FIBRA ÓPTICA PARA LA TRANSMISIÓN POR WDM.

La presente invención versa en general acerca de una fibra óptima para la transmisión en múltiples longitudes de onda. Además, la presente invención versa acerca de un aparato y un procedimiento para reducir la atenuación total y los efectos no lineales asociados con la transmisión óptica a larga distancia. En los sistemas mundiales de comunicaciones de la actualidad, es a menudo necesario extender una línea de transmisión a larga distancia, lo que puede incluir un cuerpo de agua, para proporcionar un enlace de comunicaciones entre un transmisor y un receptor. La tendencia actual en los sistemas de comunicaciones es usar fibras ópticas para fabricar estas líneas de transmisión. Se prefieren las fibras ópticas porque las fibras pueden transmitir un gran número de señales digitales con una tasa elevada de transmisión de datos. Para mejorar más la capacidad de transporte de señales de la línea de transmisión, pueden usarse fibras ópticas con tecnología de multiplexado con división en longitud de onda (WDM). Esta tecnología permite enviar múltiples señales ópticas por la misma fibra en canales con longitudes de onda estrechamente separadas. Esto mejora enormemente la capacidad de transporte de información del sistema de transmisión en su conjunto. Se encuentran varios problemas cuando se usan fibras ópticas para transmitir señales a distancia considerable. Por ejemplo, la potencia de la señal óptica disminuye a menudo que la señal viaja por cada fibra. Esta pérdida de potencia, también denominada atenuación, puede ser compensada incluyendo amplificadores a lo largo de la línea de transmisión para aumentar la potencia de la señal. La colocación y el número de los amplificadores a lo largo de la línea de transmisión se determinan en parte por la atenuación de la fibra óptica. Obviamente, una señal enviada a través de una fibra con una atenuación baja requiere menos amplificadores que una señal enviada por una fibra con mucha atenuación. La dispersión cromática es otro problema encontrado cuando se transmiten señales por fibras ópticas. La dispersión cromática, en lo sucesivo denominada dispersión, surge porque la fibra óptica transmite los diferentes componentes espectrales de un impulso óptico a velocidades diferentes, lo que puede llevar a la dispersión o ensanchamiento de un impulso óptico a medida que viaja por la línea de transmisión. Cada fibra óptica tiene un valor de dispersión que varía en función de la longitud de onda de la señal óptica y surge de la composición material de la fibra óptica de vidrio y de las características del guiaondas. La dispersión dentro de la fibra óptica a una longitud de onda dada puede ser positiva, negativa o cero, dependiendo de las características de transmisión de la fibra. A pesar del tipo de dispersión (positiva o negativa), las cantidades excesivas pueden llevar a errores de detección en el receptor de la señal óptica. Transmitir señales a la longitud de onda de dispersión cero de una fibra casi eliminará el problema de la dispersión, pero puede agravar otros problemas de transmisión, particularmente los efectos no lineales usados con los sistemas de WDM. Un efecto no lineal particularmente relevante en los sistemas de WDM es el fenómeno de la mezcla de cuatro ondas (FWM). Se da la FWM cuando al menos dos señales que verifican condiciones de coincidencia de fase son enviadas por la misma fibra (como en los sistemas de WDM) e interactúan generando nuevas longitudes de onda.. en el caso de los sistemas de WDM que tienen un gran número de canales (más de dos) separados por igual, estas nuevas longitudes de onda acabarán solapándose con las longitudes de onda de la señal, degradando así la relación señal-ruido. Es sabido que los sistemas de WDM que tienen una longitud de onda operativa diferente de la longitud de onda de dispersión cero de la fibra de la transmisión (y, por lo tanto, tienen un valor de dispersión distinto de cero a la longitud de onda operativa) minimizan la degradación de la FWM. Más precisamente, la eficiencia de la FWM, definida como la proporción entre la potencia de la FWM y la potencia de salida por canal (suponiendo una potencia de entrada igual para todos los canales), es aproximadamente proporcional a: n 2 Aefi D 2 ( ) 2 siendo la atenuación de la fibra, siendo n2 el índice de refracción no lineal, siendo Aefi el área efectiva de la fibra, siendo D la dispersión y siendo la separación de canales. La anterior aproximación es válida bajo la condición << ß, siendo ß = (2c/ 2 )·D· 2 , siendo c la velocidad de la luz y la longitud de onda de la transmisión. Véase D. W. Peckham, A. F. Judy y R.B. Kummer, ECOC 98, monografía TuA06, pp. 139-140. Como puede verse, para un conjunto dado de valores para , n2 y , para disminuir la eficiencia de la FWM puede aumentarse el valor absoluto de la dispersión y/o aumentar el valor del área efectiva de la fibra Aefi. Por otra parte, disminuir drásticamente la separación de canales aumenta la eficiencia de la FWM. 2 E01915311 28-10-2011   Otros efectos no lineales incluyen la automodulación de fase, la modulación de fase cruzada, la dispersión estimulada de Brillouin (SBS) y la dispersión de Raman (SRS). Es bien conocido que una fibra con un área efectiva mayor a la longitud de onda operativa es menos susceptible a todos los efectos no lineales. Para solucionar la dispersión y los efectos no lineales asociados con el envío de señales a través de fibras ópticas largas, los sistemas convencionales usan líneas de transmisión que conectan tramos de fibra óptica que tienen valores de dispersión alternos. Por ejemplo, un tramo de fibra de dispersión negativa puede ir seguido por un tramo de fibra de dispersión positiva para equilibrar la dispersión global en la línea de transmisión. Este enfoque garantiza que la dispersión sea distinta de cero en los valores locales a lo largo de la línea de transmisión para evitar los efectos no lineales y que la dispersión total en la línea de transmisión acumulativa se compense hasta casi cero en el receptor. Diversas publicaciones presentan diferentes enfoques para resolver estos problemas. Por ejemplo, la patente estadounidense nº 4.969.710, de Tick et al., expone una vía de transmisión de fibra óptica en la que la dispersión total del sistema se compensa por medio del uso de fibras compuestas de vidrios con una dispersión total de signos opuestos a la longitud de onda operativa para el sistema. La patente estadounidense nº 5.343.322, de Pirio et al., expone un sistema para la transmisión de una señal digital a larga distancia. El sistema usa una fibra óptica que tiene una dispersión negativa baja para conectar estaciones receptoras que incluyen dispositivos de compensación de la dispersión que tienen dispersiones positivas para compensar la dispersión negativa. La patente estadounidense nº 5.559.920, de Chraplyvy et al., expone un sistema óptico de comunicaciones que tiene un tramo inicial con una fuerte dispersión negativa seguido por tramos de dispersión positiva. El sistema compensa en demasía la dispersión negativa, porque el valor final de la dispersión no es cero. Otras publicaciones, como la patente estadounidense nº 5.587.830, de Chraplyvy et al., la patente estadounidense nº 5.719.696, de Chraplyvy et al., la patente estadounidense nº 5.675.429, de Henmi et al., y la patente estadounidense nº 5.778.128, de Wildeman, también presentan línea de transmisión para sistemas de largo alcance. Estas publicaciones dan a conocer líneas de transmisión que usan combinaciones variadas de fibra que tienen ya sea una dispersión negativa o una dispersión positiva a la longitud de onda operativa. La fibra de dispersión negativa y la fibra de dispersión positiva están dispuestas de modo que la dispersión total del sistema se compense hasta aproximadamente cero. De forma similar, la patente del Reino Unido nº 2 268 018 también presenta un sistema de transmisión óptica que combina fibra óptica que tiene dispersión negativa con fibra que tiene dispersión positiva para compensar la dispersión hasta cero para la longitud total de la transmisión. La solicitud de patente europea nº 0 790 510 A2 presenta un cable óptico simétrico de fibra con gestión de la dispersión. El cable de esta revelación incluye una fibra convencional monomodo que tiene una dispersión positiva a la longitud de onda operativa conectada a una segunda fibra óptica que tiene una dispersión negativa a la longitud de onda operativa. La patente estadounidense nº 5.611.016, de Fangmann et al., da a conocer un cable óptico de fibra de dispersión equilibrada. El cable incluye fibras monomodo que tienen dispersión opuesta a la longitud de onda operativa. Un sistema de WDM interconecta dos cables de dispersión equilibrada con una conexión... [Seguir leyendo]

1. Una fibra monomodo de transmisión óptica (18; 78; 68), teniendo la fibra un alma y un revestimiento (76; 66), comprendiendo el alma: un alma interior (70; 60) que tiene una primera diferencia del índice de refracción; y una primera capa (72; 62) de vidrio que rodea el alma interior y que tiene una segunda diferencia del índice de refracción, en la que: (a) la primera diferencia del índice de refracción y la segunda diferencia del índice de refracción son mayores que cero, siendo la segunda diferencia del índice de refracción menor que la primera diferencia del índice de refracción, o (b) el alma comprende una segunda capa (64) de vidrio que rodea a la primera capa de vidrio y que tiene una tercera diferencia del índice de refracción, siendo la primera diferencia del índice de refracción mayor que cero, siendo la segunda diferencia del índice de refracción aproximadamente cero y siendo la tercera diferencia del índice de refracción mayor que cero y la fibra tiene una diferencia del índice de refracción pico menor o igual a aproximadamente 0,0140, una longitud de onda de dispersión cero mayor que 1450 nm y menor que 1500 nm, un valor de dispersión entre aproximadamente 6 y 11 ps/nm/km a una longitud de onda operativa de aproximadamente 1560 nm y un área efectiva de al menos 60 µm 2 y menor que 87 µm 2 , y en la que la fibra tiene una longitud de onda límite del cable de menos de aproximadamente 1500 nm. 2. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que, en el caso a), la primera diferencia del índice de refracción está en el intervalo de aproximadamente 0,0100 a 0,0140 y la segunda diferencia del índice de refracción está en el intervalo de aproximadamente 0,0005 a 0,0030. 3. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que, en el caso b), la primera diferencia del índice de refracción está entre aproximadamente 0,0090 y 0,0130 y la tercera diferencia del índice de refracción está entre aproximadamente 0,0020 y 0,0080. 4. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que la fibra tiene una pendiente de dispersión igual o mayor que aproximadamente 0,06 ps/nm 2 /km. 5. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que la fibra tiene una pendiente de dispersión igual o mayor que aproximadamente 0,07 ps/nm 2 /km. 6. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que el área efectiva es mayor de 65 µm 2 . 7. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que la fibra tiene una atenuación inferior a aproximadamente 0,210 dB/km a una longitud de onda de 1560 nm. 8. La fibra (18; 78; 68) de la reivindicación 1 en la que la fibra tiene un valor de dispersión entre aproximadamente 7 y 10 ps/nm/km a una longitud de onda operativa de aproximadamente 1560. 9. Una línea de transmisión óptica que comprende: un primer tramo que incluye al menos una fibra monomodo (16) que tiene una dispersión negativa a una longitud de onda operativa; y un segundo tramo acoplado al primer tramo, teniendo el segundo tramo al menos una fibra monomodo (18) que tiene una dispersión positiva a la longitud de onda operativa, compensando la dispersión positiva del segundo tramo la dispersión negativa del primer tramo de tal manera que la dispersión acumulada en los tramos primero y segundo sea aproximadamente cero, en la que la fibra del segundo tramo es una fibra de dispersión desplazada a la mitad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 10. Una línea de transmisión según la reivindicación 9 en la que una proporción de la longitud del primer tramo y la longitud del segundo tramo es menor de aproximadamente 6:1. 11. Una línea de transmisión según la reivindicación 9 en la que la dispersión positiva de la fibra (18) de dispersión desplazada a la mitad está entre aproximadamente 7 ps/nm/km y 10 ps/nm/km a la longitud de onda operativa. E01915311 28-10-2011   12. Una línea de transmisión según la reivindicación 9 en la que el primer tramo de fibra (16) de dispersión negativa es una fibra que tiene una dispersión negativa elevada en el intervalo de -10 a -2 ps/nm/km. 13. Una línea de transmisión según la reivindicación 12 en la que el primer tramo de fibra (16) de dispersión negativa es una fibra que tiene una dispersión negativa elevada en el intervalo de -8 a -4 ps/nm/km. 14. Una línea de transmisión óptica que comprende: un primer tramo que incluye al menos una fibra monomodo (1B) que tiene una dispersión positiva a una longitud de onda operativa; y un segundo tramo acoplado al primer tramo, teniendo el segundo tramo al menos una fibra monomodo (18) que tiene una dispersión negativa a la longitud de onda operativa, compensando la dispersión negativa del segundo tramo la dispersión positiva del primer tramo de tal manera que la dispersión acumulada en los tramos primero y segundo sea aproximadamente cero, en la que la fibra (18) del segundo tramo es una fibra de dispersión desplazada a la mitad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 15. Una línea de transmisión según la reivindicación 14 en la que la fibra (96) del segundo tramo es una fibra de compensación de la dispersión que tiene una dispersión negativa en el intervalo de -300 a -50 ps/nm/km. 16. Una línea de transmisión según la reivindicación 15 en la que la fibra (96) del segundo tramo es una fibra de compensación de la dispersión que tiene una dispersión negativa en el intervalo de -50 a -10 ps/nm/km. 16 E01915311 28-10-2011   17 E01915311 28-10-2011   18 E01915311 28-10-2011   19 E01915311 28-10-2011   E01915311 28-10-2011   21 E01915311 28-10-2011   22 E01915311 28-10-2011   23 E01915311 28-10-2011   24 E01915311 28-10-2011