Brevet FR2933779A1 — publié le 20100115

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus spécifiquement, les fibres multimodes utilisées pour les systèmes de transmission optique sur courte distance nécessitant une large bande passante. Pour des applications courtes distances et pour les réseaux locaux, les fibres multimode sont couramment utilisées. Le coeur d'une fibre multimode présente généralement un diamètre d'environ 50 tm et une ouverture numérique supérieure à 0.2, contre environ 8 à 9�m et 0.12 pour le coeur d'une fibre monomode. Ainsi, pour une longueur d'onde donnée, plusieurs modes optiques se propagent simultanément le long de la fibre, véhiculant la même information. La bande passante est directement liée à la vitesse de groupe des modes optiques se propageant dans le coeur multimode de la fibre. Afin de garantir une large bande passante, il est nécessaire que les vitesse de groupe de tous les modes soient identiques, c'est-à-dire que la dispersion intermodale, i.e. la différence de vitesse de groupe entre le mode le plus lent et le mode le plus rapide, soit nulle ou tout au moins minimisée, pour une longueur d'onde donnée. Les fibres multimodes ont fait l'objet d'une standardisation internationale sous la norme ITU-T G.651 qui définit notamment des critères de bandes passantes, d'ouverture numérique, de diamètre de coeur, pour des besoins de compatibilité entre fibres. Pour diminuer la dispersion intermodale dans une fibre multimode, il a été proposé dès les années 70's de réaliser des fibres à gradient d'indice avec un profil de coeur parabolique. Une telle fibre est utilisée depuis de nombreuses années et ses caractéristiques ont notamment été décrites dans les publications � Multimode theory of graded-core fibres � de D.Gloge et al., Bell system Technical Journal 1973, pp 1563-1578 et "Pulse broadening in graded-index optical fibers" de Olshansky et al., Applied Optics, Vol. 15, No. 2, Feb 1976. Un profil à gradient d'indice peut être défini par une relation entre la valeur n de l'indice en un point en fonction de la distance r de ce point au centre de la fibre : n=n,.l1û2A avec a >û 1 ; (a ----> o. correspondant à un profil à saut d'indice) ; R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 ni, l'indice maximal du coeur multimode ; a, le rayon du coeur multimode ; et 2 2 0 = (n ùn o. 2n1 où no est l'indice minimal du coeur multimode correspondant généralement à 5 l'indice de la gaine (le plus souvent en silice). Une fibre multimode à gradient d'indice présente donc un profil de coeur avec une symétrie de révolution tel que le long de toute direction radiale la valeur de l'indice décroît continûment du centre de la fibre vers sa périphérie. Ces courbes sont généralement représentatives du profil théorique ou de consigne de la fibre, les 10 contraintes de fabrication de la fibre pouvant conduire à un profil sensiblement différent. Lorsqu'un signal lumineux se propage dans un tel coeur à gradient d'indice, les différents modes voient un milieu de propagation différent, ce qui affecte différemment leur vitesse de propagation. Par un ajustement de la valeur du 15 paramètre a, il est ainsi possible d'obtenir théoriquement une vitesse de groupe quasiment égale pour tous les modes et donc une dispersion intermodale réduite pour une longueur d'onde donnée. Une valeur du paramètre a comprise entre 1,8 et 2,2 permet généralement une limitation satisfaisante de la dispersion modale. Une valeur optimale du paramètre a ne vaut cependant que pour une longueur 20 d'onde donnée. Le document US-B-6 363 195 propose de compenser la dispersion modale en utilisant une concaténation de fibres multimodes afin d'optimiser la bande passante pour deux fenêtres spectrales centrées l'une sur 850 nm et l' aul re sur 1300 nm. Ce document propose d'utiliser une longueur d'une première fibre multimode présentant une valeur de paramètre al comprise entre 0,8 et 2,1 pour optimiser la 25 bande passante à 850 nm et une longueur d'une seconde fibre multimode présentant une valeur de paramètre a2 comprise entre la première valeur al et 8 pour optimiser la bande passante à 1300 nm. Par ailleurs, la valeur exacte du paramètre a est délicate à contrôler lors de la fabrication de la fibre. Pour compenser les décalages de profil par rapport à un profil 30 théorique présentant une valeur de a optimale, le document US-B-7 139 457 propose une concaténation de fibres multimodes. Le profile alpha de chaque fibre et la R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 - longueur de chaque fibre sont optimisés pour maximiser la bande passante sur une liaison optique donnée. Les concaténations de fibres pour assurer une compensation de la dispersion modale complexifient les systèmes optiques et augmentent le coût de ces systèmes. De plus, ces documents ne se préoccupent pas de la dispersion spectrale des sources utilisées. Or, les sources utilisées dans les systèmes de transmission optique ne sont généralement pas monochromatiques. Ainsi, les diodes lasers à cavité verticale émettant par la surface, connus sous l'acronyme de VCSEL pour � Vertical Cavity Surface Emitting Laser � en anglais, qui sont largement utilisés, présentent un spectre large d'émission discret. Les VCSEL utilisées pour les transmissions haut débit sont généralement monomode longitudinalement mais pas transversalement, chaque mode transverse du laser présente sa propre longueur d'onde correspondant aux différents pics du spectre d'émission. Le spectre d'émission présente donc une dépendance spatiale. Comme indiqué plus haut, une fibre multimode présente un profil alpha avec une valeur du paramètre a optimisée pour une longueur d'onde donnée. Ainsi, l'introduction d'un signal optique polychromatique issue d'une source multimode transverse dans une fibre multimode provoque l'apparition d'une dispersion modale et par conséquent une diminution de la bande passante. Le document US-A-2004/0184492 propose de n'utiliser qu'un seul des modes transverses d'une source VCSEL en conditionnant le signal émis avant son introduction dans la fibre multimode. Ce conditionnement du signal est obtenu par des éléments diffractifs et/ou en décalant la sortie du VCSEL du centre de la fibre multimode. Un tel conditionnement du signal en entrée de la fibre multimode entraîne cependant une dégradation significative de la modulation du signal et par conséquent une augmentation du taux d'erreur binaire (BER pour � Bit lError Rate � en anglais). Le document US-A-2005/0078962 propose de décaler la sortie du VCSEL du centre de la fibre multimode pour introduire le signal dans une � zone de large bande passante �. Un tel décalage est cependant difficile à contrôler et doit être ajusté pour R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 -4- chaque fibre. De plus, il peut introduire une perte de puissance dommageable pour la qualité de la transmission. Il existe donc un besoin pour une fibre optique multimode qui présente une dispersion modale réduite lorsqu'elle est utilisée avec une source polychromatique et multimode transverse sans nécessiter un conditionnement ou un décalage du signal émis par la source. A cet effet, l'invention propose d'utiliser la dispersion chromatique de la fibre multimode pour compenser la dispersion modale induite par un signal polychromatique. En effet, une fibre multimode présente typiquement une dispersion chromatique de l'ordre de -100 ps/nm-km à la longueur d'onde de 350 :nm. La dispersion chromatique peut varier entre -80 et -120 ps/nm-km dans la plage spectrale 840-860 nm). Cette dispersion chromatique va induire une dispersion modale en retardant davantage les modes d'ordre supérieur de la fibre qui présentent des longueurs d'onde plus basses puisque principalement excité par les modes transverses possédant les plus grandes divergences et donc également les plus, basses longueurs d'onde; cette dispersion est totalement indépendante de la dispersion modale puisque la dispersion chromatique dépend du matériau alors que l'a dispersion modale dépend du profil de la fibre. L'invention propose donc de modifier le profil de la fibre multimode en fixant le paramètre a à une valeur différente de la valeur optimale afin d'introduire une dispersion modale qui compensera, au sein de la même fibre, la dispersion modale induite par la dispersion chromatique lorsqu'une source polychromatique et multimode transverse est utilisée. L'invention concerne plus spécifiquement une fibre optique mul'.timode présentant un profil d'indice tel qu'une mesure de retard dû à la dispersion modale (DMD) dont on a modifié le graphique DMD en ajoutant un retard (At,r,,ce) à chaque trace: At trace A2max x D x L R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 où rtrace est la position du centre de l'injection de l'impulsion lumineuse correspondant à la trace, a le rayon de coeur de la fibre multimode, D la dispersion chromatique de la fibre multimode à la longueur d'onde de l'impulsion lumineuse, et 44., la largeur spectrale maximale d'une source destinée à être utilisé avec la fibre, donne une valeur de dispersion modale équivalente (DMDinner&outer), mesurée à quart de hauteur du front montant de la première trace et à quart de hauteur du front descendant de la dernière trace, inférieure à 0. ] ] ps/m pour (AXrr,ax x D) > 0.0'1 ps/m. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente une dispersion chromatique comprise entre -80 ps/nm-km et -120 ps/nm-km pour des longueurs d'onde comprises entre 840 nm et 860 nm. Selon les modes de mise en oeuvre, le coefficient (3 du retard (Ott-ace) ajouté à chaque trace est égal à l ou à 2. Selon un mode de réalisation, la fibre optique multimode présente une bande passante effective calculée (EBc) supérieure à 6000 MHz-km. L'invention concerne aussi un système optique comprenant : - une source optique polychromatique émettant des modes transverses multiples avec une largeur spectrale (M n .) maximale; - une liaison optique comprenant au moins une portion de fibre optique multimode selon l'invention. Selon les modes de réalisation, la largeur spectrale maximale de la source (DXmax) est comprise entre l nm et 2 nm. Selon les modes de réalisation, la source est un laser à émission par la surface (VCSEL) ou une diode électroluminescente (LED). Selon un mode de réalisation, le système optique présente un produit distance 25 par débit Gigabit Ethernet supérieur à 3000 Gb/s.m. L'invention concerne en outre un procédé de sélection de fibres optiques multimodes comprenant les étapes consistant à : - fabriquer des fibres optiques multimodes présentant chacune un profil à gradient d'indice avec une valeur de paramètre a donnée ; 30 - mesurer le retard dû à la dispersion modale sur un graphique DMD tracé pour chaque fibre, la dispersion modale (DMDinner&outer) étant mesurée à quart de hauteur R-\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7.15 du front montant de la première trace et à quart de hauteur du front descendant de la dernière trace ; - modifier le graphique DMD de chaque fibre en ajoutant un retard (LittraCe) à chaque trace: a ~r \f At,, = x D x L trace a ) où rtrace est la position du centre de l'injection de l'impulsion lumineuse correspondant à la trace, a le rayon de coeur de la fibre multimode, D la dispersion chromatique de la fibre multimode à la longueur d'onde de l'impulsion lumineuse, et 42, , la largeur spectrale maximale d'une source destinée à être utilisé avec la fibre ; - sélectionner les fibres optiques multimodes présentant une valeur de dispersion modale équivalente mesurée sur le graphique DMD modifié inférieure à 0.11 ps/m. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de 15 la description qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent - figure 1, un spectre d'émission d'un laser VCSEL ; - figure 2, une représentation schématique de trois graphes DMD pour une fibre selon l'art antérieur avec trois sources monochromatiques ayant trois longueurs 20 d'onde différentes; figure 3, une représentation schématique d'un graphe DMD pour une fibre selon l'art antérieur avec une source polychromatique présentant trois longueurs d'onde émises ; - figure 4, une représentation schématique d'un graphe DMD pour une fibre selon 25 l'invention avec trois sources monochromatiques ayant trois longueurs d'onde différentes; - figure 5, une représentation schématique d'un graphe DMD pour une fibre selon l'invention avec une source polychromatique présentant trois longueurs d'onde émises ; R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 -7- - figure 6, une représentation schématique d'une transformation du profil d'une fibre selon l'invention par rapport à un profil présentant une valeur du paramètre a optimisée ; - figure 7, un schéma de principe du calcul du retard dû à la dispersion modale DMD selon les critères de la norme FOTP-220 ; - figure 8, un graphe illustrant une corrélation entre la sensibilité du système et la bande passante effective modale pour des fibres multimodes selon l'invention et pour des fibres multimodes selon l'art antérieur ; - figure 9, un graphe illustrant une corrélation entre la sensibilité du système et la bande passante effective de la fibre pour des fibres multimodes selon l'invention et pour des fibres multimodes selon l'art antérieur. L'invention propose une fibre optique multimode optimisée pour être utilisée avec une source polychromatique présentant plusieurs modes transverses, tel qu'un 15 laser VCSEL. La figure 1 montre un spectre d'émission d'un laser VCSEL, avec un mode centré sur 850 nm pour l'excitation du fondamental LPOI. On remarque sur la figure 1 que chaque mode transverse du laser présente sa propre longueur d'onde. La largeur spectrale RMS maximale généralement autorisée pour des transmission haut 20 débit est de 0,46 nm RMS pour les VCSEL (telle que définie dans le standard IEEE802.3ae). Ainsi, lorsque le signal optique émis par le VCSEL est introduit clans la fibre multimode, chaque mode transverse du VCSEL va diffracter différemment: les modes transverses d'ordre le plus élevé divergent plus rapidement du fait de leur 25 phase et de la répartition spatiale de leur énergie, ils vont donc se coupler plus spécifiquement dans les modes d'ordre élevé de la fibre. Rappelons que les modes d'ordre élevé du VCSEL occupent les longueurs d'onde plus faible du spectre. Cette répartition spectrale et spatiale des modes de VCSEL a pour conséquence que les modes d'ordre les plus élevés de la fibres porteront majoritairement les longueurs 30 d'ondes les plus basses du spectre: la dispersion chromatique va donc retarder davantage les modes d'ordres supérieures par rapport au retard du mode fondamental. R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 La dispersion chromatique va ainsi introduire une dispersion modale désignée par l'acronyme MDICD pour � Modal Dispersion Induced by Chromatic Dispersion � en anglais, avec pour conséquence une limitation de la bande passante. La dispersion modale induite par la dispersion chromatique peut être exprimée 5 selon la relation suivante : At=2XAÀRMSXDXL avec AT, la dispersion modale de d'impulsion lumineuse ; XRMS, qui représente une demi-largeur du spectre d'émission de la source ; 10 D, la dispersion chromatique dans la fibre multimode, typiquement -100 ps/nm-km à 850 nm ; et L, la longueur de la fibre considérée. Or, pour des applications à des réseaux de transmission Ethernet à hauts débits sur grandes distances, notamment pour des débits supérieurs ou égaux à 10 GbE (10 15 Gb/s) sur plus de 300 m (respectivement 550m), il est nécessaire de garantir une bande passante effective supérieure ou égale à 2000 MHz-km (respectivement 4700 MHz-km). La norme TIA-492AAAC-A normalise les performances requises pour les fibres multimodes haut débit de diamètre 50 �m. Dans le cas de fibres multimodes, la bande passante dépend de la source employée. La bande passante effective modale 20 (désignée par l'acronyme EMB pour �Effective Modal Bandwidth � en anglais) correspond à la bande passante du couple source û fibre lorsque la dispersion chromatique est négligée. La bande passante effective (désignée par l'acronyme EB pour � Effective Bandwidth � en anglais) correspond à la bande passante de la fibre lorsque la dispersion modale et la dispersion chromatique sont prises en compte. 25 De manière connue en soi, la bande passante effective modale EMV[B peut être estimée par une mesure du retard dû à la dispersion modale, connue sous l'acronyme de graphique DMD pour � Dispersion Mode Delay � en anglais. La procédure de mesure du DMD a fait l'objet d'une standardisation (IEC 60793-1-49 et FOTP-220). Pour réaliser cette mesure, on prend généralement soin d'utiliser une source ou une 30 longueur de fibre telles que la dispersion chromatique est effectivement négligeable: le but est bien de caractériser la dispersion modale de la fibre. R\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 Un graphique DMD est obtenu en injectant une impulsion lumineuse ayant une longueur d'onde X0 donnée au centre de la fibre et en mesurant le retard de l'impulsion après une longueur L donnée de fibre ; l'introduction de l'impulsion lumineuse de longueur d'onde X0 donnée étant décalée radialement pour couvrir l'ensemble du coeur de la fibre multimode. Lorsque le paramètre a est ajusté à une valeur optimale aopt;mum, il n'y a quasiment pas de décalage du retard de l'impulsion lumineuse pour une longueur d'onde X0 donnée quel que soit le rayon r le long duquel l'impulsion se propage ; la dispersion intermodale est faible et la bande passante effective modale importante. Néanmoins, cet alignement sur le graphique DMD des retards de l'impulsion lumineuse quel que soit le rayon r ne vaut que pour une longueur d'onde X0 donnée pour une valeur de paramètre a donnée aoptjmum. La figure 2 illustre trois schémas de graphes DMD d'une fibre multimode selon l'art antérieur obtenus avec trois sources ayant trois longueurs d'onde différentes, mesurés selon les recommandations des standards IEC 60793-1-49 et FOTP-220. Le graphe de la figure 2 montre bien que chaque impulsion présente un même retard après une longueur donnée de fibre quel que soit le point radial d'injection du signal (ria). La dispersion modale est donc quasiment nulle pour une longueur d'onde de signal donnée. Cependant, le graphe de la figure 2 montre aussi clairement que les impulsions n'ont pas le même retard selon leur longueur d'onde. Cette dépendance du retard avec la longueur d'onde effective du signal est bien connue par la définition même de la dispersion chromatique. Lorsque qu'une source d'émission polychromatique présentant plusieurs modes transverses est utilisée, une dispersion modale est introduite malgré l'optimisation du paramètre a. La figure 3 montre un schéma explicatif des traces DMD d'une fibre multimode selon l'art antérieur avec une source présentant trois modes transverses ayant trois longueurs d'onde distinctes (il est entendu que la source pourrait présenter plus de trois modes transverses ; la description se limitant à trois pour des raisons évidentes de clarté de l'exposé). Le graphe de la figure 3 montre bien que le retard du mode LPOI du VCSEL après propagation sur une distance L de fibre n'est pas le même que le retard du mode LP11 ou LP21 du VCSEL. Ces temps de propagation différents entre les R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 -10- modes de VCSEL constituant le signal optique, alors même que la valeur du paramètre a est optimisée pour une dispersion modal réduite, résultent du fait que les différents modes ne présentent pas exactement la même longueur d'onde de propagation et par conséquent que la dispersion chromatique de la fibre induit une différence de vitesse de groupe supplémentaire entre les modes de la fibre qui n'apparaît pas dans une mesure DMD puisque dépendant du spectre du VCSEL. Une dispersion modale est donc induite dans la fibre par la dispersion chromatique (MDICD) lorsque le signal lumineux injecté en entrée présente plusieurs modes transverses ayant chacun une longueur d'onde différente. Le retard induit par la dispersion chromatique entre deux modes transverses de fibres aux longueurs d'onde respectives ?i et 4 est donné par la relation suivante : Ar=(2, -20)xDxL Pour un espacement spectral de l nm et une dispersion de -100ps/nm-km, on obtient des retards de 0.Ips/m, soit du même ordre de grandeur que :la dispersion modale d'une fibre présentant une EMB de 5000MHz-km. La dispersion modale induite dans la fibre par la dispersion chromatique (MDICD) n'est donc pas négligeable. Cette dispersion modale induite par la dispersion chromatique va s'ajouter à la dispersion modale induite par le profile d'indice. Elle est indépendante du profil de la fibre puisque la dispersion chromatique dépend essentiellement du matériau Élu guide d'onde optique. L'invention propose par conséquent d'introduire dans la fibre multimode une dispersion modale qui puisse compenser la dispersion modale induite par la dispersion chromatique. La compensation de dispersion modale se fait dans une même fibre ; il n'y a donc pas de concaténation de fibres. L'invention propose notamment de choisir une valeur du paramètre a différente de la valeur optimum pour introduire une dispersion modale non nulle dans la fibre multimode pour une longueur d'onde donnée afin que :la dispersion modale d'une liaison optique sur laquelle se propage un signal polychromatique soit sensiblement nulle. R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 -11- La figure 4 montre trois schémas de graphes DMD d'une fibre multimode selon l'invention obtenus avec trois sources monochromatiques ayant trois longueurs d'onde différentes, mesurés selon les recommandations des standards IEC 60793-1-49 et FOTP-220. La figure 7 illustre un schéma de principe du calcul du retard dû à la dispersion modale DMD selon les critères de la norme FOTP-220 telle que publiée dans sa version TIA SCFO-6.6 du 22 novembre 2002. Une impulsion lumineuse est injectée en différentes positions radiales (ri, r2, r3, r4) par rapport au centre du coeur de la fibre optique multimode. La largeur de l'impulsion OTref est mesurée à quart de hauteur généralement en sortie de la fibre de longueur L. Le retard dû à la dispersion modale DMDinner&outer est alors mesuré entre un premier instant tinner à quart de hauteur du front montant de la première trace r1 et un second instant touter à quart de hauteur du front descendant de la dernière trace r4. La valeur de DMDinner&outer est alors définie selon la relation suivante : DMDinner&outer = (touter - tinner OTref) I L Le graphe de la figure 4 montre bien qu'une dispersion modale a été introduite dans la fibre selon l'invention pour une longueur d'onde donnée X0, k1, ?.2. Cette dispersion modale est provoquée par le profil à gradient d'indice qui ne permet pas une même vitesse de propagation de tous les modes. Cette dispersion modale est cependant contrôlée pour compenser la dispersion modale induite par la dispersion chromatique MDICD dans cette même fibre lorsque le signal optique se propageant est polychromatique. La figure 5 montre un schéma de graphe DMD d'une fibre multimode selon l'invention avec une source polychromatique présentant trois modes transverses ayant trois longueurs d'onde distinctes. On remarque que la dispersion modale est alors sensiblement nulle ; la dispersion modale induite par la dispersion chromatique a été compensée par la dispersion modale due au choix du paramètre a du profil. La figure 6 illustre schématiquement le principe de la transformation du graphe DMD pour une fibre selon l'invention. La valeur du paramètre a de la fibre selon l'invention est choisie pour que la fibre multimode présente, à une longueur d'onde donnée, un retard dû à la dispersion modale (DMD) contrôlé en chaque point radial de la fibre. R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 - 12 - On utilise ici le terme � retard � At pour désigner le décalage temporel entre une impulsion lumineuse après propagation sur une longueur L donnée de fibre à une distance r du centre de la fibre par rapport à une impulsion lumineuse de même longueur d'onde se propageant sur la même longueur L au centre de la fibre ; il est cependant entendu que ce � retard � peut tout aussi bien être une � avance � en ce que l'impulsion lumineuse se propageant à une distance r du centre de la fibre peut arriver avant l'impulsion lumineuse se propageant au centre de la fibre. La fibre optique multimode selon l'invention présente un profil à gradient d'indice avec une valeur du paramètre a optimisé tel qu'une mesure de DMD effectuée selon les critères de la norme FOTP-220 avec une durée d'impulsion lumineuse OTRef à quart de hauteur en fin de fibre de longueur L telle que AT'Ref/L = 0.11 ps/m, et dont on a modifié le graphe DMD comme suit, donne une valeur de dispersion modale équivalente inférieure à 0.11 ps/m. On entend par � dispersion modale équivalente � le retard tenant compte de la dispersion chromatique, mesuré à partir du graphe DMD modifié et calculé selon la méthode définie dans la norme FOTP-220 décrite en référence à la figure 7 Le graphe DMD est modifié en ajoutant un retard Attrace à chaque trace selon la relation : "r \fi Attrace = Aan,a,t x D x L `race avec rtrace la position du centre de l'injection de l'impulsion lumineuse correspondant à la trace mesurée, a le rayon de coeur de la fibre multimode, AZ,,,, la largeur spectrale maximale de la source pouvant être utilisée avec la fibre; D la dispersion chromatique de la fibre multimode à la longueur d'onde d'émission de la source et L la longueur de la liaison optique. 25 A partir d'un tel graphe DMD modifié, la dispersion modale équivalente est calculée selon la relation définie par la norme FOTP-220 : DMDinner&outer = ltouter - tinner - ATref) / L. L'invention propose d'optimiser la valeur du paramètre a de la fibre multimode pour des applications dans lesquelles la dispersion chromatique ne peut pas être 30 négligée, c'est-à-dire lorsque la source utilisée est une source multimode transverse et R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:1520 -13- lorsque la longueur de fibre est telle que la dispersion chromatique induit une dispersion modale qui ne peut être ignorée. La modification du graphe DMD pour calculer une dispersion modale équivalente ne sera faite que pour des couples sources ù fibres vérifiant la relation : (D4,,ax x D) > 0.07 ps/m ; c'est-à-dire pour les fibres destinées à être utilisées avec des sources ayant une largeur spectrale non négligeable. La modification du graphique DMD pour tenir compte de la dispersion chromatique permet de garantir une bande passante effective calculée El:3c supérieure à 6000 MHz-km pour des fibres multimodes utilisées avec des sources multimodes transverses. Le coefficient de la relation permettant d'ajouter un retard Otuace à chaque trace du graphique DMD peut être égal à 1 ou à 2 ; le retard ajouté à chaque trace doit permettre de compenser le retard des modes de bords par rapport aux modes centraux induit par la dispersion chromatique. Le retard dû à la dispersion modale imposée dans la fibre selon l'invention par le choix du paramètre tx compense l'avance induite par la dispersion chromatique pour une longueur d'onde donnée. La fibre selon l'invention est optimisée pour être utilisée avec une source d'émission polychromatique donnée présentant plusieurs modes transverses et pour une liaison optique de longueur donnée. La largeur spectrale maximale de la source peut être comprise entre 1 nm et 2 nm. La plupart des VCSEL disponibles dans le commerce présentent une largeur spectrale RMS (Root Mean Square) mesurée comme un écart type par rapport à la longueur d'onde de plus fort puissance de compris entre 0 et 0,46 nm ; une valeur ,RMS de 0,46 nm conduirait à une largeur spectrale maximale AXmax de l'ordre de 2 nm. Les fibres multimodes sont typiquement utilisées pour des applications courtes distances et pour les réseaux locaux ; les longueurs de fibres typiquement utilisées sont comprises entre quelques mètres et plusieurs centaines de mètres. Dans un tel contexte, la dispersion modale induite par la dispersion chromatique reste limitée et il est possible de la compenser par un profil de fibre à gradient d'indice optimisé. Des essais effectués par la demanderesse ont montré que la fibre selon l'invention présente, de façon surprenante, de meilleures performances systèmes R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 715 - 14 - lorsque la dispersion chromatique est non négligeable. Des essais ont été effectués avec une source présentant une largeur spectrale RMS de 0.33 nm et une grande longueur de fibre multimode (750m). Les bandes passantes effectives EBc calculée après modification du graphique DMD selon l'invention sont effectivement mieux corrélées aux performances système que ne le sont les bande passante effective modale EMBc ne tenant pas compte de la dispersion chromatique. Les figures 8 et 9 montrent des graphes reportant les essais effectués par la demanderesse ; ces graphes illustrent la sensibilité d'un système optique pour des fibres multimodes selon que l'on tienne compte de la dispersion chromatique (figure 9) ou non (figure 8). La figures 8 reporte la corrélation entre la puissance reçue (Prec) par un récepteur optique pour un taux d'erreur binaire (BER) de 10-8 et la bande passante effective modale calculée (EMBc) sans modification du graphique DMD pour tenir compte de la dispersion chromatique. La figures 9 reporte la corrélation entre la puissance reçue (Prec) par un récepteur optique pour un taux d'erreur binaire (BER) de 10-8 et la bande passante effective calculée (EBc) à partir du graphique DMD modifié pour tenir compte de la dispersion chromatique. Les sources utilisées dans le cadre des simulations des figures 8 et 9 sont des VCSEL et on a choisi une valeur de largeur spectrale maximale ~max de 1,1 nm et une longueur de fibre L de 750m pour effectuer les calculs. On a considéré une valeur de dispersion chromatique D de -100 ps/nm-km dans le calcul du retard Ottrace• Il convient de noter que, typiquement, le BER est fonction de la bande passante de la fibre. Il y a une forte corrélation théorique entre les deux. La bande passante est le résultat de la dispersion chromatique et de la dispersion modale. Lorsque la source est définie, la valeur de la bande passante de dispersion chromatique est fixée. On s'attend donc naturellement à ce que le taux d'erreur binaire ne soit plus fonction que de la dispersion modale. Deux fibres ayant la même dispersion modale mais un alpha différent par exemple, devrait présenter le même BER. Or, la figure 8 montre que deux fibres ayant une même valeur EMBc ont des pénalités significativement différentes (fibres 117 et 103 versus fibres 105, 107 et 108 par exemple). De même, la fibre 101 qui présente une valeur de EMBc nettement plus grande que les autres ne présente pas une meilleure performance en système que la fibre 110 par exemple. La R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 7:15 -15- seule sélection des fibres multimodes sur le critère de la bande passante modale effective EMB n'est donc pas optimale pour des applications systèmes avec des sources polychromatiques présentant des modes transverses multiples. Le fait de "simuler" l'effet de la dispersion chromatique, connaissant le 5 mécanisme de couplage entre un VCSEL et une fibre multimode, en modifiant artificiellement les temps de retards sur le graphique DMD en suivant la formule : "r ' Attrace = A'amax x D x L trace a ) permet de compenser efficacement la dispersion modale induite par la dispersion chromatique pour atteindre une valeur de dispersion modale équivalente 10 en bout de fibre inférieure à 0,11 ps/m et une bande passante effective supérieure à 6000 MHz-km. La figure 9 montre ainsi que les fibres 103 et 117 présentent une bande passante effective EB plus faibles que les fibres 105, 107 et 108, ce qui est en adéquation avec le fait que leurs performances en système sont moins bonnes mais ce 15 qui n'apparaissait pas sur la figure 8 sur laquelle les fibres 103, 105, 107, 108 et 117 présentaient toute une bande passante sensiblement égale et auraient été considérées comme étant de même qualité. De même, les fibres 101 et 110 présentent des valeurs de bande passante proches pour des performances en système similaires ce qui n'était pas le cas sur la figure 8 sur laquelle la fibre 101 semblait être nettement meilleure 20 que la fibre 110. L'invention permet donc de sélectionner des fibres optiques multimodes présentant des performances système optimales. La sélection des fibres peut se faire de la manière suivante. Des fibres optiques multimodes sont fabriquées, selon une quelconque 25 technique connue. Chaque fibre optique multimode présente un profil à gradient d'indice avec une valeur de paramètre a donnée. Une mesure de retard dû à la dispersion modale est réalisée pour chaque fibre, à partir d'un graphique DMD tracé pour chaque fibre. On peut mesurer . cette dispersion modale selon les recommandations de la norme FOTP-220, c'est-à-dire que la dispersion modale 30 DMDinner&outer est mesurée à quart de hauteur du front montant de la première trace et R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:75 -16- à quart de hauteur du front descendant de la dernière trace. Chaque graphique DMD de chaque fibre est alors modifié en ajoutant un retard Attrace à chaque trace: "r \fi Attrace = A2. x D x L trace a , où rra, est la position du centre de l'injection de l'impulsion lumineuse correspondant à la trace, a est le rayon de coeur de la fibre multimode, I_) est la dispersion chromatique de la fibre multimode à la longueur d'onde de l'impulsion lumineuse, et 4Â,,,, est la largeur spectrale maximale de la source destinée à être utilisé avec la fibre. On sélectionne alors les fibres optiques multimodes qui présentent une valeur de dispersion modale équivalente mesurée sur le graphique DMD modifié inférieure à 0.11 ps/m. L'utilisation de telles fibres permet de réaliser des réseaux de transmission Ethernet à hauts débits sur grandes distances présentant de très bonnes performances, avec un produit distance par débit Gigabit Ethernet supérieur à 3000 Gb/s.m par exemple. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple. En particulier, la fibre de l'invention peut être utilisée en combinaison avec tout type de source polychromatique présentant plusieurs modes transverses autre qu'un VCSEL, par exemple des diodes électroluminescentes (LED). R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15 REVENDICATIONS1. Une fibre optique multimode présentant un profil d'indice tel qu'une mesure de retard dû à la dispersion modale (DMD) dont on a modifié le graphique 5 DMD en ajoutant un retard (Attrace) à chaque trace: fi At,. = A2,nax x D x L rtùe 1 ü J où rtrace est la position du centre de l'injection de l'impulsion lumineuse correspondant à la trace, a le rayon de coeur de la fibre multimode, 10 D la dispersion chromatique de la fibre multimode à la longueur d'onde de l'impulsion lumineuse, et 4À, , la largeur spectrale maximale d'une source destinée à être utilisé avec la fibre, donne une valeur de dispersion modale équivalente (DMDinner&outer), 15 mesurée à quart de hauteur du front montant de la première trace et à quart de hauteur du front descendant de la dernière trace, inférieure à 0.11 ps/m pour (A max x D) > 0.07ps/m. 2. La fibre optique multimode selon la revendication 1, présentant une dispersion chromatique comprise entre -80 ps/nm-km et -120 ps/nm-km 20 pour des longueurs d'onde comprises entre 840 nm et 860 nm. 3. La fibre optique multimode selon la revendication 1 ou 2, pour laquelle le coefficient R du retard (Attrace) ajouté à chaque trace est égal à 1. 4. La fibre optique multimode selon la revendication 1 ou 2, pour laquelle le coefficient (3 du retard (Attrace) ajouté à chaque trace est égal à 2. 25 5. La fibre optique multimode selon l'une des revendications 1 à 4, présentant une bande passante effective calculée (EBc) supérieure à 6000 MHz-km. R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15-18- 6. Un système optique comprenant : - une source optique polychromatique émettant des modes transverses multiples avec une largeur spectrale (Unax) maximale; - une liaison optique comprenant au moins une portion de fibre optique 5 multimode selon l'une des revendications 1 à 5. 7. Le système de la revendication 6, dans lequel la largeur spectrale maximale de la source (AXmax) est comprise entre 1 nm et 2 nm. 8. Le système de la revendication 6 ou 7, dans lequel la source est un laser à émission par la surface (VCSEL) ou une diode électroluminescente (LED). 10 9. Le système de l'une des revendications 6 à 8, présentant un produit distance par débit Gigabit Ethernet supérieur à 3000 Gb/s.m. 10. Un procédé de sélection de fibres optiques multimodes comprenant les étapes consistant à : - fabriquer des fibres optiques multimodes présentant chacune un profil à 15 gradient d'indice avec une valeur de paramètre a donnée ; - mesurer le retard dû à la dispersion modale sur un graphique DMD tracé pour chaque fibre, la dispersion modale (DMD;nner&outer) étant mesurée à quart de hauteur du front montant de la première trace et à quart de hauteur du front descendant de la dernière trace ; 20 - modifier le graphique DMD de chaque fibre en ajoutant un retard (4ttrace) à chaque trace: At!rare =4'"n, xDxL ( \/3 trace a i où r,rRCe est la position du centre de l'injection de l'impulsion lumineuse correspondant à la trace, 25 a le rayon de coeur de la fibre multimode, D la dispersion chromatique de la fibre multimode à la longueur d'onde de l'impulsion lumineuse, et R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15-19- AÀ,,,, la largeur spectrale maximale d'une source destinée à être utilisé avec la fibre ; - sélectionner les fibres optiques multimodes présentant une valeur de dispersion modale équivalente mesurée sur le graphique DMD modifié 5 inférieure à 0.11 ps/m. R:\Brevets\27800\27892--080704-texte depot.doc - 2008-07-07 - 7:15