FIBRA OPTICA MONOMODO CON BAJAS PERDIDAS POR FLEXION.

Fibra de transmisión por fibra óptica, que comprende:

- un núcleo central con una diferencia de índice ?n1 con un revestimiento óptico externo;

- un primer revestimiento interior con una diferencia de índice ?n2 con el revestimiento externo;

- un segundo revestimiento interno enterrado con una diferencia de índice ?n3 con el revestimiento externo inferior a -3•10-3, caracterizada porque dicho segundo revestimiento interno contiene germanio con una concentración en peso comprendida entre 0,5% y 7%, en el que el segundo revestimiento enterrado tiene un radio (r3) comprendida entre 12 µm y 25 µm, teniendo el núcleo central un radio (r1) comprendido entre 3,5 µm y 4,5 µm, y presenta una diferencia de índice (?n1) con el revestimiento exterior comprendida entre 4,2•103 y 6,1•10-3, y teniendo el primer revestimiento interno un radio (r2) comprendido entre 7,5 µm y 14,5 µm, y presenta una diferencia de índice (?n2) con el revestimiento exterior comprendida entre -1,2•103 y 1,2•10-3

Fibra óptica monomodo con bajas pérdidas por flexión.

La presente invención se refiere al campo de las transmisiones por fibra óptica, y más concretamente, a una fibra de línea con bajas pérdidas por flexión y micro-flexión.

En el caso de las fibras ópticas, el perfil del índice suele calificarse en relación con el trazado de un gráfico en el que se muestra la función que asocia el índice de refracción de la fibra con el radio de la fibra. Convencionalmente, la distancia r al centro de la fibra se muestra a lo largo del eje de abscisas, y la diferencia entre el índice de refracción y el índice de refracción del revestimiento de la fibra se muestra a lo largo del eje de ordenadas. Por lo tanto, el perfil del índice se describe como "escalonado", "trapezoidal" o "triangular" por los gráficos que describen, respectivamente, formas escalonadas, trapezoidales o triangulares. Por lo general, estas curvas son representativas del perfil teórico o prefijado de la fibra, y es posible que las tensiones inducidas durante la fabricación de la fibra produzcan un perfil sustancialmente diferente.

Convencionalmente, una fibra óptica consiste en un núcleo óptico cuya función consiste en transmitir, y opcionalmente amplificar, una señal óptica, y un revestimiento óptico cuya función consiste en confinar la señal óptica en el interior del núcleo. A estos efectos, los índices de refracción del núcleo n_c y del revestimiento n_g son tales que n_c > n_g. Como es perfectamente sabido, la propagación de una señal óptica en una fibra óptica monomodo se descompone en un modo fundamental guiado en el núcleo y unos modos secundarios guiados a cierta distancia en el conjunto del revestimiento del núcleo, y denominados modos de revestimiento.

Como fibras de línea para los sistemas de transmisión por fibra óptica, se suelen utilizar las fibras monomodo (SMF). Estas fibras presentan dispersión cromática y una pendiente de dispersión cromática que cumple las normas específicas de telecomunicaciones.

Por necesidades de compatibilidad entre los sistemas ópticos de diferentes fabricantes, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) ha establecido una norma denominada ITU-T G.652 que debe ser cumplida por una fibra monomodo estándar (SSMF).

Esta norma G.652 para fibras de transmisión recomienda, entre otras cosas, un rango de [8,6; 9,5 µm] para el diámetro del campo de modo (MFD) para una longitud de onda de 1310 nm; un máximo de 1260 nm para la longitud de onda de corte del cable; un rango de [1300; 1324 nm] para la longitud de onda de cancelación de dispersión, denominada ?₀; un máximo de 0,093 ps/nm²-km para la pendiente de dispersión cromática. La longitud de onda de corte del cable se mide convencionalmente como la longitud de onda a la que la señal óptica deja de ser monomodo tras la propagación a lo largo de veintidós metros de fibra, de acuerdo con lo definido por el subcomité 86A de la Comisión Electrotécnica Internacional de acuerdo con la norma IEC 60793-1-44.

Asimismo, para una fibra específica, se define el llamado valor MAC como la relación entre el diámetro de campo de modo de la fibra a 1550 nm y la longitud de onda de corte efectiva ?c_eff, también denominada longitud de onda de corte. La longitud de onda de corte se mide convencionalmente como la longitud de onda para la que la señal óptica deja de ser monomodo tras la propagación a través de dos metros de fibra, de acuerdo con lo definido por el subcomité 86A de la Comisión Electrotécnica Internacional de acuerdo con la norma IEC 60793-1-44. El valor MAC se utiliza para evaluar el rendimiento de la fibra, concretamente, llegar a un compromiso entre el diámetro del campo de modo la longitud de onda de corte efectiva y las pérdidas por flexión.

La figura 1 muestra los resultados experimentales del solicitante, con unas pérdidas por flexión a una longitud de onda de 1625 nm con un radio de curvatura de 15 mm en una fibra SSMF estándar en relación con el valor MAC a una longitud de onda de 1550 nm. Puede verse que el valor MAC influye sobre las pérdidas por flexión de la fibra, y estas pérdidas por flexión pueden reducirse disminuyendo el valor MAC.

No obstante, una reducción del valor MAC mediante la reducción del diámetro de campo de modo y/o mediante el aumento de la longitud de onda de corte efectiva puede hacer que se exceda la norma G.652, haciendo que la fibra fuese comercialmente incompatible con algunos sistemas de transmisión.

El cumplimiento de la norma G.652 y la reducción de las pérdidas por flexión representa un verdadero desafío para las aplicaciones de fibras diseñadas para sistemas de fibra óptica domésticos, denominados sistemas de fibra óptica hasta el hogar (FTTH de la expresión en inglés Fiber to The Home) o sistemas de fibra óptica hasta la acera o hasta el edificio, también denominados Sistemas de Fibra Óptica hasta la Acera (FTTC de la expresión inglesa Fiber to the Curb).

De hecho, un sistema de transmisión mediante fibra óptica incluye cajas de almacenamiento en las cuales se dispone de longitudes adicionales de fibra para futuras intervenciones; estas longitudes adicionales están enrolladas en las cajas. Debido a la intención de miniaturizar estas cajas para las aplicaciones FTTH o FTTC, las fibras monomodo, en este contexto, están diseñadas para enrollarse con unos diámetros cada vez menores (alcanzando unos radios de curvatura de tan sólo 15 mm u 11 mm). Además, dentro del ámbito de las aplicaciones FTTH o FTTC la fibra corre el riesgo de estar sometida a problemas de instalación más arduos que en el caso de las aplicaciones a mayores distancias, es decir, la presencia de flexiones accidentales relacionadas con el bajo coste de la instalación y con el entorno. Debe tenerse en cuenta la presencia de un radio de curvatura accidental equivalente a 7,5 mm o incluso 5 mm. Por lo tanto, es absolutamente necesario, a fin de cumplir las limitaciones relacionadas con las cajas de almacenamiento y las limitaciones de instalación, que las fibras monomodo utilizadas para aplicaciones FTTH o FTTC presenten unas pérdidas por flexión limitadas. No obstante, se comprende que esta reducción de las pérdidas por flexión no debería conseguirse en detrimento de una pérdida del carácter monomodo de la señal, que deterioraría gravemente la señal, ni en detrimento de la introducción de pérdidas ópticas importantes causadas por empalmes.

La publicación de S. Matsuo et al. "Bend-Insensitive and Low Splice-Loss Optical Fiber for Indoor Wiring in FTTH", OFC'04 Proceedings, paper Th13 (2004) describe un perfil de índice para la fibra monomodo (SMF) que permite una reducción de las pérdidas por flexión. No obstante, esta fibra presenta una dispersión cromática comprendida entre 10,2 ps/nm-km y 14,1 ps/nm-km, que queda fuera del ámbito de la norma G.652.

La publicación de I. Sakabe et al. "Enhanced Bending Loss Insensitive Fiber and New Cables for CWDM Access Networks", 53rd IWCS Proceedings, páginas 112-118 (2004) propone la reducción del diámetro de campo de modo para reducir las pérdidas por flexión. No obstante, esta reducción en el diámetro del campo de modo excede de la norma G.652.

La publicación de K. Bandou et al. "Development of Premise Optical Wiring Components Using Hole-Assisted Fiber" 53rd IWCS Proceedings, páginas 119-122 (2004) propone una fibra hueca con las características ópticas de una fibra SSMF con unas pérdidas por flexión menores. El coste de fabricación de dicha fibra y los elevados niveles actuales de atenuación (>0,25 dB/km) dificultan su utilización comercial en sistemas FTTH.

La publicación de T. Yokokawa et al. "Ultra-Low Loss and Bend Insensitive Pure-Silica-Core Fiber Complying with G.652 C/D and its Applications to a Loose Tube Cable", 53rd IWCS Proceedings, páginas 150-155 (2004) propone una fibra con núcleo de sílice pura PSCF, con bajas pérdidas de transmisión y de flexión, pero con un menor diámetro del campo de modo, con lo que se excede de la norma G.652.

El documento US 6771865 describe un perfil de una fibra de transmisión con una reducida pérdida por flexión. La fibra tiene un núcleo central, un revestimiento interno anular y un revestimiento óptico externo. El revestimiento anular se recubre con germanio y flúor. La información facilitada en este documento no permite determinar si la fibra satisface o no los criterios establecidos por la norma G.652.

El documento US 4852968 describe...

1. Fibra de transmisión por fibra óptica, que comprende:

- un núcleo central con una diferencia de índice ?n₁ con un revestimiento óptico externo;

- un primer revestimiento interior con una diferencia de índice ?n₂ con el revestimiento externo;

- un segundo revestimiento interno enterrado con una diferencia de índice ?n₃ con el revestimiento externo inferior a -3•10^-3, caracterizada porque dicho segundo revestimiento interno contiene germanio con una concentración en peso comprendida entre 0,5% y 7%, en el que el segundo revestimiento enterrado tiene un radio (r₃) comprendida entre 12 µm y 25 µm, teniendo el núcleo central un radio (r₁) comprendido entre 3,5 µm y 4,5 µm, y presenta una diferencia de índice (?n₁) con el revestimiento exterior comprendida entre 4,2•10³ y 6,1•10^-3, y teniendo el primer revestimiento interno un radio (r₂) comprendido entre 7,5 µm y 14,5 µm, y presenta una diferencia de índice (?n₂) con el revestimiento exterior comprendida entre -1,2•10³ y 1,2•10^-3.

2. Fibra de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la diferencia de índice ?n₃ entre el segundo revestimiento interno y el revestimiento externo es superior a -15•10^-3.

3. Fibra de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en la que la diferencia de índice entre el núcleo central y el primer revestimiento interno (?n₁-?n₂) se encuentra comprendida entre 3,9•10³ y 5,9•10^-3.

4. Fibra de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, en la que la integral del núcleo central, definida como:

está comprendida entre 17•10³ µm y 24•10^-3 µm.

5. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque para una longitud de onda de 1310 nm, presenta un diferencial de dispersión cromática de 0,093 ps/nm²-km o inferior.

6. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque presenta una cancelación de la dispersión cromática a una longitud de onda comprendida entre 1.300 nm y 1.324 nm.

7. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque presenta una longitud de onda de corte de cableado de 1.260 nm o inferior.

8. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque para una longitud de onda de 1625 nm, presenta unas pérdidas por flexión, para un enrollamiento de 100 vueltas alrededor de un radio de curvatura de 15 mm, de 1 dB o inferiores.

9. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque para una longitud de onda de 1625 nm, presenta unas pérdidas por flexión, para un enrollamiento de 1 vuelta alrededor de un radio de curvatura de 11 mm, de 0,5 dB o inferiores.

10. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque para una longitud de onda de 1625 nm, presenta unas pérdidas por flexión, para un enrollamiento de 1 vuelta alrededor de un radio de curvatura de 5 mm, de 2 dB o inferiores.

11. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque hasta una longitud de onda de 1625 nm, muestra unas pérdidas por flexión, medidas con el llamado método del tambor de diámetro fijo, de 0,8 dB/km o inferiores.

12. Fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el segundo revestimiento interno enterrado contiene germanio en una concentración comprendida entre un 0,5% y 1,5% en peso.

13. Módulo óptico que comprende una carcasa para recibir al menos una porción enrollada de la fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Caja de almacenamiento para recibir al menos una porción enrollada de la fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

15. Módulo óptico o caja de almacenamiento de las reivindicaciones 13 o 14, en el que la fibra se enrolla con un radio de curvatura inferior a 11 mm.

16. Módulo óptico o caja de almacenamiento de las reivindicaciones 13 o 14, en el que la fibra se rebobina con un radio de curvatura inferior a 11 mm.

17. Sistema óptico de fibra hasta el hogar (FTTH) o de fibra óptica hasta la acera (FTTC), que comprende al menos un módulo óptico o una caja de almacenamiento, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16.