Brevet FR2782392A1 — publié le 20000218

l FIBRE OPTIQUE MONOMODE À DISPERSION DÉCALÉE COMPRENANT UN ANNEAU EXTERIEUR La présente invention a pour objet une fibre optique monomode à dispersion decalée. Les fibres optiques monomodes dites à dispersion décalée (DSF ou "dispersion shifted fibers") sont telles qu'à la longueur d'onde de transmission aà laquelle elles sont utilisées. qui est en général différente de la longueur d'onde de 1,3 Ltm 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. Une valeur typique pour la différence d'indice entre la gaine et le coeur de la fibre est 24.10-3; l'augmentation de l'indice dans la silice peut être obtenu en utilisant comme dopant du germaniumr. Les termes de gaine et de coeur sont connus de l'homme du métier; classiquement on appelle gaine la partie qui s'étend jusqu'à un diamètre de 125 im. Le coeur correspond à la partie o environ 70% de l'énergie lumineuse se propage. Ces fibres monomodes doivent en outre présenter de préférence des caractéristiques qui correspondent aux exigences des câbliers et des systémiers: d'une part des diamètres de mode faibles, et une bonne "câblabilité", se traduisant par une capacité de courbure de la fibre, et une faible atténuation; d'autre part, un diamètre de mode aussi grand que possible, une aire effective importante, unc valeur appropriée de la longueur d'onde Xo de dispersion nulle. L'utilisation de ces fibres pour des systèmes de transmission à multiplexage de longueurs d'onde rend les contraintes encore plus sévères. Il serait préférable d'utiliser de la fibre ayant une valeur de X0 supérieure à 1565 nm ou 1585 nm; on peut ainsi éviter l'emploi de fibre à compensation de dispersion (DCF ou "dispersion compensating fiber"), qui présente l'inconvénient de favoriser les effets non linéaires, d'être fortement atténuante et difficilement câblable. Toutefois, les fibres existantes présentant de telles valeurs de -0 ont une surface effective faible, ou encore une atténuation forte autour de 1550 nm. 3) De nombreux profils d'indice ont été proposés pour de telles fibres optiques monomodes à dispersion décalée. Le profil d'indice est généralement qualifié en fonction dc l'allure de la courbe représentative de l'indice en fonction du rayon de la fibre. 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 sensiblemnent différent. Les premières fibres optiques à dispersion décalée étaient du type à saut d'indice, triangle, aussienne ou puissance ca. Les caractéristiques de ces fibres ne sont plus considerées comme suffisantes, notamment du fait d'un faible diamètre de mode et de leur sensibilité aux courbures, et ceci bien que ces fibres présentent des valeurs d'atténuation inférieures à 0,20 dB/km à 1 550 nm. Une nouvelle famille de fibres a donc été développée: des fibres à profil d'indice en gaussienne avec piédestal, ou "dual shape core". Ainsi, la demande de brevet EP-A-0 789 257 décrit une fibre avec un profil d'indice en gaussienne avec piédestal. Le profil de cette fibre est représenté à la figure 1. Cette fibre présente un diamètre de mode de 9 S.m, et une longueur d'onde.0 de l'ordre de 1582 nm. Le brevet US-A-5 278 931 décrit une fibre optique présentant une sensibilité à la courbure améliorée, avec une région de coeur présentant un indice supérieur à celui du reste de la fibre, et une queue de diffusion réduite à l'interface entre le coeur de la gaine. Ce document suggère la présence optionnelle d'un anneau autour de la partie du coeur présentant un indice supérieur à celui de la gaine. Le brevet US-A-4 641 917 contient un enseignement similaire, suggérant la présence d'un anneau d'indice plus élevé choisi de façon appropriée pour abaisser la longueur d'onde de coupure ou pour obtenir une fibre moins sensible aux courbures. Ces différentes solutions connues ne permettent pas, tout en conservant les caractéristiques adaptées à une bonne câblabilité, d'obtenir une valeur de longueur d'onde -0 élevée, ou qui puisse être choisie librement. L'invention propose une solution qui permet de maintenir une surface effective Aef importante, typiquement au delà de 70!tm2; ceci limite les effets non-linéaires. La fibre selon I'invention permet aussi d'obtenir une atténuation faible, de préférence inférieure à 0,2 dB/km. Elle permet en outre d'obtenir, pour tous ces paramètres, une longueur d'onde ko de dispersion chromatique nulle avantageusement supérieure à 1585 nm; ce qui permet d'éviter ou de limiter, si la fibre est utilisée pour des transmissions en multiplexage de longueurs d'onde, le mélange quatre ondes et l'emploi de fibres à compensation de dispersion. En d'autres termes, l'invention propose un procédé pour augmenter la valeur X0 de la longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique s'annule dans une fibre optique monomode à dispersion décalée, présentant une gaine avec un indice (ns) donné, un coeur de fibre avec un profil d'indice en gaussienne avec piédestal, et un diamètre de mode avantageusement supérieur à 8 tm, comprenant l'ajout dans le profil d'indice du coeur de fibre d'une partie annulaire externe d'indice supérieur à celui de la gaine. L'invention concerne ainsi une fibre optique monomode à dispersion décalée, présentant - une gaine avec un indice donné, - un coeur de fibre présentant un profil d'indice en gaussienne avec piédestal, caractérisée en ce que le profil d'indice du coeur de fibre présente un anneau externe d'indice supérieur Li celui de la gaine. Avantageusement, l'indice dudit anneau est supérieur ou égal à celui du piédestal. Dans un mode de réalisation, ledit anneau présente une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,8 fois le rayon de la partie du coeur en gaussienne. De préférence, I'indice dudit piédestal est supérieur à celui de la gaine. Avantageusement, la partie de la fibre entre ledit piédestal et ledit anneau présente une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,8 fois le rayon de la partie du coeur en gaussienne La fibre peut aussi présenter entre ledit anneau externe et la gaine une partie annulaire d'indice inférieur ou égal à l'indice dudit anneau externe et à l'indice de la gaine. La fibre selon l'invention est généralement et de préférence telle que la valeur de la longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique s'annule est avantageusement supérieure à 1565 nm, de préférence supérieure à 1585 nm. Avantageusement, ladite fibre présente une surface effective supérieure à 70 pm2. De préférence, elle présente une atténuation inférieure à 0,2 dB/km pour une valeur de longueur d'onde de 1550 nm. L'invention propose donc d'ajouter un anneau sur les profils de fibre existant, du type gaussienne avec piédestal. Elle permet de conserver une faible atténuation, une surface effective importante, tout en obtenant des valeurs de kX0 élevées, typiquement supérieures à 1565 nm. L'invention permet généralement d'obtenir pour la fibre une longueur d'onde ko d'au moins 1565 nm et les caractéristiques suivantes: - une surface efficace supérieure à 70 p, m2; et - une atténuation inférieure à 0,2 dB/km pour une valeur de longueur d'onde de 1550 nm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de divers modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés qui montrent: - figure 1 une représentation schématique du profil d'indice de consigne d'une fibre monomode à dispersion décalée connue; - figure 2 une représentation schématique du profil d'indice d'une fibre selon l'invention La figure I a déjà été commentée. Exemple L'invention propose d'ajouter un anneau dans un profil d'indice en gaussienne avec piédestal. La figure 2 montre une représentation schématique d'une fibre selon l'invention. La fibre de la figure 2 présente un coeur de fibre avec une partie de gaussienne, pour des rayons inférieurs à a, dans laquelle l'indice varie entre n i = I 1.10-' et ni = 1,5.10-3. a, est compris entre 2,5 et 4 gm. Autour de cette gaussienne, la fibre présente un piédestal, d'indice ni sensiblement constant, entre les valeurs de rayons ai et a3; a3 vaut deux à trois fois ai. Autour de ce piédestal, l'invention présente un anneau; celui-ci est séparé du piédestal par une partie annulaire, entre les rayons a3 et a4, d'indice n4 inférieur à celui du piédestal, et par exemple d'indice inférieur à celui de la gaine ns; une valeur de l'ordre de 0,5.al pour a4 - a-, tfournit de bons résultats. Plus géneralement, une valeur entre 0,3 et 0,8 tfois aI est appropriée. On pourrait aussi choisir une partie annulaire d'indice n4 supérieur ou égal à celui de la gaine ns. On prévoit ensuite selon l'invention l'anneau, qui présente un indice n3 supérieur à celui de la gaine ns et à celui de la partie annulaire n4. Cet anneau présente par exemple un indice n3 de 4.10-3, et s'étend sur les rayons compris entre a4 et a5, avec a5 - a4 ayant une valeur de l'ordre de 0,5.a. Plus généralement, une valeur de a5 - a4 entre 0,3 et 0,8 fois al est appropriée. Autour de cet anneau s'étend la gaine d'indice ns; on peut aussi prévoir juste avant la gaine, notamment si ceci facilite la fabrication de la fibre, une deuxième partie annulaire d'indice n5 inférieur à celui de la gaine ns, et d'indice n5 inférieur à l'indice n3 de l'anneau. Cet indice n5 peut être supérieur ou inférieur à l'indice n4 entre le piédestal et l'anneau. L'invention améliore les caractéristiques de transmission des fibres de l'art antérieur; car elle permet toutefois de faire augmenter la valeur X0 pour laquelle la dispersion chromatique est nulle: à titre de comparaison, on peut considérer une fibre optique présentant un profil d'indice classique en gaussienne avec piédestal, comme celle de la figure 7 de EP-A-0 789 257. Une telle fibre présente les caractéristiques suivantes ko = 1582 nm; diamètre de mode 10,1 pm; longueur d'onde de coupure: 1690 nm. En comparaison, selon l'invention, l'ajout d'un anneau comme sur le profil de la figure 2 permet de réduire l'atténuation de 0,01 dB/km à 1550 nm, de réduire la longueur d'onde de coupure et d'augmenter l'aire efficace de 10.m2. Dans l'exemple présenté, les indices n4 et n5 sont égaux à l'indice ns de la silice et égaux entre eux. L'invention peut aussi être mise en oeuvre avec des valeurs des indices n4 et n5 différentes les unes des autres, et supérieures ou égales à l'indice de la gaine nS. 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 du métier. REVENDICATIONS 1.- Fibre optique monomode à dispersion décalée, présentant - une gaine avec un indice (ns) donné, - un coeur de fibre présentant un profil d'indice en gaussienne avec piédestal, caractérisée en ce que le profil d'indice du coeur de fibre présente un anneau externe d'indice (n3) supérieur à celui de la gaine (ns). 2.- Fibre selon la revendication I telle que l'indice (n3) dudit anneau est supérieur ou égal à celui (n2) du piédestal. 3.- Fibre selon l'une des revendications I ou 2 telle que l'indice (n2) dudit piédestal est supérieur à celui (ns) de la gaine. 4.- Fibre selon l'une des revendications I à 3 telle que ledit anneau présente une épaisseur (a5 - a4) comprise entre 0,3 et 0,8 fois le rayon (al) de la partie du coeur en gaussienne. 5.- Fibre selon l'une des revendications 1 à 4 telle que l'indice (n4) entre ledit piédestal et ledit anneau est inférieur ou égal à celui (ns) de la gaine. 6.- Fibre selon l'une des revendications I à 5 telle que la partie de la fibre entre ledit piédestal et ledit anneau présente une épaisseur (a4 - a3) comprise entre 0,3 et 0, 8 fois le rayon (al) de la partie du coeur en gaussienne. 7.- Fibre selon l'une des revendications 1 à 6 telle qu'elle présente entre ledit anneau externe et la gaine une partie annulaire d'indice (nc) inférieur ou égal à l'indice (n3) dudit anneau externe et à l'indice (ns) de la gaine. 8.- Fibre selon l'une des revendications I à 7 telle que la valeur de la longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique s'annule est supérieure à 1565 nm. 9.- Fibre selon la revendication 8 telle que la valeur de la longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique s'annule est supérieure à 1585 nm. 10.- Fibre selon l'une des revendications 1 à 9 telle qu'elle présente une surface effective supérieure à 70 gm2. I 1I.- Fibre selon l'une des revendications I à 10 telle qu'elle présente une atténuation inférieure à 0,2 dB/km pour une valeur de longueur d'onde de 1550 nm.