Fibra óptica de modo único con reducidas pérdidas por curvatura.

Fibra óptica de modo único, que comprende:

un núcleo central rodeado por un revestimiento exterior,

teniendo dicho núcleo central (i) un radio r1, (ii) una diferencia de índice de refracción máxima, positiva Δn1 con respecto a dicho revestimiento externo, y (iii) un perfil de índice de refracción alfa con un parámetro alfa α comprendido entre 1,5 y 2,5;

un revestimiento intermedio situado entre dicho núcleo central y dicho revestimiento exterior, teniendo dicho revestimiento intermedio un radio r2 y una diferencia del índice de refracción Δn2 con respecto a dicho revestimiento externo; y

una zanja enterrada situada entre dicho revestimiento intermedio y dijo revestimiento exterior, teniendo dicha zanja enterrada un radio r3 y una diferencia de índice de refracción Δn3 negativa con respecto a dicho revestimiento externo;

en la que dicha fibra óptica tiene (i), para una longitud de onda de 1.310 nanómetros, un diámetro del campo modal con un valor nominal comprendido entre 8,2 micrómetros y 9,9 micrómetros, (ii) una longitud de onda de corte de cable de 1.260 nanómetros o menor, y (iii), para un radio de curvatura de 15 mm paraa una longitud de onda de 1.550 nanómetros, pérdidas por curvatura de 0,003 dB/vuelta o menos, en el que la media ((r2 + r3) / 2) de dicho radio r2 del revestimiento intermedio y dicho radio r3 de la zanja enterrada está comprendida entre aproximadamente 9,5 micrómetros y 15,5 micrómetros,

en la que dicho núcleo central tiene una integral de superficie V01 comprendida entre aproximadamente 22 x 10-3 micrómetros y 25 x 10-3 micrómetros, estando definida la integral de superficie V01 de acuerdo con la siguiente ecuación:**Fórmula**

en la que dicha zanja enterrada tiene una integral de superficie V03 integral comprendida entre aproximadamente -45 x 10-3 micrómetros y -25 x 10-3 micrómetros, estando definida la integral de superficie V03 integral de acuerdo con la siguiente ecuación:**Fórmula**

Fibra óptica de modo único con reducidas pérdidas por curvatura Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere al campo de transmisión por fibra óptica y, más específicamente, a una fibra óptica que tiene pérdidas por curvatura reducidas.

Técnica anterior

[0002] Un perfil de índice de refracción de una fibra óptica se describe generalmente como una relación de índice de refracción y el radio de la fibra óptica. Convencionalmente, la distancia r desde el centro de la fibra óptica se traza a lo largo de las abscisas (es decir, el eje x), y la diferencia entre el índice de refracción a una distancia r y el índice de refracción del revestimiento exterior de la fibra óptica se traza a lo largo de las ordenadas (es decir, el eje y). El revestimiento exterior, que funciona como un revestimiento óptico, típicamente tiene un índice de refracción que es sustancialmente constante. Este revestimiento exterior está fabricado típicamente de sílice puro, pero también puede contener uno o más agentes de dopado.

[0003] El perfil del índice de refracción puede tener un perfil en "escalón", un perfil "trapezoidal", un perfil "parabólico" (por ejemplo, un perfil "alfa"), o un perfil de "triangular", que puede ser representado gráficamente de manera respectiva en forma de escalón, trapecio, parábola, o triangulo. Estas curvas son generalmente representativas del perfil teórico o diseño de la fibra óptica. Restricciones asociadas a la fabricación de fibra óptica puede llevar en la práctica a un perfil que es sensiblemente diferente.

[0004] Una fibra óptica incluye convencionalmente un núcleo óptico, que tiene la función de transmitir y opcionalmente amplificar una señal óptica. Una fibra óptica convencional incluye también típicamente un revestimiento óptico, que confina la señal óptica en el núcleo. Para este propósito, el índice de refracción del núcleo n0 es típicamente mayor que el índice de refracción ng del revestimiento (es decir, nc > ng). Como se comprenderá por aquellos que tienen habilidad ordinaria en la técnica, la propagación de una señal óptica en una fibra óptica de modo único incluye un modo fundamental, típicamente denotado como LP01, que está guiado en el núcleo, y modos secundarios que se guían a una cierta distancia en el núcleo y el revestimiento óptico.

[0005] Fibras ópticas de modo único (SMF) con perfil de índice en escalón índice se utilizan a menudo en los sistemas de transmisión de fibra óptica. Tales fibras ópticas poseen típicamente una dispersión cromática y una pendiente de dispersión cromática que cumplen con las normas de telecomunicaciones específicas.

[0006] Las convencionalmente, denominadas fibras de modo único "estándar" (SSMFs) se utilizan para sistemas de transmisión terrestre. Para facilitar la compatibilidad entre los sistemas ópticos de diferentes fabricantes, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) ha definido una referencia estándar ITU-T G.652 con la que una fibra de transmisión óptica estándar

[0007] (es decir, una fibra de modo único estándar o SSMF) debe cumplir. Las recomendaciones de la UIT-T G.652 (11/2009) tiene varios atributos (es decir, A, B, C, y D).

[0008] Entre otras recomendaciones para una fibra de transmisión, el estándar ITU-T G.652 recomienda (i) un diámetro de campo modal (MFD) de valor nominal (por ejemplo, un diámetro de campo modal nominal de entre 8,6 micrómetros (pm) y 9,5 micrómetros y una tolerancia de 60,6 micrómetros a una longitud de onda de 1.310 nanómetros (nm), (ii) una longitud de onda de corte de cable máxima de 1260 nanómetros (nm), (iii) una longitud de onda de dispersión nula (ZDW) comprendida entre 1.300 nanómetros y 1324 nanómetros, y (iv) un máximo de pendiente de dispersión nula (ZDS) de 0,092 picosegundos por nanómetros cuadrados kilómetro (ps/(nm2 km)) (es decir, la pendiente de dispersión cromática a la longitud de onda de dispersión nula es 0,092 ps/(nm2 km) o menor).

[0009] La longitud de onda de corte de cable se mide convencionalmente como la longitud de onda a la que la señal óptica no es ya de modo único después de propagarse más de 22 metros en la fibra óptica, según la definición de subcomité 86A de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en la norma IEC 60793-1-44.

[0010] En la mayoría de las circunstancias, el modo secundario que mejor soporta pérdidas por curvatura es el modo LP11. La longitud de onda de corte de cable es por lo tanto la longitud de onda a partir de la cual el modo LP11 es atenuado suficientemente después de propagarse por 22 metros de una fibra óptica. El método propuesto por el estándar ITU-T G.652 considera que la señal óptica es de modo único en tanto que la atenuación del modo LP11 es mayor o igual a 19,3 decibelios (dB). De acuerdo con las recomendaciones de la norma IEC 86A subcomité en la norma IEC 60793-1-44, la longitud de onda de corte de cable se determina impartiendo a la fibra óptica dos bucles que tienen un radio de 40 milímetros (mm), mientras que el resto de la fibra óptica (es decir, 21,5 metros de fibra óptica) se dispone en un mandril que tiene un radio de 140 milímetros.

[0011] Para una fibra dada, se define un valor MAC como el radio del diámetro modal de la fibra óptica para 1.550 nanómetros sobre la longitud de onda de corte efectiva Aceff. La longitud de onda de corte se mide convencionalmente como la longitud de onda a la que la señal óptica ya no es de modo único tras propagarse por más de dos metros de fibra, según lo definido por IEC subcomité 86A en la norma IEC 60793-1-44. El valor MAC constituye un parámetro para evaluar el rendimiento de la fibra óptica, en particular para la búsqueda de un compromiso entre el diámetro del campo modal, la longitud de onda de corte efectiva, y pérdidas por curvatura.

[0012] Fibras ópticas de modo único con pérdidas por curvatura se proponen en los documentos patente europea N2 2116878 (y su equivalente la solicitud de patente de EE.UU. número de publicación 2009/0279835) del mismo titular, patente europea número 2.116.877 (y su equivalente la patente EE.UU. número 7.889.960) del mismo titular, patente europea número 1930753 (y su equivalente la patente EE.UU. número 7.555.186) del mismo titular, patente europea número 1845399 (y su equivalente la patente EE.UU. número 7.587.111) del mismo titular, y la patente europea número 1.785.754 (y su equivalente la patente US n2 7.623.747) del mismo titular. Las patente europeas números 1.845.399 y 1.785.754 presentan resultados experimentales que muestran una relación entre (i) el valor MAC a una longitud de onda de 1.550 nanómetros y (¡i) las pérdidas por curvatura a una longitud de onda de 1.625 nanómetros con un radio de curvatura de 15 milímetros en una fibra de modo único estándar de índice en escalón. Estos documentos establecen que el valor MAC tiene una influencia sobre las pérdidas por curvatura de la fibra óptica. Además, estos documentos demuestran que las pérdidas por curvatura pueden reducirse mediante la reducción del valor MAC.

[0013] Desafortunadamente, la reducción del valor MAC mediante la reducción del diámetro modal y/o aumentando la longitud de onda de corte efectiva pueden conducir a incumplimiento de las recomendaciones de la UIT-T G.652, haciendo así una fibra óptica comercialmente incompatible con ciertos sistemas de transmisión.

[0014] En consecuencia, la reducción de las pérdidas por curvatura sin dejar de ser compatible con las recomendaciones de la industria constituye un verdadero reto para aplicaciones de fibra para su utilización en diversos sistemas de fibra óptica (por ejemplo, fibra hasta el hogar (FTTH)).

[0015] La UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) también ha definido las normas relativas a fibras ópticas insensibles a curvatura, en particular, las normas de la UIT-T G.657.A (por ejemplo, la UIT-T G.657.A1 (11/2009) y la UIT-T G.657.A2 (11/2009) sub-categorías) y las normas de la UIT-T G.657.B (por ejemplo, la UIT-T G.657.B2 (11/2009) y la UIT-T G.657.B3 (11/2009) sub-categorías). Las recomendaciones de la UIT-T G.657.A, imponen límites de pérdidas por curvatura, pero buscan, sobre todo, mantener la compatibilidad con las recomendaciones de la UIT-T G.652 (por ejemplo, las recomendaciones de la UIT-T G.652.D), en especial con respecto a diámetro de campo modal y dispersión cromática. Por el contrario, las recomendaciones de la UIT-T G.657.B no imponen compatibilidad con las recomendaciones G.652 del UIT-T, pero imponen límites a pérdidas por curvatura más estrictos que las impuestas por las recomendaciones de la UIT-T G.657.A1.

[0016] Las anteriormente mencionadas patentes europeas números... [Seguir leyendo]

1. Fibra óptica de modo único, que comprende:

un núcleo central rodeado por un revestimiento exterior, teniendo dicho núcleo central (i) un radio n, (ii) una diferencia de índice de refracción máxima, positiva Ani con respecto a dicho revestimiento externo, y (iii) un perfil de índice de refracción alfa con un parámetro alfa a comprendido entre 1,5 y 2,5;

un revestimiento intermedio situado entre dicho núcleo central y dicho revestimiento exterior, teniendo dicho revestimiento intermedio un radio r2 y una diferencia del índice de refracción An2 con respecto a dicho revestimiento externo; y

una zanja enterrada situada entre dicho revestimiento intermedio y dijo revestimiento exterior, teniendo dicha zanja enterrada un radio r3 y una diferencia de índice de refracción An3 negativa con respecto a dicho revestimiento externo;

en la que dicha fibra óptica tiene (i), para una longitud de onda de 1.310 nanómetros, un diámetro del campo modal con un valor nominal comprendido entre 8,2 micrómetros y 9,9 micrómetros, (ii) una longitud de onda de corte de cable de 1.260 nanómetros o menor, y (iii), para un radio de curvatura de 15 mm paraa una longitud de onda de 1.550 nanómetros, pérdidas por curvatura de 0,003 dB/vuelta o menos, en el que la media ((r2 + r3) / 2) de dicho radio r2 del revestimiento intermedio y dicho radio r3 de la zanja enterrada está comprendida entre aproximadamente 9,5 micrómetros y 15,5 micrómetros,

en la que dicho núcleo central tiene una integral de superficie V01 comprendida entre aproximadamente 22 x 10'3 micrómetros y 25 x 10"3 micrómetros, estando definida la integral de superficie V01 de acuerdo con la siguiente

ecuación:

-rl

| Aní.Tf.dr m X

V01 = JD

alfa.Aní+ An¡ alfa +1

en la que dicha zanja enterrada tiene una integral de superficie Vo3 integral comprendida entre aproximadamente -45 x 10'3 micrómetros y -25 x 10'3 micrómetros, estando definida la integral de superficie Vo3 integral de acuerdo con la siguiente ecuación:

V03 =

-ra

f Arc(r). dr fc¡ (rg r2) X Aíia

2. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicho núcleo central tiene una integral de volumen Vn comprendida entre aproximadamente 87 x 10'3 mm2 y 103 x 10'3 mm2, estando definida la integral de volumen Vn de acuerdo con la siguiente ecuación:

< n

| &nir).r.dr « r? x Vn = 2.jb

alf a. &nL + 2. Arij alfa + 2

3. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha zanja enterrada tiene una integral de volumen Vi3 comprendida entre aproximadamente -1.020 x 10"3 mm2 y -500 x 3,10 mm2, estando definida dicha integral de volumen Vi3 de acuerdo con la siguiente ecuación:

V13 = 2.Í/2V3= [An(r).r.(ír Sí fr13T2 rfiT2} x

4. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicho núcleo central tiene un radio r1 comprendido entre aproximadamente 4,9 micrómetros y 6,6 micrómetros y/o en la que dicha diferencia máxima de índice de refracción del núcleo central An1 está comprendida entre aproximadamente 5,3 x 10"3 y 7,0 x 10'3.

5. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la relación (n/r2) entre dicho radio u del núcleo central y dicho radio r2 del revestimiento intermedio está comprendida entre aproximadamente 0,5 y 0,9 y/o en la que dicha diferencia de índice de refracción del revestimiento intermedio An2 está comprendida entre aproximadamente -1 x 10'3 y 1 x 10"3.

6. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicha diferencia de índice de refracción de la zanja enterrada An3está comprendida entre aproximadamente -10 x 10'3 y - 1,4x10"3.

7. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que, para un radio de curvatura de 15 milímetros a una longitud de onda de 1.550 nanómetros, la fibra óptica tiene pérdidas por curvatura comprendidas entre aproximadamente 0,060 x 10"3 dB/vuelta y 1,48 x10"3 dB/vuelta.

8. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que, para un radio de curvatura de 10 milímetros a una longitud de onda de 1.550 nanómetros, la fibra óptica tiene pérdidas por curvatura comprendidas entre aproximadamente 3 x 10"3 dB/vuelta y 36 x 10'3 dB/vuelta.

9. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que, para un radio de curvatura de 7,5 milímetros a una longitud de onda de 1.550 nanómetros, la fibra óptica tiene pérdidas por curvatura comprendidas entre aproximadamente 0,01 dB/ vuelta y 0,14 dB/vuelta.

10. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que, para un radio de curvatura de 5 milímetros a una longitud de onda de 1.550 nanómetros, la fibra óptica tiene pérdidas por curvatura comprendidas entre aproximadamente 0,03 dB/vuelta y 0,41 dB/vuelta.

11. Fibra óptica de modo único de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la fibra óptica tiene una longitud de onda de dispersión cromática nula comprendida entre 1.300 nanómetros y 1.324 nanómetros y/o una pendiente de dispersión cromática de 0,092 ps/ (mrr km) o menor.

12. Caja óptica que comprende, al menos, una porción de una fibra óptica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, preferiblemente en la que la fibra óptica está dispuesta con un radio de curvatura menor de 15 milímetros, más preferiblemente con un radio de curvatura de aproximadamente 5 milímetros.

13. Sistema de fibra hasta el hogar (FTTH) que comprende, al menos, una porción de una fibra óptica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.