Procedimiento y aparato mejorados para la evaluación de la dispersión del modo de polarización en fibras ópticas.

Un procedimiento para evaluar la dispersión del modo de polarización (PMD) de una fibra óptica (111),

quecomprende:

disponer la fibra óptica sobre una superficie (107) con una tensión sustancialmente igual a cero, en unacondición relajada, no sometida a esfuerzo;

propagar las señales ópticas de evaluación prescritas a lo largo de la fibra óptica;

medir los valores del Retardo de Grupo Diferencial (DGD) de la fibra en respuesta a la citadas señales ópticasde evaluación;

repetir al menos una vez los citados actos de propagación y de medición, induciendo cada vez preliminar10mente un cambio en un acoplamiento de modo de la fibra; y

determinar la PMD de la fibra sobre la base de un valor medio calculado del DGD,

que se caracteriza porque:

- el procedimiento comprende, además, proporcionar al menos un miembro de desplazamiento de la fibra(115, 813) asociado operativamente con la superficie y amovible con respecto a la superficie:- la citada disposición de la fibra óptica en la superficie con una tensión sustancialmente igual a cero, enuna condición relajada, no sometida a esfuerzo, comprende, además, desplegar una porción de la fibraen el al menos un miembro de desplazamiento de la fibra de modo que la citada porción de fibra seaelevada sustancialmente ortogonalmente con respecto a la superficie, y

- la citada inducción de un cambio en el acoplamiento de modo de polarización de la fibra comprendedesplazar al menos una sección (Ls) de la fibra sustancialmente ortogonalmente a la superficie, moviendoel al menos un miembro de desplazamiento de la fibra con respecto a la superficie, y a continuación,deteniendo el al menos un miembro de desplazamiento de la fibra para llevar de nuevo la fibraóptica a la condición relajada, no sometida a esfuerzos, con una tensión sustancialmente igual a cero.

Procedimiento y aparato mejorados para la evaluación de la dispersión del modo de polarización en fibras ópticas La presente invención se refiere, en general, a las fibras ópticas. En particular, la invención se refiere a procedimientos para evaluar los parámetros característicos de las fibras ópticas, y, más específicamente, a procedimientos para la evaluación de la Dispersión del Modo de polarización (en lo sucesivo, PMD) de las fibras ópticas.

En el campo de la fabricación de fibras ópticas, la PMD es un parámetro importante a evaluar, debido a que está relacionada con la velocidad de comunicación que una fibra óptica puede soportar.

La PMD se refiere a las velocidades de grupo dependiente de la polarización de las señales ópticas que se propagan a través de la fibra. Este fenómeno, que es una consecuencia de la birrefringencia de la fibra óptica, hace que los impulsos ópticos se ensanchen en el dominio del tiempo cuando se propagan a lo largo de la fibra, debido a que los diferentes componentes de la polarización del impulso óptico tienen diferentes tiempos de llegada.

El ensanchamiento de los impulsos ópticos plantea un límite a la velocidad binaria de comunicación, y por lo tanto, una evaluación adecuada de la PMD de las fibras ópticas es importante con el fin de determinar la velocidad de datos máxima admisible en un sistema de comunicación óptica en el que se utilizan las fibras ópticas. En un mundo en el que existe una demanda creciente de ancho de banda, esto es de una importancia primordial.

Se sabe en la técnica que la PMD en una fibra óptica es un parámetro estadístico. La naturaleza estadística de la PMD en fibras ópticas es reconocida, por ejemplo, en el estándar IEC 86A/658/NP (basado en la Propuesta IEC 60793-1-48 titulada "Procedimientos de medición de la dispersión de modo de polarización") . El citado documento establece un estándar y proporciona procedimientos uniformes para medir la PMD de las fibras ópticas y cables de fibra óptica; por este motivo, en la presente memoria descriptiva y a continuación, el documento será denominado concisamente estándar IEC, y el contenido del mismo se debe considerar incorporado en la presente memoria descriptiva por referencia.

En el estándar IEC, se explica que (para una fuente óptica de banda suficientemente estrecha) el efecto que da lugar a la PMD se puede relacionar con un Retardo de Grupo Diferencial (abreviadamente, DGD, que es una cantidad que generalmente se mide en ps) entre pares de estados de polarización principales polarizados ortogonalmente, en una longitud de onda dada; en tramos de fibra largos, el DGD es aleatorio tanto en el tiempo como en la longitud de onda, ya que depende de detalles de la birrefringencia a lo largo de toda la longitud de la fibra, y es también sensible a la temperatura y a las perturbaciones mecánicas en la fibra. Una manera útil de caracterizar la PMD en fibras largas es, por lo tanto, en términos del valor esperado (o el valor medio) del DGD sobre la longitud de onda.

El estándar IEC proporciona tres procedimientos básicos para medir la PMD, que son: el procedimiento de analizador fijo (Procedimiento A) , el procedimiento de evaluación del parámetro de Stokes (Procedimiento B) y el procedimiento de interferometría (Procedimiento C) . Ambos procedimientos A y B requieren la evaluación de la PMD mediante la medición de una respuesta a un cambio de la luz de banda estrecha a través de un rango de longitudes de onda; El procedimiento C, destinado para evaluar la PMD de cables de fibra óptica instalados (que puede estar moviéndose o vibrando) se basa en una fuente de luz de banda ancha que está polarizada linealmente.

El estándar IEC establece que, en caso de controversias, el Procedimiento B se debe tomar como procedimiento de evaluación de referencia de la PMD. Resumiendo, en el Procedimiento B una fuente de luz está acoplada a la fibra sometida a prueba y la salida de la fibra está acoplada a un polarímetro, utilizado para la medición de los vectores de Stokes de salida para cada polarización de entrada y longitud de onda seleccionadas. Las longitudes de onda son exploradas en un rango adecuado para la región de longitud de onda operativa y la precisión deseada, y con un pequeño incremento de longitud de onda adecuado. Los datos de medición se recogen para cada longitud de onda.

Son posibles diferentes enfoques para la realización de cálculos de los datos recogidos de las mediciones (Jones Matrix Eigenanalysis - JME -, Análisis de Esfera de Poincaré - PSA - o Estado de Polarización - SOP) , produciendo todos los enfoques una distribución de valores del DGD en el rango de longitudes de onda.

Se dice que una fibra está en régimen de acoplamiento de modo aleatorio cuando es más larga que unos pocos cientos de metros, y es perturbada por fuentes externas distribuidas aleatoriamente a lo largo de su longitud, cambiando localmente cada sitio de perturbación el estado de polarización sin alterar significativamente la birrefringencia intrínseca de la fibra; por modo de acoplamiento se pretende la transferencia de energía entre los diferentes modos de polarización dentro de la fibra. En el caso ideal de acoplamiento de modo aleatorio dentro de la fibra sometida a evaluación, la distribución de los valores del DGD obtenidos mediante la variación de la longitud de onda es una curva de Maxwell. El valor medio de la distribución del DGD es, por definición, la PMD de la fibra (que por lo tanto se mide generalmente en ps) . Puesto que los aumentos de la PMD se incrementan igual que la raíz cuadrada de la longitud de la fibra en el régimen de modo de acoplamiento aleatorio, es una práctica común derivar de la PMD de la fibra un coeficiente PMDc definido como la PMD de la fibra dividida por la raíz cuadrada de la longitud de la fibra bajo prueba. El coeficiente de la PMDc se mide en ps / raíz cuadrada (km) .

Con el fin de conseguir una distribución de Maxwell, se debe utilizar un amplio rango de longitudes de onda (típicamente cientos de nanómetros) , con el fin de medir muchos valores de la DGD. Este amplio rango a menudo no es práctico para la anchura limitada de las fuentes espectrales. Por esta razón, la misma curvada se obtiene variando aleatoriamente la distribución espacial de la perturbación en la fibra bajo prueba. Por ejemplo, en el estándar IEC, Anexo E, se establecen estrategias para mejorar la precisión, para lograr adecuadamente una distribución de los valores medidos de la DGD que mejor coinciden con la distribución ideal de Maxwell, y por lo tanto una mejor evaluación de la PMD de la fibra. Una de estas estrategias requiere combinar los datos obtenidos mediante la realización de mediciones repetidas de la DGD sobre la fibra óptica, cambiando el acoplamiento de modo de la fibra entre las diferentes mediciones.

Una forma propuesta para cambiar el acoplamiento de modo de la fibra requiere variar la temperatura de la fibra a lo largo de las diferentes mediciones del DGD. En el caso de cables de fibra óptica ya instalados, el cambio diario de la temperatura ambiente puede ser aprovechado convenientemente, temporizando adecuadamente las diferentes medidas, como ha sido demostrado por C. T. Allen et al., en el documento técnico " Características de la PMD Temporales y Espectrales medidas y sus consecuencias para los Enfoques de Mitigación a Nivel de Red ", Journal of Lightwave Technology, vol. 21, nº 1, pag. 79 - 86 (enero de 2003) .

Otra forma de cambiar el acoplamiento de modo de la fibra en el caso de que la fibra que se va a probar está enrollada suelta en un carrete requiere reorganizar la fibra en el carrete haciendo que el carrete vibre, girando el carrete al revés o mediante fricción manual de la fibra con la mano.

El Solicitante ha observado que la perturbación de la fibra es crítica: es necesario encontrar un buen procedimiento para modificar la configuración de la fibra con el fin de alterar la evolución de los estados de polarización, sin modificar la birrefringencia original de la fibra.

A este respecto, el estándar IEC también establece prescripciones generales para llevar a cabo las mediciones dirigidas a evaluar la PMD, que son válidas con independencia del procedimiento adoptado. En particular, se reconoce que el despliegue de la fibra óptica puede influir en el resultado, por lo que el despliegue de fibra óptica deben ser seleccionado con el fin de minimizar cualquier acoplamiento de modo inducido externamente (es decir, cualquier birrefringencia inducida externamente) . El estándar IEC señala que las fuentes de tal acoplamiento de modo inducido externamente pueden ser una tensión excesiva de la fibra, curvado excesiva de la fibra, inducción por los cruces... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para evaluar la dispersión del modo de polarización (PMD) de una fibra óptica (111) , que comprende:

disponer la fibra óptica sobre una superficie (107) con una tensión sustancialmente igual a cero, en una 5 condición relajada, no sometida a esfuerzo;

propagar las señales ópticas de evaluación prescritas a lo largo de la fibra óptica;

medir los valores del Retardo de Grupo Diferencial (DGD) de la fibra en respuesta a la citadas señales ópticas de evaluación;

repetir al menos una vez los citados actos de propagación y de medición, induciendo cada vez preliminar10 mente un cambio en un acoplamiento de modo de la fibra; y

determinar la PMD de la fibra sobre la base de un valor medio calculado del DGD,

que se caracteriza porque:

- el procedimiento comprende, además, proporcionar al menos un miembro de desplazamiento de la fibra (115, 813) asociado operativamente con la superficie y amovible con respecto a la superficie:

- la citada disposición de la fibra óptica en la superficie con una tensión sustancialmente igual a cero, en una condición relajada, no sometida a esfuerzo, comprende, además, desplegar una porción de la fibra en el al menos un miembro de desplazamiento de la fibra de modo que la citada porción de fibra sea elevada sustancialmente ortogonalmente con respecto a la superficie, y

- la citada inducción de un cambio en el acoplamiento de modo de polarización de la fibra comprende

desplazar al menos una sección (Ls) de la fibra sustancialmente ortogonalmente a la superficie, moviendo el al menos un miembro de desplazamiento de la fibra con respecto a la superficie, y a continuación, deteniendo el al menos un miembro de desplazamiento de la fibra para llevar de nuevo la fibra óptica a la condición relajada, no sometida a esfuerzos, con una tensión sustancialmente igual a cero.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la citada disposición de la fibra óptica con una tensión sustancialmente igual a cero sobre una superficie incluye disponer la fibra sobre la superficie con una tensión igual o inferior a aproximadamente 20 gramos, preferiblemente igual o inferior a aproximadamente 10 gramos, más preferiblemente igual o inferior a 0, 15 gramos.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la citada al menos una sección de la fibra que es desplazada sustancialmente ortogonalmente a la superficie es variable a lo largo de la fibra.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la citada superficie es una superficie sustancialmente plana.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la citada disposición de la fibra óptica sobre una superficie comprende disponer la fibra en una pluralidad de secciones de fibra substancialmente rectilíneas (113a) unidas por secciones de fibra al menos parcialmente curvadas (113b) que tienen un radio de curvatura mayor que un radio de curvatura mínimo, siendo la longitud total de las secciones substancialmente rectilíneas sustancialmente mayor que la longitud total de las secciones de fibra al menos parcialmente curvadas.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la citada disposición de la fibra en una pluralidad de secciones de fibra substancialmente rectilíneas comprende disponer la fibra sobre la superficie en una disposición generalmente en forma "0", con dos disposiciones separadas lateralmente de secciones de fibra sustan

cialmente rectilíneas.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el citado desplazamiento de la al menos una sección de la fibra sustancialmente ortogonal a la superficie de elevación comprende elevar al menos una porción de al menos un grupo de las secciones de fibra substancialmente rectilíneas con respecto a la superficie, y la bajar de nuevo la porción elevada.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende elevar y bajar de nuevo en tramos sucesivamente consecutivos (Ls) de secciones de fibra sustancialmente rectilíneas, en la al menos una de las dos disposiciones separadas lateralmente de secciones de fibra substancialmente rectilíneas.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la citada disposición de la fibra óptica sobre una superficie comprende disponer la fibra en círculos que tienen un radio de curvatura mayor que un radio de cur50 vatura mínimo.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la citada superficie es curvada y tiene una dimensión radial de al menos aproximadamente 30 cm.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la citada superficie es una superficie genéricamente cilíndrica.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en el que la citada disposición de la fibra óptica sobre una superficie comprende:

proporcionar una bobina (801; 1201; 1301) con una superficie de enrollado de fibra que tiene una dimensión radial variable de una manera controlada entre una primera dimensión radial mayor y una segunda dimensión radial menor;

enrollar la fibra en la bobina donde la superficie de enrollado tiene la primera dimensión radial, y

reducir la dimensión radial de la superficie de enrollado a la segunda dimensión radial, de manera que haga que la fibra quede holgada.

13. Un aparato para inducir automáticamente cambios en un acoplamiento de modo de polarización de una fibra óptica (111) , que comprende:

una superficie (107) de disposición de la fibra adaptada para disponer una fibra sometida a prueba dispuesta sobre la misma con una tensión sustancialmente igual a cero, en un estado relajado, no sometida a esfuerzos, y

un dispositivo de desplazamiento (115; 813; 1223) de la fibra asociado operativamente con la superficie de disposición de la fibra, de tal manera que una porción de la fibra se pueda desplegar sobre el elemento de desplazamiento de la fibra, de manera que la citada porción de la fibra sea elevada sustancialmente ortogonalmente con respecto a la superficie, en el que el dispositivo de desplazamiento de la fibra es activable para desplazar al menos una sección (Ls) de la fibra sustancialmente ortogonalmente a la superficie de disposición de la fibra y a continuación, devolver de nuevo la fibra óptica a la condición de tensión relajada, no sometida a esfuerzo, con una tensión igual a cero.

14. El aparato de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la citada superficie de disposición de la fibra está adaptada para tener una fibra sometida a prueba dispuesta sobre la misma, con una tensión igual o inferior a aproximadamente 20 gramos, preferiblemente igual o inferior a aproximadamente 10 gramos, más preferiblemente igual o inferior a 0, 15 gramos.

15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en el que el citado dispositivo de desplazamiento de la fibra comprende un miembro de desplazamiento de la fibra amovible con respecto a la superficie de disposición de la fibra para desplazar las secciones de la fibra en posiciones variables a lo largo de la fibra.

16. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el citado elemento de desplazamiento de la fibra está adaptado para desplazarse en diferentes secciones sucesivas de la fibra.

17. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, en el que la citada superficie de disposición de la fibra es 35 una superficie sustancialmente plana.

18. El aparato de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el citado miembro de desplazamiento de la fibra está adaptado para elevar la al menos una sección de la fibra con respecto a la superficie de disposición de la fibra, y para bajar de nuevo la sección elevada de la fibra.

19. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, en el que la citada superficie de disposición de la fibra es 40 curvada y tiene una dimensión radial de al menos aproximadamente 30 cm.

20. El aparato de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la citada superficie de disposición de la fibra es una superficie genéricamente cilíndrica.

21. El aparato de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, que comprende una bobina (801; 1201; 1301) con una superficie de enrollado de la fibra que tiene una dimensión radial variable de una manera controlada entre una

primera dimensión, radialmente mayor y una segunda dimensión, radialmente menor, siendo la diferencia entre la primera dimensión radial y la segunda dimensión radial tal que una reducción de la dimensión radial hace que una fibra enrollada en la bobina mientras la bobina tiene la primera dimensión radial quede suficientemente suelta para permitir que la disposición de desplazamiento de la fibra desplace la al menos una sección de la fibra.

22. Un aparato para la evaluación de la Dispersión del Modo de Polarización (PMD) de una fibra óptica (111) , que comprende el aparato para inducir automáticamente cambios en un acoplamiento de modo de polarización de la fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21.