Fibra óptica de modo único.

Fibra óptica de modo único que comprende desde el centro a la periferia,

un núcleo, un revestimiento deprimido interior, un anillo, un revestimiento deprimido exterior y un revestimiento exterior, donde

- el núcleo tiene un radio (a) y una diferencia de índice de refracción (Dn1) con un revestimiento exterior (Dnd) comprendida entre -0,5.10-3 y 0,5.10-3; 5

- el revestimiento deprimido interior tiene un radio (rring1) y una diferencia de índice de refracción (Dninner) con el revestimiento exterior (Dncl) ;

- el anillo tiene un radio interior (rring1) comprendido entre 21 μm y 35 μm, preferiblemente entre 24 μm y 35 μm, un radio exterior (rring2) y una diferencia de índice de refracción (Dnnng) con el revestimiento exterior (Dncl) comprendida entre -0,5.10-3 y 0,5.10-3;

- el revestimiento deprimido exterior tiene un radio (rout) y una diferencia de índice de refracción (Dnout) con el revestimiento exterior (Dncl); y

- un radio del volumen del núcleo (Vcore) sobre la anchura del anillo (Wring) está comprendido entre 0.12 μm y 0.2 μm donde y**Fórmula**

((Wring ≥ rring1- rring1).

- el revestimiento deprimido exterior tiene un volumen (Vout) comprendido entre 0,12 μm y 0,2 μm donde **Fórmula**

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11305726.

Solicitante: Draka Comteq BV.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: DE BOELELAAN 7 1083 HJ AMSTERDAM PAISES BAJOS.

Inventor/es: SILLARD, PIERRE, BIGOT-ASTRUC,MARIANNE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G02B6/036 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 6/00 Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones que comprenden guías de luz y otros elementos ópticos, p. ej. medios de acoplamiento. › estando compuesto el núcleo o el revestimiento de múltiples capas.

PDF original: ES-2451369_T3.pdf

 

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Fibra óptica de modo único.

Fragmento de la descripción:

Fibra óptica de modo único [0001] La presente invención se refiere al campo de las transmisiones de fibra óptica, y más específicamente a las fibras ópticas de modo único (SMF) . La invención se refiere a una fibra óptica de modo único que tiene una atenuación reducida y a un procedimiento para fabricar dicha fibra con capacidad aumentada.

Para las fibras ópticas, el perfil del índice es generalmente clasificado de acuerdo con el aspecto de la gráfica de la función que asocia el índice de refracción con el radio de la fibra. En forma estándar, la distancia r al centro de la fibra se muestra en el eje x, y en el eje y, la diferencia entre el índice de refracción y el índice de refracción del revestimiento de la fibra. Estas curvas son generalmente representativas del perfil teórico o establecido de la fibra, mientras que las restricciones de fabricación de la fibra pueden resultar en un perfil ligeramente diferente. Una fibra óptica consiste convencionalmente en un núcleo óptico, cuya función es transmitir y, posiblemente amplificar una señal óptica, y un revestimiento óptico cuya función es confinar la señal óptica dentro del núcleo. Para este propósito, los índices de refracción del núcleo nc y del revestimiento exterior ng es tal que nc> ng.

Las fibras de índice de salto, también llamadas SMF ("fibras de modo único") se utilizan normalmente como fibras de línea para sistemas de transmisión de fibra óptica. Estas fibras tienen una dispersión cromática y una pendiente de dispersión cromática que cumple con los estándares específicos de telecomunicaciones, así como la longitud de onda de corte normalizada y valores de área efectiva.

En respuesta a la necesidad de compatibilidad entre los sistemas ópticos de diferentes fabricantes, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ha definido una norma, referencia UIT-T G.652, con la que debe cumplir una fibra óptica de transmisión estándar, llamada SSMF (fibra de modo único estándar) .

Entre otros, la norma G.652 recomienda para una fibra de transmisión del rango [8, 6; 9, 5 μm] para el diámetro de campo modal para una longitud de onda de 1310 nm; un máximo de 1260 nm para el valor de longitud de onda de corte del cable; el rango de [1300; 1324 nm] para el valor de la longitud de onda de dispersión cero, indicada como λ0; un máximo de 0, 092 ps/nm2-km para el valor de la pendiente de dispersión cromática. De manera estándar, la longitud de onda de corte del cable se mide como la longitud de onda a la que la señal óptica ya no es de modo único después de la propagación a través de veintidós metros de fibra, según la definición de subcomité 86A de la Comisión Electrotécnica Internacional en la norma IEC 60793 -1-44.

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ha definido nuevas normas relativas a diversas aplicaciones de las fibras. La norma UIT-T G.654.B recomienda en particular una longitud de onda de corte del cable λcc menor que 1530 nm, un diámetro modal entre 9, 5 μm y 13, 0 μm a 1550 nm, una dispersión cromática menor de 22 ps / nm-km y una pendiente de dispersión de menos de 0, 070 ps/nm2-km para 1550 nm, y pérdidas por curvatura de menos de 0, 5 dB para 100 vueltas a 1.625 nm para un radio de curvatura de 30 mm. La norma UIT-T G.654.C recomienda en particular una longitud de onda de corte del cable λcc inferior a 1530 nm, un diámetro modal entre 9, 5 μm y10, 5 μm a 1550 nm, una dispersión cromática menor de 20 ps / nm-km y una pendiente de dispersión de menos de 0, 070 ps/nm2-km a 1550 nm, y pérdidas por curvatura de menos de 0, 5 dB para 100 vueltas a 1.625 nm para un radio de curvatura de 30 mm.

Las fibras con núcleos de sílice pura también son conocidas, y son llamadas fibras de núcleo de sílice pura (PSCFs) . La ausencia de dopante en el núcleo de una PSCF hace que sea posible limitar las pérdidas ópticas y en particular, la atenuación a una longitud de onda de 1550 nm. Por tanto, una PSCF tiene convencionalmente un revestimiento en sílice dopada con flúor para reducir su índice de refracción.

En una manera en sí conocida, una fibra óptica se fabrica mediante la elaboración de una preforma en una torre de estirado de fibra. Una preforma, por ejemplo, comprende una preforma primaria que consiste en un tubo de vidrio de muy alta calidad que constituyen una porción del revestimiento y el núcleo de la fibra. Esta preforma primaria es entonces sobre-revestida o encamisada con el fin de aumentar su diámetro y para formar una preforma que se puede usar en una torre de estirado de fibra. La operación de estirado de fibra a escala consiste en colocar la preforma verticalmente en una torre y estirar una hebra de fibra desde el extremo de la preforma. Para esto, se aplica una temperatura alta localmente en un extremo de la preforma hasta que se ablanda la sílice; la tasa de formación de fibras y la temperatura son entonces controlados de forma permanente durante el estirado de la fibra ya que determinan el diámetro de la fibra. La geometría de la preforma debe observar perfectamente las relaciones de los índices de refracción y de los diámetros de núcleo y del revestimiento de la fibra de manera que la fibra estirada tenga el perfil requerido.

La preforma primaria puede consistir en un tubo de sustrato, generalmente de cuarzo, en el que una o más capas de sílice dopada y / o sin dopar se han depositado para formar el núcleo y un revestimiento interior de la fibra. La técnicas de deposición dentro de un tubo de sustrato incluyen MCVD (deposición química en fase de vapor modificada) , FCVD (deposición química en fase de vapor en horno) o PCVD (deposición química en fase de vapor asistida por plasma) . Después de depositar las capas correspondientes al núcleo y el revestimiento interior, el tubo se repliega sobre sí mismo durante una operación llamada de colapsado.

La deposición de componentes que comúnmente se conoce por la expresión "dopado", a saber, "dopantes" se añaden a la sílice con el fin de cambiar su índice de refracción. De este modo, el germanio (Ge) o el fósforo (P) aumentan el índice de refracción de la sílice son utilizados a menudo para el dopar el núcleo central de la fibra. Por otra parte, el flúor (F) o de boro (B) disminuyen el índice de refracción de la sílice, el flúor se utiliza a menudo para la formación de revestimientos deprimidos.

Fabricar una preforma primaria con un revestimiento alta y completamente deprimido es delicado. De hecho, el flúor por ejemplo, es pobremente incorporado en sílice calentada más allá de una cierta temperatura, mientras que para la fabricación del vidrio se requiere una alta temperatura. La técnica PCVD se puede utilizar de manera eficaz para producir revestimiento deprimido en el interior de un tubo de deposición. Dicha técnica de fabricación se describe en los documentos US RE 30, 635 y US 4.314.833; que permite incorporar flúor de manera significativa en sílice con el fin de formar revestimientos altamente deprimidos. Se proporciona un tubo de deposición, hecho de sílice pura o dopada con flúor, que se monta en una torre de fabricación de vidrio. El tubo es entonces puesto en rotación y una mezcla gaseosa de sílice y dopantes es inyectada en el tubo. El tubo atraviesa una cavidad de microondas en la que la mezcla de gas se calienta localmente. El calentamiento por microondas genera plasma mediante la ionización de los gases inyectados en el tubo y los dopantes altamente ionizados reaccionan con las partículas de sílice, provocando la deposición de capas de sílice dopada en el interior del tubo. La alta reactividad de los dopantes, generados por el calentamiento por microondas, permite una alta concentración de dopantes a incorporar dentro de las capas de sílice.

La figura 1 ilustra un perfil de índice establecido de una PSCF convencional. El perfil de índice de la figura 1 muestra un núcleo central de radio a y de un índice de Dn1 correspondiente al índice de la sílice, y un revestimiento deprimido de radio rout exterior y de índice de Dninner. Se utiliza la expresión "revestimiento deprimido" ya que el índice de refracción Dninner es menor que el del revestimiento exterior Dncl 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 PSCF. Típicamente, el núcleo y la revestimiento interior están hechos por la deposición en el interior de un tubo de sustrato y el revestimiento exterior está hecho del tubo de sustrato utilizado para la fabricación de la preforma primaria y de sobre revestimiento o funda utilizado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Fibra óptica de modo único que comprende desde el centro a la periferia, un núcleo, un revestimiento deprimido interior, un anillo, un revestimiento deprimido exterior y un revestimiento exterior, donde

- el núcleo tiene un radio (a) y una diferencia de índice de refracción (Dn1) con un revestimiento exterior (Dnd) 5 comprendida entre -0, 5.10-3 y 0, 5.10-3;

- el revestimiento deprimido interior tiene un radio (rring1) y una diferencia de índice de refracción (Dninner) con el revestimiento exterior (Dncl) ;

- el anillo tiene un radio interior (rring1) comprendido entre 21 μm y 35 μm, preferiblemente entre 24 μm y 35 μm, un

radio exterior (rring2) y una diferencia de índice de refracción (Dnnng) con el revestimiento exterior (Dncl) comprendida 10 entre -0, 5.10-3 y 0, 5.10-3;

- el revestimiento deprimido exterior tiene un radio (rout) y una diferencia de índice de refracción (Dnout) con el revestimiento exterior (Dncl) ; y

-un radio del volumen del núcleo (Vcore) sobre la anchura del anillo (Wring) está comprendido entre 0.12 μm y 0.2 μm donde

y ( (Wring = rring1- rring1) ;

- el revestimiento deprimido exterior tiene un volumen (Vout) comprendido entre 0, 12 μm y 0, 2 μm donde

2. Fibra de la reivindicación 1, en la que el núcleo tiene un radio (a) comprendido entre 3, 5 μm y 7, 5 μm

3. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el revestimiento deprimido interior tiene una diferencia de índice de refracción (Dninner) con el revestimiento exterior (Dncl) comprendida entre -6.10-3 y -2, 7.10-3.

4. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el revestimiento deprimido exterior tiene una 20 diferencia de índice de refracción (Dnout) con el revestimiento exterior (Dncl) comprendida entre -6.10-3 y -2.10-3.

5. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el revestimiento deprimido exterior tiene una diferencia de índice de refracción (Dnout) con el revestimiento deprimido interior (Dninner) comprendida entre -2.10-3 y

-2.10-3.

6. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el ratio del radio interior de anillo frente al radio del 25 núcleo (rring1/a) está comprendido entre 2, 5 y 8.

7. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el revestimiento deprimido exterior tiene un volumen (Vout) comprendido entre 17 μm y 25 μm.

8. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende una zanja proporcionada en el revestimiento deprimido interior, teniendo dicha zanja una diferencia de índice de refracción (Dn3) con el

revestimiento externo (Dncl) , un radio interior (b) y un radio exterior (c) que es inferior al radio ( rring1) del revestimiento deprimido interior.

9. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el núcleo y/o el anillo está hecho de sílice pura.

10. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene perdidas por fugas menores de 0, 005 dB/km at 1550nm.

11. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene una longitud de onda de corte del cable menor de 1550 nm, preferiblemente menor de 1530 nm, y más preferiblemente menor de 1260 nm.

12. Fibra de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene unas pérdidas por curvatura para 10 mm de radio de menos de 5 dB/m a 1550 nm y menos de 10 dB/m a 1625 nm.

13. Procedimiento para la fabricación de una fibra óptica con las características de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 12, el procedimiento comprende las etapas de:

- proporcionar un tubo de deposición;

- realizar una deposición de capas en el interior del tubo de deposición para constituir el núcleo y el revestimiento deprimido interior, constituyendo el tubo de deposición el anillo;

-proporcionar el segundo revestimiento deprimido;

- proporcionar el revestimiento exterior, proporcionado de este modo la preforma óptica.

10. estirar la fibra calentando el primer extremo de la preforma.

14. Procedimiento de la reivindicación 13, además comprende la etapa de retirar de manera parcial el tubo de deposición.

15. Procedimiento de la reivindicación 13 o 14, donde el segundo revestimiento deprimido está hecho de una de las

siguientes formas: encamisado con un tubo dopado, sobre revestimiento con sílice dopada, deposición exterior con 15 sílice dopada.

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 citados en la descripción

• US RE30635 E [0011] • US 5044724 A [0017]

• US 4314833 A [0011] • WO 2010003856 A [0017]

• EP 2312350 A [0014] [0059] • US 20070003198 A [0019]

• US 20080031582 A [0017] • EP 2003476 A [0020]

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