Brevet FR2784198A1 — publié le 20000407

FIBRE OPTIQUE UTILISABLE POUR SYSTEME DE TRANSMISSIONS A MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus précisément les systèmes de transmissions par fibre optique à multiplexage en longueur d'onde. Les fibres optiques monomodes dites à dispersion décalée (DSF ou "dispersion shifted fibers") sont telles qu'à la longueur d'onde de transmission à laquelle elles sont utilisées, qui est en général différente de la longueur d'onde de 1,3 Izm pour laquelle la dispersion de la silice est sensiblement nulle, la dispersion chromatique de l'onde transmise est sensiblement nulle; c'est-à-dire que la dispersion chromatique de la silice, non nulle, est compensée - d'o l'emploi du terme décalé - par une augmentation de l'écart d'indice An entre le coeur de la fibre et la gaine optique. Cet écart d'indice permet de décaler la longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique est nulle; il est obtenu par l'introduction de dopants dans la fibre, lors de la fabrication de celle-ci, par exemple par un processus de MCVD connu en soi, et qui n'est pas décrit plus en détail ici. De nombreux profils d'indice ont été proposés pour de telles fibres optiques monomodes à dispersion décalée. Le profil d'indice est généralement qualifié par la courbe représentant la variation de l'indice de réfraction en fonction du rayon de la fibre. On représente de façon classique sur les abscisses la distance r au centre de la fibre, et sur les ordonnées l'indice de réfraction, défini par sa différence par rapport à l'indice de la gaine de la fibre, en différence absolue (An) ou en pour cent (%A). La définition de la différence relative entre l'indice nl et l'indice nc de la fibre s'écrit % = 100.(nl2 - nc2)/2nl2. Cette différence relative est sensiblement égale, au vu des faibles différences entre les indices à la quantité (nl - nc)/nc; on utilise donc couramment l'approximation %à = An/nc, avec nc l'indice de la silice. On parle ainsi de profil d'indice en "échelon", en "trapèze" ou en "triangle" pour des courbes représentatives de la variation de l'indice en fonction du rayon qui présentent des formes respectives d'échelon, de trapèze ou de triangle. Ces courbes sont généralement représentatives du profil théorique ou de consigne de la fibre, les contraintes de fabrication de la fibre pouvant conduire à un profil sensiblement différent. A titre d'exemple, US-A-5 659 649 montre un profil de consigne en trapèze avec anneau, et le profil de consigne différent obtenu lors de la fabrication de la fibre. Les fibres monomodes doivent en outre présenter de préférence des caractéristiques qui correspondent aux exigences des câbliers et des systémiers: d'une part les câbliers recherchent une bonne "câblabilité", autrement dit, recherchent que la mise en câble de la fibre n'induise pas ou peu d'atténuation supplémentaire. Une solution pour cela consiste à réduire le diamètre de mode de la fibre. D'autre part, 1 O les systémiers souhaitent une aire effective importante, une valeur appropriée de la longueur d'onde X0 de dispersion nulle. EP-A-0 334 247 décrit une fibre optique adaptée au fibroguidage ou filoguidage d'engins tels que des torpilles. Cette fibre est adaptée à être déroulée depuis un tambour de faible diamètre, avec un coude marqué au point de déroulement, lorsque la fibre quitte le tambour. Cette fibre est peu sensible au conditionnement, et assure une bonne transmission de la vidéo et des signaux nécessaires au guidage de l'engin. La figure 1 montre le profil d'indice de la fibre; elle présente une partie centrale en rectangle de rayon ro d'indice nc supérieur à l'indice n2 de la gaine, et une partie annulaire en creux d'indice ni inférieur à l'indice de la gaine, qui s'étend entre les rayons ro et rn; les indices vérifient les relations suivantes: 0,75 % = (nc - n2)/n2 = 0,95 % 0,04 % = (n2 - nl)/n2 = 0,06 % 6,5 =rl/ro = 8 La fibre présente un diamètre de mode 2.W02 de 5 à 7 gm, une longueur d'onde de coupure kc de 1130 à 1330 nm, et une bonne résistance aux courbures. Ce document précise que cette fibre n'est pas adaptée à une utilisation dans les applications de télécommunications, du fait de son atténuation élevée, et du fait que les faibles diamètres de mode rendent les épissures difficiles à réaliser. US-A-5 032 001 décrit une fibre destinée à cette même utilisation de fibroguidage. La fibre présente un profil de même type, mais avec une deuxième partie annulaire en creux autour de la première partie annulaire. Le profil de fibre correspondant est représenté à la figure 2. La partie centrale présente un indice d'au moins 0,6 6%, et la première partie annulaire en creux un indice inférieur à -0,3 t%. Les rayons ro, rn et r2 sont respectivement de l'ordre de 3,1 pm, 7,75 pim et ,5 pLm. T. C. Starkey et J. W. Suggs, Reduced mode-field diameter single-mode fiber for specialty applications, IWCS Proceedings 1988, pp. 591-592 décrit encore une fibre adaptée au fibroguidage; il s'agit d'une fibre avec un diamètre de mode de 8,5 à 10 plm, et une annulation de la dispersion chromatique autour de 1310 nm. Le profil d'indice de cette fibre n'est pas précisé. Il est précisé dans l'article que les choix retenus correspondent à un compromis de performance correspondant à une fibre spécialisée. A l'encontre des enseignements de l'art antérieur, l'invention propose d'utiliser dans des systèmes de transmission à multiplexage en longueur d'onde des fibres du genre de celles développées pour les applications spécifiques de fibroguidage. Plus précisément, l'invention propose un système de transmission à fibre optique à multiplexage en longueur d'onde, comprenant de la fibre monomode avec un profil d'indice avec un coeur en rectangle entouré d'une partie annulaire d'indice inférieur à l'indice de la gaine, une pente de dispersion chromatique inférieure à 0,06 ps/nm2.km à 1550 nm, et une dispersion chromatique nulle pour une valeur k0 de longueur d'onde comprise entre 1350 et 1450 nm. Dans un mode de réalisation, la fibre présente une dispersion chromatique nulle pour une valeur X0 de longueur d'onde voisine de 1400 nm. Avantageusement, la fibre présente une aire efficace de l'ordre de 50 kIm2. Dans un mode de réalisation, la fibre présente une longueur d'onde de coupure inférieure à 1310 nm. Dans un autre mode de réalisation, la fibre présente un diamètre de mode à 1550 nm entre 7,5 et 8,5 gm. Dans encore un mode de réalisation, la fibre présente une dispersion chromatique à 1550 nm comprise entre 8 et 12 ps/nm.km. De préférence, la fibre présente une atténuation inférieure à 0,25 dB/ km à 1550 nm. Avantageusement, le dit coeur en rectangle présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre 6.10-3 et 9.10-3. Le coeur en rectangle s'étend de préférence jusqu'à un rayon de 2,8 à 3,2 pgm. Dans un autre mode de réalisation, la partie annulaire présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre -0,3.10-3 et -1,3. 10-3. Cette partie annulaire s'étend avantageusement jusqu'à un rayon au moins égal à six fois le rayon de la partie centrale. L'invention propose aussi une fibre optique monomode avec un profil d'indice avec un coeur en rectangle entouré d'une partie annulaire d'indice inférieur à l'indice de la gaine, une pente de dispersion chromatique inférieure à 0,06 ps/nm2.km à 1550 nm, et une dispersion chromatique nulle pour une valeur Xo de longueur d'onde comprise entre 1350 et 1450 nm. Avantageusement, la fibre présente une dispersion chromatique nulle pour une valeur Xo de longueur d'onde voisine de 1400 nm. L'aire efficace est avantageusement de l'ordre de 50 pm2. Dans un mode de réalisation, la fibre présente une longueur d'onde de coupure inférieure à 1310 nm. De préférence, la fibre présente un diamètre de mode à 1550 nm entre 7,5 et 8,5 p.m. Dans un mode de réalisation, la fibre présente une dispersion chromatique à 1550 nm comprise entre 8 et 12 ps/nm.km. La fibre peut présenter une atténuation inférieure à 0,25 dB/ km à 1550 nm. Dans un autre mode de réalisation, le dit coeur en rectangle présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre 6.10-3 et 9.10-3. Le coeur en rectangle s'étend avantageusement jusqu'à un rayon de 2,8 à 3,2 p.m. Dans un mode de réalisation, la partie annulaire présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre -0,3.10-3 et -1,3.10-3. Elle peut s'étendre jusqu'à un rayon au moins égal à six fois le rayon de la partie centrale. L'invention propose encore une utilisation d'une telle fibre dans un système de transmission à fibre optique à multiplexage en longueur d'onde. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux figures, qui montrent: - figure 1 une représentation schématique du profil d'indice d'une fibre de l'art antérieur; - figure 2 une représentation schématique du profil d'indice d'une autre fibre de l'art antérieur; - figure 3 une représentation schématique du profil d'indice d'une fibre selon l'invention. L'invention propose d'utiliser pour des systèmes de transmission à multiplexage en longueur d'onde une fibre du type de celle de l'art antérieur cité plus haut, qui était destinée aux applications de fibroguidage. Contrairement au préjugé mentionné dans les documents de l'art antérieur, I'invention repose sur la constatation surprenante qu'une telle fibre est appropriée pour des systèmes de transmission à multiplexage en longueur d'ondes. En effet, elle s'avère présenter une pente de dispersion faible dans la plage de longueurs d'onde utilisée pour les transmissions à multiplexage en longueur d'onde, typiquement entre 1530 et 1580 nm. En outre, I'annulation de la dispersion chromatique autour de 1400 nm assure que la dispersion chromatique dans la plage de longueurs d'onde du multiplex présente une valeur suffisante pour limiter les effets non linéaires, et notamment le mélange à quatre ondes. L'invention propose donc d'utiliser comme fibre de ligne une fibre à profil d'indice avec un coeur en rectangle entouré d'une partie annulaire d'indice inférieur à l'indice de la gaine, qui présente une pente de dispersion chromatique dC/dX. inférieure ou égale à 0,06 ps/nm2.km dans la plage du multiplex, ou autour de 1550 nm. En outre, la dispersion chromatique de la fibre s'annule entre 1350 et 1450 nm, par exemple autour de X0 - 1400 nm, de sorte que la fibre présente une dispersion forte dans la plage du multiplex. Avantageusement, I'aire efficace Aeff de la fibre est de l'ordre de 50 pm2, ou plus précisément dans une plage de 40 à FIm2. On retient aussi de préférence une atténuation inférieure à 0,25 dB/km à 1550 nm. La figure 3 montre une représentation schématique d'un profil d'indice, qui peut être utilisé pour obtenir les caractéristiques de l'invention. Le profil d'indice de la figure 3 est un profil avec une partie centrale en rectangle d'indice supérieur à celui de la gaine, et autour de cette partie centrale, une partie annulaire d'indice inférieur à celui de la gaine. En partant du centre de la fibre vers la gaine, la partie centrale présente un indice nl sensiblement constant, jusqu'à un rayon al. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la différence Anl entre l'indice nl et l'indice nc de la gaine vaut 7,5.10-3 An, et le rayon a 1 vaut 3 tm. Des valeurs d'indice An 1 dans une plage de 6.10-3 à 9.10-3 sont appropriées; la valeur du rayon al peut sans problèmes varier de 2,8 à 3,2 g.m. Autour de cette partie centrale d'indice supérieur à celui de la gaine, la fibre présente une partie annulaire d'indice inférieur à celui de la gaine, entre les rayons al et a2. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la différence An2 entre l'indice de cette partie annulaire et l'indice de la gaine vaut -0,8.10-3 An, et la partie annulaire s'étend sur une épaisseur de 15 im. Plus généralement, des valeurs de An2 dans une plage de -0,3.10-3 à -1,3.10-3 conviennent, et le rayon externe a2 de la partie annulaire est choisi de sorte à être égal à au moins six fois le rayon de la partie centrale du coeur, soit a2/al = 6 Un tel exemple de profil permet d'obtenir une atténuation à 1550 nm inférieure à 0,25 dB/km, un diamètre de mode W02 à 1550 nm de l'ordre de 8 pgm, plus précisément entre 7,5 et 8,5.m, et une aire effective de l'ordre de 50 gm2. En outre, la fibre présente une longueur d'onde de coupure Xc en dessous de 1310 nm. La dispersion chromatique à 1550 nm est comprise entre 8 et 12 ps/nm.km; pour cette même valeur de longueur d'onde, la pente de dispersion chromatique est de l'ordre de 0,05 à 0,06 ps/nm2.km. Indépendamment des caractéristiques précises du profil de la fibre de la figure 3, ces valeurs sont celles qui sont appropriées pour un système de transmission à multiplexage en longueur d'onde selon l'invention. Les fibres du genre de celle de la figure 3 peuvent être fabriquées par l'homme du métier à l'aide de techniques connues, comme le MCVD ou les autres techniques couramment utilisées pour la fabrication des fibres optiques. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. On peut ainsi utiliser dans un système de transmission selon l'invention des fibres présentant les mêmes valeurs de dispersion chromatique, de X0, de Xc, d'atténuation et de pente de dispersion que la fibre de la figure 3, mais qui présente un profil de même allure avec des valeurs numériques d'indices et de rayons différentes. REVENDICATIONS 1. Un système de transmission à fibre optique à multiplexage en longueur d'onde, comprenant de la fibre monomode avec un profil d'indice avec un coeur en rectangle entouré d'une partie annulaire d'indice inférieur à l'indice de la gaine, une pente de dispersion chromatique inférieure à 0,06 ps/nm2.km à 1550 nm, et une dispersion chromatique nulle pour une valeur X0 de longueur d'onde comprise entre 1350 et 1450 nm. 2. Le système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre présente une dispersion chromatique nulle pour une valeur Xo de longueur d'onde voisine de 1400 nm. 3. Le système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fibre présente une aire efficace de l'ordre de 50 jim2. 4. Le système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la fibre présente une longueur d'onde de coupure inférieure à 1310 nm. 5. Le système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la fibre présente un diamètre de mode à 1550 nm entre 7,5 et 8,5 pm. 6. Le système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fibre présente une dispersion chromatique à 1550 nm comprise entre 8 et 12 ps/nm.km. 7. Le système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fibre présente une atténuation inférieure à 0,25 dB/ km à 1550 nm. 8. Le système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dit coeur en rectangle présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre 6.10-3 et 9. 10-3. 9. Le système selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dit coeur en rectangle s'étend jusqu'à un rayon de 2,8 à 3,2 km. 1 0. Le système selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la dite partie annulaire présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre -0,3.10-3 et -1,3.10-3. 11. Le système selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la dite partie annulaire s'étend jusqu'à un rayon au moins égal à six fois le rayon de la partie centrale. 12. Une fibre optique monomode avec un profil d'indice avec un coeur en 1 O rectangle entouré d'une partie annulaire d'indice inférieur à l'indice de la gaine, une pente de dispersion chromatique inférieure à 0,06 ps/nm2.km à 1550 nm, et une dispersion chromatique nulle pour une valeur XO de longueur d'onde comprise entre 1350 et 1450 nm 13. La fibre selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle présente une dispersion chromatique nulle pour une valeur Xo de longueur d'onde voisine de 1400 nm. 14. La fibre selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce qu'elle présente une aire efficace de l'ordre de 50 pm2. 15. La fibre selon la revendication 12, 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle présente une longueur d'onde de coupure inférieure à 1310 nm. 16. La fibre selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'elle présente un diamètre de mode à 1550 nm entre 7,5 et 8,5 pLm. 1 7. La fibre selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisée en ce qu'elle présente une dispersion chromatique à 1550 nm comprise entre 8 et 12 ps/nm.km. 1 8. La fibre selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisée en ce qu'elle présente une atténuation inférieure à 0,25 dB/ km à 1550 nm. 19. La fibre selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisée en ce que le dit coeur en rectangle présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre 6.10-3 et 9.10-3. 20. La fibre selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisée en ce que le dit coeur en rectangle s'étend jusqu'à un rayon de 2,8 à 3,2 km. 21. La fibre selon la revendication 19 ou 20, caractérisée en ce que la dite partie annulaire présente un indice dont la différence avec l'indice de la gaine est entre -0,3.10-3 et -1,3.10-3. 22. La fibre selon la revendication 20 ou 21, caractérisée en ce que la dite partie annulaire s'étend jusqu'à un rayon au moins égal à six fois le rayon de la partie centrale. 23. Utilisation de la fibre selon l'une des revendications 12 à 22 dans un système de transmission à fibre optique à multiplexage en longueur d'onde.