Procedimiento para fabricar una preforma de fibra óptica, preforma de fibra óptica y fibra óptica.

Procedimiento para fabricar una preforma de fibra óptica (15) que comporta un área de sección transversal,

comprendiendo dicho método etapas de fabricar un depósito (11) de un revestimiento interior y un núcleo centralen el interior de un tubo de sílice dopada con flúor (10), seguida de un aplastamiento del tubo así obtenido paraconformar una preforma primaria (15), y un sobre revestimiento de dicha preforma primaria (15) utilizandopartículas de sílice para obtener un sobre revestimiento (16) sobre la superficie exterior de la preforma primaria(15), caracterizado porque el depósito es del tipo de deposición química en fase de vapor asistida por plasma(PCVD) y eligiéndose el tubo (10) de manera que su superficie de sección transversal sea a lo sumo inferior al15% de la superficie de sección transversal de la preforma primaria (15) obtenida a partir de dicho tubo (10)después de su aplanado, en el que el sobre revestimiento se realiza utilizando partículas de sílice natural,teniendo dicho tubo (10) una superficie de sección transversal superior a 700 mm2 e inferior a 1.600 mm2

Procedimiento para fabricar una preforma de fibra óptica, preforma de fibra óptica y fibra óptica [0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar una preforma de fibra óptica.

[0002]Una fibra óptica se fabrica estirando una preforma en una torre de estirado. Una preforma comprende, por ejemplo, una preforma primaria consistente en un tubo de vidrio de muy alta calidad, de una porción del revestimiento y del núcleo de la fibra. Esta preforma primaria es entonces sobre revestida o encamisada para aumentar su diámetro y para formar una preforma que pueda utilizarse en una torre de estirado. En este contexto, el término revestimiento interior se utiliza para indicar el revestimiento formado en el interior del tubo, y el revestimiento exterior para designar el revestimiento formado en el exterior del tubo. La operación homotética de estirado de fibra, consiste en colocar verticalmente la preforma en una torre y estirar una hebra de fibra a partir de un extremo de la preforma. Para este propósito se aplica localmente una alta temperatura a un extremo de la preforma hasta que la sílice se ablanda, la velocidad de estirado de la fibra y de la temperatura, se controla entonces permanentemente durante la operación de estirado, ya que determinan el diámetro de la fibra.

La geometría de la preforma debe cumplir estrictamente con las proporciones de los índices de refracción y diámetros del núcleo y el revestimiento de fibra, de modo que la fibra estirada tiene el perfil requerido. Para las fibras ópticas, el perfil de índice es generalmente calificado en relación con el trazado gráfico de la función que asocia el índice de refracción con el radio de la fibra. Convencionalmente, la distancia r al centro de la fibra se representa a lo largo del eje de abscisas, y la diferencia entre el índice de refracción y el índice de refracción del revestimiento exterior de la fibra se representa a lo largo del eje de ordenadas. Por consiguiente, el perfil de índice se refiere como un índice de "paso" “trapezoidal" o "triangular” por los respectivos trazados gráficos del paso, con forma trapezoidal o triangular. Estas curvas representan generalmente el perfil teórico o conjunto de la fibra, las limitaciones de fabricación de la fibra puede dar lugar a un perfil ligeramente diferente.

Una fibra óptica consta convencionalmente de un núcleo óptico cuya función consiste en transmitir, y opcionalmente amplificar una señal óptica, y de un revestimiento óptico cuya función consiste en confinar la señal óptica dentro del núcleo. Para este propósito los índices de refracción del núcleo nc y del revestimiento ng son tales que nc> ng. Como es bien sabido, la propagación de una señal óptica en una fibra óptica de modo único se descompone en un modo fundamental guiado en el núcleo y en modos secundarios guiados a cierta distancia en el conjunto núcleo-revestimiento, denominados modos de revestimiento.

Como fibra de línea para sistemas de transmisión de fibra óptica, son convencionalmente utilizadas fibras de modo único (SMF) . Una fibra SMF tiene convencionalmente un núcleo de sílice germanio sin dopar para aumentar su índice de refracción, y un revestimiento de sílice pura. Para mejorar la atenuación en una fibra óptica se conoce reducir la cantidad de dopante en el núcleo. Sin embargo, ya que la diferencia de índice entre el núcleo y el revestimiento, está fijado por las propiedades de propagación deseadas de la fibra óptica, el índice del revestimiento debe entonces ser reducido o, al menos, el índice del revestimiento interior que está dopado, por ejemplo con flúor. La condición nc > ng para los índices de refracción del núcleo nc y del revestimiento ng deben cumplirse para asegurar el guiado de la señal óptica a lo largo de la fibra.

Son ya conocidas, fibras con núcleo de sílice pura, también llamadas Fibras de Núcleo de Sílice pura – PSCF. La ausencia de dopante en el núcleo de una fibra PSCF hace que sea posible limitar las pérdidas ópticas. Por tanto, una fibra PSCF convencionalmente tiene un revestimiento de sílice dopada con flúor para reducir su índice de refracción. Una fibra PSCF puede fabricarse a partir de una preforma que comprende una preforma primaria que consiste en un tubo, generalmente de cuarzo, en el que una o más capas de sílice pura dopada con flúor han sido depositadas para formar un revestimiento interior, y depositándose una o más capas de sílice pura para formar el núcleo central de la fibra. Después de depositar las capas correspondientes al núcleo y el revestimiento interior, el tubo se cierra sobre sí mismo durante una operación llamada aplastamiento. De esta manera se obtiene la preforma primaria. Esta preforma primaria es entonces sobre revestida, generalmente con partículas de sílice naturales por razones relacionadas con los costos.

Una fibra PSCF convencional, o una fibra óptica que tiene un núcleo central apenas dopado con germanio con un revestimiento dopado con flúor, por lo tanto, tiene un perfil de índice con un núcleo central de radio a e índice nc correspondiente al índice de la sílice o ligeramente superior a la de la sílice y un revestimiento enterrado interior de radio exterior b. El revestimiento interior se dice que está enterrado ya que tiene un índice de refracción ng que es menor que el del revestimiento exterior ne obtenido por el sobre revestimiento o encamisado de la preforma primaria. Este revestimiento exterior es generalmente de vidrio de sílice pura y tiene sustancialmente el mismo índice de refracción que el núcleo central en una fibra PSCF.

En la estructura descrita anteriormente, con un revestimiento exterior que tiene sustancialmente el mismo índice de refracción que el núcleo central, el modo fundamental no se encuentra completamente guiado y presenta pérdidas adicionales, llamadas fugas. Para minimizar estas pérdidas por fugas, el porcentaje de la energía se propaga en el exterior, el revestimiento de sílice pura exterior debe ser reducido. Por consiguiente, la relación entre el radio exterior del revestimiento interior dopado con flúor y el radio del núcleo (b/a) debe ser lo suficientemente alta, es decir, el revestimiento interior de sílice dopada debe extenderse al menos tan lejos como un radio b crítico, cuyo valor depende del radio del núcleo y de la diferencia<n = n c - ng entre el índice del núcleo y el índice del revestimiento interno; para una fibra de modo único, se considera que una relación entre el radio del revestimiento interior y el radio de el núcleo que es 8 o mayor (b/a > 8) asegura un buen confinamiento de la señal óptica en el núcleo central y un nivel aceptable de pérdidas por fugas.

Para aumentar el diámetro exterior del revestimiento dopado con flúor, el documento JP 55100233 propone la utilización de un tubo de sílice dopado con flúor para la fabricación de la preforma primaria.

Asimismo, la capacidad de una preforma se define como la cantidad de longitud de fibra óptica que puede extenderse a partir de esta preforma. Cuanto mayor sea el diámetro de la preforma, mayor la capacidad de esta. Para reducir los costes de fabricación, es deseable proporcionar grandes longitudes de fibras lineales a partir de una misma preforma. Por lo tanto, es deseado fabricar preformas de gran diámetro, respetando las limitaciones antes mencionadas con respecto a los diámetros del núcleo central y del revestimiento dopado con flúor.

En este contexto, bien la relación entre el radio exterior de la preforma primaria y el radio del núcleo central es relativamente alta y la cantidad de sílice a depositar en el interior del tubo es alta: la preforma primaria es costosa y el procedimiento no es muy productivo, o la relación entre el radio exterior del tubo y el radio del núcleo central es relativamente baja y la fibra óptica obtenida mediante estiramiento de la preforma final no tiene buenas propiedades y su atenuación es sustancialmente mayor.

El documento EE.UU. 4.691.990 se refiere a una fibra óptica de modo múltiple que comprende un núcleo, al menos un primer revestimiento que rodea el núcleo, y un segundo revestimiento que rodea el primer revestimiento, consistiendo el núcleo y el primer revestimiento en vidrio producido in situ por medio de una reacción de formación de vidrio, siendo el segundo revestimiento la porción más externa de vidrio de la fibra óptica y consistiendo en vidrio derivado a partir de un tubo preexistente que comprende sílice.

El documento EE.UU. 2002/0168162 se refiere a un procedimiento de fabricación de una preforma para ser extendida en una fibra óptica, comprendiendo dicho procedimiento:

utilizar deposición de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para fabricar una preforma de fibra óptica (15) que comporta un área de sección transversal, comprendiendo dicho método etapas de fabricar un depósito (11) de un revestimiento interior y un núcleo central en el interior de un tubo de sílice dopada con flúor (10) , seguida de un aplastamiento del tubo así obtenido para conformar una preforma primaria (15) , y un sobre revestimiento de dicha preforma primaria (15) utilizando partículas de sílice para obtener un sobre revestimiento (16) sobre la superficie exterior de la preforma primaria (15) , caracterizado porque el depósito es del tipo de deposición química en fase de vapor asistida por plasma (PCVD) y eligiéndose el tubo (10) de manera que su superficie de sección transversal sea a lo sumo inferior al 15% de la superficie de sección transversal de la preforma primaria (15) obtenida a partir de dicho tubo (10) después de su aplanado, en el que el sobre revestimiento se realiza utilizando partículas de sílice natural, teniendo dicho tubo (10) una superficie de sección transversal superior a 700 mm2 e inferior a 1.600 mm2

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la sección transversal del tubo (10) es como máximo un 10% menor que el área de sección transversal de la preforma primaria (15) .

3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, donde el depósito (11) en el interior del tubo (10) se controla de manera que la relación entre el radio exterior de la preforma primaria (15) y el radio del núcleo central sea mayor a 8.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el depósito (11) del revestimiento está hecho a base de sílice dopada con flúor o de sílice dopada con flúor y germanio.

5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el depósito (11) del núcleo central está hecho a base de sílice pura, sílice dopada con germanio o sílice dopada con germanio y flúor.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde el tubo (10) tiene un área de sección transversal menor que 1.000 mm2.

7. Preforma de fibra óptica que comprende:

- una preforma primaria (15) con un área de sección transversal y que consiste en un tubo (10) de sílice dopada con flúor, en cuyo tubo está presente un revestimiento interior y un núcleo central, caracterizada por que el área de sección transversal de dicho tubo (10) es como máximo un 15% menor que la sección transversal de dicha preforma primaria (15) , donde

- un revestimiento (16) hecho de sílice natural está presente sobre la superficie exterior de la preforma primaria (15) , donde la relación entre el diámetro exterior de la preforma primaria (15) y el diámetro de núcleo central es mayor o igual a 8.

8. Preforma de fibra óptica según la reivindicación 7, en la que la sección transversal del tubo (10) es como máximo un 10% menor que el área de sección transversal de la preforma primaria (15) .

9. Preforma de fibra óptica de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 y 8, en la que el tubo (10) contiene flúor en una concentración comprendida entre un 1 y un 2% en peso.

10. Preforma de fibra óptica de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, donde el depósito (11) del revestimiento interior está hecho a base de sílice dopada con flúor o sílice dopada con flúor y germanio.

11. Preforma de fibra óptica de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 10, en la que el depósito (11) del núcleo central está hecho a base de sílice, sílice dopada con germanio o sílice dopada con germanio y flúor.

12. Preforma de fibra óptica de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 11, en la que dicha preforma, vista desde el centro a la periferia, consta de un núcleo central con un índice de refracción nC y un radio a, una primera porción del revestimiento interior formado por un depósito (11) de un revestimiento interior con un índice de refracción ng1 y con un radio exterior correspondiente a <l, , de una segunda porción del revestimiento interior formado por el tubo (10) que tiene un índice de refracción nga y un radio exterior correspondiente a <e y un revestimiento exterior (16) que tiene un índice de refracción ne con un radio Ras, donde a < <l<Qe<Roc.

13. Preforma de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el valor absoluto de la diferencia de índice de refacción entre la segunda porción del revestimiento interior formado por el tubo (10) y la primera porción del revestimiento interior formado por el depósito (11) de revestimiento interior, es decir |ng2-ng1|, es

igual o menor que un 10% de la diferencia de índice de refracción entre el núcleo central y la segunda porción del revestimiento interior formado por el tubo (10) , es decir |ng6-ng2|.

14. Preforma de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 13 donde |ng2-ng1|es igual o menor del 1% de |ncngs|.

15. Fibra óptica estirada a partir de una preforma de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14.

16. Fibra óptica de la reivindicación 15 que tiene pérdidas de transmisión menores o iguales a 0, 18 dB/km para una longitud de onda de 1.550 nm.

Referencias citadas en la descripción Esta lista de referencias citadas por el solicitante es sólo para conveniencia del lector. No forma parte del documento de patente europea. A pesar de que gran cuidado se ha tomado en la compilación de las referencias, los errores u omisiones que no pueden ser excluidos y la OEP, declina toda responsabilidad en este aspecto.

Los documentos de patente citados en la descripción

•JP 55100233 B [0009] • EP 1544175 A [0014]

•US 4691990 A [0012] • US 20020144521 A [0015]

•US 20020168162 A [0013]