Brevet FR2957153A1 — publié le 20110909

-1- FIBRE OPTIQUE MULTIMODE À LARGE BANDE PASSANTE ET A FAIBLES PERTES PAR COURBURE La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus 5 spécifiquement, une fibre optique multimode présentant des pertes par courbure réduites et une large bande passante pour des applications de haut débit. Une fibre optique est classiquement composée d'un coeur optique, ayant pour fonction de transmettre et éventuellement d'amplifier un signal optique, et d'une gaine optique, ayant pour fonction de confiner le signal optique dans le coeur. A cet effet, les indices de réfraction 10 du coeur ne et de la gaine ng sont tels que nc>ng. Le profil d'indice désigne le graphe de la fonction qui associe l'indice de réfraction au rayon de la fibre. Classiquement, on représente sur les abscisses la distance par rapport au centre de la fibre, et sur les ordonnées la différence entre l'indice de réfraction et l'indice de réfraction de la gaine de la fibre. Généralement le profil d'indice est qualifié en fonction de 15 son allure. On parle ainsi de profil d'indice en "échelon", en "trapèze", en "triangle", ou en "alpha" pour des graphes qui présentent respectivement des formes d'échelon, de trapèze, de triangle, ou en gradient. Ces courbes sont représentatives du profil théorique ou de consigne de la fibre, les contraintes de fabrication de la fibre pouvant conduire à un profil sensiblement différent. 20 Il existe deux types principaux de fibres optiques, les fibres multimodes et les fibres monomodes. Dans une fibre multimode, pour une longueur d'onde donnée, plusieurs modes optiques se propagent simultanément le long de la fibre, alors que dans une fibre monomode les modes d'ordre supérieur sont fortement atténués. Le diamètre typique d'une fibre optique, monomode ou multimode, est de 125µm. Le coeur d'une fibre multimode est typiquement de 25 50µm ou 62,5µm de diamètre, tandis que le coeur d'une fibre monomode présente généralement un diamètre d'environ 61.tm à 91.tm. Les systèmes multimodes sont moins coûteux que les systèmes monomodes, car les sources, les connecteurs, et la maintenance, ont un coût moins élevé. Les fibres multimodes sont couramment utilisées pour des applications courtes 30 distances, telles que les réseaux locaux, et nécessitant une large bande passante. Elles ont fait l'objet d'une standardisation internationale sous la norme ITU-T G.651.1 qui définit notamment des critères de bande passante, d'ouverture numérique, et de diamètre de coeur, pour des besoins de compatibilité entre fibres. Le standard OM3 a été adopté pour respecter les applications de haut débit (typiquement à lOGb/s) sur de longues distances (jusqu'à 35 300m). Avec le développement des applications de haut débit le diamètre moyen du coeur est passé de 62,5µm à 50µm. Pour être utilisable dans une application de haut débit une fibre doit présenter une bande passante la plus large possible. La bande passante est caractérisée pour une longueur d'onde A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -2- donnée de plusieurs manières. Ainsi, on distingue la bande passante en condition d'injection saturée, dite OFL pour « overfilled launch » en terminologie anglaise, de la bande passante modale effective, dite EMB pour « Effective Modal bandwidth » en terminologie anglaise. L'acquisition de la bande passante OFL suppose l'utilisation d'une source lumineuse présentant une excitation uniforme sur toute la surface radiale de la fibre, par exemple une diode laser ou LED (Light Emitting Diode). Cependant des sources lumineuses récemment développées et utilisées dans les applications à haut débit, les diodes laser à cavité verticale émettant par la surface ou VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), présentent une excitation inhomogène sur la surface radiale de la fibre. Pour ce type de source lumineuse, la bande passante OFL est moins pertinente et on préférera utiliser la bande passante modale effective EMB. La bande passante modale effective calculée EMBc, estime 1'EMB minimale d'une fibre multimode quelle que soit le VCSEL utilisé. Elle est obtenue de manière connue en soi à partir d'une mesure de retard de dispersion modale ou DMD (Dispersion Mode Delay). La figure 1 illustre un schéma de principe de mesure DMD selon les critères de la norme FOTP-220 telle que publiée dans sa version TIA SCFO-6.6 du 22 novembre 2002. Un graphique DMD est obtenu en injectant successivement dans la fibre une impulsion lumineuse ayant une longueur d'onde X.o donnée avec un décalage radial entre chaque impulsion successive, et en mesurant le retard de chaque impulsion après une longueur L donnée de fibre. La même impulsion lumineuse est injectée avec différents décalages radiaux par rapport au centre du coeur de la fibre optique multimode. Pour caractériser une fibre optique de diamètre 50µm, la norme FOTP-220 requiert d'effectuer 26 mesures individuelles, chacune pour un décalage radial différent. A partir de ces mesures, on peut déduire une cartographie de la dispersion modale DMD (le graphe de DMD), et la bande passante modale effective calculée EMBc de manière connue en soi. La norme TIA-492AAAC-A normalise les performances requises pour des applications à des réseaux de transmission Ethernet à haut débit sur grandes distances pour les fibres multimodes de diamètre 501.tm. Le standard OM3 garantit une bande passante EMB supérieure ou égale à 2000MHz.km @ 850nm afin d'obtenir des transmissions sans erreur pour un débit de l OGb/s (10 GbE par exemple) jusqu'à 300m. Le standard OM4 garantit une bande passante EMB supérieure ou égale à 4700MHz.km @ 850nm afin d'obtenir des transmissions sans erreur pour un débit de lOGb/s (10 GbE par exemple) jusqu'à 550m. Les standards OM3, OM4 peuvent également garantir une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm qui est supérieure à 500MHz.km. Une fibre optique présentant une large bande passante aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm permet d'obtenir une transmission rapide du signal pour une large gamme de longueurs d'onde. Or, dans une fibre multimode, la bande passante résulte de la différence entre les temps de propagation, ou temps de groupe, des modes le long de la fibre. En particulier pour un A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -3- même milieu de propagation (dans une fibre multimode à saut d'indice), les différents modes ont des temps de groupe qui sont différents. Ceci entraîne un décalage temporel entre les impulsions se propageant le long de la fibre à des positions radiales différentes. Par exemple, sur la figure 1, on observe un décalage temporel entre les impulsions individuelles. Ceci 5 provoque un étalement de l'impulsion lumineuse résultante qui risque de se superposer à une impulsion suivante, et donc diminue le débit supporté par la fibre. La bande passante est donc directement liée au temps 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 temps de groupe de tous les modes soient les plus proches possible et préférablement 10 identiques, c'est-à-dire que la dispersion intermodale soit nulle ou tout au moins minimisée, pour une longueur d'onde donnée. Pour diminuer la dispersion intermodale dans une fibre multimode, il a été proposé de réaliser des fibres à gradient d'indice avec un profil de coeur en "alpha". Une telle fibre est utilisée depuis de nombreuses années et ses caractéristiques ont notamment été décrites dans 15 « Multimode theory of graded-core fibres » de D. Gloge et al., Bell system Technical Journal 1973, pp 1563-1578, et résumées dans « Comprehensive theory of dispersion in graded-index optical fibers » de G. Yabre, Journal of Lightwave Technology, février 2000, Vol. 18, N° 2, pp 166-177. Un profil à gradient d'indice, ou profil d'indice alpha û ces deux termes sont équivalents 20 û 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 : (rf n=nl 1ù20 a 25 avec a > 1 ; (a > ° correspondant à un saut d'indice) ; ni, l'indice maximal du coeur multimode ; a, le rayon du coeur multimode ; et A= nlz noz 30 2n1 où no est l'indice minimal du coeur multimode correspondant généralement à 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, telle que le long de toute direction radiale la valeur de l'indice décroît 35 continûment du centre de la fibre vers sa périphérie. Lorsqu'un signal lumineux multimode 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 A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -4- ajustement de la valeur du paramètre a, il est ainsi possible d'obtenir un temps de groupe quasiment égal pour tous les modes et donc une dispersion intermodale réduite. Cependant, le profil de la fibre multimode réellement réalisée comprend un coeur central à gradient d'indice entouré d'une gaine extérieure d'indice constant. Ainsi, le coeur de la fibre 5 multimode ne correspond jamais à un profil alpha parfait puisque l'interface avec la gaine extérieure interrompt ce profil alpha. Cette gaine extérieure accélère les modes d'ordre les plus élevés par rapport aux modes d'ordre inférieur. Ce phénomène est connu sous l'expression « effet de gaine ». Dans les mesures DMD les réponses acquises pour les positions radiales les plus élevées présentent alors des impulsions multiples, se traduisant par 10 un étalement temporel de la réponse résultante. La bande passante est nécessairement diminuée par cet effet de gaine. De telles fibres multimodes avec une bande passante importante sont notamment destinées à être utilisées pour de courtes distances dans un réseau local d'entreprise (parfois aussi désigné sous l'acronyme anglais de LAN pour "Local Area Network") dans lequel elles 15 peuvent subir des courbures fortuites. De telles courbures induisent une atténuation du signal et donc une dégradation du rapport signal sur bruit. Il est donc intéressant de concevoir une fibre multimode insensible aux courbures même pour des rayons de courbures inférieurs à 10mm. Il est connu de diminuer les pertes par courbure d'une fibre multimode en ajoutant une tranchée enterrée dans la gaine de la fibre. 20 Cependant la position et la profondeur de la tranchée doivent être soigneusement sélectionnées pour ne pas dégrader la bande passante. Le document JP200647719 décrit une fibre à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine permettant d'obtenir de faibles pertes par courbure. Cependant la bande passante n'est pas optimisée aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, et l'effet de gaine n'est 25 pas mentionné. Le document WO-A-2008085851 décrit une fibre optique à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine qui permet d'obtenir de faibles pertes par courbure. Cependant la bande passante de la fibre n'est pas optimisée aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, et l'effet de gaine n'est pas mentionné. Notamment le document ne présente aucune 30 valeur de dispersion modale calculée avec un masque couvrant la partie extérieure du coeur de la fibre tel que défini dans FOTP-220. Le document US-A-20090154888 décrit une fibre à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine qui permet d'obtenir de faibles pertes par courbure. Cependant la bande passante de la fibre n'est pas optimisée aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, et 35 l'effet de gaine n'est pas mentionné. Notamment le document ne présente aucune valeur de dispersion modale calculée avec un masque couvrant la partie extérieure du coeur de la fibre tel que défini dans FOTP-220. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -5- Le document EP-A-0131729 décrit une fibre optique à gradient d'indice présentant une tranchée enterrée dans la gaine. Selon ce document pour atteindre une large bande passante la distance entre la fin du coeur à profil en gradient d'indice et le début de la tranchée enterrée doit être comprise entre 0,5 et 2µm. Cependant les pertes par courbure de la fibre ne sont pas 5 optimisées, la bande passante de la fibre n'est pas optimisée aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, et l'effet de gaine n'est pas mentionné. Il existe donc un besoin pour une fibre optique multimode à gradient d'indice présentant des pertes par courbure réduites, et une bande passante élevée aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm avec un effet de gaine réduit, pour des applications de haut débit. 10 A cet effet, l'invention propose une fibre optique dont le coeur présente un profil à gradient d'indice, et qui possède une gaine intérieure et une tranchée enterrée. Les caractéristiques de la gaine intérieure et de la tranchée enterrée permettent d'obtenir de faibles pertes par courbure, tout en assurant une bande passante élevée aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, avec un effet de gaine réduit qui se traduit par une faible dispersion modale 15 calculée avec un masque couvrant la partie extérieure du coeur de la fibre tel que défini dans FOTP-220. L'invention propose plus particulièrement une fibre optique multimode comprenant un coeur et une gaine optique extérieure, le coeur comprenant depuis le centre vers la périphérie : - un coeur central présentant un rayon et un profil d'indice alpha par rapport à la gaine 20 optique extérieure, le coeur central ayant une différence d'indice par rapport à la gaine optique extérieure au début du profil alpha du coeur central et une différence d'indice par rapport à la gaine optique extérieure à la fin du profil alpha du coeur central; - une gaine intérieure entourantle coeur central, la gaine intérieure présentant un rayon, une largeur W2 et une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique extérieure ; 25 - une tranchée enterrée, entourant la gaine intérieure, la tranchée enterrée présentant une largeur, un rayon, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure, dans laquelle la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que 1000An3>AX(1000An2)2+BX(1000An2)+C, où 30 A=182,29Xw23-550Xw22+545Xw2-177,32, B=-135,42Xw23+402Xw22-399Xw2+130,22, et C=15Xw23-57,25Xw22+60,9Xw2-25,37 et 1000An3 A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -7- Selon un mode de réalisation, la fibre présente une ouverture numérique comprise entre 0,185 et 0,215. Selon un mode de réalisation, le profil d'indice alpha du coeur central présente un paramètre alpha ayant une valeur comprise entre 1,9 et 2,1. 5 Selon un mode de réalisation, le coeur central présente une valeur maximale de la différence d'indice par rapport à la gaine optique extérieure comprise entre 11 x 10-3 et 16x l0- 3 Selon un mode de réalisation, la largeur de la gaine intérieure est comprise entre 0,5 et 2µm. 10 Selon un mode de réalisation, la différence d'indice An2 de la gaine intérieure est comprise entre -0,6X10-3 et 2X10-3. Selon un mode de réalisation, la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée est comprise entre -15 X 10-3 et -3 x10-3. Selon un mode de réalisation, la largeur de la tranchée enterrée est comprise entre 3 et 15 5µm. Selon un mode de réalisation, le volume de la tranchée enterrée, défini par l'expression V3 = 2ir A%(r)r.dr r2 où rext et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée enterrée, et A% est la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure exprimée en pourcentage, est 20 compris entre 220 et 1200 %.µm2, de préférence entre 250 et 750 %.µm2. Selon un mode de réalisation, le rayon extérieur rext de la tranchée enterrée est inférieur ou égal à 32µm, de préférence inférieur ou égal à 30µm. L'invention concerne également une fibre optique multimode comprenant un coeur et une gaine optique extérieure, le coeur comprenant depuis le centre vers la périphérie: 25 - un coeur central présentant un rayon et un profil d'indice alpha par rapport à la gaine optique extérieure, le coeur central ayant une différence d'indice Ani par rapport à la gaine optique extérieure au début du profil alpha du coeur central et une différence d'indice à la fin du profil alpha du coeur central; - une gaine intérieure entourant le coeur central, la gaine intérieure présentant un rayon, 30 une largeur W2 et une différence d'indice 4n2 par rapport à la gaine optique extérieure ; - une tranchée enterrée entourant la gaine intérieure, la tranchée enterrée présentant une largeur, un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure, dans laquelle le rayon rext de la tranchée enterrée est inférieur à 32µm, le DMDext à la longueur 35 d'onde 850nm est inférieur à 0,33ps/m, la bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm est supérieure à 500MHz.km, les pertes par courbure à la longueur d'onde 850nm pour 2 tours A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -8- avec un rayon de courbure de 7,5mm sont inférieures à 0,2dB, et les pertes par courbure à la longueur d'onde 1300nm pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm sont inférieures à 0,5dB. Selon un mode de réalisation, la fibre présente, à la longueur d'onde 850nm, un 5 DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieur à 0,20ps/m, ou inférieure à 0,14ps/m. L'invention concerne également un système optique multimode comprenant au moins une portion de fibre selon l'invention. Selon un mode de réalisation, le système optique présente un débit supérieur ou égal à 10 10 Gb/s jusqu'à 100m. Selon un mode de réalisation, le système optique présente un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 300m. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple et en 15 référence aux dessins annexés, qui montrent : - figure 1, déjà décrite, un schéma illustrant une mesure DMD ; - figure 2, un profil d'indice d'un exemple de fibre selon l'invention ; - figure 3, un graphe présentant la dispersion modale à 850nm avec un masque couvrant la partie extérieure du coeur, et la bande passante OFL à 1300nm d'une fibre en fonction de la 20 différence d'indice de la gaine intérieure, pour une largeur de gaine intérieure et un volume de tranchée données, accompagné de schémas illustrant des mesures DMD ; - figure 4, un graphe présentant pour une largeur de gaine intérieure donnée, les zones garantissant les spécifications OM3 et OM4 pour la bande passante OFL et pour la dispersion modale DMD en fonction des différences d'indice de la gaine intérieure et de la tranchée 25 enterrée d'une fibre optique. L'invention sera mieux comprise en faisant référence à la figure 2 qui présente un profil d'indice de la fibre selon l'invention. La fibre de l'invention est une fibre optique multimode comprenant un coeur et une gaine optique extérieure. Le coeur comprend depuis le centre vers la périphérie un coeur 30 central, une gaine intérieure, et une tranchée enterrée. Le coeur central présente un rayon ri et un profil d'indice alpha par rapport à la gaine optique extérieure. Le coeur central présente une différence d'indice Ani par rapport à la gaine optique extérieure au début du profil alpha. Par l'expression « début du profil alpha » on entend le point du coeur central où le profil d'indice a une valeur maximale, typiquement au centre du coeur central. Le coeur central présente une 35 différence d'indice Anend par rapport à la gaine optique extérieure à la fin du profil alpha. Par l'expression « fin du profil alpha » on entend la distance radiale à partir de laquelle le profil d'indice n'est plus en "alpha". La gaine intérieure entoure le coeur central, et présente un rayon r2, une largeur W2 et une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -9- extérieure. La tranchée enterrée entoure la gaine intérieure, et présente une largeur W3, un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure. La différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que 5 1000An3>AX(1000An2)2+BX(1000An2)+C, où A=182,29Xw23-550Xw22+545 Xw2-177,32, B=-135,42Xw23+402Xw22-399Xw2+130,22, et C=15 Xw23-57,25 Xw22+60,9Xw2-25,37, et 1000An3 A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -10- entre -15x 10-3 et -3x103, ou comprise entre -10x103 et -5x103. La largeur w3 de la tranchée enterrée peut être comprise entre 3 et 5µm. La différence d'indice par rapport à la gaine extérieure peut également être exprimée en pourcentage par l'expression : 100 x (n 2 ûn aine Ao/ ù g o 2n2 où n est l'indice de réfraction, et nga111e est l'indice de réfraction de la gaine extérieure. Le volume v3 de la tranchée enterrée est défini par l'expression suivante : V3 = 2ir A%(r)r.dr r2 où rext et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée enterrée. 10 Le volume v3 de la tranchée enterrée peut être compris entre 220 et 1200%.µm2. Dans un mode de réalisation le volume v3 de la tranchée enterrée est compris entre 250 et 750%.µm2. Les caractéristiques de la tranchée enterrée permettent principalement d'obtenir de faibles pertes par courbure. La fibre présente également une gaine optique extérieure typique d'une fibre 15 multimode. Par exemple, la gaine optique extérieure peut être en silice naturelle pour des raisons de coût, mais elle peut également être en silice dopée. Selon un mode de réalisation, la fibre est constituée du coeur central, de la gaine intérieure, de la tranchée enterrée, et de la gaine optique extérieure. La gaine intérieure est directement adjacente au coeur central. La tranchée enterrée est directement adjacente à la 20 gaine intérieure, et la gaine optique extérieure est directement adjacente à la tranchée enterrée. Les caractéristiques de la fibre de l'invention, en particulier la relation entre la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et la différence d'indice Ana de la tranchée enterrée, permettent de faibles pertes par courbure tout en conservant une large bande passante aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. 25 En effet, à la longueur d'onde 850nm, la fibre présente des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,2dB, ou inférieures à 0,1dB. Les pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm peuvent même être inférieures à 0,05dB, ou inférieures à 0,01dB. A la longueur d'onde 1300nm, la fibre présente des pertes par courbure pour 2 tours 30 avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,5dB, ou inférieures à 0,3dB. A la longueur d'onde 1300nm, les pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm peuvent même être inférieures à 0,2dB, ou inférieures à 0,1dB. Les pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm peuvent même être inférieures à 0,05dB à la longueur d'onde 1300nm. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 5 2957153 -11- La fibre de l'invention présente également une bande passante supérieure aux fibres de l'art antérieur aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. En particulier la fibre présente une bande passante OFL supérieure à 1500MHz.km, voir supérieure à 3500MHz.km, et même supérieure à 10000MHz.km à la longueur d'onde 850nm. La fibre présente également une 5 bande passante OFL supérieure à 500MHz.km, voir supérieure à 650MHz.km à la longueur d'onde 1300nm. La bande passante OFL n'est pas le seul paramètre permettant d'apprécier l'utilisation d'une fibre dans une application de haut débit. Afin d'améliorer les performances de la fibre pour une application de haut débit, il est nécessaire de limiter l'effet de gaine dans la fibre à 10 l'interface coeur central û gaine intérieure. Le retard de dispersion modale acquis avec un masque couvrant la partie extérieure du coeur central de la fibre ou DMDext (qui correspond au terme anglais "DMD value on the outer mask 0-23µm" défini dans FOTP-220) permet de caractériser l'effet de gaine de la fibre. Le DMDext est issu d'un graphe DMD mesuré sur 750m de fibre. La source lumineuse 15 utilisée est un laser Ti : Saphir pulsé émettant à 850nm. La source émet des pulses de durée inférieure à 40ps à quart de hauteur, et de largeur spectrale efficace ou RMS (Root Mean Square) inférieure à 0,lnm. La fibre de l'invention présente un DMDext amélioré par rapport aux fibres de l'art antérieur. En effet les caractéristiques de la fibre de l'invention permettent de diminuer le 20 DMDext par rapport à une fibre de l'art antérieur. En particulier la fibre de l'invention peut présenter une valeur de DMDext inférieure à 0,33ps/m à la longueur d'onde 850nm. La fibre peut même présenter une valeur de DMDext inférieure à 0,20ps/m à la longueur d'onde 850nm, voire inférieure à 0,14ps/m à la longueur d'onde 850nm. Dans un mode de réalisation, la fibre de l'invention présente une large bande passante 25 aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm avec un effet de gaine réduit, des pertes par courbure améliorées, et un faible rayon extérieur rext de la tranchée enterrée. Le profil d'indice de la fibre de l'invention permet d'utiliser un volume v3 de tranchée enterrée élevé tout en limitant la largeur de l'ensemble constitué par le coeur central, la gaine intérieure, et la tranchée enterrée. Autrement dit, le profil d'indice de la fibre permet de faibles pertes par courbure, 30 grâce au volume de tranchée enterrée, tout en maintenant une faible valeur du rayon extérieur rext de la tranchée enterrée, et une large bande passante aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. Lors de la fabrication d'une fibre à partir d'une préforme, plus le rayon extérieur rext est petit, plus la longueur de fibre obtenue après fibrage est élevée. Autrement dit plus le rayon 35 extérieur rext de la tranchée enterrée est faible, plus la fibre produite peut être longue. De plus, lorsque le rayon extérieur rext est faible, la qualité du profil d'indice alpha du coeur central est plus facile à contrôler. Ce qui précède influe fortement sur les coûts et la vitesse de fabrication d'une fibre. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 - 12 - Le rayon extérieur rext de la tranchée enterrée peut être inférieur ou égal à 32µm, voire inférieur ou égal à 30µm. Ainsi la fibre de l'invention permet d'obtenir de faibles pertes par courbure et une large bande passante aux longueurs d'onde 800nm et 1300nm, avec un rayon extérieur rext limité et donc un faible coût de fabrication, et une vitesse de fabrication 5 améliorée. Néanmoins, plus le rayon extérieur rext est limité, plus la tranchée enterrée qui permet de garantir de faibles pertes par courbures risque de perturber les modes d'ordres les plus élevés et donc de diminuer la bande passante. Il faut donc choisir une différence d'indice An2, une largeur W2 de gaine intérieure, et une différence d'indice An3 de la tranchée enterrée telles que 10 la bande passante OFL soit supérieure à 500MHz.km à 1300nm et les mesures DMD à 850nm respectent les normes OM3 ou OM4. Ceci sera mieux compris en faisant référence à la figure 3. La figure 3 présente sur l'axe des ordonnées à gauche le DMDext mesuré à la longueur d'onde 850nm exprimé en ps/m, sur l'axe des ordonnées à droite la bande passante OFL mesurée à la longueur d'onde 1300nm 15 exprimée en MHz.km. L'axe des abscisses représente la différence d'indice de la gaine intérieure An2. La figure 3 présente également trois graphes de mesures DMD acquis aux points 1, 2, et 3. Les valeurs présentées en figure 3 sont acquises pour un volume de tranchée enterrée de 360%.µm2 et une largeur W2 de gaine intérieure de 1µm. Comme le montre la figure 3, pour un volume de tranchée enterrée et une largeur W2 de gaine intérieure données, la 20 différence d'indice An2 optimum pour le DMDext (point 1) ne correspond pas forcément à une bande passante supérieure à 500MHz.km à 1300nm. Pour améliorer la bande passante à 1300nm, il est nécessaire de perdre sur la dispersion modale pour les positions radiales les plus élevées, en accélérant les impulsions se propageant aux distances radiales situées dans la partie extérieure du coeur central. L'accélération des impulsions se propageant sur les 25 distances radiales situées dans la partie extérieure du coeur central est ajustée grâce à la différence d'indice An2 de la gaine intérieure. On peut accélérer très légèrement les impulsions se propageant sur les distances radiales situées dans la partie extérieure du coeur pour garder un DMDext respectant la norme OM4 (point 2). On peut encore augmenter l'accélération des impulsions se propageant sur les distances radiales situées dans la partie 30 extérieure du coeur central, ce qui dégrade légèrement le DMDext, mais améliore davantage la bande passante à 1300nm (point 3). La relation entre la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée permet le respect de la norme OM3 à la longueur d'onde 850nm, notamment sur les critères de dispersion modale DMD. Ainsi la fibre 35 de l'invention peut présenter une bande passante modale effective EMB supérieure à 2000MHz.km, un DMDext inférieure à 0,33ps/m, et une bande passante OFL supérieure à 1500MHz.km à la longueur d'onde 850nm, pour une ouverture numérique comprise entre 0,185 et 0,215, un rayon extérieur de tranchée rext inférieur à 32µm et un volume de tranchée A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -13- supérieur à 220%.µm2. La fibre respecte également la norme OM3 pour la longueur d'onde 1300nm, et peut présenter une bande passante OFL supérieure à 500MHz.km à la longueur d'onde 1300nm. Selon un mode de réalisation, la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine 5 intérieure, et la différence d'indice Ana de la tranchée enterrée sont telles que : 1000An3 Le tableau 2 présente les caractéristiques optiques obtenues par simulation des profils d'indice présentés dans le tableau 1. -14- R:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc Tableau 2 Exemples DMDext Bande Bande Pertes par courbure Pertes par courbure @850nm passante OFL passante OFL @850nm @1300nm [ps/m] @850nm @1300nm 2 tours @7,5mm 2 tours @7,5mm [MHz.km] [MHz.km] [dB] [dB] 1 0,09 8499 631 0,4 >0,6 Le tableau 2 présente de gauche à droite, les références des exemples de fibre, le DMDext à la longueur d'onde 850nm, les bandes passantes OFL aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, et les pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 5 7,5mm aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. Les exemples de fibre 5, 7 et 9 présentent de bonnes performances à la longueur d'onde 850nm. Elles présentent un DMDext et une bande passante OFL à la longueur d'onde 850nm qui respectent la norme OM3, et même la norme OM4 en ce qui concerne les exemples 7 et 9. Les exemples de fibre 5, 7 et 9 présentent également de faibles pertes par courbure. Leurs 10 pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm sont respectivement inférieures à 0,05dB et 0,2dB. Cependant les exemples de fibre sont différents en ce qui concerne la bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm. Les exemples de fibre 5 et 9 présentent une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm inférieure à 500MHz.km, ce qui est hors des spécifications des normes OM3 et OM4 pour la longueur d'onde 1300nm. L'exemple 7 selon l'invention a une gaine intérieure optimisée par rapport à la tranchée enterrée permettant d'obtenir une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm supérieure à 500MHz.km. Les deux exemples de fibre 10 et 11 présentent de faibles pertes par courbure aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. Leurs valeurs de pertes par courbure sont similaires car leurs volumes de tranchée sont très proches. L'exemple de fibre 10 présente une large bande passante à la longueur d'onde 1300nm, supérieure à 800MHz.km. Cependant le DMDext à la longueur d'onde 850nm est supérieur à 0,33ps/m. La fibre ne respecte pas la norme OM3. L'exemple de fibre 11 selon l'invention présente une largeur de la gaine intérieure qui permet de diminuer le DMDext à la longueur d'onde 850nm. L'exemple de fibre 11 selon l'invention A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc -15- 2957153 -16- présente un bon compromis pour des performances optimisées aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm. L'exemple 12 a un volume de tranchée enterrée trop faible et une gaine intérieure qui n'est pas optimisée. Les pertes par courbure sont très élevées et le DMDext à la longueur 5 d'onde 850nm est supérieur à 0,33ps/m. Le tableau 3 présente des profils d'indice de fibres fabriquées par la demanderesse, avec un coeur central en gradient d'indice ayant le même paramètre alpha. Tableau 3 Exemples Wi W2 W3 On13 An23 An33 V3 [µm] [µm] [µm] [X10- ] [X10- ] [X10- ] [%•µm2] 13 24,6 0,8 5,1 14,8 0,1 -7,8 482 14 24,9 1,0 4,8 15,4 0,4 -7,2 425 10 Le tableau 4 présente les caractéristiques optiques mesurées sur les exemples de fibre 13 et 14 fabriquées par la demanderesse. La source utilisée pour les mesures à 850nm est un laser Ti-Saphir dont la faible largeur spectrale et la courte durée des impulsions émises permettent une meilleure précision des mesures de dispersion modale. Les mesures de pertes par courbures sont réalisées selon les recommandations de la norme ITU-T G.651.1 (07/2007). La 15 mesure est appliquée selon la norme IEC 60793-1-7 qui décrit la procédure de mesure de pertes par macrocourbures des fibres optiques. Les conditions d'injection appliquées sont celles spécifiées dans la norme IEC 61280-4-1 qui décrit les conditions d'injection pour la mesure d'atténuation des fibres multimodes. Tableau 4 Exemples DMDext Bande Bande Pertes par courbure Pertes par courbure @850nm passante OFL passante OFL @850nm @1300nm [ps/m] @850nm @1300nm 2 tours @7,5mm 2 tours @7,5mm [MHz.km] [MHz.km] [dB] [dB] 13 0,20 4803 487 0,059 0,264 14 0,07 11928 531 0,062 0,282 20 L'exemple 13 est une fibre qui n'est pas selon l'invention. La largeur W2 et la différence d'indice An2 de la gaine intérieure ne sont pas optimisées par rapport à la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée. La bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm est inférieure à 500MHz.km L'exemple 14 est une fibre selon l'invention. La largeur W2 et la différence d'indice An2 de la gaine intérieure sont optimisées par rapport à la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée, ce qui permet d'obtenir de faibles pertes par courbure, une faible valeur de DMDext à la longueur d'onde 850nm, et une large bande passante à la longueur d'onde 1300nm. La figure 4 présente la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée en fonction de la différence d'indice An2 de la gaine intérieure, pour une largeur W2 de gaine de 1,2µm. Les exemples 3, 4, et 5 sont représentés. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 -17- Les courbes 1, 2, et 3 représentent respectivement les fonctions 1000An3=Ax(1000An2)2+Bx(1000An2)+C, 1000An3=Dx(1000An2)2+Ex(1000An2)+F, et 1000An3=Gx(1000An2)2+Hx(1000An2)+I où A, B, C, D, E, F G, H, et I sont déterminés par les relations précédemment données. La zone grise représente les couples (An2, An3) 5 permettant le respect de la norme OM4, notamment sur les critères de dispersion modale DMD à la longueur d'onde 850nm et plus particulièrement sur le critère de DMDext. La zone hachurée représente les couples (An2, An3) permettant le respect de la norme OM3, notamment sur les critères de dispersion modale à la longueur d'onde 850nm et plus particulièrement sur le critère de DMDext. Il faut noter que le respect de la norme OM4 10 implique également le respect de la norme OM3. Les couples (An2, An3) situés au-dessous de la courbe 1 ne permettent pas une bande passante optimisée à la longueur d'onde 1300nm, autrement dit, elles permettent une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm inférieure à 500MHz.km, ce qui ne permet pas de respecter la norme OM3. L'exemple 5 est dans ce cas. 15 Les couples (An2, An3) situés au-dessus de la courbe 1 et au-dessous de la courbe 3 présentent une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm supérieure à 500MHz.km, et respectent la norme OM3 à la longueur d'onde 850nm, notamment sur le critère de DMDext. Ceci est le cas pour les exemples 3 et 4. Les couples (An2, An3) situés au-dessus de la courbe 1 et au-dessous de la courbe 2 20 présentent une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm supérieure à 500MHz.km, et respectent la norme OM4 à la longueur d'onde 850nm, notamment sur le critère de DMDext. L'exemple 4 est dans ce cas. L'invention concerne également une fibre optique multimode comprenant un coeur et une gaine optique extérieure. Le coeur comprend depuis le centre vers la périphérie un coeur 25 central, une gaine intérieure, et une tranchée enterrée. Le coeur central présente un rayon ri et un profil d'indice alpha par rapport à la gaine optique extérieure. Le coeur central présente une différence d'indice Ani par rapport à la gaine optique extérieure au début du profil alpha, et une différence d'indice Anend à la fin du profil alpha du coeur central. La gaine intérieure entoure le coeur central, et présente un rayon r2, une largeur W2 et une différence d'indice An2 30 par rapport à la gaine optique extérieure. Dans un mode de réalisation, la gaine intérieure est située en périphérie du coeur central. La tranchée enterrée entoure la gaine intérieure, et présente une largeur W3, un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure. Dans un mode de réalisation, la tranchée enterrée est située en périphérie de la gaine intérieure. La fibre présente un rayon rext de la tranchée enterrée inférieur à 32µm, un DMDext à la longueur d'onde 850nm inférieur à 0,33ps/m, une bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm supérieure à 500MHz.km, des pertes par courbure à la longueur d'onde 850nm pour deux tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,2dB, et des pertes par courbure à la longueur d'onde 1300nm pour deux tours avec un rayon de A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 - 18- courbure de 7,5mm inférieures à 0,5dB. La fibre peut présenter, à la longueur d'onde 850nm, un DMDext inférieur à 0,20ps/m, ou inférieure à 0,14ps/m. Selon un mode de réalisation, la fibre de l'invention est compatible avec la norme ITUT G.651.1. Ainsi elle présente un diamètre de coeur de 501_tm, et une ouverture numérique de 5 0,2±0,015. L'invention concerne également un système optique multimode comprenant au moins une portion de fibre selon l'invention. En particulier le système optique peut présenter un débit supérieur ou égal à 10Gb/s jusqu'à 100m. Le système optique peut également présenter un débit supérieur ou égal à lOGb/s jusqu'à 300m. 10 La fibre de l'invention peut être avantageusement utilisée pour obtenir de faibles pertes par courbure et une large bande passante aux longueurs d'onde 850nm et 1300nm, dans un processus de fabrication à haut volume et de faible coût. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple. La fibre selon l'invention peut être installée dans de nombreux systèmes de 15 transmission avec une bonne compatibilité avec les autres fibres du système. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc REVENDICATIONS1. Une fibre optique multimode comprenant un coeur et une gaine optique extérieure, le coeur comprenant depuis le centre vers la périphérie : - un coeur central présentant un rayon ri et un profil d'indice alpha par rapport à la gaine optique extérieure, le coeur central ayant une différence d'indice Ani par rapport à la gaine optique extérieure au début du profil alpha du coeur central et une différence d'indice Anend par rapport à la gaine optique extérieure à la fin du profil alpha du coeur central; - une gaine intérieure entourant le coeur central, la gaine intérieure présentant un rayon r2, une largeur W2, et une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique extérieure ; - une tranchée enterrée entourant la gaine intérieure, la tranchée enterrée présentant une largeur W3, un rayon rext, et une différence d'indice An3 par rapport à la gaine optique extérieure, dans laquelle la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que 1000An3>AX(1000An2)2+BX(1000An2)+C, où A=182,29Xw23-550Xw22+545Xw2-177,32, B=-135,42Xw23+402Xw22-399Xw2+130,22, et C=15 Xw23-57,25 Xw22+60,9Xw2-25,37 et 1000An3 2. La fibre de la revendication 1 dans laquelle la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et la différence d'indice An3 de la tranchée enterrée sont telles que 1000An3 3. La fibre de la revendication 1 ou 2 dans laquelle la différence d'indice An2 et la largeur W2 de la gaine intérieure, et les pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm PPC7,5mm sont telles que Jx(1000An2)+K 4. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 10 850nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,2dB, ou inférieures à 0,1 dB. 5. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,05dB, ou inférieures à 0,01 dB. 15 6. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 1300nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,5dB, ou inférieures à 0,3dB. 7. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 1300nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm 20 inférieures à 0,2dB, ou inférieures à 0,1 dB. 8. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 1300nm, des pertes par courbure pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm inférieures à 0,05dB. 9. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 25 850nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 1500MHz.km. R:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 - 21 - 10. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 3500MHz.km. 11. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 5 1300nm, une bande passante en condition d'injection saturée (Overfilled Launch-OFL-Bandwidth) supérieure à 500MHz.km. 12. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850nm, un DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieur à 0,33ps/m. 10 13. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant une ouverture numérique comprise entre 0,185 et 0,215. 14. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle le profil d'indice alpha du coeur central présente un paramètre alpha a ayant une valeur comprise entre 1,9 et 2,1. 15 15. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle le coeur central présente une valeur maximale Ani de la différence d'indice par rapport à la gaine optique extérieure comprise entre 1 1 X 10-3 et 16x103. 16. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle la largeur W2 de la gaine intérieure est comprise entre 0,5 et 2µm. 20 17. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle la différence d'indice An2 de la gaine intérieure est comprise entre -0,6X10-3 et 2X10-3. 18. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle la différence d'indice Ana de la tranchée enterrée est comprise entre -15x1 0-3 et -3 X l 0-3. 19. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle la largeur W3 de la 25 tranchée enterrée est comprise entre 3 et 5µm. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 - 22 - 20. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle le volume de la tranchée enterrée, défini par l'expression v3 = 2ir f A%(r)r.dr rZoù rext et r2 sont respectivement le rayon extérieur et intérieur de la tranchée enterrée, et A% est la différence d'indice par rapport à la gaine extérieure exprimée en pourcentage, est 5 compris entre 220 et 1200 %.µm2, de préférence entre 250 et 750 %.µm2. 21. La fibre de l'une des revendications précédentes dans laquelle le rayon extérieur rext de la tranchée enterrée est inférieur ou égal à 32µm, de préférence inférieur ou égal à 30µm. 22. Une fibre optique multimode comprenant un coeur et une gaine optique extérieure, le 10 coeur comprenant depuis le centre vers la périphérie : - un coeur central présentant un rayon r1 et un profil d'indice alpha par rapport à la gaine optique extérieure, le coeur central ayant une différence d'indice Ani par rapport à la gaine optique extérieure au début du profil alpha du coeur central et une différence d'indice Anend à la fin du profil alpha du coeur central; 15 - une gaine intérieure entourant le coeur central, la gaine intérieure présentant un rayon r2, une largeur W2, et une différence d'indice An2 par rapport à la gaine optique extérieure ; - une tranchée enterrée entourant la gaine intérieure, la tranchée enterrée présentant une largeur w3, un rayon rext, et une différence d'indice Ana par rapport à la gaine 20 optique extérieure, dans laquelle le rayon rext de la tranchée enterrée est inférieur à 32µm, le DMDext à la longueur d'onde 850nm est inférieur à 0,33ps/m, la bande passante OFL à la longueur d'onde 1300nm est supérieure à 500MHz.km, 25 les pertes par courbure à la longueur d'onde 850nm pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm sont inférieures à 0,2dB, et les pertes par courbure à la longueur d'onde 1300nm pour 2 tours avec un rayon de courbure de 7,5mm sont inférieures à 0,5dB. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc 2957153 - 23 - 23. La fibre de l'une des revendications précédentes présentant, à la longueur d'onde 850nm, un DMDext ("DMD value on the outer mask 0-23µm" en anglais) inférieur à 0,20ps/m, ou inférieure à 0,14ps/m. 24. Système optique multimode comprenant au moins une portion de fibre selon l'une 5 des revendications 1 à 23. 25. Système optique selon la revendication 24 présentant un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 100m. 26. Système optique selon la revendication 24 ou 25 présentant un débit supérieur ou égal à 10 Gb/s jusqu'à 300m. A:A31200A31282 AOB\31282--100301-texte dépot.doc