Brevet FR2962230A1 — publié le 20120106

-1- FIBRE OPTIQUE MONOMODE La présente invention concerne le domaine des transmissions par fibre optique, et plus spécifiquement, une fibre optique présentant une surface effective 5 élargie sans augmentation des pertes par courbures. D'une façon générale, la notion de surface effective a été introduite dans le domaine des fibres optiques pour calculer les effets non linéaires. Elle correspond habituellement à la section utile d'une fibre optique, définie à partir de la distribution modale du champ se propageant dans la fibre. 10 A titre d'exemple non limitatif, la surface effective, notée dans toute la suite de la description Aeff (pour "effective arec" en anglais), est définie ici comme : i. z J F(r) 2 rdr Aeff = 2~ ~0 J F(r) 4 rdr 0 où F(r) est la distribution modale du mode fondamental LP01 au rayon r, c'est-à-dire à la distance polaire r, en coordonnées polaires, d'un point dans un repère transversal 15 à et centré par rapport à la fibre. Par ailleurs, pour des fibres optiques, on qualifie généralement le profil d'indice de réfraction en fonction de l'allure du graphe de la fonction qui associe au rayon de la fibre l'indice de réfraction. On représente de façon classique sur les abscisses la distance r au centre de la fibre, et sur les ordonnées la différence entre 20 l'indice de réfraction à la distance r et l'indice de réfraction de la gaine extérieure de la fibre. La gaine extérieure faisant fonction de gaine optique présente un indice de réfraction sensiblement constant ; cette gaine optique est généralement composée de silice pure mais peut également contenir un ou plusieurs dopants. On parle ainsi de profil d'indice de réfraction en "échelon" (également appelé profil "à saut d'indice"), 25 en "trapèze", en "parabole" (également appelé profil "à gradient d'indice" ou en "alpha") ou en "triangle" pour des graphes qui présentent des formes respectives d'échelon, de trapèze, de parabole 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 en pratique à un profil sensiblement 30 différent. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -2- 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, appelée également gaine extérieure, et ayant pour fonction de confiner le signal optique dans le coeur. A cet effet, les indices de réfraction du coeur ne et de la gaine ng sont tels que nc>ng. Comme cela est bien connu, la propagation d'un signal optique dans une fibre optique monomode se décompose en un mode fondamental (dénommé LP01) guidé dans le coeur et en des modes secondaires guidés sur une certaine distance dans l'ensemble coeur-gaine, appelés modes de gaine. Le coeur peut être constitué de plusieurs zones, dont : - la partie centrale ou coeur central, de rayon ri, a un indice de réfraction ni>ng ; et - plusieurs autres zones, de rayons respectifs ri, situées entre le coeur central et la gaine optique, ayant des indices de réfraction ni est monomode lorsque l'atténuation du mode LP11 est supérieure ou égal à 19,3 dB. Selon les recommandations du sous-comité 86A de la Commission Electrotechnique Internationale dans la norme CEI 60793-1-44, la longueur d'onde de coupure en câble est déterminée en imposant à la fibre deux boucles de rayon 40 mm et en 5 arrangeant le reste de la fibre (soit 21,5 m de fibre) sur un mandrin de rayon 140 mm. La longueur d'onde de coupure effective sur fibre est également définie dans la norme CEI 60793-1-44 et correspond à la longueur d'onde pour laquelle l'atténuation du mode LP11 est supérieure ou égale à 19,3 dB pour un conditionnement de 2 m de fibre sur un mandrin de rayon 140 mm. 10 Typiquement, les systèmes de transmission terrestres utilisent des fibres de ligne SSMF (en anglais "Standard Single Mode Fiber") présentant une dispersion positive, une surface effective Aeff pouvant aller jusqu'à environ 80 µcri et une atténuation d'environ 0,19 dB/km. Les systèmes de transmission sous-marine avec répéteurs utilisent des lignes de transmission hybrides avec des fibres présentant une dispersion positive, une grande surface effective (environ 100 à 110 µm) et une faible atténuation (0,17 à 0,19 dB/km) et des fibres présentant une dispersion négative. Les systèmes de transmission sous-marine sans répéteurs utilisent typiquement des lignes de transmission comprenant des combinaisons de fibres présentant une dispersion positive (fibres à coeur en silice pure présentant une surface effective comprise entre 80 et 110 µm ). Récemment, des tests en laboratoire ont montré des produits records, du point de vue de la capacité rapportée à la distance, obtenus avec des fibres présentant une surface effective d'environ 120 µm , utilisant de la détection cohérente associée à des formats de modulation sophistiqués. De façon connue en soi, une augmentation de la surface effective d'une fibre de transmission contribue à réduire les effets non linéaires préjudiciables dans la fibre. Une fibre de transmission présentant une surface effective élargie permet une transmission sur une distance plus longue et/ou une augmentation des marges de fonctionnement du système de transmission. Toutefois, une surface effective Aeff d'environ 130 µm représente actuellement une limite maximale susceptible d'être obtenue, si on souhaite par ailleurs à la fois garantir un faible niveau de pertes par courbures, avoir une longueur d'onde de coupure en câble Xcc inférieure, par exemple, à 1450 nm et s'assurer que la R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -4- dispersion chromatique et la pente de dispersion chromatique pourront être traitées soit par des modules de compensation, soit par une détection cohérente associée à des formats de modulation sophistiqués. Ainsi, le problème qui se pose consiste à augmenter la surface effective Aeff 5 au-delà de 150 1.1m2, sans augmenter de façon significative les coûts de fabrication et sans pénaliser les performances du point de vue des pertes par courbures. A titre secondaire, on cherche aussi à maintenir la valeur de la dispersion chromatique et de la pente de dispersion chromatique à des valeurs respectivement inférieures à 22 ps/nm/km et 0,07 ps/(nm2.km) et à garantir un mode de transmission 10 monomode sur la bande C étendue [1530-1569 nm]. Pour augmenter la surface effective des fibres monomode, on utilise habituellement des profils à saut d'indice, dans des configurations soit à gaine constante, soit à gaine enterrée. Le document US-A-6 658 190 décrit de tels profils, qui présentent une 15 surface effective Aeff supérieure à 100 1.1m2. Cependant, les exemples décrits dans le document US-A-6 658 190 ne sont optimisés ni en ce qui concerne les pertes par courbures, ni en ce qui concerne les coûts de fabrication. L'échantillon 5 décrit dans le document US-A-6 658 190 présente un profil à saut d'indice, avec une gaine constante et une surface effective de 20 155 µm , mais ses pertes par macro- et micro-courbures ne sont pas satisfaisantes. Les échantillons 6, 7 et 8, ayant des profils à saut d'indice et gaine enterrée, présentent des surfaces effectives supérieures à 150 1.1m2, mais le rayon extérieur de la gaine enterrée est très grand (supérieur à 29 µm), ce qui est pénalisant pour le coût de fabrication. 25 Le document US-A-7 076 139 décrit des fibres optiques à saut d'indice et gaine enterrée pour lesquelles Ani Le document US-A-6 483 975 décrit des profils de fibre constitués d'un coeur central, d'une gaine intermédiaire et d'une gaine enterrée ayant une surface effective Aeff supérieure à 100 1.1m2. Cependant, le rayon du coeur central est trop petit (inférieur à 6,4 µm) et la 5 gaine enterrée est trop large (supérieure à 15 µm) et n'est pas assez profonde (supérieure à -2,9.10-3) pour permettre d'obtenir à la fois une surface effective supérieure à 150 µm et des pertes par courbures satisfaisantes. En outre, le rayon extérieur de la gaine enterrée est très grand, ce qui implique des coûts de fabrication élevés. 10 Le document EP-A-1 477 831 décrit notamment des profils de fibre ayant un coeur central, une gaine intermédiaire et une gaine enterrée, présentant une surface effective Aeff supérieure à 95 µm (avec un exemple où Aeff = 171 µm) et une longueur d'onde de coupure en câble Xcc inférieure ou égale à 1310 nm. Cependant, avec de telles valeurs de Xcc, on ne peut pas avoir à la fois une 15 surface effective Aeff supérieure ou égale à 150 µm et de bonnes performances en termes de pertes par courbures. En outre, le diamètre extérieur de la gaine enterrée est très élevé (supérieur à 33 µm), ce qui augmente fortement le coût de fabrication. Le document US-A-7 254 305 décrit des profils de fibre ayant un coeur central, une gaine intermédiaire et une gaine enterrée, présentant une pente de 20 dispersion chromatique inférieure à 0,07 ps/nm2/km et une atténuation inférieure à 0,20 dB/km. La valeur maximale de la surface effective Aeff divulguée dans le document US-A-7 254 305 est de 106 1.1m2, pour une longueur d'onde de coupure en câble Xcc de 1854 nm. 25 Cependant, pour les profils décrits dans le document US-A-7 254 305, les valeurs de Ani, c'est-à-dire la différence d'indice entre le coeur central et la gaine extérieure (supérieure à 4,3.10-3) et de Ana, c'est-à-dire la différence d'indice entre la tranchée et la gaine extérieure (supérieure à -4,3.10-3), sont trop élevées pour permettre d'obtenir à la fois une surface effective supérieure à 150 µm et des pertes 30 par courbures satisfaisantes. Le document EP-A-1 978 383 décrit des profils de fibre ayant un coeur central, une gaine intermédiaire et une gaine enterrée présentant une surface effective R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -6 Aeff supérieure ou égale à 120 µcri et une longueur d'onde de coupure effective sur fibre inférieure à 1600 nm. Tous les exemples décrits dans le document EP-A-1 978 383 ont des différences d'indice de coeur central Ani supérieures à 3,9.10-3. Cependant, avec de 5 telles contraintes sur la longueur d'onde de coupure et sur l'indice du coeur central, il n'est pas possible d'atteindre une surface effective supérieure ou égale à 150 um . La valeur maximale de Aeff divulguée dans le document EP-A-1 978 383 est en effet de 135 um2 seulement. Le document WO-A-2008 137150 décrit des profils de fibres ayant un coeur 10 central, une gaine intermédiaire et une gaine enterrée avec une surface effective Aeff supérieure à 110 um2 et une longueur d'onde de coupure en câble ~,cc inférieure à 1500 nm, ainsi que des pertes par macro-courbures inférieures à 0,7 dB/tour pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1550 nm. Cependant, de telles contraintes sur Xcc et/ou sur les pertes par courbures ne 15 permettent pas d'atteindre une surface effective supérieure ou égale à 150 um . Deux exemples avec Aeff > 150 µm sont donnés dans le document WO-A-2008 137150 : - d'une part, la fibre 7, où Aeff vaut 155 µm et le rayon extérieur de la gaine enterrée est trop grand (environ 27,5 µm), ce qui induit des coûts de fabrication élevés ; et 20 - d'autre part, la fibre 8, où Aeff vaut 167 µm et le rayon extérieur de la gaine enterrée est de 18,5 µm ; toutefois, les pertes par macro-courbures ne sont pas optimisées (elles sont d'environ 10 dB/m à la longueur d'onde de 1550 nm et supérieures à 0,1 dB/100 tours pour un rayon de courbure de 30 mm à la longueur d'onde de 1625 nm). En outre, le volume de la tranchée (qui sera défini plus loin) 25 n'est pas optimisé en fonction des dimensions données du coeur central. Ainsi, l'art antérieur précité ne propose aucun compromis satisfaisant sur les caractéristiques de profil et/ou de propagation qui permettrait d'obtenir une fibre optique à tranchée enterrée présentant une grande surface effective et des pertes par macro- et micro-courbures relativement faibles, sans pour autant que le coût de 30 fabrication de la fibre soit augmenté de façon significative. La présente invention vise à proposer un meilleur compromis que ceux de l'art antérieur entre divers paramètres qui contribuent aux performances de la fibre. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -7- Il est notamment proposé d'utiliser des profils ayant un coeur central, une gaine intermédiaire, une gaine enterrée et une gaine optique, où le coeur central présente une différence d'indice de réfraction Ani (avec la gaine optique) comprise entre 2,6.10-3 et 3,5.10-3 et un rayon extérieur de gaine enterrée inférieur à 24 µm. I1 5 est également proposé de relâcher la contrainte portant sur la longueur d'onde de coupure en câble, notée Xcc, des fibres optiques à gaine enterrée, c'est-à-dire de tolérer une augmentation de la longueur d'onde de coupure en câble Xcc, la valeur de Xcc restant toutefois inférieure ou égale à 2000 nm, afin d'atteindre pour de telles fibres une surface effective supérieure ou égale à 150 µcri à la longueur d'onde de 10 1550 nm. Il est proposé d'optimiser notamment la position et les dimensions de la tranchée pour permettre le relâchement limité précité de la contrainte sur Xcc et pour garantir de très faibles pertes par courbures. En outre, il est proposé de maintenir, pour une longueur d'onde de 1550 nm, 15 la dispersion chromatique à une valeur comprise entre 14 ps/nm/km et 24 ps/nm/km, voire inférieure à 22 ps/nm/km, et la pente de dispersion chromatique à une valeur inférieure à 0,08 ps/(nm .km), voire inférieure à 0,070 ps/(nm2.km). A cet effet, l'invention propose plus particulièrement une fibre optique monomode, comprenant, depuis le centre vers la périphérie, un coeur central, une 20 gaine intermédiaire, une tranchée et une gaine optique, - le coeur central présentant un rayon ri et une différence d'indice de réfraction Ani avec la gaine optique qui est comprise entre 2,6.10-3 et 3,5.10-3, - la gaine intermédiaire présentant un rayon r2 et une différence d'indice de réfraction An2 avec la gaine optique, 25 - la tranchée présentant un rayon r3 qui est inférieur à 24 µm et une différence d'indice de réfraction Ana avec la gaine optique qui est comprise entre -15,0.10-3 et -4,5.10-3, le volume de la tranchée, Via, défini comme V13 = 2n. r3 J An(r)rdr rZ , étant compris entre 170 %.µm2 et 830 %.µm2, la fibre présentant une surface effective supérieure ou égale à 150 µm à la longueur 30 d'onde de 1550 nm. Ainsi, en particulier, la différence d'indice Ani ci-dessus permet d'atteindre une surface effective Aeff supérieure ou égale à 150 µm à 1550 nm, le rayon r3 ci- R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -8 dessus permet de réduire les coûts de fabrication, et la différence d'indice Ana ci-dessus permet d'obtenir des valeurs satisfaisantes du volume de la tranchée, à savoir, comprises entre une valeur minimale qui permet de minimiser les pertes par courbures et une valeur maximale qui permet de minimiser la longueur d'onde de 5 coupure en câble. Dans un mode particulier de réalisation, le volume de la tranchée, V13, satisfait la relation suivante en fonction du volume du coeur central, V11, défini comme V11 = 2n. rl J An(r)rdr 0 V13 > 2,21.104.exp(-0,117.V11)+170 10 où Vil et V 13 sont exprimés en %.1.1m'. Avantageusement, la fibre selon l'invention présente des pertes par macrocourbures inférieures à 5 dB/m pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1550 nm. Avantageusement, la fibre selon l'invention présente des pertes par macro-15 courbures inférieures à 10 dB/m pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1625 nm. Avantageusement, la fibre selon l'invention présente des pertes par macrocourbures inférieures à 0,05 dB/100 tours pour un rayon de courbure de 30 mm à la longueur d'onde de 1625 nm. 20 La relation donnée plus haut entre le volume de la tranchée V13 et le volume du coeur central V11 permet de garantir que le niveau de pertes par macro-courbures ne dépasse pas les valeurs mentionnées ci-dessus. Dans un mode particulier de réalisation, le rayon (ri) du coeur central est compris entre 6,5 µm et 10 µm. 25 Cela permet d'atteindre une surface effective Aeff supérieure ou égale à 150 µm à 1550 nm avec la plage de valeurs de Ont mentionnée ci-dessus. Dans des modes particuliers de réalisation, la différence r2-r1 entre le rayon de la gaine intermédiaire (r2) et le rayon du coeur central (ri) est comprise entre 2,0 et 10, voire entre 3,5 et 10. 30 D'une part, les valeurs minimales de r2-r1 ci-dessus permettent de garder la dispersion chromatique et la pente de la dispersion chromatique dans des valeurs mentionnées ci-après. D'autre part, les valeurs maximales de r2-r1 ci-dessus R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc - 9 permettent de limiter le rayon extérieur r3 de la tranchée et de garantir que le niveau des pertes par courbures ne dépasse pas les valeurs mentionnées plus haut. Dans un mode particulier de réalisation, la différence r3-r2 entre le rayon de la tranchée (r3) et le rayon de la gaine intermédiaire (r2) est comprise entre 3µm et 12 µm. Cela permet d'obtenir un volume de tranchée suffisamment grand tout en conservant un rayon extérieur limité. Selon les modes de réalisation, la fibre conforme à l'invention présente en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la gaine intermédiaire présente une différence d'indice de réfraction (An2) avec la gaine optique comprise entre -1.10-3 et +1.10-3 ; - la fibre présente une longueur d'onde de coupure en câble inférieure ou égale à 2000 nm, voire inférieure ou égale à 1800 nm, voire inférieure ou égale à 1600 nm ; - la fibre présente un diamètre de mode, MFD, supérieur ou égal à 13 µm à la longueur d'onde de 1550 nm ; - la fibre présente une dispersion chromatique comprise entre 14 ps/nm/km et 24 ps/nm/km, voire entre 14 ps/nm/km et 22 ps/nm/km, à la longueur d'onde de 1550 nm ; - la fibre présente une valeur de pente de dispersion chromatique inférieure à 0,08 ps/(nm2.km), voire inférieure à 0,070 ps/(nm2.km), à la longueur d'onde de 1550 nm. Ainsi, la fibre optique conforme à l'invention présente des pertes par courbures plus faibles et un rayon extérieur de gaine enterrée plus petit que ceux des fibres de l'art antérieur, à surface effective, dispersion chromatique, pente de dispersion chromatique et diamètre de fibre comparables. La présente invention propose aussi un système optique recevant au moins une portion de fibre conforme à l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 10 - - la figure 1 montre une représentation graphique du profil de consigne d'une fibre optique conforme à la présente invention, dans un premier mode particulier de réalisation ; - la figure 2 montre une représentation graphique du profil de consigne 5 d'une fibre optique conforme à la présente invention, dans un deuxième mode particulier de réalisation ; et - la figure 3 est un graphique montrant deux courbes représentant respectivement des volumes minimal et maximal de la tranchée du profil d'une fibre optique conforme à l'invention, en fonction du volume du coeur central de la fibre. 10 La présente invention propose d'élargir la surface effective Aeff d'une fibre optique monomode au-delà de 150 µcri en relâchant la contrainte sur la longueur d'onde de coupure en câble Xcc, c'est-à-dire en acceptant que Xcc dépasse 1450 nm. A cet effet, l'invention propose d'utiliser des profils de fibre à gaine enterrée. Ainsi, la fibre de l'invention présente un coeur central, une gaine 15 intermédiaire et une tranchée ou gaine enterrée. Typiquement, le coeur central, la gaine intermédiaire et la gaine enterrée sont obtenus par dépôt de type CVD (acronyme de l'anglais "Chemical Vapor Deposition") dans un tube de silice. La gaine optique extérieure est constituée par le tube et la recharge du tube, laquelle est généralement en silice naturelle ou dopée, mais peut également être obtenue par toute 20 autre technique de dépôt (VAD, acronyme de l'anglais " Vapor Axial Deposition" ou OVD, acronyme de l'anglais "Outside Vapor Deposition"). Par exemple, la gaine enterrée peut être réalisée par dépôt de type PCVD (acronyme de l'anglais "Plasma Chemical Vapor Deposition") permettant d'incorporer une grande quantité de fluor - ou tout autre dopant permettant de réduire 25 l'indice de réfraction par rapport à celui de la silice - pour former des gaines fortement enterrées. On peut également envisager de réaliser la gaine enterrée par incorporation de micro-trous ou micro-bulles plutôt que par dopage. Toutefois, le dopage reste généralement plus facile à contrôler pour une fabrication industrielle que l'incorporation de micro-bulles. 30 Le profil du coeur central de la fibre de l'invention peut être à saut d'indice, ou trapézoïdal, ou encore à gradient d'indice, ces exemples de profils étant donnés à titre non limitatif. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -11- La position et le volume de la gaine enterrée ou tranchée peuvent être optimisés en fonction des dimensions du coeur central afin de : - minimiser les pertes par courbures, - minimiser le rayon extérieur de la gaine enterrée afin de ne pas 5 augmenter le coût de fabrication de façon significative, - et éventuellement maintenir la longueur d'onde de coupure en câble Xcc à une valeur inférieure ou égale à 2000 nm. Avantageusement, le volume de la tranchée est choisi de façon à être à la fois : 10 - suffisamment grand pour permettre d'obtenir de très faibles pertes par macro-courbures, à savoir, inférieures à 5 dB/m pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1550 nm, inférieures à 10 dB/m pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1625 nm et inférieures à 0,05 dB/100 tours à la longueur d'onde de 1625 nm pour un rayon de courbure de 30 mm ; et 15 - suffisamment petit pour minimiser la longueur d'onde de coupure en câble Xcc pour une surface effective Aeff donnée. En outre, avantageusement, la position de la tranchée est choisie de façon à être à la fois : - suffisamment proche du coeur central pour minimiser le rayon extérieur 20 de la gaine enterrée et les pertes par micro-courbures ; et - suffisamment éloignée du coeur central pour maintenir la valeur de la dispersion chromatique entre 14 ps/nm/km et 24 ps/nm/km et la valeur de la pente de la dispersion chromatique en dessous de 0,08 ps/(nm2.km) et, encore plus avantageusement, maintenir la valeur de la dispersion chromatique entre 25 14 ps/nm/km et 22 ps/nm/km et la valeur de la pente de la dispersion chromatique en dessous de 0,070 ps/(nm2.km). La figure 1 illustre un profil d'indice de réfraction pour une fibre de transmission selon l'invention dans un premier mode particulier de réalisation, dans lequel le profil est à saut d'indice (coeur central en échelon). 30 La figure 2 illustre un profil d'indice de réfraction pour une fibre de transmission selon l'invention dans un deuxième mode particulier de réalisation, dans lequel le profil est à gradient d'indice (coeur central en alpha, dit aussi parabolique). R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 12 - Il est à noter que ces deux modes de réalisation sont donnés à titre non limitatif. En effet, le coeur central peut tout aussi bien avoir une forme trapézoïdale (par exemple). Les profils illustrés sont des profils de consigne, c'est-à-dire représentatifs 5 du profil théorique de la fibre, la fibre réellement obtenue après fibrage d'une préforme pouvant présenter un profil sensiblement différent. De manière connue en soi, une fibre optique est obtenue par étirage d'une préforme. A titre d'exemple, la préforme peut être constituée d'un tube de verre (silice pure) de très haute qualité qui forme une partie de la gaine optique extérieure 10 finale et entoure le coeur central et les gaines intérieures de la fibre ; ce tube peut ensuite être rechargé pour augmenter son diamètre avant de passer à l'opération de fibrage sur une tour de fibrage. Pour la fabrication de la préforme, le tube est généralement monté horizontalement et maintenu à ses deux extrémités par des barreaux de verre dans un tour verrier ; puis le tube est mis en rotation et chauffé 15 localement pour le dépôt de composants déterminant la composition de la préforme. Cette composition détermine les caractéristiques optiques de la future fibre. La fibre selon l'invention comprend un coeur central présentant une différence d'indice Ani (dont la valeur peut, soit être sensiblement constante, soit dépendre de la distance r par rapport au centre de la fibre, selon que le coeur central 20 est à saut ou à gradient d'indice, respectivement) avec une gaine extérieure faisant fonction de gaine optique, une gaine intermédiaire présentant une différence d'indice An2 (constante et éventuellement négative) avec la gaine extérieure ainsi qu'une gaine enterrée (également appelée une tranchée), présentant une différence d'indice Ana (constante et négative) avec la gaine extérieure. Il est à noter que, dans toute la 25 description, le terme "différence d'indice" n'exclut pas la valeur nulle. Les indices de réfraction dans la gaine intermédiaire et dans la tranchée sont sensiblement constants sur toute leur largeur. L'indice de réfraction dans le coeur central est sensiblement constant dans le mode de réalisation de la figure 1 et suit une courbe parabolique qui décroît du centre vers l'extérieur de la fibre dans le mode de 30 réalisation de la figure 2. On définit la largeur du coeur central par son rayon ri et la largeur des gaines (gaine intermédiaire et gaine enterrée) par leurs rayons extérieurs respectifs, r2 et r3. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 -13- Dans le mode de réalisation de la figure 2, on voit qu'au centre du coeur, soit pour r = 0, la valeur de la différence d'indice est Ani et qu'à l'extrémité du coeur, soit pour r = ri, la valeur de la différence d'indice est An2. Pour définir un profil d'indice de consigne pour une fibre optique, on prend 5 généralement comme référence la valeur d'indice de la gaine extérieure. Les valeurs d'indice du coeur central, de la gaine intermédiaire et de la tranchée enterrée sont alors présentées comme des différences d'indice Ani,2,3. Généralement, la gaine extérieure est composée de silice, dopée ou non. Chaque section du profil de fibre peut aussi être définie à partir d'intégrales 10 qui lient les variations d'indices avec le rayon de chaque section de la fibre. On peut ainsi définir trois intégrales de volume pour la fibre de l'invention, représentatives du volume du coeur central Vii, du volume de la gaine intermédiaire Vit et du volume de la tranchée V13. L'expression "volume" n'est pas à entendre de manière géométrique mais correspond à une valeur tenant compte de trois 15 dimensions. Ces trois intégrales de volume peuvent s'exprimer comme suit : = 2n. V12 = 2n. V13 = 2n. rl J An(r)rdr 0 rZ J An(r)rdr rl r3 J An(r)rdr rZ 'TL (r22-r~2)xAn2 r.(r32 -r22) x Ana Le tableau I ci-dessous rassemble les caractéristiques de profil de onze 20 exemples de profils pour des fibres selon l'invention, désignés par ST1, ST3, ST4, ST6, ST7, ST10, ST11, ST13, ST14, ST15 pour les profils avec coeur central à saut d'indice (en anglais "step-shape core"), correspondant à celui illustré sur la figure 1, et AL2 pour le profil avec coeur central à gradient d'indice (en anglais "alpha-shape core"), correspondant à celui illustré sur la figure 2. 25 A titre de comparaison, le tableau mentionne en outre les caractéristiques de profil de six exemples de profils pour des fibres non conformes à l'invention, c'est-à-dire qui sortent du compromis de paramètres proposé par l'invention. Ces profils qui correspondent à des fibres non conformes à l'invention sont marqués d'une astérisque et désignés par ST2*, ST5*, ST8*, ST9*, ST12* pour les profils de fibres non R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 14 - conformes à l'invention qui présentent un coeur central à saut d'indice et AL1 * pour le profil de fibre non conforme à l'invention qui présente un coeur central à gradient d'indice. Les valeurs de paramètres qui sortent du compromis proposé par l'invention apparaissent en gras. 5 Les valeurs des tableaux correspondent à des profils de consigne de fibres. La première colonne du tableau I donne la liste des exemples. La deuxième colonne précise la valeur de alpha si le coeur central présente un profil en alpha (dit aussi parabolique ou à gradient d'indice). Les trois colonnes suivantes donnent les valeurs des rayons du coeur central 10 (ri), de la gaine intermédiaire (r2) et, le cas échéant, de la tranchée (r3) (en µm). Les trois colonnes suivantes donnent les valeurs correspondantes des différences d'indice Ani, An2 et An3 avec la gaine optique extérieure. Les valeurs des différences d'indice qui figurent dans le tableau sont multipliées par 1000 par rapport à la réalité. Les valeurs d'indices sont mesurées à la longueur d'onde de 633 nm. 15 Les deux colonnes suivantes donnent les valeurs des différences de rayons r2-ri et r3-r2 (en µm). Les exemples de profils ST2* et ST5* ne présentant pas de tranchée, les colonnes donnant respectivement les valeurs de r3, de An3 et de r3-r2 ne sont renseignées ni pour ST2*, ni pour ST5*. 20 Les trois dernières colonnes du tableau I (qui apparaissent en dessous des colonnes précédentes) donnent respectivement le volume du coeur central, le volume de la tranchée et le volume minimal de la tranchée (suivant la relation (1) donnée plus loin) requis pour atteindre les caractéristiques en courbures recherchées. Ces trois séries de volumes sont exprimées en %.µm2. 25 Bien que les exemples de profils ST2* et ST5* soient dépourvus de tranchée (le volume de tranchée est donc nul pour ST2* et ST5*), des valeurs théoriques du volume minimal de la tranchée qui seraient requises pour atteindre les caractéristiques en courbures recherchées sont tout de même données, à titre purement indicatif, et aux seules fins de comparaison avec les profils de fibres 30 conformes à l'invention. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 5 -15- Exemples alpha r, r2 r3 On, Ont On3 r2-r1 r3-r2 à 633nm à 633nm à 633nm (pm) (pm) (pm) (x103) (x103) (x103) (pm) (pm) ST1 - 7,15 10,81 16,40 2,9 -0,2 -7,7 3,7 5,6 ST2* - 7,13 16,74 - 3,5 -0,2 - 9,6 - ST3 - 7,28 11,72 17,58 3,1 -0,2 -6,7 4,4 5,9 ST4 - 8,76 12,74 16,81 3,3 -0,2 -6,7 4,0 4,1 ST5* - 8,41 16,94 - 3,0 -0,2 - 8,5 - ST6 - 7,67 11,78 17,62 3,0 -0,2 -6,7 4,1 5,8 ST7 - 7,90 11,74 17,21 2,8 -0,2 -5,7 3,8 5,5 ST8* - 7,90 11,94 14,41 2,8 -0,2 -6,7 4,0 2,5 ST9* - 7,90 11,74 25,74 2,8 -0,2 -5,7 3,8 14,0 ST10 - 9,84 13,41 18,47 2,9 -0,2 -6,7 3,6 5,1 ST11 - 7,28 15,74 19,60 3,1 -0,2 -6,7 8,5 3,9 ST12* - 7,90 9,94 14,41 2,8 -0,2 -5,7 2,0 4,5 ST13 - 7,06 13,20 16,30 3,5 -0,2 -8,0 6,1 3,1 ST14 - 6,55 12,24 17,50 2,7 -0,2 -14,9 5,7 5,3 ST15 - 7,90 16,90 22,37 2,8 -0,2 -4,6 9,0 5,5 AL1* 10 7,00 13,60 18,70 2,8 0,0 -6,8 6,6 5,1 AL2 10 7,00 12,00 17,10 2,8 0,0 -13,0 5,0 5,1 Exemples Volume du Volume de la Volume coeur tranchée minimal de la central (%.pm2) tranchée (%.pm2) (%.pm2) ST1 47 358 265 ST2* 56 - 203 ST3 51 352 226 ST4 78 244 172 ST5* 68 - 178 ST6 56 352 201 ST7 55 275 204 ST8* 55 134 204 ST9* 55 912 204 ST10 89 329 171 ST11 51 279 226 ST12* 55 189 204 ST13 54 224 210 ST14 36 722 508 ST15 55 297 204 AL1* 36 352 517 AL2 36 606 517 Tableau I : caractéristiques de profil Le tableau II ci-dessous rassemble les caractéristiques de propagation pour les mêmes exemples de profils de fibres selon l'invention et, à titre de comparaison, R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 16 - pour les mêmes profils de fibres non conformes à l'invention. De même que dans le tableau I, les valeurs de paramètres qui sortent du compromis proposé par l'invention apparaissent en gras dans le tableau II. La première colonne du tableau II donne la liste des exemples. Les deux colonnes suivantes donnent respectivement la valeur de la dispersion chromatique à la longueur d'onde de 1550 nm (en ps/nm/km) et la valeur de la pente de la dispersion chromatique à la longueur d'onde de 1550 nm (en ps/(nm2.km)). La colonne suivante donne la valeur (en µm) du diamètre de mode MFD (en 10 anglais "Mode Field Diameter") à la longueur d'onde de 1550 nm. La colonne suivante donne la valeur (en µm2) de la surface effective Aeff à la longueur d'onde de 1550 nm. La colonne suivante donne la valeur de la longueur d'onde de coupure en câble Xcc (en nm). 15 Les trois dernières colonnes du tableau II apparaissent en dessous des colonnes précédentes et donnent : - la valeur (en dB/m) des pertes par macro-courbures pour un rayon de courbure de 10 mm, respectivement à la longueur d'onde de 1550 nm et à la longueur d'onde de 1625 nm ; et 20 - la valeur (en dB/100 tours) des pertes par macro-courbures pour un rayon de courbure de 30 mm à la longueur d'onde de 1625 nm. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc -17- Exemples Dispersion Pente MFD Aeff kcc à 1550 nm à 1550 nm à 1550 nm à 1550 nm (ps/nm/km) (ps/(nm2.km)) (pm) (pm2) (nm) ST1 21,8 0,065 13,5 155 1462 ST2* 20,4 0,063 13,7 155 1440 ST3 21,5 0,065 13,8 160 1498 ST4 21,7 0,065 15,1 200 1760 ST5* 20,8 0,063 15,4 200 1501 ST6 21,6 0,065 14,1 170 1579 ST7 21,6 0,065 14,5 180 1525 ST8* 21,5 0,064 14,5 180 1461 ST9* 21,7 0,065 14,5 180 >2000 ST10 21,8 0,065 16,4 240 1843 ST11 20,5 0,064 14,3 167 1545 ST12* 22,1 0,064 13,8 167 1435 ST13 20,9 0,064 13,5 152 1547 ST14 21,3 0,066 13,6 151 1591 ST15 20,7 0,064 15,2 189 1596 AL1* 20,2 0,065 14,0 156 1380 AL2 20,5 0,065 13,9 154 1552 Exemples Pertes par Pertes par Pertes par macro- macro- macro- courbures courbures courbures R= 10mm R= 10mm R=30mm à 1550 nm à 1625 nm à 1625 nm (dB/m) (dB/m) (dB/100 tours) ST1 1,0 1,9 _0,1 ST9* _0,1 ST13 1,6 3,1 _0,3 AL2 0,2 0,3 2,21.104.exp(-0,117.V11)+170 soit Vtranchée > 2,21.104.exp(-0,117.Vcoeur central)+170 30 où les volumes de la tranchée et du coeur central sont exprimés en %.µm2. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc (1) (1) 2962230 - 19 - Pour un volume donné du coeur central, le volume de la tranchée optimisé, qui minimise la longueur d'onde de coupure en câble Xcc tout en conservant les performances précitées en termes de pertes par courbures, est situé juste au-dessus de la courbe appelée "Volume min de la tranchée" qui est illustrée en traits continus sur 5 la figure 3. On peut constater que : - Les exemples ST2* et ST5* sont des fibres ayant des profils comprenant un coeur central à saut d'indice, une gaine (appelée également gaine intérieure) faiblement enterrée et une gaine optique. Autrement dit, ils ne présentent pas de 10 tranchée. Ces deux profils présentent la même surface effective Aeff que les profils à gaine intermédiaire et tranchée des exemples ST1 et ST4, respectivement. Avec Aeff = 155 µcri et Xcc du même ordre de grandeur, l'exemple ST1 (par comparaison avec ST2*) permet de réduire d'un facteur supérieur à x30 les pertes par macro-courbures pour un rayon de courbure R = 10 mm, en maintenant des pertes par macro- courbures pour un rayon de courbure R = 30 mm à un niveau suffisamment faible, sans dégrader les performances en termes de pertes par micro-courbures. En relâchant la contrainte sur Xcc, i.e. en acceptant que Xcc dépasse 1700 nm, l'exemple ST4 (par comparaison avec ST5*) permet de réduire les pertes par macro-courbures pour un rayon de courbure R = 10 mm de 100 dB/m environ à moins de 5 dB/m à 1550 nm et 1625 nm, ce qui n'est pas réalisable avec des configurations à gaine intérieure faiblement enterrée si Aeff est de l'ordre de 200 µm . En outre, les performances en termes de pertes par micro-courbures ne sont pas dégradées. - Les exemples ST8* et ST9* sont des fibres ayant des profils avec une gaine intermédiaire et une tranchée ayant la même surface effective que la fibre de l'exemple ST7. Cependant, la position et le volume de leur tranchée ne sont pas optimisés. Le volume de la tranchée dans l'exemple ST8* est trop petit compte tenu du volume de coeur central dans ce même exemple et par conséquent, les pertes par macro-courbures dans l'exemple ST8* pour des rayons de courbure de 10 mm et de 30 mm sont trop élevées. Inversement, le volume de la tranchée dans l'exemple ST9* est trop grand et par conséquent, la valeur de Xcc est trop élevée et le rayon extérieur de la tranchée est trop grand, ce qui est pénalisant du point de vue du coût de fabrication. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 20 - - L'exemple ST12* est un exemple proche de la limite (le point représentant cet exemple sur le graphique de la figure 3 est sous la courbe "Volume min de la tranchée" mais est très proche de cette courbe), mais n'est pas optimisé en termes de volume de la tranchée. Par comparaison avec l'exemple ST11 qui présente 5 la même valeur de Aeff, le volume de la tranchée de l'exemple ST12* est trop petit et, par suite, les pertes par macro-courbures pour des rayons de courbure de 10 mm et 30 mm sont trop élevées. - L'exemple AL1 * est une fibre ayant un profil très proche de l'exemple appelé "Fibre 8" dans le document WO-A-2008 137150 mentionné en introduction 10 de la présente description. Ici encore, le volume de la tranchée n'est pas optimisé en fonction du volume du coeur central et, par suite, les pertes par macro-courbures pour un rayon de courbure de 30 mm sont trop élevées. En revanche, la fibre de l'exemple AL2, qui est conforme à la présente invention, a le même coeur central que AL1*, mais les dimensions de la tranchée dans l'exemple AL2 sont optimisées afin 15 d'atteindre un bon compromis entre les pertes par courbures et la longueur d'onde de coupure en câble. Les fibres selon l'invention sont bien adaptées à une utilisation dans des systèmes optiques terrestres grandes distances ou sous-marins. Elles ont préférablement des pertes par micro-courbures à 1550 nm inférieures à 20 dB/km 20 selon la méthode de test normalisée IEC TR62221, méthode B : touret à diamètre fixe (en anglais "method B: fixed diameter drum"). R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc REVENDICATIONS1. Fibre optique monomode, comprenant, depuis le centre vers la périphérie, un coeur central, une gaine intermédiaire, une tranchée et une gaine optique, - le coeur central présentant un rayon ri et une différence d'indice de réfraction Ani avec la gaine optique qui est comprise entre 2,6.10-3 et 3,5.10-3, - la gaine intermédiaire présentant un rayon r2 et une différence d'indice de réfraction An2 avec la gaine optique, - la tranchée présentant un rayon r3 qui est inférieur à 24 µm et une différence d'indice de réfraction Ana avec la gaine optique qui est comprise entre -15,0.10-3 et -4,5.10-3, le volume de la tranchée, Via, défini comme V13 = 2n. r3 J An(r)rdr rZ , étant compris entre 170 %.µm2 et 830 %.µm2, la fibre présentant une surface effective supérieure ou égale à 150 µm à la 15 longueur d'onde de 1550 nm. 2. Fibre selon la revendication 1, dans laquelle le volume de la tranchée, V13, satisfait la relation suivante en fonction du volume du coeur central, Vii, défini comme Vii = 2n. rl J An(r)rdr 0 V13 > 2,21.104.exp(-0,117.V11)+170 20 où Vii et Vu sont exprimés en %. µm . 3. Fibre selon la revendication 2, présentant des pertes par macro-courbures inférieures à 5 dB/m pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1550 nm. 4. Fibre selon la revendication 2 ou 3, présentant des pertes par macro- 25 courbures inférieures à 10 dB/m pour un rayon de courbure de 10 mm à la longueur d'onde de 1625 nm. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 22 - 5. Fibre selon la revendication 2, 3 ou 4, présentant des pertes par macrocourbures inférieures à 0,05 dB/100 tours pour un rayon de courbure de 30 mm à la longueur d'onde de 1625 nm. 6. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle 5 le rayon (ri) du coeur central est compris entre 6,5 µm et 10 µm. 7. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la différence r2-ri entre le rayon de la gaine intermédiaire (r2) et le rayon du coeur central (ri) est comprise entre 2,0 et 10. 8. Fibre selon la revendication 7, dans laquelle ladite différence r2-ri entre le 10 rayon de la gaine intermédiaire (r2) et le rayon du coeur central (ri) est comprise entre 3,5 et 10. 9. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la différence r3-r2 entre le rayon de la tranchée (r3) et le rayon de la gaine intermédiaire (r2) est comprise entre 3µm et 12 µm. 10. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la gaine intermédiaire présente une différence d'indice de réfraction (An2) avec la gaine optique comprise entre -1.10-3 et +1.10-3. 11. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une longueur d'onde de coupure en câble inférieure ou égale à 2000 nm. 12. Fibre selon la revendication 1l, présentant une longueur d'onde de coupure en câble inférieure ou égale à 1800 nm. 13. Fibre selon la revendication 12, présentant une longueur d'onde de coupure en câble inférieure ou égale à 1600 nm. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc 2962230 - 23 - 14. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant un diamètre de mode, MFD, supérieur ou égal à 13 µm à la longueur d'onde de 1550 nm. 15. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une 5 dispersion chromatique comprise entre 14 ps/nm/km et 24 ps/nm/km à la longueur d'onde de 1550 nm. 16. Fibre selon la revendication 15, présentant une dispersion chromatique comprise entre 14 ps/nm/km et 22 ps/nm/km à la longueur d'onde de 1550 nm. 10 17. Fibre selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une valeur de pente de dispersion chromatique inférieure à 0,08 ps/(nm2.km) à la longueur d'onde de 1550 nm. 18. Fibre selon la revendication 17, présentant une valeur de pente de dispersion chromatique inférieure à 0,070 ps/(nm2.km) à la longueur d'onde de 15 1550 nm. 19. Système optique recevant au moins une portion de fibre selon l'une quelconque des revendications 1 à 18. R:A31600\31637 AOB\31637--100702-TEXTE pour dépôt.doc