de onda das fibras são proporcionados em 3 casos de intervenções futuras; estes comprimentos de onda são bobinados nos receptáculos. Em virtude da intenção de miniaturizar estes receptáculos para aplicações FPSD e FMF, as fibras de modo único neste contexto devem ser bobinadas com diâmetros cada vez mais pequenos (de maneira a conseguir raios de curvatura tão pequenos como 15 mm ou 11 mm) . Além disso, no âmbito das aplicações FPSD ou FMF, a fibra arrisca-se a ser submetida a constrangimentos de instalação mais rigorosos do que em aplicações a distâncias maiores, ou seja, a presença de curvaturas acidentais relacionadas com o baixo custo de instalação ou do ambiente. Deve ser feita provisão da presença de raios de curvatura acidental com valores de 7,5 mm ou mesmo 5 mm. Torna-se portanto absolutamente necessário para enfrentar os constrangimentos relacionados com os receptáculos de armazenamento e com os constrangimentos de instalação que as fibras de modo único utilizadas para aplicações FPSD ou FMF tenham perdas de curvatura limitadas. Contudo, deve entender-se que esta redução das perdas de curvatura não deverá ser conseguida em detrimento de uma perda do carácter de modo único do sinal que poderia deteriorar o sinal fortemente ou em detrimento da introdução de perdas ópticas de reunião significativas. A publicação de S. Matsuo et all, «Bend-Insensitive and Low Splice-Loss Optical Fiber for Indoor Wiring in FTTH» (Fibras Ópticas Insensíveis à Curvatura e com Pequenas Perdas na Ligação para Instalações Eléctricas Domésticas em FPSD). 0 documento OFC'04 Proceedings, publicação Thl3 (2004) descreve um perfil de indice para fibras de modo único (FMS) que permite uma redução nas perdas por curvatura. Contudo, esta fibra apresenta uma dispersão cromática de entre 10,2 e 14,1 ps/nm-km que fica fora da norma G.652. 4 A publicação por I. Sakabe et all «Enhanced Bending Loss Insensitive Fiber and New Cables for CWDM Access Networks», 53 IWCS Proceedings, pp. 112-118 (2004) (Fibra Melhorada Insensível à perda de curvatura e Cabos Novos para Redes de Acesso CWDM) na publicação de 2004 Procedimentos IWCS 53°, pag.112 a 118, 2004) propõe a redução do diâmetro do Campo Modo para redução e perdas de curvatura. Esta redução do diâmetro atrás referida conduz contudo a ultrapassagem da norma G.652. A publicação por K.Bandou et all «Development of Premise Optical Wiring Componentes Using Hole-Assisted Fiber» (Desenvolvimento de Componentes de Ligação de Premissas Ópticas Utilizando os Procedimentos IWCS 53° Utilizando Fibras Ocas Assistidas), Procedimentos IWCS 53°, Pags.119-122, (2004) propõe uma fibra oca com as características ópticas de uma fibra SSMF com perdas reduzidas de curvatura. O custo de fabricação desta fibra e os elevados níveis de atenuação nesta altura (>0,25 dB/km) tornam difícil a sua utilização comercial em sistemas FPSD. A publicação por T. Yokokawa et all de «Ultra-Low Loss and Bendi Insensitive Pure-Silica-Core Fiber Complying with G.652 C/D and its Aplications to a Loose Tube Cable» (Fibra de Núcleo de Sílica de Perdas Ultra Pequenas e Insensível à Curvatura Concordando com G.652 C/D e suas Aplicações a um Cabo de Tubo Solto), Procedimentos IWCS 53° Pags.150-155 (2004) propõe uma fibra com núcleo de sílica pura PSCF com perdas reduzidas na transmissão e na curvatura, mas com o diâmetro de campo de modo reduzido ficando fora da norma G.652 . O documento US 6.771.865 descreve um perfil de uma fibra de transmissão com perdas de curvatura reduzidas. A fibra tem um núcleo central, um revestimento interior em 5 anel e um revestimento óptico exterior. 0 revestimento em anel é lubrificado em conjunto com Germânio e Fluorina. A informação dada neste documento não permite a determinação se sim ou não a fibra está de acordo com os critérios expostos na norma G652. 0 documento US 4.852.968 descreve o perfil de uma fibra de transmissão com perdas reduzidas de curvatura. Contudo, esta fibra tem uma dispersão cromática que não está de acordo com os critérios da norma G.652. A referida norma G.652 exige o cancelamento da dispersão cromática para os comprimentos de onda entre 1300 e 1324 nm, mas a fibra descrita no documento US 4.852.952 mostra um cancelamento da dispersão cromática entre os comprimentos de onda de 1400 a 1800 nm. O documento US 4.852.968 está relacionado também com uma fibra óptica de modo único com um anel de pressão pelo indicador ou zona com vala fora do núcleo de fibra e no interior do revestimento da fibra, compreendendo o revestimento uma primeira zona que se prolonga de a4 para o raio a2 e tem um índice n2 (a) , uma vala índice que se prolonga de a2 a a3 e tem um índice de refracção n3 (a) , e uma segunda zona de revestimento que se prolonga para fora de a3 e tem um índice n4 (a) de refracção, em que a2<a2<a3, e com o valor máximo de n3(a) inferior ao valor mínimo de n2 (a) e também menor que n4 (a=a3) , o índice de refracção do segundo revestimento em a3. O documento US 2003/0223717 refere-se a uma fibra óptica para a propagação de um sinal óptico com um comprimento de onda, tendo a fibra óptica uma linha central, compreendendo a fibra óptica: um núcleo; e 6 uma camada de revestimento rodeando o núcleo em que a camada de revestimento tem um raio exterior rc e um indice de refracção médio nc. 0 núcleo inclui uma zona central disposta em volta da linha central da fibra e uma zona em anel que rodeia a zona central, sendo a zona em anel rodeada pela camada de revestimento, tendo a zona em anel um delta Δ2 minimo entre cerca de -0,1% e cerca de 0,05%, um perfil de indice de refracção, uma concentração de Germânio máxima entre cerca de 2 wt% e cerca de 22 wt%, um perfil de concentração de Germânio, uma concentração máxima de Fluorina entre cerca de 0,5 wt% e cerca de 3,5 wt% e um perfil de concentração de Fluorina. O documento WO-A-2004/092794 descreve um perfil de uma fibra de transmissão com perdas reduzidas de curvatura. A fibra tem um núcleo central, um primeiro revestimento interior, um segundo revestimento interior enterrado e um revestimento óptico exterior. Alguns dos exemplos de fibra descritos neste documento também obedecem aos critérios da norma G.652. A fibra descrita neste documento é fabricada por técnicas do tipo Vapor Phase Axial Deposition (VAD) (Deposição Axial da fase Vapor) ou Chemical Vapor Deposition (CVD) (Deposição Química de Vapor). A fibra descrita neste documento não identifica contudo os problemas das perdas por micro curvatura.

Existe portanto uma necessidade de uma fibra de transmissão com a qual seja possível estar de acordo com os critérios da norma G.652, i.e., que possa ter uso comercial nos sistemas de transmissão do tipo FPSD e FMS, e que apresente tanto perdas de curvatura reduzidas como perdas de micro curvatura reduzidas. Nas aplicações FPSD e FMS, as fibras são sujeitas a esforços mais elevados de curvaturas e de micro curvaturas do que em aplicações de transmissão de longa distância. Na verdade, nas aplicações FPSD e FMS, 7 comprimentos excessivos das fibras são de uma maneira geral bobinados em receptáculos de armazenamento miniaturizados; além disso, a fibra ficará sujeita a esforços de curvatura significativos relacionados com o ambiente da sua instalação.

Para este fim, a invenção propõe um perfil de fibra com um núcleo central, um primeiro revestimento interior, um segundo revestimento interior enterrado profundamente e um revestimento exterior. 0 segundo revestimento interior contém Germânio. A presença de Germânio no revestimento enterrado profundamente, ainda que o Germânio seja uma substância dopante cujo efeito é aumentar o indice de silica, torna possível o aumento do coeficiente elástico-óptico do revestimento enterrado. Portanto, quando são aplicados esforços à fibra, em particular quando a fibra suporta curvaturas ou micro curvaturas, a presença do revestimento profundamente enterrado contendo Germânio permite limitar os efeitos dos esforços nas alterações do índice de refracção da fibra. As perdas ópticas são portanto reduzidas quando estes esforços são aplicados a uma fibra possuindo um segundo revestimento profundamente enterrado contendo Germânio.

De um modo mais particular, a invenção propõe uma fibra de transmissão óptica que compreende: um núcleo central tendo uma diferença de índice Δηι relativamente ao revestimento óptico exterior; um primeiro revestimento interior tendo uma diferença Δη2 relativamente ao revestimento exterior; um segundo revestimento interior enterrado tendo uma diferença Δη3 relativamente ao revestimento exterior menor que -3.10 3 contendo Germânio numa concentração de peso entre 0,5 e 7%,

De acordo com uma característica, a diferença Δ3 entre o segundo revestimento interior e o revestimento exterior é superior a -15.10-3.

De acordo com outra caracteristica, a diferença de indice entre o núcleo central e o primeiro revestimento interior (Δη! - Δη2) fica entre 3,9.10-3 e 5,9.10-3.

De acordo com outra caracteristica, o núcleo central tem um raio entre 3,5 ym e 4,5 ym, e mostra uma diferença de índice relativamente ao revestimento exterior de entre 4,2.10-3 e 6,1.10-3.

De acordo com outra caracteristica, o primeiro revestimento interior tem um raio de entre 7,5 e 14,5 ym e apresenta uma diferença de índices relativamente ao revestimento exterior de entre -1,2.10-3 e 1,2.10-3.

De acordo com outra caracteristica, o integral do núcleo central, definido como:

fica entre 17.10 3 e 24.10 3 ym

De acordo com uma outra caracteristica, num comprimento de onda de 1310 nm, esta fibra apresenta uma inclinação da dispersão cromática de 0,093 ps/nm2-km ou menos.

De acordo com uma outra caracteristica, esta fibra mostra o cancelamento da dispersão cromática a um comprimento de onda entre 1300 e 1324 nm. 9

De acordo com outra caracteristica, esta fibra tem um comprimento de onda com um corte directo cablado de 1260 nm ou menos.

De acordo com outra caracteristica, a um comprimento de onda de 1625 nm, esta fibra apresenta perdas de curvatura para uma bobina de 100 espiras à volta de um raio de curvatura de 15 mm, de 1 dB ou menos.

De acordo com outra caracteristica, a um comprimento de onda de 1625 nm, esta fibra apresenta perdas de curvatura para uma bobina de 1 espira à volta de um raio de curvatura de 11 mm, de 0,5 dB ou menos.

De acordo com outra caracteristica, a um comprimento de onda de 1625 nm, esta fibra apresenta perdas de curvatura, para uma bobina de 1 espira à volta de um raio de curvatura de 5 mm, de 2 dB ou menos.

De acordo com outra caracteristica, a um comprimento de onda de 1625 nm, esta fibra apresenta perdas de curvatura, medidas pelo chamado método de tambor de diâmetro fixo, de 0,8 dB/km ou menos. A invenção também diz respeito a um processo de fabricação de uma fibra óptica de transmissão de acordo com a invenção compreendendo o processo os passos de: provisão de um tubo de Silica e seu posicionamento num torno mecânico; injecção de uma mistura gasosa de oxigénio O2, Silica SÍCI4, Fluorina C2F6 e Germânio GeCç no tubo; ionização da mistura gasosa para obtenção de um plasma por meio de aquecimento por microondas para depositar uma 10 camada de Sílica dopada formando o segundo revestimento interior enterrado; injecção sucessivamente de misturas gasosas e ionização das referidas misturas para depositar camadas de Sílica dopadas formando o primeiro revestimento interior e o núcleo central. A invenção refere-se também a um sistema óptico de Fiber To the Home (FTTH) ou Fiber to the Curb (FTTC) , compreendendo, pelo menos, um módulo óptico ou um receptáculo de armazenamento de acordo com a invenção.

Outras características e vantagens da invenção tornar-se-ão evidentes com a leitura da descrição que se segue de formas de realização da invenção dadas a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos mostrando: a figura 1, anteriormente descrita, um gráfico ilustrando as perdas por curvatura a um comprimento de onda de 1625 nm com um raio de curvatura de 15 mm numa fibra de modo único normal (FMUN) relativamente ao valor MAC de um comprimento de onda de 1550 nm; a figura 2, um gráfico mostrando o perfil escolhido de uma fibra de modo único (FMS) de acordo com uma forma de realização da invenção; as figuras 3a a 3c, gráficos ilustrando para raios de curvatura diferentes as perdas de curvatura a um comprimento de onda de 1625 nm em relação com o valor MAC a um comprimento de onda de 1550 nm para diferentes fibras normais de modo único (FMUN) e para diferentes fibras da invenção; as figuras 4a e 4b, gráficos ilustrando perdas de microcurvatura. 11

Esta fibra tem um núcleo central, um primeiro revestimento interior e um segundo revestimento interior enterrado. Por revestimento enterrado queremos referir uma porção radial da fibra cujo indice de refracção é inferior ao indice de refracção do revestimento exterior. 0 segundo revestimento interior enterrado tem uma diferença de indice relativamente ao revestimento exterior que é bastante inferior a -3.10-3 e pode atingir -15.10-3. Também o revestimento enterrado contém Germânio numa concentração de peso entre 0,5 e 7%.

Como se sabe, uma fibra óptica é obtida pelo desenho de um modelo. Por exemplo, o modelo pode ser um tubo de vidro (silica pura) de uma qualidade muito elevada que faz parte do revestimento exterior e rodeia o núcleo central e os revestimentos interiores da fibra, podendo este tubo ser envolvido ou cheio de novo para aumentar o seu diâmetro antes de continuar com a operação de delineamento ou numa torre de delineamento. Para se obter o modelo, o tubo é de uma maneira geral montado na horizontal e mantido no seu lugar nas suas duas extremidades por intermédio de hastes de vidro num torno; o tubo é então rodado e aquecido localmente para depositar componentes que determinam a composição do modelo. Esta composição determina as caracteristicas ópticas da futura fibra. O depósito de componentes no tubo é vulgarmente chamado «dopagem», i.e. são acrescentadas «impurezas» à silica para modificar o seu indice de refracção. Portanto, o Germânio (Ge) ou o fósforo (P) aumentam o indice de refracção da silica; são muitas vezes utilizados para dopar o núcleo central da fibra. Também, a Fluorina (F) ou o Boro (B) diminuem o indice de refracção da silica; são muitas vezes utilizados para a formação de revestimentos enterrados ou como dopantes conjuntos com o Germânio quando se deseja 12 compensar o aumento do índice de refracção num revestimento sensível à luz.

Um modelo com um revestimento enterrado é de fabricação difícil. A Fluorina não se mistura facilmente com a sílica quando aquecida para lá de uma certa temperatura embora seja necessária uma temperatura elevada para a fabricação do vidro. Para estabelecer um compromisso entre uma temperatura elevada, necessária para a fabricação do vidro, e uma temperatura baixa para promover a incorporação apropriada da Fluorina não é possível obter índices de refracção muito inferiores ao da sílica.

Propõe-se a fabricação do modelo desta fibra utilizando uma técnica PCVD (Deposição por Vapor do Plasma Químico) uma vez que conduz a reacções a temperaturas mais baixas do que as das técnicas de ionização convencionais (CVD, VAD, OVD) . Esta técnica de fabricação vem descrita nos documentos US RE 30,635 e US 4,314,833; permite maior incorporação de Fluorina na sílica para formar revestimentos profundamente enterrados. A utilização da técnica PCVD para a fabricação da fibra da invenção também torna possível acrescentar Germânio ao revestimento enterrado. Como anteriormente indicado, o Germânio aumenta o índice de refracção da sílica; é portanto de uma maneira geral não recomendável introduzir o Germânio numa zona da fibra para a qual se pretende obter um índice de refracção inferior ao da sílica. A técnica PCVD torna possível contudo a produção de um elevado número de iões de Fluorina altamente reactivos; torna-se portanto possível acrescentar Germânio à reacção e apesar disso obter um revestimento interior enterrado.

Portanto, esta fibra compreende Germânio no conjunto de revestimentos interiores incluindo o revestimento cujo 13 índice é inferior a -3.10’3. A presença de Germânio no revestimento enterrado modifica a viscosidade da silica e o coeficiente elástico-óptico no referido revestimento. A figura 2 ilustra um perfil de indices para a fibra de transmissão da invenção. 0 perfil representado é um perfil estabelecido, i.e., representa o perfil teórico da fibra, a fibra realmente obtida após retirada de um modelo dando possivelmente um perfil substancialmente diferente. A fibra de transmissão de um só modo de acordo com a invenção compreende um núcleo central com uma diferença Ani relativamente a um revestimento exterior, actuando como revestimento óptico; um primeiro revestimento interior com uma diferença An2 relativamente ao revestimento exterior; um segundo revestimento interior profundamente enterrado e tendo uma diferença An3 de indice relativamente ao revestimento exterior. Os indices de refracção do núcleo central, no primeiro revestimento e no segundo revestimento interior, são substancialmente constantes em toda a largura; o perfil fixado é portanto verdadeiramente uma fibra de modo único. A largura do núcleo é definida pelo seu raio r1 e a largura dos revestimentos pelos seus raios r2 e r3 exteriores respectivos.

Para definir um perfil de indice fixado para uma fibra óptica, o índice de revestimento exterior é de uma maneira geral tomado como referência. Os valores de indice do núcleo central dos revestimentos enterrados e do anel são considerados como diferenças Δηι,2,3 de índice. De uma maneira geral, o revestimento exterior é um revestimento de sílica, mas este revestimento exterior pode ser dopado para aumentar ou reduzir o seu índice de refracção, por exemplo, para modificar as características de propagação do sinal. 14

Cada secção do perfil de fibra pode portanto ser definida utilizando integrais que associam as variações dos índices com os raios de cada secção de fibra.

Três integrais podem portanto ser definidos para a presente fibra, os quais representam a superfície Ιχ do núcleo, a superfície I2 do primeiro revestimento interior e a superfície do segundo revestimento I3 interior enterrado. A expressão «superfície» não é para ser construída geometricamente mas corresponde a um valor tendo em conta duas dimensões. Estes três integrais podem ser expressos com se segue: Ííss jBn(r).dr*itQ*Dm ή n /3™ A Tabela 1 que se segue dá valores limite das diferenças dos raios e dos índices, e os valores limite do integral I1 que são exigidos para que a fibra apresente perdas de curvatura reduzidas e perdas por microcurvatura enquanto que satisfaça aos critérios de propagação óptica da norma G.652 para as fibras de transição. Os valores da tabela correspondem aos perfis fixados para as fibras.

Tabela I t'1 íj*m) *3 (μ™) ryr2 Δη1 (,10a) Âfí2 (-103) ΔΠ3 (.10¾ Δηΐ “ ΔΓΙ:2 Ι1 (μίΡ,ΙΟ3) 3,5 7,5 12,0 0,.27 4,2 *1,2 -15 .3,9 17 4,5 14,5 25,0 0.5 B2 1,2 -3 5,9 24 15 0 valor do integral li do Núcleo central influencia a forma e a dimensão do modo de propagação fundamental do sinal na fibra. Um valor de integral para o núcleo central de entre 17. IO”3 pm e 24.10-3 pm torna possivel em particular manter um diâmetro do modo campo que é compatível com a norma G.652. A Tabela II seguinte dá exemplos de perfis de índices possíveis para uma fibra de transmissão de acordo com a invenção. A primeira coluna atribui uma referência a cada perfil. As colunas seguintes dão os valores dos raios de cada secção (ri a r3) ; as colunas seguintes dão os valores das diferenças de índices de cada secção relativamente ao revestimento exterior (Δηι, An3) . Os valores de índices são medidos no comprimento de onda de 633 nm.

Tabela II

Exsmpte ίμηι) f2 (y.rn) f'3 (w-m> An<| (.103) An2 (10¾ Artg 10¾ 1 2.86 6 90 13.24 5.41 2.00 “3.70 2 3.86 9.50 15 5.16 0.69 “5,0 3 4.02 9.55 15 5.31 0.45 *5.0 4 3.88 8.86 15 5.41 0.88 “5.0

Esta fibra de transmissão, tendo um perfil de índice idêntico ao anteriormente descrito, mostra perdas de curvatura e perdas de microcurvatura reduzidas a comprimentos de onda recomendáveis.

Além disso, esta fibra satisfaz os critérios da norma G.652 .

As Tabelas III e IV seguintes ilustram as características ópticas simuladas para fibras de transmissão correspondentes aos perfis índice na Tabela II. 16

Na Tabela III, a coluna um reproduz as referências da Tabela II. As colunas seguintes, para cada perfil de fibra, dão valores efectivos do comprimento de onda Aceff de corte directo, do comprimento de onda Acc de corte directo cablado, dos diâmetros 2W02 do modo campo para os comprimentos de onda de 1310 e 1550 nm, o comprimento de onda de cancelamento da dispersão cromática Ao, o declive P0 de dispersão a A0, e as dispersões C cromáticas para os comprimentos de onda de 1550 nm e 1625 nm.

Na Tabela IV, a coluna um reproduz as referências da Tabela III. A coluna seguinte dá os valores MAC a um comprimento de onda de 1550 nm. As três colunas seguintes dão valores das perdas BL de curvatura para os respectivos raios de curvatura de 5, 11 e 15 mm a um comprimento de onda de 1625 nm. A coluna seguinte, para um raio de 15 mm, dá as perdas de curvatura relativas normalizadas relativamente às perdas de curvatura normais de uma fibra SSMF com o mesmo valor MAC a um comprimento de onda de 1550 nm. A penúltima coluna dá as perdas por microcurvatura obtidas com um teste de conjuntos de pin (10 pin de 1,5 mm) a um comprimento de onda de 1550 nm.

Este teste utiliza um conjunto de dez agulhas polidas, com um diâmetro de 1,5 mm e separadas de 1 cm. A fibra é urdida ao longo do conjunto perpendicularmente ao eixo das agulhas. A fibra e o conjunto são comprimidos entre duas placas rígidas revestidas com uma camada de aproximadamente 3 mm de espuma de polietileno de alta densidade. As camadas do conjunto (placas, conjunto, fibra) são posicionadas horizontalmente e o conjunto coberto com um peso de 250 g. A última coluna indica as perdas por microcurvatura medidas utilizando o método de tambor de diâmetro fixo a um comprimento de onda de 1625 nm. Este método vem descrito nas recomendações técnicas da Comissão Electrotécnica 17

Internacional, subcomissão 86A sob a referência IEC TR-62221. 0 diâmetro do tambor utilizado é de 60 cm; o tambor é revestido com lixa extrafina. Os valores das perdas BL de curvatura são indicados a um comprimento de onda de 1625 nm.

TABELA III w *Ceff (μίΠ) ^cc (μ-m) 2W02 @131 Qnm (μίΠ2) 2W02 (§1550nm (μίΤΐ2) h (rtm) {ps/nm2^m} C @ 1550nm (ps/nnvkíTi) C §1825nm (psfom-km) 1 113 <1,26 9.10 10.18 1308 0,097 19,2 23,9 2 1.23 <128 9,16 10.36 1312 0.091 18.1 22.9 3 1.25 <1.26 9.01 10.13 1318 0,089 17,3 22,0 4 125 <126 9,00 10.08 1318 0,091 17,8 22,5

TABELA IV N': MAC @1550nm BL R«5mm @162Snm (dS/tum) BL R.«11 mm @:1825nm (dB/turn) BL R~1 Srom íd> 1825nm (dB/100 turns) BLrei @1825nro BLu Pitvarray test <g1550nm (dB) Bt.u Drummethod @1625nm (dB/krn) 1 9,0 < S <2 1/5 2 8.4 .41 10,5 £ 1 1/5 0,025 <0.8 3 8,1 1 < 0.1 < 0.4 1/5· < 0,025 <0.8 4 8.1 1 <0,1 0 4 1/5· < 0.025 <0.8

Pode ver-se na Tabela III que os exemplos 2 a 4 realmente estão de acordo com a norma G.652, mostrando o exemplo 1 uma inclinação PO que fica ligeiramente fora da norma G.652.

Em particular, a fibra nos exemplos 2 a 4 mostra o cancelamento da dispersão cromática para um comprimento de 18 onda entre 1300 e 1324 nm; isto está de acordo com a norma G.652. A fibra nos exemplos 2 a 4 mostra também, para um comprimento de onda de 1310 nm, uma inclinação de dispersão cromática que é 0,093 ps/nm2-km ou menos; o que está de acordo com a norma G.652. Também os exemplos 2 a 4 de fibra mostram um comprimento de onda de corte directo cablado que é de 1260 nm ou menos, de acordo com os critérios da norma G.652 que exigem um comprimento de conda de corte directo cablado de 1260 nm ou menos.

Além disso, pode ver-se na Tabela IV que os exemplos 2 a 4 mostram distintamente perdas de curvatura melhoradas relativamente às perdas da fibra de transmissão SSMF normalizada. As perdas de microcurvatura são também melhoradas.

Os gráficos nas figuras 3a, 3b e 3c mostram medidas e perdas de curvatura obtidas com fibras fabricadas de acordo com a invenção e com fibras normais com raios de curvatura de R=5 mm, R=ll mm e R=15 mm a um comprimento de onda de 1625 nm. As perdas de curvatura aqui são medidas na extremidade de um lacete (com R=5 mm e R=ll mm) ou na extremidade de 100 lacetes (para R=15 mm). A figura 4a mostra perdas de microcurvatura de fibras fabricadas de acordo com a invenção, caracterizadas pelo teste de conjunto de pins e medidas a um comprimento de onda de 1550 nm, relativamente ao valor MAC a um comprimento de onda de 1550 nm para diferentes fibras SSMF e para uma fibra da invenção. A figura 4b mostra perdas de microcurvatura utilizando o teste do tambor de diâmetro fixo em relação ao comprimento de onda de uma fibra SSMF e em relação à fibra da invenção com valores MAC a um comprimento de onda de 1550 nm de 8,11 e 8,31, respectivamente. 19

Também os gráficos das figuras 4a e 4b mostram claramente que a sensibilidade desta fibra à microcurvatura é bastante reduzida relativamente à da fibra SSMF. Pode ver-se na figura 4a que as perdas de microcurvatura (teste de conjunto de pins) medidas na fibra da invenção com valor MAC de 8,44 a um comprimento de onda de 1550 nm acrescenta 0,025 dB enquanto são dez vezes mais elevadas para a fibra SSMF com o mesmo valor MAC. Pode também ver-se na figura 4b que as perdas de microcurvatura (método do tambor fixo) para a fibra da invenção aumentam muito mais lentamente com o comprimento de onda do que para uma fibra SSMF que tem contudo um valor MAC maior a um comprimento de onda de 1550 nm. Neste gráfico pode ver-se que esta fibra garante uma sensibilidade à microcurvatura até comprimentos de onda elevados, superiores a 1650 nm, o que é equivalente à sensibilidade que pode ser garantida com uma fibra SSMF até um comprimento de onda de 1550 nm.

Esta fibra de transmissão pode ser fabricada desenhando uma forma prévia que tenha um dos perfis de índice atrás descritos. Estes perfis preformados podem ser feitos, por exemplo, a partir de mangas de sílica nas quais camadas de sílica dopada são depositadas. A deposição pode ser feita pelo método Deposição a Vapor de Plasma Químico (PCVD) método mencionado anteriormente. Esta deposição química na forma de vapor activada por plasma (PCVD) é particularmente apropriada para se obter uma camada de revestimento interior enterrada nesta fibra, compreendendo esta camada de revestimento enterrada Germânio numa concentração entre 0,5 e 7% de peso. A concentração em peso de Germânio fica, de um modo preferido, entre 0,5 e 1,5% uma vez que isto permite um equilíbrio óptimo entre custos baixos e mais facilidade de fabricação, por um lado, e boas caracteristicas da fibra, por outro lado. 20

Um tubo de sílica pura é considerado montado num torno. 0 tubo é então obrigado a rodar e uma mistura gasosa de sílica e dopantes é injectada no tubo. 0 tubo passa através de uma cavidade de microondas na qual a mistura gasosa é localmente aquecida. 0 aquecimento por microondas gera um plasma por ionização dos gases injectados no tubo e os dopantes ionisados reagem fortemente com as partículas de sílica para provocar o depósito de camadas de sílica dopada no interior do tubo. A reactividade forte dos dopantes gerados pelo aquecimento por microondas torna possível incorporar uma concentração elevada de dopantes nas camadas de sílica. Para a Fluorina em particular, que é difícil de incorporar na sílica com aquecimento local, a técnica PCVD permite a dopagem de uma camada de sílica com uma concentração elevada de Fluorina para formar camadas profundamente enterradas.

No objecto da invenção, a criação de um segundo revestimento enterrado é obtida depositando uma camada de sílica dopada com Fluorina e Germânio; uma mistura gasosa contendo oxigénio O2, sílica SÍCI4, fluorina C2F6 e Germânio GeCb é injectada no tubo. Esta mistura gasosa é analisada na cavidade de microondas de uma instalação PCVD, sendo os iões de Fluorina e de Germânio incorporados nas partículas de sílica.

As proporções dos gases injectados são controladas para se obter uma camada de sílica dopada contendo Germânio numa concentração em peso de 0,5 a 7% e de Fluorina numa concentração que é necessária para obter o índice de refracção pretendido. A forte concentração de Fluorina assegura a desejada redução no índice do revestimento enterrado, e a 21 concentração baixa de Germânio provoca as alterações na viscosidade e no coeficiente óptico-elástico necessários para reduzir as perdas de curvatura e as perdas de microcurvatura na fibra obtida. A fibra de transmissão de acordo com a invenção pode ser utilizada no módulo de transmissão ou de recepção num sistema FPSD ou FMS ou num cabo de transmissão óptica a alta velocidade e longa distância com perdas ópticas reduzidas. A fibra da invenção é compatível com sistemas do mercado uma vez que está de acordo com a norma G.652. Em particular, excessos de fibra de acordo com a invenção podem ser bobinados com um raio de curvatura inferior a 15 mm ou mesmo menos que 5 mm sem induzir perdas ópticas elevadas. A fibra de acordo com a invenção é também muito apropriada para suportar curvaturas acidentais relacionadas com a instalação numa casa, com raios de curvatura abaixo de 5 mm.

Evidentemente, a presente invenção não fica limitada às formas de realização descritas a titulo de exemplo. Em particular, pode ser considerado um processo de fabricação diferente do PCVD desde que este processo permita a incorporação de Germânio numa camada enterrada de acordo com as proporções reivindicadas e os diferentes indices. Além disso, a fibra de acordo com a invenção pode também ser utilizada em aplicações diferentes de FPSD ou FMS.

Lisboa, 9 de Julho de 2010. 22

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Fibra óptica de transmissão compreendendo: um núcleo central representando uma diferença Ani de indice com um revestimento óptico exterior; um primeiro revestimento interior apresentando uma diferença An2 de indice com o revestimento exterior; um segundo revestimento interior enterrado apresentando uma diferença An3 de indice com revestimento exterior inferior de -3.10-3, caracterizada por o referido segundo revestimento interior conter Germânio numa concentração compreendida entre 0,5 e 7% de peso, na qual o segundo revestimento enterrado apresenta um raio (r3) compreendido entre 12 e 25 pm, o núcleo central apresentar um raio (ri) compreendido entre 3,5 e 4,5 pm, e por apresentar uma diferença (Δηχ) de índice com revestimento exterior compreendida entre 4,2.10-3 e 6,1.10-3 e por o primeiro revestimento interior apresentar um raio (r2) compreendido entre 7,5 e 14,5 pm, e por apresentar uma diferença (Δη2) de índice com o revestimento exterior compreendida entre -1,2.10-3 e 1,2.10-3.
2. Fibra de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a diferença Δη3 de índice do segundo revestimento interior com o revestimento exterior ser superior a -15.10-3.
3. Fibra de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizada por a diferença de 1 indice entre o núcleo central e o primeiro revestimento interior (Δηι_Δη2) estar compreendida entre 3,9.10-3 e 5,9.10-3.
4. Fibra de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizada por o integral (Ιχ) do núcleo central definido como % /s “ xDf$ 8 compreendida entre 17.10-3 e 24.10-3 pm.
5. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por apresentar para um comprimento de onda de 1310 nm, uma inclinação de dispersão cromática inferior ou igual a 0,093 ps/nm2-km.
6. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por apresentar uma anulação da dispersão cromática para um comprimento de onda compreendido entre 1300 e 1324 nm.
7. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por apresentar um comprimento de onda de corte em cabo inferior ou igual a 1260 nm.
8. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por apresentar, para um comprimento de onda de 1625 nm, perdas em curvatura para um enrolamento de 100 espiras em torno de um raio de curvatura de 15 mm, inferiores ou iguais a 1 dB.
9. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por apresentar, para um comprimento de onda de 1625 nm, perdas em curvatura para um 2 enrolamento de 1 espira em torno de um raio de curvatura de 11 mm, inferiores ou iguais a 0,5 dB.
10. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por apresentar, para um comprimento de onda de 162 5 nm, perdas em curvatura para um enrolamento de 1 espira em torno de um raio de curvatura de 5 mm, inferiores ou iguais a 2 dB.
11. Fibra de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por apresentar, até um comprimento de onda de 1625 nm, perdas em microcurvaturas de acordo com o método conhecido de diâmetro fixo, inferiores ou iguais a 0,8 dB/km.
12. Fibra de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizada por o segundo revestimento interior enterrado conter Germânio numa concentração entre 0,5 e 1,5% de peso.
13. Módulo óptico caracterizado por compreender uma caixa que recebe, pelo menos, uma parte bobinada da fibra de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12.
14. Caixa de armazenamento caracterizada por receber, pelo menos, uma parte bobinada da fibra de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12.
15. Módulo óptico ou caixa de armazenamento de acordo com a reivindicação 13 ou reivindicação 14, caracterizado por a fibra ser bobinada com um raio de curvatura inferior a 15 mm.
16. Módulo óptico ou caixa de armazenamento de acordo com a reivindicação 13 ou reivindicação 14, 3 caracterizado por a fibra ser bobinada com um raio de curvatura inferior a 11 mm. ou por uma das
17. Sistema óptico do tipo FPSD (fibra até à casa) do tipo FMS (fibra até ao solo), caracterizado compreender, pelo menos, um módulo óptico ou caixa de armazenamento de acordo com qualquer reivindicações 13 a 16. Lisboa, 9 de Julho de 2010. 4