Fibra óptica de dispersión desplazada (NZDSF), que comprende, desde el centro hacia la periferia, un núcleo central, un revestimiento interno que consta de cuatro zonas, y un revestimiento óptico, teniendo el núcleo central un radio (r1) y una diferencia de índice (Dn1) con el revestimiento óptico, donde el revestimiento interno, desde el núcleo hacia el revestimiento óptico, comprende:

Un revestimiento intermedio con un radio (r2) y una diferencia de índice (Dn2) con el revestimiento óptico;

Una anillo con un radio (r3) y una diferencia de índice (Dn3) con el revestimiento óptico;

Un surco enterrado con un radio (rtr), una anchura (Wtr) comprendida entre 2, 5 !m y 5, 5 !m y una diferencia de índice (Dnt) con el revestimiento óptico comprendida entre -5.10-3 y -15.10-3, una cuarta zona de revestimiento interno situada entre la zona anular (r3, Dn3) y la zona del surco enterrado (Wtr, Dnt), teniendo esta cuarta zona de revestimiento un radio (r4) y una diferencia de índice (Dn4) con el revestimiento óptico, donde Dn1 >Dn2, Dn3 >Dn2, Dn3 >Dn4, Dn3 >Dnt, y Dn4 >Dnt, y donde la fibra presenta unas pérdidas por dispersión de Rayleigh menores o iguales a 0, 164 dB/km a la longitud de onda de 1.550 nm; unas pérdidas por flexión inferiores a 0, 5 dB/vuelta para un radio de curvatura de 16 mm a la longitud de onda de 1.550 nm, y unas pérdidas por flexión inferiores a 0, 5 dB/100 vueltas para un radio de curvatura de 30 mm a 1.625 nm.

Fibra óptica de dispersión desplazada.

La presente invención se refiere al ámbito de las transmisiones por fibra óptica, y más concretamente, a una fibra de dispersión desplazada que presenta una reducida atenuación sin que se produzca un aumento de las pérdidas por flexión.

En el caso de las fibras ópticas, el perfil de índice se define generalmente en función del aspecto del gráfico de la función que asocia al radio de la fibra el índice de refracción. Normalmente, se representa en el eje de abscisas la distancia r al centro de la fibra, y en el de las ordenadas la diferencia entre el índice de refracción y el índice de refracción del revestimiento de la fibra. El revestimiento exterior actúa como revestimiento óptico, y su índice de refracción se mantiene sustancialmente constante; este revestimiento óptico suele consistir en sílice puro, pero también puede contener uno o varios dopantes. De este modo, se habla de perfiles de índice en "escalón", en "trapecio", en "triángulo" o "alfa" para los gráficos que presentan respectivamente formas de escalón, trapecio o triángulo. En general, estas curvas representan el perfil teórico o de configuración de la fibra, pero las limitaciones de fabricación de la fibra pueden dar lugar a un perfil ligeramente diferente.

Convencionalmente, una fibra óptica consta de un núcleo óptico cuya función consiste en transmitir, y posiblemente amplificar, una señal óptica, y de un revestimiento óptico cuya función consiste en confinar la señal óptica en el interior del núcleo, Para ello, los índices de refracción del núcleo nc y del revestimiento ng son tales que nc > ng. 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 lo largo de una cierta distancia en el conjunto formado por el revestimiento y el núcleo, denominados modos de revestimiento.

Por lo general, se utilizan como fibra de línea para los sistemas de transmisión terrestres las denominadas SSMF (fibra monomodo estándar) , o fibras de dispersión desplazada, también denominadas fibras NZ-DSF (nonzero dispersion shifted fibers, fibras de dispersión desplazada no nula) . Las fibras de dispersión desfasada que presentan una dispersión cromática no nula para las longitudes de onda a las cuales se utilizan, que normalmente oscilan en torno a los 1550 nm, se describen como NZDSF+.

Normalmente, las fibras SSMFs se ajustan a unas normas de telecomunicaciones específicas, y especialmente, a la norma G.652. Las SSMFs presentan una atenuación de aproximadamente 0, 19 dB/km, medida a la longitud de onda de 1.550 nm, con una contribución Rayleigh del orden de 0, 160 dB/km, una superficie efectiva de en torno a 80 !m2, una longitud de onda de corte efectiva inferior a 1.350 nm, una dispersión cromática positiva de unos 17 ps/nm-km a 1.550 nm y un gradiente de dispersión positivo de 0, 058 ps/nm2-km.

Las fibras NZDSF+, a una longitud de onda de 1.550 nm, presentan una dispersión cromática inferior a las de las SSMFs, que suele esar comprendida entre 3 y 14 ps/nm-km, y un gradiente de dispersión cromática que suele ser inferior a 0, 1 ps/ (nm2.km) . Las fibras NZDSF+ suelen utilizarse para sistemas de transmisión a corta distancia, y cumplen unas normas de telecomunicaciones específicas, concretamente las normas G.655 y G.656.

La figura 1 muestra los perfiles de configuración de una fibra SSMF y de una fibra estándar NZDSF. Los perfiles mostrados son perfiles de configuración, o lo que es lo mismo, son representativos del perfil teórico de la fibra, y la fibra realmente obtenida tras su estirado a partir de una preforma puede presentar un perfil ligeramente diferente.

Por lo general, una fibra SSMF comprende un núcleo central con un radio de 4.35 !m y que presenta una diferencia de índice de 5.2. 10-3 con respecto al revestimiento exterior, que actúa como revestimiento óptico. Una fibra estándar de tipo NZDSF comprende un núcleo central que presenta una diferencia de índice Dn1 con un revestimiento exterior, que actúa como revestimiento óptico, un revestimiento intermedio que presenta una diferencia de índice Dn2 con el revestimiento exterior y un anillo que presenta una diferencia de índice Dn3 con el revestimiento exterior. Los índices de refracción del núcleo central, del revestimiento intermedio y del anillo permanecen sustancialmente constantes a lo largo de todas sus anchuras. La anchura del núcleo se define mediante su radio r1, y la anchura del revestimiento intermedio y del anillo por sus respectivos radios exteriores, r2 y r3. Normalmente, el núcleo central, el revestimiento intermedio el anillo y el revestimiento exterior se obtienen mediante deposición de tipo CVD en un tubo de sílice, y el revestimiento óptico se forma mediante el tubo y el revestimiento exterior del tubo, que suele ser por lo general de sílice natural o dopado, pero que también puede obtenerse mediante cualquier otra técnica de deposición (VAD u OVD) .

Como puede apreciarse en la figura 1, las fibras NZDSFs tienen un núcleo central con un radio menor y una mayor diferencia de índice que el núcleo central, de una fibra SSMF. Gracias a estas dimensiones del núcleo puede reducirse la dispersión cromática. Sin embargo, el mayor dopado del núcleo, en comparación con una SSMF introduce unas mayores pérdidas por dispersión de Rayleigh, superiores a 0, 164 dB/km, lo que produce una atenuación superior a 0, 190 dB/km a 1.550 nm.

Sería deseable poder reducir la atenuación de una fibra NZDSF hasta un valor equivalente al de una fibra SSMF. En una forma conocida per se, la mayor parte de la atenuación de una fibra óptica se debe a las pérdidas por dispersión de Rayleigh, en parte a las pérdidas por absorción y a las pérdidas provocadas por defectos de la guía.

En el caso de una fibra NZDSF, la presencia una mayor concentración de dopantes en el núcleo, en comparación con una SSMF, incrementa las pérdidas por dispersión de Rayleigh. Se sabe que se pueden reducir las pérdidas por dispersión de Rayleigh fabricando fibras con un núcleo de sílice puro. Esto es lo que se propone, por ejemplo, en la publicación "Ultra Low Loss (0, 1484 dB/km) Pure Silica Core Fiber", de K. Nagayama et al. Publicada en SEI Technical Review, No. 57, Enero 2004; o en la publicación "Optical Loss Property of Silica-Based Single Mode Fibers" de M. Ohashi et al. Publicada en el Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, No. 5, Mayo 1192, págs. 539-543. No obstante, las fibras con un núcleo de sílice puro resultan costosas de fabricar a causa de la obligación de enterrar el revestimiento óptico mediante dopaje, por ejemplo con flúor.

También se que se pueden reducir las pérdidas por dispersión de Rayleigh optimizando las condiciones de estirado de la fibra. Por ejemplo, esto es lo que se describe en la publicación "Rayleigh Scattering Reduction Method for Silica-Based Optical Fiber" de K. Tsujikawa et al., publicada en el Journal of Lightwave Technology, Vol. 18, No. 11, Noviembre 2000, págs. 1528-1532; o en la publicación "A high performance GeO2/SiO2 NZ-DSF and the prospects for future improvement using Holey Fiber technology" de K. Mukasa et al. publicado en ECOC'05, Tu 1.4.6. Sin embargo, las soluciones propuestas resultan complicadas de aplicar a nivel industrial, debido a que se utiliza una serie de temperaturas de estirado de la fibra, con unos ciclos de calentamiento y enfriamiento que resultan difíciles de controlar.

El documento US-A-6576164 también propone un método para la fabricación de fibra SSMF, en el que las condiciones de estirado de la fibra están optimizadas para reducir las pérdidas provocadas por la dispersión de Rayleigh. No obstante, el método propuesto en dicho documento requiere un equipo complejo, con dispositivos de enfriamiento adicionales.

El documento EP-A-1256554 describe un método de fabricación de una fibra de índice escalonado que comprende un núcleo central dopado con germanio y unos revestimientos externo y óptico con un índice inferior al de la sílice. Debido al hecho de que le revestimiento se encuentra parcialmente enterrado, puede reducirse la cantidad de dopante presente en el núcleo, con lo que se reduce la atenuación de la fibra. No obstante, dicha solución resulta costosa y no es directamente aplicable a una fibra de tipo NZDSF.

El documento EP-A-1288685 describe una fibra de dispersión desplazada no nula que comprende un núcleo central un revestimiento... [Seguir leyendo]

1. Fibra óptica de dispersión desplazada (NZDSF) , que comprende, desde el centro hacia la periferia, un núcleo central, un revestimiento interno que consta de cuatro zonas, y un revestimiento óptico, teniendo el núcleo central un radio (r1) y una diferencia de índice (Dn1) con el revestimiento óptico, donde el revestimiento interno, desde el núcleo hacia el revestimiento óptico, comprende:

Un revestimiento intermedio con un radio (r2) y una diferencia de índice (Dn2) con el revestimiento óptico;

Una anillo con un radio (r3) y una diferencia de índice (Dn3) con el revestimiento óptico;

Un surco enterrado con un radio (rtr) , una anchura (Wtr) comprendida entre 2, 5 !m y 5, 5 !m y una diferencia de índice (Dnt) con el revestimiento óptico comprendida entre -5.10-3 y -15.10-3, una cuarta zona de revestimiento interno situada entre la zona anular (r3, Dn3) y la zona del surco enterrado (Wtr, Dnt) , teniendo esta cuarta zona de revestimiento un radio (r4) y una diferencia de índice (Dn4) con el revestimiento óptico, donde Dn1 > Dn2, Dn3 > Dn2, Dn3 > Dn4, Dn3 > Dnt, y Dn4 > Dnt, y donde la fibra presenta unas pérdidas por dispersión de Rayleigh menores o iguales a 0, 164 dB/km a la longitud de onda de 1.550 nm; unas pérdidas por flexión inferiores a 0, 5 dB/vuelta para un radio de curvatura de 16 mm a la longitud de onda de 1.550 nm, y unas pérdidas por flexión inferiores a 0, 5 dB/100 vueltas para un radio de curvatura de 30 mm a 1.625 nm.

2. Fibra conforme a la reivindicación 1, cuyo núcleo central presenta una diferencia de índice (Dn1) con el revestimiento óptico inferior a 7, 5.10-3.

3. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que la diferencia de índice de la zona de revestimiento intermedia (Dn2) con el revestimiento óptico está comprendida entre -2, 5.10-3 y 1, 5.10-3.

4. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que la diferencia de índice de la zona anular (Dn3) con el revestimiento óptico está comprendida entre 0, 0 y 5.10-3. 0, 0 y 5.10-3.

5. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que la diferencia de índice del cuarto revestimiento (Dn4) con el revestimiento óptico está comprendida entre -2, 5.10-3 y 1.10-3.

6. Fibra conforme a la reivindicación 5, en la que el radio (r4) de la cuarta zona de revestimiento se encuentra comprendido entre 11 !m y 14, 5 !m.

7. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que el radio del núcleo (r1) está comprendido entre 2 !m y 4.35 !m.

8. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que el radio exterior de la zona de revestimiento intermedio (r2) está comprendido entre 4, 5 !m y 8, 5 !m.

9. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que la zona anular tiene una anchura (r3r2) comprendida entre 3 !m y 7, 5 !m.

10. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que el radio interior del surco enterrado es

11. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en la que el radio exterior de la zona del surco enterrado (rtr) es menor o igual a 17 !m.

12. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que presenta una dispersión cromática inferior a 12 ps/nm-km para una longitud de onda de 1.550 nm.

13. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que presenta un gradiente de dispersión cromática menor o igual a 0, 09 ps/m2-km para una longitud de onda de 1.550 nm.

14. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que presenta una longitud de onda de corte efectiva inferior a 1.600 nm.

15. Fibra conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que tiene una superficie de más de 50 !m2.

Figura 1

Figura 2

Radio ( 1m)

Diferencia de índice (x1000) comparado con el silicio Diferencia de índice (x1000) comparado con el silicio Figura 3

Figura 4

Diferencia de índice (x1000) comparado con el silicio

Diferencia de índice (x1000) comparado con el silicio Radio ( 1m)

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citado en la descripción

•US 6576164 A [0013] • EP 1865348 A [0016]

•EP 1256554 A [0014] • EP 1734390 A [0017]

•EP 1288685 A [0015] • EP 1610160 A [0018]

• EP 1434071 A [0016] • US 4852968 A [0020]

•EP 1382981 A [0016] Bibliografía de patentes citada en la descripción

• K. Nagayama et al. Ultra Low Loss (0.1484 • K. Tsujikawa et al. Rayleigh Scattering dB/km) Pure Silica Core Fiber. SEI Technical Reduction Method for Silica-Based Optical Review, Januar y 2004 [0011] Fiber. Journal of Lightwave Technology,

November 2000, vol. 18 (11) , 1528-1532 [0012]

• M. Ohashi et al. Optical Loss Property of Silica- Based Single Mode Fibers. Journal of Lightwave Technology, vol. 10 (5) .

53. 543